АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА БИОЛОГИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ИЗ РАЗНЫХ ИСТОЧНИКОВ

ANALYSIS OF THE PERSPECTIVE OF THE PRODUCTION OF BIOLOGICAL FUEL FROM DIFFERENT SOURCES

Domke Tatyana Gustavovna

4th year student of bachelor degree, OIWT (branch) " SGUVT "

Russia, Omsk

Trebinskaya Alyona Mikhailovna

4th year student of bachelor degree, OIWT (branch) " SGUVT "

Russia, Omsk

Rudi Dmitry Yuryevich

Assistant, OIWT (branch) "SGUVT"

Russia, Omsk

АННОТАЦИЯ

Биотопливо является развивающимся нетрадиционным источником электроэнергии, которая может изменить экономику сельского хозяйства как развитых, так и развивающихся и слаборазвитых стран. Широкое использование биотоплива в будущем для выработки энергии представляет большой интерес, поскольку оно может снизить концентрацию парниковых газов в атмосфере и может послужить важным шагом на пути к обеспечению энергетической независимости и открытию новых возможностей для трудоустройства во всем мире. Поэтому важно понимать различные источники производства биотоплива для долгосрочного и устойчивого использования в зависимости от характера и энергетической динамики региональных потребностей в биотопливе. В этой статье исследуется производство биотоплива из разных источников и их роль в производстве энергии.

ABSTRACT

Biofuels are a developing unconventional source of electricity that can change the agricultural economy of both developed, and developing and underdeveloped countries. The widespread use of biofuels in the future for generating energy is of great interest because it can reduce the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and can serve as an important step towards ensuring energy independence and opening up new employment opportunities around the world. Therefore, it is important to understand the various sources of biofuel production for long-term and sustainable use, depending on the nature and energy dynamics of regional biofuel needs. This article explores the production of biofuels from various sources and their role in energy production.

Ключевые слова: Биотопливо, биомасса, возобновляемые ресурсы, метанол, биогаз.

Keywords: Biofuel, biomass, renewable resources, methanol, biogas.

Современные проблемы энергетики могут быть решены только при рациональном использовании всех существующих источников топлива и энергии. В мире и в России все чаще и острее возникает вопрос нехватки энергоресурсов. Борьба за них становится одним из самых существенных факторов, влияющих на направления развития мировых отношений и развитие глобальной политики. Биоэнергетика в последнее время стала самостоятельной отраслью большой энергетики и занимает все более заметное место в мировом производстве тепла и электричества. Сегодня на биоэнергетику приходится около 10% мирового спроса на энергию [1, 2].

Все элементы биомассы могут быть преобразованы в современные энергоносители, то есть метанол, этанол, электричество или водород. Выбор типа топлива в транспортно-экспедиционном секторе во многом зависит от доступности ресурсов биомассы.

С ростом населения и расширением городов потребность в топливе и энергии ежегодно увеличивается [3]. Из-за быстрого сокращения природных энергетических ресурсов, исследования по поиску потенциальных альтернативных источников энергии уже давно начались по всему миру. Наличие большого количества маслянистых отходов в пищевой промышленности и на заводах, отработанного растительного масла в ресторанах, наличие большого количества целлюлозных отходов от производства кускового сахара и рисовых фабрик, а также возможность их экономичного использования для производства чистого топлива поощряют исследователи для производства новых и альтернативных источников энергии из этих отходов. Использование биотехнологии для производства различных ферментов из разных микроорганизмов вместо химических катализаторов является одним из инновационных подходов в современном производстве биотоплива. Биотопливо включает био-водород, метанол, диметиловый эфир, биодизельное топливо, этанол и биомасло [4].

Диметиловый эфир также может рассматриваться как альтернатива ископаемому топливу [5]. Его можно сравнить с обычными видами топлива, такими как метан, этанол, метанол, биотопливо. Диметиловый эфир коммерчески производится в две стадии, на которых синтез-газ сначала превращается в метанол, а затем в диметиловый эфир после дегидратации.

Превосходство в использовании нефтяного топлива сохранялось до тех пор, пока Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК) не объявила о нефтяном кризисе в 1970 году. С тех пор страны начали искать жизнеспособные и альтернативные энергоресурсы в транспортном секторе [6]. Хотя биотопливу, возможно, потребуется достаточно много времени, чтобы заменить нынешнюю экономику нефти и природного газа, они продемонстрировали большой потенциал в нескольких регионах земного шара в качестве альтернативного источника топлива в будущем. Согласно предполагаемой дорожной карте по производству топлива к 2050 году, 27 % мирового транспортного топлива в будущем будет посвящено биотопливу. В настоящее время прогнозируется, что львиная доля использования биотоплива увеличится до 2050 года [7]. Возобновляемые ресурсы распределяются по всему миру более последовательно, чем ископаемое или даже ядерное топливо, и количество энергии из этих источников в три раза превышает текущее мировое потребление.

Биомасляное топливо (в жидкой или газообразной форме) обычно производится био- или термохимически из различных видов сырья биомассы, включая сельскохозяйственные культуры, лесные и сельскохозяйственные побочные продукты и твердые городские отходы [8]. Предполагается, что такие источники биотоплива могут заменить традиционные источники топлива в будущем полностью или частично в не столь отдаленном будущем [9]. Когда органические соединения из источников биомассы, таких как отходы животного происхождения, осадок сточных вод и промышленные стоки, разлагаются путем анаэробного сбраживания в смесь углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄), это называется производством биогаза [1].

Метанол, который также известен как древесный спирт, также может использоваться как обычное моторное топливо. В прошлом он использовался в основном в автомобилях, когда недорогой бензин не всегда доступен. Его применение в качестве моторного топлива привлекло внимание в период нефтяных кризисов в 1970-х годах благодаря своей низкой стоимости и доступности. В последние годы возрос спрос на прямое применение метанола в в транспортных средствах, содержащих топливные элементы [6]. В настоящее время устойчивые подходы к производству метанола практически не более стабильны и экономичны, чем другие виды топлива. Метанол производится биогазом или синтез-газом и точно обеспечивает необходимое топливо в двигателях с внутренним сгоранием. Тем не менее, эта тенденция носит затратный характер; следовательно, в настоящее время для такого производства используется исключительно отработанная биомасса [10].

Биомасса является возобновляемым ресурсом, который, в свою очередь, демонстрирует, возможно, бесконечную основу подачи сырья для синтеза биометанола. Возобновляемый метанол может экономически конкурировать с сырьем природного газа в течение всего года, будучи легко доступным и более дешевым по ценам. Синтез метанола с подачей природного газа осуществляется с помощью доступных технологий и нуждается в улучшении и расширении в будущем, эффективно и экономно.

Биоэтанол является добавкой или заменителем топлива, полученным из различных сырьевых ресурсов сельскохозяйственные побочные продукты (например, солома) и древесные материалы [11]. Нефтяные отходы домашнего производства потенциально могут служить в качестве основного материала для производства недорогого биоэтанола. Самый высокий и самый низкий рекорд по производству этанола на разных континентах до сих пор принадлежит Америке и Океании.

Биодизель вырабатывается четырьмя основными путями: прямое смешивание растительных масел и дизельного топлива (прямое смешивание); стабильное и изотропное жидкое смешивание воды, масла и поверхностно-активного вещества (микроэмульсии); пиролиз (термический крекинг); и реакция одноцепочечного триглицерида (масла) со спиртом, промотированным катализатором.

Биотопливо представляет собой важную область исследований, которая имеет большие перспективы на будущее. Возможности биотоплива постоянно используются и исследуются по всей планете в исследовательских лабораториях развитых, а также развивающихся и слаборазвитых стран на основе имеющихся местных природных ресурсов и альтернативных технологий. Хотя биотопливо потенциально может превратиться в совершенно независимый альтернативный источник топлива, однако, как уже говорилось в этом обзоре, у него тоже есть свои уникальные проблемы, которые необходимо преодолеть. Как и в любой другой развивающейся области исследований, эта область также страдает от случайных волнений и разочарований, моментов полной радости и жестоких неудач с точки зрения успеха и достижений, а также от научно-технических побед. В последнее десятилетие произошли грандиозные изменения в области исследований биотоплива и связанных с ними технологических разработок. Мы ожидаем, что следующие два десятилетия исследований в области биотоплива будут еще более захватывающими, но сложными и пугающими одновременно [12].

Ожидается, что будут исследованы несколько новых альтернативных путей и реакций, а также ожидаются новые подходы, инструменты и технологические скачки. Будущее имеет большие перспективы для исследований и разработок биотоплива. Однако все мы должны разумно ожидать, что, поскольку успех биотоплива также тесно связан с экономическим развитием и экономическими колебаниями в не столь отдаленном будущем, мы должны быть готовы столкнуться с некоторыми серьезными проблемами и препятствиями в отношении успешной коммерциализации и внедрения биотоплива. технологии и производство по всему миру. Будущий успех превращения биотоплива в жизнеспособную альтернативу, заменяющую ископаемое топливо, будет, безусловно, продиктовано нашими стремлениями защитить окружающую среду, управляемыми существующими экономическими параметрами и доступностью к более дешевой и доступной глобальной технологии биотоплива.

Список литературы:

1. Руди, Д.Ю. Биоэнергетика как альтернатива традиционным источникам энергии / Д.Ю. Руди [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 5-3 (47). С. 162-163.
2. Руди, Д.Ю. Перспективы применения биоэнергетики / Д.Ю. Руди, А.А. Бубенчиков, Т.В. Бубенчикова // В сборнике: Актуальные вопросы энергетики Материалы Всероссийской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов. 2016. С. 181-184.
3. Бубенчиков, А.А. Возможность применения альтернативных источников электроэнергии в Омском регионе / А.А. Бубенчиков [и др.] // Омский научный вестник. 2017. № 6 (156). С. 62-66.
4. Копылов, С.И. Предпосылки развития биоэнергетики и биотехнологии в агропромышленном комплексе / С.И. Копылов, А.А. Алексеев // Техника и оборудование для села. 2016. № 3. С. 26-28.
5. Тимербаев, Н.Ф. Термохимическая переработка древесных отходов в диметиловый эфир / Н.Ф. Тимербаев [и др.] // Вестник Технологического университета. 2016. Т. 19. № 15. С. 99-102.
6. Руди, Д.Ю. Применение альтернативной энергетики на транспорте / Д.Ю. Руди, М.В. Попова // Аспирант. 2016. № 6 (22). С. 61-63.
7. Филиппова, Д.Н. Биоэнергетика как альтернатива существующей энергетике / Д.Н. Филиппова, В.А. Азаренок, А.А. Добрачев // Эко-потенциал. 2017. № 1 (17). С. 72-77.
8. Руди, Д. Ю. Использование древесины после эксплуатации просек под воздушными линиями электропередачи [Текст] // Современные тенденции технических наук: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2018 г.). — Казань: Молодой ученый, 2018. — С. 31-33. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/300/13961/ (дата обращения: 24.01.2019).
9. Волкова, С.Н. Разработка технологии биоэнергетики / C.Н. Волкова [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. № 3 (24). С. 93-98.
10. Савицкий, А.А. Современное состояние и перспективы развития производства биоэнергетики в России / А.А. Савицкий [и др.] // Экономика и предпринимательство. 2016. № 12-1 (77). С. 827-830.
11. Матковский, П.Е. Биоэтанол: технологии получения из возобновляемого растительного сырья и области применения / П.Е. Матковский [и др.] // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 6 (86). С. 95-105.
12. Шпак, А.С. Биотопливо – решение проблемы в области энергетической безопасности / А.С. Шпак, С.А. Беляков // Научные итоги года: достижения, проекты, гипотезы. 2011. № 1-2. С. 248-253.