Как производят пальмовое масло. Преувеличен ли вред пальмового масла? Как из растений делают топливо

Существует хорошее биотопливо и плохое биотопливо, и самое плохое из них столь же грязное, как наиболее скверное ископаемое топливо. Однако хорошее биотопливо необходимо для борьбы с изменением климата.

Существует хорошее и плохое биотопливо. Хитрость заключается в том, как отличить одно от другого. Это особенно тяжело, когда пытаешься принять во внимание природные леса и водно-болотные угодья, которые могут оказаться уничтоженными в стремлении вырастить урожаи биотоплива. Но, кажется, мы приближаемся к истине: пальмовое масло и соевые бобы оказываются чрезвычайно неприемлемыми в качестве источника биотоплива.

Источником новых данных стала утечка информации из Европейской Комиссии, свидетелем которой стала организация EurActiv . EC изучает, какой уровень выбросов углекислого газа вызывает каждый тип биотоплива при сгорании, после того, как все, включая "косвенное изменение характера землепользования" принимается во внимание.

Очевидно, что для биотоплива, чтобы оно оказалось полезным в сокращении выбросов, приводящих в движение глобальное потепление, необходимо иметь меньший углеродный след, чем обычное топливо из сырой нефти. Добавим для сравнения в нижеследующую таблицу цифры для сырой нефти и нефти из сильно-загрязненных нефтяносных песков. Просочившиеся цифры по биотопливу схожи с данными нескольких недавних исследований и потому заслуживают доверия.

Вот данные (столбики – это количество граммов углекислого газа на мегаджоуль энергии).

Таким образом, биодизельное топливо из пальмового масла и соевых бобов всего лишь чуть-чуть менее загрязняющее, чем топливо из нефтеносных песков: это довольно убийственно. Кукуруза и сахарный тростник выглядят лучше, чем неочищенная нефть, но по-прежнему являются причиной значительных выбросов углекислого газа.

Лучшие новости поступают от топлива второго поколения (2G), особенно, если они "не используют землю", например, когда они используют только отходы, такие как солома. Заводы, которые занимаются таким производством, сейчас создаются, к примеру, в Италии. "Использующее землю" топливо изготавливается из непродовольственных культур, таких как ятрофа, но это может приносить свои собственные проблемы, на подобии возникших в Танзании .

Схема Европейского Союза по сертификации биотоплива как устойчивого требует, чтобы оно допускало на 35% меньше выбросов CO2, чем обычное топливо, с увеличением до 60% к 2018 году, что делает пальмовое масло, соевые бобы, семя рапса и подсолнух практически вышедшими из игры.

В пятницу биодизельное топливо из пальмового масла получило еще один удар со стороны Управления по охране окружающей среды США, сообщившего, что оно не соответствует требованиям США о выбросе углекислого газа по крайней мере на 20% меньше , чем дизель из сырой нефти.

Robbie Blake, участник биотопливной кампании общественной организации Friends of the Earth Europe, говорит: "Становится совершенно бесспорным то, что использование соевого или пальмового масла для заправки наших автомобилей даже более грязно, чем обычного ископаемого топлива. Леса в Азии и Южной Америке уничтожаются в результате расширения плантаций для удовлетворения нужд европейских рынков. Для политиков думать, что такое биотопливо решит проблему изменения климата – это обман".

Цель Европейского Союза по замещению биотопливом 10% всего транспортного топлива к 2020 году было названа "неэтичной" , поскольку производство некоторых видов этого биотоплива нарушает права человека и разрушает окружающую среду. Но те же самые исследователи считают ничего не делание по поиску альтернатив ископаемому топливу, которое сейчас снабжает энергией транспорт, "аморальным".

Так что сложная задача по отделению плохого биотоплива от хорошего остается необходимой, равно как и исследование еще более многообещающих технологий, таких как водоросли.

Вопросы обеспечения своего личного домашнего хозяйства необходимыми для его функционирования энергетическими ресурсами – это проблема, которая в той или иной степени остроты встаёт перед любым собственником. Нередко сложности заключаются даже в невозможности подвести соответствующие коммуникации, например, в отсутствии газораспределительных сетей в районе проживания. Но все ж, если рассматривать все в комплексе, то основные проблемы – это высокие тарифы на энергоносители, которые нередко ставят под вопрос рентабельность приусадебного хозяйства. К сожалению, даже падение цен на основные источники энергии на мировом рынке никои образом не отражаются на конечном потребителе – тарифы остаются на прежнем уровне и даже имеют тенденцию к росту.

Естественно, в такой ситуации все больше хозяев начинает задумываться о возможностях использования альтернативных источников энергии. В частности, много разговором сейчас идёт про биотопливо – высококалорийные энергоносители (жидкие, твердые или газообразные), которые получают путем переработки сырья, нередко в буквальном смысле слова «валяющегося под ногами». В частности, многих интересует вопрос, насколько реально изготовить такое биотопливо своими руками, в условиях небольшого частного хозяйства.

Мнений по этому поводу немало, вплоть до таких, что наладить подобное мини-производство – буквально «пара пустяков». Можно ли верить столь оптимистическим заверениям? Скорее всего, нет – любое биотопливо потребует и специального, часто – весьма дорогостоящего оборудования, и необходимых знаний, и навыков, и постоянного источника сырья. Давайте разбираться подробнее…

Практически все добываемые на планете энергоносители являются продуктом м ноголетней естественной переработки органики. Сложные биохимические процессы, происходившие в наслоениях отживших растений и в останках животных, под влиянием внешних факторов (температуры, давления) с течением времени приводили к образованию залежей угля, нефтеносных пластов, к скоплению горючих газов в толще грунтов. Именно эти природные ископаемые и являются по сей день основными энергоносителями, используемыми человеком.

Проблема в том, что все эти ресурсы — небезграничные, и их количество год от года уменьшается. Восстановления их практически не происходит (на это требуются многие миллионы лет). Все они, в подавляющем большинстве, залегают на больших глубинах, часто в труднодоступных местах (в арктических областях или на морских шельфах), их добыча требует применения сложных технологий, а плюс к этому немалую сложность представляют еще и вопросы транспортировки.

Одним словом, подобные проблемы, очевидно, будут лишь нарастать со временем, и человечеству ничего не остается , как рассматривать возможности альтернативных источников энергии. В качестве одного из наиболее перспективных направлений в настоящее время рассматривают биоэнергетику.

В самом деле, законы биохимии не меняются, органика – возобновляемый вид сырья, так почему бы искусственно, в короткие сроки, не провести те самые процессы получения энергоносителей? Мало того, в качестве сырья можно использовать ведь не только специально выращиваемые культуры, но и разнообразные биологические и технологические отходы, попутно решая вопрос их утилизации.

В таблице ниже схематично представлены основные направления в производстве и попутном использовании биологического топлива. Надо сказать, что подобные подходы могут применяться как в больших масштабах, так и в достаточно изолированных, автономных системах, например, средних или малых сельскохозяйственных комплексах.

Исходное сырье для переработки	Технологические линии	Получаемый продукт	Продукт вторичного использования или переработки
Сельскохозяйственные животноводческие отходы, остаточые продукты кормового производства	Установки по получению биогаза	Биогаз (биометан)	Обеспечение животноводческих комплексов "дармовой" электроэнергией
			Обеспечение автономного обогрева
		Экологически чистые органические удобрения
Технические культуры с высоким содержданием масла (подсолнечник, рапс, соя, кукуруза и т.п.)	Перерабатываюшие линии	Биоэтанол (спирт)
		Растительное техническое масло	Биодизель
Отходы сельскохозяйственного производства (растениеводство и пищевое производство)	Перегонные и пиролизные установки		Электроэнергия
			Тепловая энергия
		Жидкое топливо (спирты)
Отходы деревоперерабатываюшей промышленности	Пиролизные установки	Газообразное топливо (пиролизные газы)	Электроэнергия
			Тепловая энергия
	Грануляционные установки	Топливные брикеты (пеллеты)

Некоторые страны с развитой агротехнической инфраструктурой возводят производство биотопливо в ранг г лобальных национальных программ. Яркий пример – Бразилия, где внедрение технологий производства альтернативных видов топлива идет «семимильными шагами», и вполне вероятно, что это страна вскорости сможет претендовать на звание одного из крупнейших поставщиков подобных энергоносителей.

Однако, вернемся в «родные края». В наших условиях тоже вполне возможно производить практически любые виды биологического топлива, используя при этом или специально выращиваемое для этих целей сырье , или же применяя технологии переработки отходов сельскохозяйственного, пищевого производства, лесозаготовок или деревообрабатывающей промышленности. В частности, можно рассмотреть процесс создания жидкого биотоплива (биодизель ) и твердого (топливные пеллеты ).

Производство биодизеля

Достоинства биодизеля и основы его производства

Можно ли дизельное топливо — солярку , продукт, полученные путем ректификации, то есть прямой перегонки нефти, получить из растительного сырья? Оказывается, вполне, так как по молекулярной структуре растительные и животные масла весьма схожи с классическим дизтопливом.

Это, по сути, те же «длинные» углеводородные молекулы, но только не в свободном линейном состоянии, а связанные в «триады» поперечным каркасом из жирных кислот – глицерина. Значит, чтобы из масла выделить именно энергетическую сгораемую составляющую, нужно очистить его от глицерина. В этом то и состоит технологический процесс получения биодизеля .

В итоге должна получиться желтая (с возможным оттеночным разнообразием) жидкость, не имеющая того специфического запаха, который свойственен привычной солярке. Тем не менее , это готовое топливо, которое можно применять как в чистом виде, так и в качестве присадки к «классическому» дизтопливу. Интересно, что обычные дизельные двигатели не нуждаются ни в какой доработке при переходе даже на чистый биодизель .

(Чаще все же , из-за высокой температуры порога замерзания, биодизель применяют в смеси с обычной соляркой, и получаемое топливо обычно обозначается буквенным символом «В» с числом, которое показывает процентное соотношение биологической составляющей топлива от общего объема . Например, наиболее распространенное топливо «В20» — 20% биодизеля и 80 % солярки ).

Вместе с тем , такое биологическое топливо, не отставая по своей калорийности, даже во многом отличается от продукта нефтепереработки в лучшую сторону:

• Такое топливо обладает выраженные смазывающим эффектом, что существенно продлевает жизнь деталям дизельного двигателя.
• В таком топливе практически не содержится серы, которая и окисляет моторное масло, быстро выводя его из состояния пригодности, и «съедает» резиновые уплотнители, и просто чрезвычайно вредна для окружающей среды, куда попадает в результате выхлопа.
• Точка воспламенения биодизеля – значительно выше, чем у обычной солярки (около 150 ° С ). А это означает, что биологическое топливо намного безопаснее и в хранении, и в транспортировке, и в использовании. Токсичность такого топлива — намного ниже, чем полученного от нефтеперегонки .
• Одним из базовых показателей дизельного топлива является «цетановое число», показывающее способность горячего к воспламенению при компрессии. Чем оно выше, тем качественнее топливо, тем плавнее работает двигатель и меньше изнашиваются его детали. Если для обычного дизтоплива этот показатель начинается от 40 – 42, то для биодизеля цетановое число ниже 51 и не встречается (кстати, по европейским стандартам качества цетановое число в любом дизтопливе, применяемом на территории Евросоюза, должно быть доведено не ниже, чем до 51).

К недостаткам биодизеля можно отнести более высокую температуру начала кристаллизации (обычно такое топливо требует предварительного разогрева) и сравнительно небольшой срок возможного хранения готового продукта (обычно – до 3 месяцев).

В качестве сырья для производства в промышленных масштабах технического растительного масла, а затем – биодизеля , используются высокоурожайные маслосодержащие культуры – например, подсолнечник, соя, кукуруза.

Продукты для производства технических растительных масел — сырья для выработки биодизеля

Особое внимание у аграриев в последнее время стал завоевать рапс, из-за своей чрезвычайно высокой урожайности, неприхотливости, а кроме того , он из всех перечисленных культур в гораздо меньшей степени истощает почву.

Одна из наиболее перспективных технических культур — рапс

Однако, тенденции развития производства биодизеля таковы, что считается нецелесообразным занимать под него ценные посевные площади, которые могут быть больше востребованы в продовольственных целях. Наиболее перспективным направлением становятся фермы по выращиванию зеленых водорослей особых пород, которые чрезвычайно быстро растут и дают отменный по энергетическому содержанию билогический материал.

От зеленых водорослей — к полноценному топливу

При создании определенных условий для роста и жизнедеятельности водорослей в искусственных водоемах (биореакторах), они активно накапливают растительные жиры и сахара, которые затем в процессе переработки становятся исходным продуктом для получения горючего углеводорода. По большому счету , высоким по цене является только само по себе оборудование, а водорослям для активного роста нужны лишь вода, солнечный свет и углекислый газ.

Применяют для производства биодизеля и другие масла – пальмовое, кокосовое, а также животные жиры, как правило – в виде отходов перерабатывающей или пищевой промышленности.

В чем же заключается процесс «отрыва» углеводородной цепочки от ненужной глицериновой основы? Нужно просто заменить это плотное связующее другим, более химически активным и летучим. В качестве такого реагента оптимально подходит метиловый спирт (метанол). Он сам по себе является высокогорючим веществом и даже в ряде случаев может применяться в качестве совершенно отдельного вида топлива, поэтому никак не понизит свойств биодизеля .

Химический процесс вытеснения глицериновой составляющей (в научной литературе эта процедура называется перэтерификацией ) должен пойти и сам по себе, но он не является необратимым – вещество может переходить как в необходимое состояние, так и вновь в исходное. Для того чтобы избежать подобной нестабильности и чтобы ускорить процесс пр именяется катализатор. В его качестве чаще всего используют щелочи (NaOH или КОН). Для максимальной равномерности обменного процесса обрабатываемую смесь подвергают постоянному перемешиванию и подогреву до температуры порядка 50 градусов.

Обычно, в зависимости от объемов и качества исходных продуктов, процесс может идти от 1 до 10 часов. В итоге смесь должна дать выраженное расслоение. В верхней части реактора (сосуда, где происходил процесс) остаётся легкая фракция – собственно, сам биодизель . В нижней – выраженная плотная масса – глицериновая составляющая.

Теперь осталось отделить биодизель , подвернуть его очистке от излишков метанола и от остатков катализатора. Оставшуюся глицериновую фракцию также подвергают процессу очистки, так как сам по себе глицерин является весьма ценным продуктом с широкой сферой применения .

Оптимальной дозировкой компонентов считается такая: для переработки тонны растительного масла потребуется 111 кг метилового спирта и порядка 12 кг катализатора – гидроксида натрия или калия. При соблюдении технологии процесса на выходе должно получиться примероно 970 кг (или 1110 литров) готового очищенного биодизеля и 153 килограмма глицерина.

Можно, конечно, расписать сложную химическую формулу, но она вряд ли что скажетполезного читателю. Лучше привести наглядную блок-схему производственного процесса, чтобы стало понятно, насколько непросто качественно провести все операции.

Растительное масло или отжимается на месте, или поступает в готовом виде, или же применяются жировые отходы пищевого производства. После процесса очистки – поступает в переэтерификационные реакторы. Туда же, по своему каналу, поступает подготовленная смесь катализатора и реагента – метанола. Далее, следуют технологические циклы разделения фракций и их многоступенчатой очистки. В итоге биодизель и очищенный глицерин поступают как конечный продукт на склад, а извлеченные излишки метанола возвращаются для повторного использования.

А можно ли производить самостоятельно?

Казалось бы, все просто и понятно, но это в продуманной технологической линии. А вот можно ли изготовить биодизель самостоятельно?

1. Во-первых , нужно сразу четко осознать, что этот организация такого мини-производства будет лишь в том случае оправдана, если существует надежный и практически неиссякаемый источник сырья – растительных или животных жиров нужной степени очистки. Например, если есть возможность на пищевых предприятиях или в учреждениях общественного питания за очень невысокую сумму скупать остатки использованного масла. Производить масло самостоятельно выращивая для этого соответствующие культуры или приобретая семена для отжима – в масштабах личного хозяйства такая перспектива даже не должна рассматриваться, так как дело буде заведомо убыточным.

2. Следующий важный аспект – немалые сложности работы с химическими компонентами.

• Щелочные составы — очень гигроскопичны, моментально впитывают влагу, то есть их х ранение становится немалой проблемой. Это еще и с учетом того, что гидроксиды натрия и калия, — чрезвычайно «агрессивные» вещества, и легко вступают в реакцию с большинством металлов. Стало быть, хранить их можно будет только в нержавеющей или стеклянной посуде, или полипропиленовой таре.
• Немало проблем создаст и метанол. Прежде всего нужно постоянно помнить о его высочайшей токсичности – отравление таким спиртом нередко заканчивается летальным исходом. (Особое внимание, если в доме есть люди с пристрастием к спиртному – метанол по виду и запаху мало отличается от этилового, «винного» спирта). Все работы с метанолом должны проводиться с обязательной защитой органов дыхания, глаз, кожи, слизистых.

Конечно, реакцию можно провести и с более безопасным этиловым спиртом, но в итоге горючее получается более плотное и вязкое, его качество для заправки двигателей – существенно ниже.

• Кустарным способом, «на глаз», очень непросто соблюсти правильную дозировку исходных компонентов и их определить их качество.

— Обычно исходят из того, что указанного выше соотношения метанола и масла для нормального протекания реакции может оказаться недостаточным – во многом это зависит от биохимического состава приобретенного сырья. Поэтому метанол всегда добавляется в избыточном количестве, примерно 1 : 4 в объемном соотношении к маслу. Точнее вычислить без лабораторных исследований, увы, невозможно.

— Ранее не зря упоминалось, что сырье должно быть определенной степени «чистоты» — если применять наобум любые полученные жировые или масляные отходы, можно не только не получить нужного биодизеля на выходе, но и серьезно «запороть» оборудование. Например, если в масле содержится слишком много воды , то она попросту разрушит катализатор, процесс выйдет из-под контроля, и в реакторе вместо ожидаемого биодизеля начнет образовываться мыло (так называемая сапонификация ) . Мало того, если при этом применялся NаОН , то, скорее всего, можно будет «поймать глоп » — мыло быстро густеет и заполняет собой весь объем реактора, полностью поглощая собой непрореагировавшее масло.

На предприятиях для удаления излишков воды применяют специальные осушающие агенты, которые затем, после обработки, выводятся с помощью фильтрации. Удалить воду в домашних условиях можно, конечно, обычным предварительным нагревом масла до 110 ÷ 120 градусов – вода должна при этом выпариться и улетучиться. Однако, нагревание масла нередко приводит и к другой «неприятности» – к повышению концентрации свободных жирных кислот. Об этом – следующий пункт .

— Второе уязвимое место исходного сырья – это концентрация свободных жирных кислот (FFА ) – есть определенные технологические ограничения на их содержание. Такой недостаток – повышенная концентрация FFA, обычно свойственен отходам пищевого производства, то есть маслам, подвергнутым уже тепловой обработке, так как сами по себе эти кислоты – продукт т ермического разложения масел. При реакции с катализатором FFA переходят в воду и мыло, об опасности которых уже упоминалось выше. На технологических линиях этот вопрос решается проведением анализов поступающего сырья и выработки соответствующей рецептуры по оптимальному процентному содержанию катализатора.

Итак, масло для переработки должно содержать минимальное количество воды и FFA. Но в домашних условиях провести необходимое лабораторное исследование – вряд ли представляется возможным. То есть, производитель весьма сильно рискует и качеством продукции, и сохранностью собственного оборудования.

3. Третий «блок проблем» – необходимое для процесса оборудование. Хотя в сети встречаются описания и фотографии самостоятельно изготовленных «линий» по производству биодизеля , назвать их удачными, удобными и т.п . – не получается.

Можно отдать дань уважения авторам за оригинальность, за использование самых неожиданных деталей и узлов, например, старых стиральных машин или холодильников, за интересные решения проблем разделения и очистки конечного продукта, но все же претендовать на какую-то «прорывную» модель установки, рекомендованную к самостоятельному изготовлению, нельзя.

Видео — Пример самодельной установки для получения биодизеля

Одним из самых сложных и трудоемких процессов является отделение глицериносодержащей фракции от биодизеля , а затем – проведение очистки горючего от остатков мыла, щелочной составляющей, излишков метанола. Кстати, метанол – очень недешевое сырье , и просто выпаривать его в атмосферу — крайне нерентабельно. Значит, при его повышенной летучести, необходимы специальные очистные герметичные камеры, позволяющие без потерь провести процесс перегонки.

Мыльную составляющую отделяют путем отстаивания, водной промывки с последующей фильтрацией и выпариванием излишков. Для удаления щелочей используют подкисленные составы (например, уксусной кислоты).

Некоторые домашние мастера предпочитают установку специальной аэрационной колонны, в которой биодизель проходит отстаивание и с помощью искусственно созданных компрессором воздушных пузырьков очищается от химических примесей. Подобный пример приведен в продолжении видеосюжета:

Видео — Как сделать биодизель

Одним словом, говорить о высокой (или хотя бы какой-нибудь) рентабельности подобного кустарного производства – вряд ли приходится. Производительность подобных установок – невысока, невозможно организовать непрерывный цикл, самодельная аппаратура требует практически постоянного контроля со стороны человека. Да и качество получаемого биодизеля проконтролировать сложно. То есть, для нужд личного хозяйства, для заправки собственной машины (на свой страх и риск) это применить можно, но не станет ли подобное топливо дороже обычной солярки?

А если рассматривать организацию производства биотоплива, как собственное дело, то в этом случае не обойтись без приобретения специальных технологических установок.

Если задаться целью, то будет не так сложно подобрать необходимый производственный мини-комплекс, оптимально подходящий к имеющейся в распоряжении площади. На интернет-площадках представлено немало подобных технологических установок, различающихся по по требляемой мощности, производительности, степени автоматизации, количеству необходимых для обслуживания операторов, и, конечно, по стоимости оборудования. Производство линий по выработке биодизеля освоили и отечественные, и европейские компании.

Видео: автоматизированная модульная линия по выпуску биодизеля

Твердое биотопливо — пеллеты

В последнее время очень много ходит различных слухов или даже своеобразных «легенд» о том, что одним из наиболее перспективных и высокорентабельных видов малого бизнеса может стать производство топливных пеллет – особого вида биологического топлива.Давайте внимательнее глянем на достоинства твердого гранулированного топлива и на процесс его получения.

Для чего и как производят топливные пеллеты

Лесозаготовки, деревообрабатывающие предприятия, сельскохозяйственные комплексы, некоторые другие производственные линии обязательно выдают, помимо основной продукции, очень большое количество древесных или иных растительных отходов, которые, казалось бы, уже не имеют никакой практической ценности. Еще не та дано они попросту сжигались, выбрасывая дым атмосферу, или даже бесхозяйственно разлагались огромными «терриконами». Но ведь в них заложен огромный энергетический потенциал! Если эти отходы привести в состояние, удобное для использования в виде топлива, то, наряду с решением проблемы утилизации, можно ещё и прибыль получить! Именно на этих принципах и базируется производство твердого биотоплива – пеллет .

По сути – это спрессованные гранулы цилиндрической формы, имеющие диаметр от 4 ÷ 5 и до 9 ÷ 10 мм, и длину примерно 15 ÷ 50 мм. Такая форма выпуска очень удобна – гранулы легко фасуются в мешки, их несложно транспортировать, они отлично подходят для автоматической подачи топлива в твёрдотопливные котлы, например, с помощью шнекового загрузчика.

Пеллеты прессуются и их отходов натуральной древесины, и из коры, веток, хвои, сухих листьев и других побочных продуктов лесозаготовок. Получают их из соломы, лузги, жмыха, а в некоторых случаях сырьем служит даже куриный помет. На производстве пеллет пускают торф – именно в такой форме у него достигается максимальная теплоотдача при сгорании.

Безусловно, разное сырье дает и различные характеристики получаемых пеллет – по их энергоотдаче, зольности (количеству остающегося несгораемого компонента), влажности, плотности, цене. Чем выше качество, тем меньше хлопот с отопительными приборами, тем выше КПД системы отопления.

Некоторые пеллеты можно использовать не только в виде топлива, но и как удобрение или состав для мульчирования почвы. Тем не менее основное их предназначение, безусловно – топливо для котлов, и здесь у них немало выраженных преимуществ перед другими видами твердого топлива. Так, например, это абсолютно чистый вид топлива с точки зрения экологии. В процессе производства пеллет не используется никаких химических добавок или формовочных смесей.

По своей удельной калорийности (в объемном отношении) пеллеты оставляют позади все виды дров и угля. Хранение же такого топлива не требует больших площадей или создания каких-либо особых условий. В спрессованной древесине, в отличие от опилок, никогда не начинается процессов гниения или прения, так что риска самовоспламенения такого биотоплива нет.

Теперь – к вопросу производства пеллет . По сути, весь цикл пр осто и понятно изображен на схеме (показано сельскохозяйственное сырье , но в равной мере это относится и к любым древесным отходам):

«Краткий курс» по производству пеллет

В первую очередь отходы проходят стадию дробления (обычно до размеров щепы до 50 мм длиной и 2 ÷ 3 мм толщиной). Затем следует процедура сушки – необходимо, чтобы остаточная влажность не превышала 12%. Если есть необходимость, то щепу дробят в еще более мелкую фракцию, доводя ее состояние почти до уровня древесной муки. Оптимальным считается, если размер частиц, поступающих на линию прессования пеллет , будет в пределах 4 мм.

Прежде чем сырье попадет в грануляторы, его слегка пропаривают или кратковременно погружают в воду. И, наконец, на линии прессовки пеллет эта «древесная мука» продавливается через калибровочные отверстия специальной матрицы, имеющие конусную форму. Такая конфигурация каналов способствует максимальному сжатию измельченной древесины с, естественно, резким ее нагревом. При этом имеющееся в любой целлюлозосодержащей структуре вещество лигнин надежно «склеивает» все мельчайшие частицы, создавая очень плотную и прочную гранулу.

На выходе из матрицы полученные «колбаски» срезаются специальным ножом, что дает цилиндрические гранулы нудной длины. Они поступают в бункер, а оттуда – в приемник готовых пеллет . По сути, осталось только охладить готовые гранулы и расфасовать по мешкам.

Матрицы могут быть плоскими или цилиндрическими или плоскими. Первые — более производительные, используются в основном в мощных промышленных установках. На небольших грануляторах, которые чаще используются в индивидуальном хозяйстве, обычно устанавливаются плоские.

Видео: небольшое производство по переработке древесных отходов в пеллеты

А как быть «частному собственнику»?

Итак, все, казалось бы, просто . Но эта «простота» — для налаженного производства, а стоит ли затевать такой процесс с амому?

1. Прежде всего, нужно очень внимательно «осмотреться» с точки зрения источника сырья для частного производства.

• Если поблизости есть какой-либо деревообрабатывающий комбинат (крупная мастерская), и там по «смешным» ценам или даже бесплатно, в порядке самовывоза, можно на постоянной основе получать готовые опилки – то стоит попробовать. Скорее всего, все первоначальные затраты будут вскорости оправданы – появится возможность не только полностью обеспечить себя гранулированным биотопливом, но и реализовать излишки.

Если удалось найти такого поставщика — то дело пойдет!

Вполне понятно, что весьма выгодным будет наличие пеллетной линии, если хозяин сам занимается вопросами деревообработки, и опилки в хозяйстве, как говорится, «не переводятся».

• Хуже, если доступны только крупные отходы древесины – в этом случае придётся продумывать вопрос ее дробления, а это уже лишние расходы и на оборудование, и на электроэнергию.
• Если же расчет строится из волюнтаристских предположениях – «что найду, то и переработаю», то, скорее всего, ничего путного не получится. Оборудование для гранулирования стоит недешево , и вряд ли когда-нибудь себя при таком подходе оправдает.

При оценке возможностей получения сырья нужно оценивать и породу древесины. Вряд ли стоит связываться с тополем или ивой – мало того, что и сама древесина низкокалорийная, она еще и плохо спекается в гранулы из-за низкого содержания лигнина. Не слишком удачным выбором станет и липа. А вот опилки от хвойных пород по причине повышенного содержания смол подходят все без исключения.

2. Следующий важный вопрос – это проблема оборудования.

Собственно, особых проблем-то с этим и нет – в продаже представлено немало установок различной мощности и производительности, отечественной, европейской или китайской сборки. Назвать их дешевыми – наверное, нельзя. Какие из них лучше или хуже – тоже судить сложно, лучше на эту тему покопаться в форумах интернета.

Там же, на форумах, можно отыскать предложения мастеров, которые занимаются изготовлением грануляторов на заказ. У них есть наработанные схемы, собственные чертежи, опыт сборки и наладки установок. Возможно, что и по цене такой аппарат окажется намного привлекательнее, нежели заводской.

Видео: модель гранулятора с неподвижной плоской матрицей на 4 кВт

А вот насчет самостоятельного изготовления – вопрос весьма спорный. Прежде всего, готовых чертежей таких изделий добыть практически невозможно – разве, что скопировать с собранного аппарата. Мастера, которые освоили производства подобных установок, вряд ли будут делиться всеми нюансами конструкции и сборки.

Вторая сложность – подвижные и стационарные детали в грануляционной камере испытывают огромные нагрузки, и без соответствующих знаний сопромата и прикладной механики правильно рассчитать их — практически невозможно. Делать «на глаз» — не получится.

Главные детали гранулятора — матрица и дробящие ролики

Основные детали – матрицу и дробящие ролики, можно приобрести в готовом виде. Но исполнить сам корпус, смонтировать его на станине, установить электропривод, продумать систему передач с нужным передаточным числом, точно подогнать все детали и узлы – здесь нужны незаурядные способности слесаря, механика, фрезеровщика, токаря…

Конечно, если есть полная уверенность в своих силах, то можно попробовать – в интернете встречаются примеры, в которых домашние мастера хвастают своими удачами. Мало того, некоторым даже удается уйти от обычных схем и изменить конструкцию, сделав ее проще, но без потери возможностей установки.

Возможно, предлагаемое ниже видео для кого-нибудь и станет отправной точкой в разработке и изготовлении собственного пеллетного гранулятора:

Видео: как устроен компактный аппарат для гранулирования пеллет

В завершение можно отметить следующее.

В масштабах одной публикации просто невозможно даже вкратце пройтись по всем современным методам изготовления биотоплива. Так, заслуживают отдельных статей вопросы выработки и использования биогаза из отходов животноводства, производства биоэтанола из растительного сырья. Если у читателя есть интересная информация по этим вопросам – мы будет рады опубликовать ее на на шем портале. Во всяком случае, эти темы тоже не останутся без рассмотрения.

Следите за обновлениями!

Сегодня биотопливо является основной темой для разговоров в транспортных кругах, и не зря. Растительное топливо может производиться практически в любом месте, создается из возобновляемых ресурсов и производит чистые выбросы, в отличие от топлива на основе нефти. Международные тенденции внедрения перспективных автомобильных топлив, направлены на развитие таких видов биотоплива, как этанол на основе кукурузы и биодизель из сои, рапса и пальмового масла.

Но биотопливо не полностью бесплатно. Ряд негативных факторов играют роль в стоимости такого топлива, как с экономической, так и с экологической точки зрения, и биотопливо не всегда выходит, как наиболее приемлемый вариант. Правда, топливо на растительной основе поступает из возобновляемых источников, в то время как ископаемое топливо, в конце концов, закончится. Но существуют многие осложняющие аспекты, из-за которых биотопливо часто достается дорогой ценой.

Многие распространенные сельскохозяйственные культуры могут использоваться для производства биотоплива в некоторых частях мира. Но в других регионах, вырастить то же самое растение было бы невозможно, или очень дорого. Аналогичным образом, использование удобрений, воды и земли, необходимых для производства достаточного количества растительного топлива, может создать значительные проблемы, начиная от повышенного загрязнения, до снижения доступа к продовольствию.

Биотопливо, и процесс его интеграции в повседневное использование, могут быть дорогостоящими. Давайте посмотрим на некоторые недостатки биотоплива, и обретем новый взгляд на него.

1. Региональная пригодность

Сельскохозяйственные культуры для производства топлива ничем не отличаются от прочих растений в плане региональной пригодности. Некоторые растения будут расти лучше в одних регионах, и не смогут расти в других. Ряд наиболее рентабельных культур для производства биотоплива растет в весьма ограниченных климатических условиях. Потребители и производители этого топлива, живущие в странах, где произрастают менее рентабельные культуры, будут вынуждены нести гораздо большие расходы на их выращивание.

Исследователи работают над увеличением урожайности у толерантных к погоде биотопливных культур. Но так же, как апельсины никогда не будут товарной культурой на Чукотке, на Земле всегда существуют регионы, которые просто не смогут поддерживать масштабное производство биотоплива.

2 Использование влаги

Спросите у любого человека, в чем растение нуждается для роста, и он вероятно, отметит две вещи: солнечный свет и воду. Хотя Солнце находится вне полного контроля производителей биотоплива, вода находится среди потенциально серьезных проблем для растительных видов топлива — требования к поливу некоторых культур для производства биотоплива, могли бы оказать сильное влияние на местные водные ресурсы.

Исследование показало, что для того, чтобы произвести достаточное количество этанола на базе кукурузы, спрос на биотопливо уже оказывает отрицательное влияние на запасы пресной воды в Великих Равнинах Юго-Западной и Центральной части США. Центральной проблемой является относительно высокая потребность кукурузы в воде. Исследователи изучают варианты рекомбинантных, менее водопотребляющих культур, и пытаются применять тщательное планирование, определяющее, какие сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива, в данной области, могут смягчить эту проблему. Но широкомасштабное производство биотоплива, особенно с помощью кукурузы, в засушливых районах мира, будет поглощать и без того ограниченные водные ресурсы питьевой воды и увеличивать потребности в воде на орошение других культур.

3. Продовольственная Безопасность

Производство биотоплива с использованием продовольственных культур, таких как кукуруза, соя, сорго, имеет потенциал к резкому изменению доступа к продуктам питания. Увеличение предложения и спроса на биотопливо — означает увеличение спроса, например, на кукурузу. Кукуруза становится дороже и это может представлять угрозу для жителей некоторых регионов. Продовольственная безопасность и доступ к недорогим продуктам питания для населения этого региона окажутся под угрозой.

Рост спроса на продукты питания, используемые в качестве биотоплива, может иметь положительный эффект для компаний-производителей сельскохозяйственной продукции, в форме более высоких цен на нее. Но эта цена быстро перекладывается на потребителей. Фермеру-скотоводу, например, возможно, придется заплатить дополнительно несколько долларов за кукурузу, чтобы накормить своих животных. Это непосредственно приведет к более дорогим мясопродуктам в продуктовом магазине. Для миллиардов людей, которые живут лишь на несколько долларов в день, даже небольшое повышение цен на продовольствие может уменьшить их доступ к нормальному питанию.

4. Вырубка леса

Резкое возрастание европейского спроса на биотопливо было обусловлено положениями, направленными на снижение выбросов парниковых газов. Исследователи нашли ответ в виде пальмового масла, относительно легкодоступного сырья в производстве биотоплива, Владельцы плантаций готовили свои земли, чтобы удовлетворить спрос.

И последовал экологический хаос. По некоторым оценкам, расширение индонезийских плантаций, для производства пальмового масла вызвано тем, что подавляющее большинство лесов было вырублено в конце 80-х и 90-х годов. И высокое потребление топлива грузовиками для перемещения пальмового масла, а так же практика выжигания кустарников и торфяников для подготовки сельхозугодий — сделали страны Юго-Восточной Азии одним из ведущих мировых источников выбросов парниковых газов.

Индонезийское пальмовое масло создает большую проблему, в дополнение к прочим недостаткам биотоплива. Региональный характер высокопродуктивных растений для производства пальмового масла означает, что в некоторых частях мира, спрос на биотопливо мотивирует подобные плантации быстро увеличиваться. Но если это не будет сделано с прицелом на экономию ресурсов и сокращения выбросов при производстве растительных видов топлива, такое наращивание производства может привести к повышению экологических проблем, вместо того, чтобы их решать.

5. Использование удобрений

Все растения развиваются лучше, когда применяются удобрения. Но удобрения могут оказать вредное влияние на окружающую среду, а также их применение может означать серьезную угрозу загрязнения для источников пресной воды.

Многие удобрения содержат азот и фосфор. Хотя оба эти химических элемента способствуют быстрому и обильному росту большинства сельскохозяйственных культур, они имеют и оборотную сторону. Чрезмерное или ненадлежащее применение таких удобрений может оставить избыток азота и фосфора в почве, которые затем попадают в подземные воды, а через них в реки, озера и подземные водоносные горизонты. Ничего хорошего ожидать от этого не приходится.

Фосфор участвует в качестве катализатора размножения водорослей — крошечные водяные растения питаются им и быстро размножаются, часто убивает других растения и водных животных, уменьшает количество кислорода в воде или освобождает токсичные химические вещества. Азот в питьевой воде может привести к множеству проблем со здоровьем, в том числе метгемоглобинемию - состояние, которое уменьшает количество кислорода в крови у маленьких детей. Тщательное применение удобрений может помочь предотвратить проблему повсеместного загрязнения окружающей среды, но расширение производства биотоплива для удовлетворения мирового спроса, открывает дверь для большего количества ошибок в этой области.

6. Эффективность использования биотоплива

Это может показаться парадоксальным, но некоторые ученые утверждают, что широкое производство биотоплива дает отрицательные результаты. Они говорят, что при использовании биоэтанола или биодизеля производится меньше энергии, чем затрачивается на их производство, и, тем более, меньше, чем при использовании нефтепродуктов.

Для примера можно взять поле пшеницы, выращиваемой для производства этанола. Оно может дать 400 литров топлива с одного урожая. Но если учесть трактор, который сожжет 300 литров топлива в сезон на обработку этого поля, грузовик для перевозки зерна, сжигающий 20 литров за рейс, и перегонный аппарат, использующий энергию 160 литров топлива, чтобы выполнить перегонку зерна в спирт, является ли производимый этанол по-настоящему экологически чистым, с низким уровнем выбросов топливом? Если добавить в это уравнение и затраты других ресурсов, таких, как многие литры пресной воды, необходимых для роста растений, и количество удобрений, необходимых для поддержания их развития, то становится еще тяжелее считать биотопливо продуктом, реально экономящим энергию и снижающим выбросы углерода.

В 2005 году исследование показало, что использование существующей сельскохозяйственной и производственной технологии, затрачивает от 27 до 118 процентов больше энергии на производство 1 литра биодизеля, чем содержится в нем энергии! В то время как технология, в конечном итоге, может сузить эти коэффициенты «расходы/энергия», энергетические затраты на современное производство биотоплива, являются основным препятствием для его широкого использования.

7. Различное качество биотоплива

Многие сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива используются для производства биодизеля. Масло, содержащееся в семенах, выжимается, фильтруется и преобразуется в топливо с помощью химического процесса. Но от того, что разные культуры могут стать биодизелем с помощью этого процесса, в результате топливо может значительно варьироваться по его способности производить энергию. Другими словами, не все сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива обладают равными энергетическими возможностями.

Во-первых, есть проблема доходности. Количество растительного масла, которое можно получить с 1 гектара сельскохозяйственных культур, может широко варьироваться — от 40 литров для кукурузы до 1300 литров для пальмового масла. Также, не каждый климатический район подходит для высокой урожайности сельскохозяйственных культур, которые могли бы производить экономически выгодный биодизель.

Во-вторых, маслозаводы производят не одинаковый продукт. Масла из различных культур имеют различную консистенцию. Молекулярные связи в маслах с низким содержанием насыщенных жиров, которые остаются жидкостями при низких температурах, отличаются от масел с высоким содержанием насыщенных жиров, которые часто затвердевают в среднем диапазоне температур.

Это различие оказывает влияние на жизнеспособность масел в качестве топлива. Одно из очевидных соображений — гелеобразование или помутнение. Топливо, которое используется в теплых регионах, было бы не очень полезным в холодном климате. Следовательно, имеет смысл использовать ненасыщенные масла в качестве источника биотоплива.

Но есть и другая сложность, которая возникает в связи с этим выбором. Много ненасыщенных масел имеет нежелательные характеристики. Они оставляют липкие остатки в двигателе при использовании в качестве топлива. Гидрогенизация или насыщение масел водородом, могут смягчить эту проблему, но увеличение такой переработки — означает увеличение затрат.

8. Монокультура

Символами сельскохозяйственных успехов во многих частях мира являются бескрайние поля кукурузы, соевых бобов и пшеницы — одинаковых культур, протянувшиеся, насколько может видеть глаз. К сожалению, эта картина также знак монокультуры, сельскохозяйственной проблемы, которая, очевидно, могла бы стать намного хуже из-за биотоплива.

Монокультура относится к практике выращивания сельскохозяйственных культур, в значительной степени сосредоточенных в одном месте, практически без севооборота. Хотя это является экономически привлекательной практикой, облегчающей труд фермера, зато может иметь серьезные экологические недостатки. Сотни, даже тысячи, гектаров посадок монокультуры, становятся заманчивой мишенью для вредителей растений. Аналогичным образом, питательные вещества, которые откладываются в почву с помощью севооборота, который позволяет «отдохнуть» полям, лежащим под парами, исчезают под интенсивным монокультурным земледелием. Монокультурные хозяйства должны использовать гораздо больше искусственных удобрений, но чем их становится больше, тем выше вероятность загрязнения окружающей среды. Также монокультура увеличивает риск полной потери урожая для фермера в случае массового поражения болезнями и вредителями.

Монокультурная проблема не ограничивается производством биотоплива. Это вопрос, который изучался в течение многих лет в отношении крупномасштабного производства продовольственных культур. Но поскольку многие популярные сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива, такие, как кукуруза и соя, также являются и популярными источниками питания для большей части населения в мире, понятно, что проблемы, относящиеся к монокультуре, могут стать намного сложнее, поскольку потребители требуют все больше биотоплива.

9. Генная инженерия для биотопливных культур

Фермеры, выращивающие кукурузу и сою, как потенциальные источники биотоплива, все больше сажают генетически модифицированные версии этих растений. Это не результат селекции, которую фермеры практикуют в течение нескольких лет. Генетически модифицированные сельхозкультуры производятся в лаборатории, устойчивы к гербицидам и вредителям, и дают более высокие урожаи.

В теории, это выглядит, как отличный способ не отставать от спроса на биотопливные культуры. В конце концов, лучшие урожаи будут снижать цены, и давать достаточно кукурузы и соевых бобов для питания и топлива в мире, верно? Но в иногда генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры могут получить довольно опасные свойства.

Яркий пример случился в начале 2000-х годов. В ходе первоначальных проверок модифицированного сорта кукурузы, исследователи обнаружили, что сорт, спроектированный отгонять моль, питающуюся кукурузой, давал пыльцу, которая, возможно, могла бы убить личинки бабочки-монарха. Ученые забили тревогу, и дальнейшие тесты подтвердили, что эта пыльца действительно представляет угрозу для бабочек. Кукуруза не попала в массовую продажу, иначе могла бы возникнуть экологическая катастрофа, а бабочки-монархи погибли или мигрировали.

10. Технические проблемы

Пожалуй, один из недостатков биотоплива является наиболее очевидным — оно создано не на основе нефти, поэтому будет действовать по-разному в двигателях , предназначенных для обычного топлива.

Этанол на основе кукурузы, например, имеет более высокую плотность, чем бензин. Топливные форсунки для этанола должны быть больше, чтобы соответствовать по мощности сопоставимому бензиновому двигателю. Алкогольное топливо (в том числе этиловый спирт) может подвергать коррозии или повреждениям некоторые изделия из металла и резиновые уплотнители, используемые в бензиновых двигателях . Преобразование двигателя с одного вида топлива на другой, в некоторых случаях, потребует целый ряд новых прокладок и топливопроводов. И после того, как двигатель заработает, различие в свойствах сгорания между бензином и этанолом означает, что необходимо отрегулировать угол опережения зажигания, чтобы мотор заработал должным образом.

Биодизель не будет выглядеть намного лучше. Благодаря более высокой температуры точки загустевания, чем у дизельного топлива на базе нефти, мотор на биодизеле может быть трудно, если не невозможно запустить в холодную погоду. Проблема еще хуже с чистыми растительными маслами, иногда используемыми в качестве топлива. Водители транспортных средств на таком виде топлива, часто устанавливают дополнительные отопители для топливного бака и топливопроводов, чтобы масло не загустевало. На эту тему есть несколько разработок – в виде двухтопливной системы, сначала работающей на обычном дизтопливе, а потом переходящей на масло, а так же химических добавок, предотвращающих загустевание масла.

В любом случае, требуется много времени и денег, чтобы уравнять биотопливо с топливом на основе нефти, что может отпугнуть потенциальных пользователей биотоплива.