І нафта, і газ вважаються непоправними ресурсами, оскільки відновлення їх запасів займає цілі геологічні епохи. Сьогодні ми досліджуємо ті можливості, до яких починають придивлятися основні споживачі енергоресурсів: виробництво біопалива з відходів деревини, рослинного сировини і навіть каналізаційних стоків.

Що це таке
Якщо коротко - це та органіка, яка:
1. Обходиться дешево;
2. Може горіти з виділенням великої кількості тепла.

В цю категорію потрапляють найрізноманітніші речовини:
• Рідке біопаливо представлено етиловим, бутиловим і метиловим спиртами, диметиловым ефіром і біодизелем - горючими органічними жирами.
Корисно: назва походить від основного споживача - дизельних двигунів.
Дизель здатний працювати на жирах так само, як двигун внутрішнього згоряння - на спиртах, горючих газах і ефірі.

Власне, правильна назва дизпалива - солярове масло. При нормальному тиску і кімнатній температурі домогтися його займання досить важко.
• Тверде біопаливо - це і звичні нам дрова, пелети паливні гранули з тирси, і торф'яні брикети, і навіть солома і тріска.
• Газоподібні види біопалива - метан, водень і так званий біогаз - суміш метану і СО2, що виділяється при бродінні органічних відходів.
Навіщо це потрібно

Стара прислів'я «поки грім не вдарить, мужик не перехреститься» вичерпно описує ситуацію з використанням викопних енергоресурсів нинішньої цивілізацією. Видобуток і переробка нафти забезпечує надприбутки, відмовлятися від яких в ім'я туманних ідей екології та світлого майбутнього ніхто не поспішає.
Автомобілі так само, як і сто років тому, джгут літрами бензин; ТЕЦ працюють на мазуті; всі перспективні розробки в області розробки альтернативних джерел енергії скуповуються великими корпораціями і лягають під сукно; проекти, які не вдається придбати, всіма силами дискредитуються.

Однак не треба бути семи п'ядей у чолі, щоб зрозуміти, що нафтове достаток триватиме недовго. Світові запаси нафти закінчаться в найближчі півстоліття, і людство зіткнеться з неминучим енергетичним голодом.

Виходи з передбачуваного глухого кута очевидні:
1. Використання для отримання енергії восполнимых ресурсів геотермальної енергії сонця і вітру. Ідея хороша, але є кілька «але».
Енергетичні установки всіх відповідних типів дуже дороги; вітряки і геліосистеми, крім того, займають величезні площі, а їх ефективність непередбачена - все визначається погодою.
Крім того, накопичену енергію важко, умовно кажучи, взяти з собою в дорогу: існуючі акумулятори при розумній масі забезпечують автомобілів занадто маленький пробіг, непорівнянний з традиційними машинами на бензині.

2. Пошук альтернативних джерел високопотенційне енергії. Найбільш глобальним з доступних громадськості є проект споруджуваного у Франції ІТЕР - експериментального термоядерного реактора.
Однак поки що термоядерна енергетика не може вирішити основну проблему: витрати енергії на утримання плазми в магнітній пастці майже не поступаються корисного виходу існуючих прототипів реакторів.
Відкриття в області холодного термоядерного синтезу успішно закидані банановою шкіркою під помахи диригентської палички нафтових корпорацій.
Інші альтернативні джерела енергії, періодично згадуються в пресі, поки що далекі від практичного втілення - то через свідомої інформаційної блокади, то через інертність мислення державних структур. Причому не тільки російських.

3. Третій шлях не означає ніяких революцій в технології і, відповідно, в економіці. Автомобілі, як і раніше використовують дизеля і двигуни внутрішнього згоряння; ТЕЦ так само коптять небо.
Але в топках і циліндрах горить паливо, відтворення якого займає не мільйони років, а лічені роки - продукти переробки рослинної і тваринної сировини.
Темпи впровадження
Яка динаміка виробництва біопалива? Як росте його споживання?

Світ
У 2007 році сумарний обсяг виробленого у всьому світі рідкого біопалива склав 54 мільярди літрів. Якщо оцінювати літраж споживання, втім, цифри не виглядають настільки вже переконливо: це всього 1,5 відсотка від загального споживання рідкого пального всіх типів.
Цікаво, що на той час більшою частиною виробленого біопалива був етанол: 46 мільярдів літрів. Найбільші виробники - США і Бразилія. На їх частку припадає 95% світового виробництва.
До 2010 року, проте частка цих країн знизилася до 90%, а загальне виробництво рідкого біопалива зросло до 105 мільярдів літрів. 86 з них - етиловий спирт, решта - біодизель.

Європа ставить за мету до 2020 року перевести на альтернативні джерела енергії 10% транспорту. У Швеції існує три сотні заправок, де можна заправляти дизельні машини... сосновим маслом. 8 березня 2013 роки був виконаний перший трансатлантичний рейс на біопаливі.

Росія
Наведемо голі факти без будь-якої їх оцінки.
• Експорт Росією біопалива (насамперед соломи, жому і тріски) на 2010 рік склав 2,7 мільйона тонн. При цьому в країні споживалося всього 20% від виробленого біопалива всіх типів.
• До кінця 2013 року в Росії планується запустити 50 електростанцій на біогазі. Сумарна потужність всіх, однак, складе всього 120 мегават.
Для порівняння - сумно прославилася електростанція Фукусіма в Японії на момент аварії мала сумарну потужність шести енергоблоків в 4,7 гвт.

Зворотний бік
Зрозуміло, жодне явище в сучасному світі не може бути тільки позитивним або негативним. У чому підступ у разі біопалива?
Тіньова сторона його виробництва стосується, насамперед, використання рослинної сировини.
Величезні площі, зайняті так званими енергетичними (призначеними для спалювання) лісами, кукурудзою для виробництва етанолу, ріпаком, з якого вичавлюють масло для дизелів, віднімаються у виробників харчової продукції.

За оцінкою експертів, загальна кількість голодуючих у світі в найближче десятиліття зросте до 1,2 мільярда людей саме з-за зростаючого попиту на біопаливо.
Нюанс: виробництво метану, водню та біогазу з відходів - той рідкісний випадок, коли ні екології, ні економіці країн - виробників не наноситься шкоди.
Методи виробництва
Давайте полюбопытствуем, як виробляються найбільш популярні види палива з рослинної сировини. Перерахувати всі застосовуються технології в рамках однієї статті неможливо, тому розглянемо найбільш ходові типи пального.

Пелети
Так називаються паливні гранули з пресованої тирси, які дозволяють автоматизувати подачу палива в котел і дають при згорянні дещо більше тепла в порівнянні з дровами.
Їх виробництво не потребує складного обладнання; однак будувати міні-завод по їх виготовленню своїми руками явно не варто. При усталеному рівні цін на пелети і на необроблену паливну деревину виробництво може окупити себе тільки при великих обсягах.

Як працює установка з виробництва біопалива цього типу?
1. Колода очищаються від кори на окорочном верстаті.
2. Щепорубочная машина перетворює їх в дрібну щепу.
3. Молотковий млин перетворює тріску в дрібні тирсу.
4. Тирсу просіваються, неразмолотая тріска видаляється.
5. Барабанна сушарка видаляє з тирси зайву вологу.
6. Нарешті, прес перетворює їх в гранули.
7. Фізико-хімічні зміни, які гранули міцними, що відбуваються при їх охолодженні. Негранульовані тирсу відсіваються і відправляються на повторну переробку.

Більш популярне, однак, виробництво пелет не за повним циклом, а з готової тріски або тирси.

Біодизель
Що це таке - ми вже згадували на початку статті. Як працює завод з виробництва біопалива з звичайного рослинного масла?
Суть виробництва - у видаленні з рослинного жиру молекул гліцерину, додає йому неприпустиму в двигунах в'язкість, і заміщення його молекулами спирту. Правильна назва цього процесу - етерифікації.

Інструкція з виготовлення біодизелю приблизно така:
1. Масло (лляне, соняшникова, ріпакова - це байдуже) змішується зі спиртом (чи етиловим або метиловим) і каталізатором - відповідно етиловим або метиловим ефіром. Суміш ретельно перемішується.
2. Відстояна суміш розшаровується. У верхній частині ємності залишається власне біодизель - текуча рідина кольору меду, знизу більш в'язкий і темний гліцерин. Між ними - шар готового до застосування рідкого мила, яке теж можна використовувати.
3. Останній етап - осушення (в олії досить великий вміст води). Для цього в біодизель додається сульфат магнію, який поглинає воду; потім він фільтрується звичайним тонким механічним фільтром.

Ціна отриманого продукту визначається, насамперед, собівартістю рослинної сировини. Закуповувати рослинна олія заради виробництва дизпалива - ідея, щонайменше дивна вже тому, що солярове масло коштує значно дешевше.
Корисно: біодизель більш хімічно агресивний порівняно з соляровим маслом. Він скорочує ресурс сальников, гумових прокладок, досить швидко забиває паливні фільтри і вже тому є джерелом енергії, скажімо так, неоднозначним.

Біоетанол
Обладнання для виробництва біопалива цього типу являє собою дуже продуктивний і ефективний... самогонний апарат. Сама технологія виробництва мало змінилася за останні десятиліття, хіба що асортимент сировини помітно розширився.
Знаменитий Остап Бендер говорив змученим сухим законом американцям, що гнати самогон можна навіть із звичайної табуретки, і пропонував поділитися рецептом табуретовки.

З чого виробляють етанол для технічних потреб без малого століття після описаної в «Дванадцяти стільцях» епопеї?
• Більша частина біоетанолу здійснюється, як вже говорилося, в Бразилії - з цукрової тростини і в США - з кукурудзи. Очевидно, уроки Остапа запам'яталися і знайшли застосування в державному масштабі.
• Бульби маніока, рослини, яке у великих кількостях вирощують Китай, Таїланд і Нігерія - теж дуже перспективна сировина. Головна його перевага - простота і технологічність виробництва, а раз так - то і дешевизна.

Якщо вірити Вікіпедії, вартість виробництва з маніоки спирту, відповідного за ефективністю баррелю (159 літрів) нафти - всього 35 доларів. Барель сирої нафти на світовому ринку коштує приблизно утроє дорожче.
• Нарешті, целюлоза, отримана із тирси, соломи та інших відходів деревно-рослинного походження - джерело біоетанолу майже невичерпний.
Проте із-за відносної складності виробництва в даний час він вважається економічно невиправданим.
Що ж, почекаємо подальшого зростання цін на нафту. Можливо, у найближчому майбутньому і правда представиться можливість заправити машину табуретовкой...

Що з технологією виробництва біопалива в домашніх умовах?
Ну що ви, справді, після указу 1985 року в нашій країні навіть питати про таке смішно...
• Подрібнену рослинну сировину з добавкою дріжджів відбувається процес бродіння, у результаті чого виходить брага з вмістом спирту не більше 15 відсотків. При більшій концентрації дріжджові бактерії гинуть.

• Відфільтрована брага проходить ректифікацію: нагрівається в обмеженому обсязі. При цьому легкі фракції (насамперед етанол) возгоняются першими. Потім спиртові пари конденсуються в безперервно охолоджуваному змійовику (або аналогічному по функціональності пристрої).
При промислових обсягах замість традиційних дріжджів застосовуються продукти біоінженерії - штучні ферменти глюкамилаза або амилосубтин.
Якщо ви обмірковуєте ідею перевести свою машину на інший вид палива - краще врахувати, що без адаптації серійний ДВС може гарантовано працювати на спирто-бензинової суміші, що містить не більше 10 відсотків спирту. Втім, зустрічаються свідчення безпроблемної роботи двигунів і при співвідношенні 40/60.

Висновок
Можливо, додаткову корисну інформацію ви зможете отримати з відео в кінці статті. Успіхів!