Биодизель – топливо будущего или новая экологическая проблема? Косарев В. Н. Цели и задачи Рассмотреть все типы биотоплива и определить его положительные и отрицательные стороны. Рассмотреть способы получения биотоплива. Провести опыт по получению биотоплива. Биотопливо – наше будущее? Биодизель Биодизель представляет собой жидкость золотистого или темно-коричневого цвета в зависимости от исходного сырья. Он практически не смешивается с водой, так как обладает низкой плотностью, не превышающей 0,88 г/см3. Вязкость этого альтернативного топлива практически идентична вязкости топлива, которое производится из нефтепродуктов. В отличие от традиционного дизельного топлива, биодизель является очень агрессивным растворителем и способен вступать в контакт с резиновыми деталями двигателей. Кроме того, к недостаткам этого вида топлива можно отнести более низкую температуру загустения. Биоэтанол Биоэтанол представляет собой технический этиловый спирт, который производится путем гидролиза или методом ферментизации (так из крахмала или целлюлозы выделяется глюкоза) сахаросодержащих растений либо соломы, шелухи и опилок с последующей ректификацией, или, если по-русски - очищением. Самой выгодной сельскохозяйственной культурой для его производства считается кукуруза (с 1 га можно получить 2,5 куб. м биоэтанола). Основная проблема заключается в том, что высокие российские акцизы на спирт делают его дороже бензина. Пеллеты «Топливные гранулы», или, если угодно, «пеллеты» (как их еще называют), представляют собой должным образом обработанные отходы зернового производства. Биогаз Еще один вариант «чистого» топлива: использовать неизбежные в ходе работы свинокомплексов отходы, такие как газ и навоз. Для техники такое топливо конечно непрактично, а вот для обогрева теплиц в самый раз, да еще и на утилизации можно экономить. За и против Почему биотопливо так тесно связано с продовольственной проблемой, понятно – выработка биотоплива из сельскохозяйственного сырья с 2000 по 2007 год увеличилась в три раза. В данный момент биотопливо обеспечивает примерно 2% всего топлива, используемого на транспорте. По всем прогнозам такая тенденция продолжится, однако в целом вклад биотоплива в решение проблем транспортного топлива будет очень ограниченным. Иными словами, этанол и биодизельное топливо не могут серьезно повлиять на ситуацию на транспорте, не говоря уже о ситуации в мировой энергетике. Что говорит «за» биотопливо. Биотопливо второго поколения, получаемое из травы, отходов лесного промысла и тд., может снизить выбросы СО2 на 70% - 90%. Оно уменьшает все вредные выбросы производств в целом. Биомассы без ее восстановления в природе сейчас хватит на 100 – 150 лет, а если ее и восстанавливать должным образом, то ее запасы почти ничем не ограничены. Что говорит против. Очень большой риск для населения развивающихся стран, которые сильно зависят от импорта продовольствия. В особенности для их городских жителей, которые в свою очередь уже сейчас тратят до половины своего заработка на продукты питания. спрос на такой вид топлива в предстоящие десятилетия будет расти, а значит больше пойдет сахара, кукурузы, масличных культур не на удовлетворение продовольственных запросов, а на нужды энергетиков. В итоге буду расти цены на сельскохозяйственные культуры и продовольствие. Мой опыт Будучи самым обыкновенным учеником школы я решил проделать самый простой опыт с Биотопливом – получение биогаза и его тепловое действие. Подготовка. Я собрал установку для сбора газа, включающую в себя: Сосуд – сама емкость для получения газа. Мне такой емкостью отлично послужила трехлитровая банка, но в промышленных масштабах используют, вертикально поставленные, цистерны огромных объемов. Герметичное покрытие. Я использовал пару обычных пищевых пакетов. Ими я накрыл банку сверху и плотно прижал. Идеально было иметь герметично закрытую емкость, но этого добиться не удалось. Термометр для измерения температуры внутри реактора. Можно было использовать два совершенно одинаковых термометра, но их у меня не нашлось. Тем самым мне пришлось довольствоваться чисто субъективными показателями. Биомасса – то, что производит биогаз и вырабатывает тепло. Я использовал апельсиновые корки, но можно также использовать и другое сырье. Первая фаза. Предраспадный период. В первые четыре дня температура в реакторе медленно поднималась. Масса только начинала гнить, и реакция протекала слабо. Выделение газа было незначительным. Дни 1 2 3 4 Вне 24,3 24,1 23,9 23,7 Внутри 24,3 24,4 24,5 24,3 0 0,3 0,6 0,6 Разница Вторая фаза. Основное насыщение. На пятый день началось образование конденсата – это обозначило начало быстрой реакции. Выделение газа сильно увеличилось, но, что препятствовало эксперименту, началось протекание газа из реактора наружу из-за большого давления. 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 23,7 24,9 24,7 24,3 23,9 23,4 23,7 23,6 23,8 23,6 23,5 23,2 23,1 24,6 27,8 27,4 27,4 26,7 26,3 27,1 26,9 27,3 27,1 26,9 26,7 26,4 0,9 2,9 2,7 3,1 2,8 2,9 3,4 3,3 3,5 3,5 3,4 3,5 3,3 Конденсат Третья, заключительная фаза. Полное перегнивание. На этом этапе опыта почти вся биомасса перегнила и выделение тепла постепенно стало уменьшаться. 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 23,4 23,6 23,8 23,7 24,1 24,4 24,7 24,1 23,7 23,8 23,5 23,1 22,9 26,1 25,6 25,6 25,7 26,8 26,9 27,1 27,1 26,4 26,1 25,2 25,1 24,7 2,7 2 1,8 2 2,7 2,5 2,4 3 2,7 2,3 1,7 2 1,8 Итоги опыта. Замечания по опыту: Температура внутри реактора сильно зависит от температуры снаружи. Реакция не была столь интенсивной и быстрой из-за того, что температура окружающей среды была мала для данной реакции. Идеальной температурой считается 30 – 35 С. Многочисленные утечки газа не позволили его собрать, но позволили судить о его выделении. 1. 2. 3. Средние значение. Вне Внутри Разница 23,80666667 15 2,343333333 Выводы по опыту. Несмотря на незначительную неточность вычислений и большую погрешность я смог получить хорошие результаты. Средняя разница в температурах внутри и вне составила 2.34С0 за 30 дней. В то же время за период в котором наблюдалось наибольшее выделение тепла (6 – 17 дни) средняя разница температур составила 2.96С0 В проведении опыта средняя температура снаружи оказалась на 10С0 меньше эталонной, при которой наблюдается наибольшее тепло и газоотдача. Необходима температура пока недостижима в России в больший период года. Такое получение газа рентабельно. Выводы. Мир вступает в эру биоэкономики, то есть экономики, основанной на биотехнологиях, использующей возобновляемое сырье для производства энергии и материалов. Эксперты выделяют ряд преимуществ биоэкономики. В социальной сфере это диверсификация экономики сельского хозяйства и ее рост; развитие сельских регионов; улучшение социальной ситуации в городах, где расположены гидролизные заводы; укрепление здоровья человека, благоприятные перемены в экологии и качестве жизни. В экономике - снижение себестоимости, более тщательный контроль свойств продукции; появление новых продуктов и рынков; снижение зависимости торговли от энергоресурсов. В экологии биоэкономика позволяет предотвращать загрязнение окружающей среды, снижать объемы выбросов газов, вызывающих парниковый эффект, и других ядовитых веществ; создавать новые материалы, химикаты и топливо из биомассы; использовать продукты многоразового использования и переработки. Заключение В заключении моего проекта скажу: Биодизель – новый вид энергии, который может еще проявить себя, но не стоит человечеству полагаться только лишь на него, ведь существует огромное количество других источников энергии, которые могут послужить нам и в то же время не навредить окружающей среде. Наверное, просто люди еще не готовы отказаться от дешевых и легко доступных видов энергии. Могу сказать, что мы живем сейчас за счет прошлых времен существования земли. Но когда-то запасы, сохраненные Землей, закончатся, и нам уже нечем будет питаться! Поэтому пора отрываться от "Нефтяной соски" и самим создавать свое будущее, переходя на более долговечные способы добычи ресурсов. Нефти и газа уже осталось на полвека. Уже сейчас пора думать о том, что будет дальше! Список использованной литературы Журнал «Биология в школе» 8/2008 «Биотопливо: за и против» Журнал «Биология в школе»3/2001 Урок «Биодизель – топливо будущего или новая экологическая проблема?» Журнал «ЮГ-спецтехника» №27/2007 «Биотопливо: российский рецепт» Статья: вице-президента Российской Национальной Биотопливной Ассоциации Алексея Аблаева