![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
progenesПоследние пять лет в Европе и Америке, а также в куче других стран, наблюдается биодизельный бум. Все больше говорят о грандиозных инвестициях в исследования этого направления, диверсификации источников энергии, возобновляемых ресурсах и содержании СО2 в атмосфере. На самом деле все выглядит пока не очень оптимистично.
Итак, что такое биодизель и что еще подразумевается под биотопливом?
Биоэтанол и биодизель принадлежат к первому поколению биотоплива. Биоэтанол производится в результате всем известного брожения с помощью дрожжей из дисахарида (по простому - сахара). Так что это ничто иное как просто спирт. Как сырье для продукции биоэтанола используется сахарных тростник, сахарная свекла, а также пшеница, картофель и кукуруза, как источних крахмала, который можно легко расщепить до сахара и пустить в дело. Плюсы биоэтанола: процесс производства налажен, высокий выход энергии. Минусы: нормальный бензиновый мотор надо переделать и развить инфраструктуру заправок. Первенство по использованию биоэтанола держат США и Бразилия.
Биодизель делают из растительного, чаще всего распового или пальмового, масла. Химически биодизель это метилэстер жирных кислот. Смешивают растительное масло и метанол и в присутствии катализатора преобразуют до глицерина (как побочного продукта) и того самого метилэстера, который и есть биодизель. Плюсы: как примесь до нормального дизеля не требует модифицирования мотора, меньше выбросов при сгорании и опять таки технология отработана. Минусы: нельзя домешивать больше 5%, потому что начинает страдать мотор и для производства надо метанол, который получают ага, из нефти.
Насколько это выгодно.
Производство галлона биоэтанола стоит в США 1 доллар. Но массивные доплаты государством в аграрную индустрию удешевляют его до 51 цента. То же касается биодизеля. В Европе биодизельная индустрия существует только благодаря грандиозным послаблениям в налогообложении. Один литр биодизеля облагатеся 9 центами налога, к 2012 году налогообложение поднимется до 45 сента за литр и уже в 2008 году ожидается заметный спад в производстве. Как видно, биотопливо все еще значительно дороже чем ископаемое.
Что же делать?
На такой пессиместической ноте мы переходим к рассмотрению биотоплива второго поколения, которое разрабатывается программой под названием BtL (Biomass to Liquid) и речь идет о biomass to biofuels prosess (В2В). Под этим подразумевается производство синететического топлива из биомассы: древесины, соломы и растительных остатков. BtL находится сейчас в стадии разработки и исследуются множество путей для получений биотоплива. Какой из способов окажется наиболее эффетивным до сих пор неясно, а пока рассмотрим, в чем заключается проблема.
Итак, древесина представляет собою одеревеневшие клеточные оболочки, состоящие из целлюлозы и лигнина. Ультраструктуру можно сравнить со структурой железобетона: целлюлоза по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин— бетону. Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов. Целлюлоза не что иное, как те же полимеризованные в цепи сахара. Если все это попробовать развалить каким-то образом, то потом можно удачно использовать для того же брожения например.
Что делают сейчас.
Древесину измельчают, обрабатывают кислотой и ферментами для разрушения целлюлозы. Получаются сахара, как продукты этого гидролиза, которые в идут в обычный процесс алкогольного брожения с дрожжами. Проблема этого процесса заключается в побочном продукте - токсичном фурфурале. Хорошо было бы разложить древесину тоже ферментативно, а не кислотой. Но вся беда в том, что целлюлоза и лигнин и в природе остаточно утойчивы к разложению и микроорганизмов, способных это делать не так уж и много. Хотя проблема даже не в этом.
Процесс естественного разложения лигнина и целлюлозы требует не одного и даже не двух ферментов. Там работают эндо- и экзоглюканазы, целлобиазы, целлогиролазы, манноза, галактоза, ксилоза, арабиноза, оксидазы, пероксидазы и лакказы, а также куча всего, о чем даже раньше и не подозревалось. Будем откровенны: о механизмах разложении растительной клеточной стенки известно очень мало. Но вы даже себе не предстваляете, сколько финансовых и интеллектуальных ресурсов брошено на глубокое изучение этой темы. С одной стороны изучают биохимические процессы разложения, с другой ищут микроорганизмы, способные это делать, изучают их геном и вычисляют ответственные за это дело гены и нужные мутации, геннотехнологически выводят растения без лигнина. Ищут вот что: чудо-организм, который бы не просто эффективно разлагал целлюлозу, а который бы еще и имел в себе функцию алкогольного брожения. Однако некоторые ученые, которые работают в этой области, очень скептически рассмотривают возможность найти в природе такой организм. Почему? Потому что процесс разложения целлюлозы и так требует от организма много энергетических затрат, а последующее аклогольное брожение никакой энергии ему не принесет. Хотя вероятно и удастся искусственно скомбинировать такого маленького монстра, который пожирает целлюлозу, одновременно перебраживая ее на этанол. Тогда главное смотреть в оба, чтобы он не вырвался на свободу и не сожрал наш лес.
В заключение о экологичности биотоплива.
Во-первых, как я уже говорила, цена на его производство все еще выше, чем на нефть и все разработки в этом напралении скорее политически-, чем экономически целесообразны. Во-вторых, некоторые эксперты считают, что сегодня энергентические затраты на производство даже превышают энергетический выигрыш. В-третьих, например рапс, который пока еще важный источник биодизеля, дольше 4х лет расти на одном месте не может. Надо это тоже как-то учитывать. Кроме того, пальмовое масло дешевле и Европа, например, увлеклась закупками пальмового масла в развивающихся странах, теперь Индонезия свои джунгли выжигает под пальмовые плантации. Короче, получается в одном месте залатали, в другом рвется. Вот, теперь вы знаете.
Итак, что такое биодизель и что еще подразумевается под биотопливом?
Биоэтанол и биодизель принадлежат к первому поколению биотоплива. Биоэтанол производится в результате всем известного брожения с помощью дрожжей из дисахарида (по простому - сахара). Так что это ничто иное как просто спирт. Как сырье для продукции биоэтанола используется сахарных тростник, сахарная свекла, а также пшеница, картофель и кукуруза, как источних крахмала, который можно легко расщепить до сахара и пустить в дело. Плюсы биоэтанола: процесс производства налажен, высокий выход энергии. Минусы: нормальный бензиновый мотор надо переделать и развить инфраструктуру заправок. Первенство по использованию биоэтанола держат США и Бразилия.
Биодизель делают из растительного, чаще всего распового или пальмового, масла. Химически биодизель это метилэстер жирных кислот. Смешивают растительное масло и метанол и в присутствии катализатора преобразуют до глицерина (как побочного продукта) и того самого метилэстера, который и есть биодизель. Плюсы: как примесь до нормального дизеля не требует модифицирования мотора, меньше выбросов при сгорании и опять таки технология отработана. Минусы: нельзя домешивать больше 5%, потому что начинает страдать мотор и для производства надо метанол, который получают ага, из нефти.
Насколько это выгодно.
Производство галлона биоэтанола стоит в США 1 доллар. Но массивные доплаты государством в аграрную индустрию удешевляют его до 51 цента. То же касается биодизеля. В Европе биодизельная индустрия существует только благодаря грандиозным послаблениям в налогообложении. Один литр биодизеля облагатеся 9 центами налога, к 2012 году налогообложение поднимется до 45 сента за литр и уже в 2008 году ожидается заметный спад в производстве. Как видно, биотопливо все еще значительно дороже чем ископаемое.
Что же делать?
На такой пессиместической ноте мы переходим к рассмотрению биотоплива второго поколения, которое разрабатывается программой под названием BtL (Biomass to Liquid) и речь идет о biomass to biofuels prosess (В2В). Под этим подразумевается производство синететического топлива из биомассы: древесины, соломы и растительных остатков. BtL находится сейчас в стадии разработки и исследуются множество путей для получений биотоплива. Какой из способов окажется наиболее эффетивным до сих пор неясно, а пока рассмотрим, в чем заключается проблема.
Итак, древесина представляет собою одеревеневшие клеточные оболочки, состоящие из целлюлозы и лигнина. Ультраструктуру можно сравнить со структурой железобетона: целлюлоза по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин— бетону. Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов. Целлюлоза не что иное, как те же полимеризованные в цепи сахара. Если все это попробовать развалить каким-то образом, то потом можно удачно использовать для того же брожения например.
Что делают сейчас.
Древесину измельчают, обрабатывают кислотой и ферментами для разрушения целлюлозы. Получаются сахара, как продукты этого гидролиза, которые в идут в обычный процесс алкогольного брожения с дрожжами. Проблема этого процесса заключается в побочном продукте - токсичном фурфурале. Хорошо было бы разложить древесину тоже ферментативно, а не кислотой. Но вся беда в том, что целлюлоза и лигнин и в природе остаточно утойчивы к разложению и микроорганизмов, способных это делать не так уж и много. Хотя проблема даже не в этом.
Процесс естественного разложения лигнина и целлюлозы требует не одного и даже не двух ферментов. Там работают эндо- и экзоглюканазы, целлобиазы, целлогиролазы, манноза, галактоза, ксилоза, арабиноза, оксидазы, пероксидазы и лакказы, а также куча всего, о чем даже раньше и не подозревалось. Будем откровенны: о механизмах разложении растительной клеточной стенки известно очень мало. Но вы даже себе не предстваляете, сколько финансовых и интеллектуальных ресурсов брошено на глубокое изучение этой темы. С одной стороны изучают биохимические процессы разложения, с другой ищут микроорганизмы, способные это делать, изучают их геном и вычисляют ответственные за это дело гены и нужные мутации, геннотехнологически выводят растения без лигнина. Ищут вот что: чудо-организм, который бы не просто эффективно разлагал целлюлозу, а который бы еще и имел в себе функцию алкогольного брожения. Однако некоторые ученые, которые работают в этой области, очень скептически рассмотривают возможность найти в природе такой организм. Почему? Потому что процесс разложения целлюлозы и так требует от организма много энергетических затрат, а последующее аклогольное брожение никакой энергии ему не принесет. Хотя вероятно и удастся искусственно скомбинировать такого маленького монстра, который пожирает целлюлозу, одновременно перебраживая ее на этанол. Тогда главное смотреть в оба, чтобы он не вырвался на свободу и не сожрал наш лес.
В заключение о экологичности биотоплива.
Во-первых, как я уже говорила, цена на его производство все еще выше, чем на нефть и все разработки в этом напралении скорее политически-, чем экономически целесообразны. Во-вторых, некоторые эксперты считают, что сегодня энергентические затраты на производство даже превышают энергетический выигрыш. В-третьих, например рапс, который пока еще важный источник биодизеля, дольше 4х лет расти на одном месте не может. Надо это тоже как-то учитывать. Кроме того, пальмовое масло дешевле и Европа, например, увлеклась закупками пальмового масла в развивающихся странах, теперь Индонезия свои джунгли выжигает под пальмовые плантации. Короче, получается в одном месте залатали, в другом рвется. Вот, теперь вы знаете.
Tags:
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2007-09-13 10:46 am (UTC)А якже біогаз?
Date: 2009-02-27 10:51 am (UTC)Припускаєм одна людина може обробити на певних кульурах з виправданим використанням технічних засобів більше 4 гектарів. 1 гектар за сезон може принести більше трьох тон целульози. Тобто збираєм за сезон з чотирьох гектарів 100 тон целульози у вигляді сіна, соломи, стружки і тп, і кожен місяць 10 тон целульози переробляєм в 2 тони метанолу(це запасом), який продаєм по дві тисячі гривнень за тону на автозаправку. Ітого прибуток 4 тисячі. Для сільского жителя це достатні гроші, щоб тим займатись.А якби індивідуадуальні госпадарства таким зайнялись і просто здавали етанол - міг би бути толк. Чи є якісь енергетичні проблеми - там кпд , абощо?
Мені здається недолік цієї схеми тільки в складності контролю процесу. Тобто для корпорацій незрозуміло як контролювати процес, і гарантовано забирати свої відсотки з кожної літри. Адже фермер Вася завжди зможе залити цей метанол собі в машину, а потім і офісному планктону Петі з міста за дві з половиною гривні. А заправка з ціною в пять гривень збанкрутує.
Re: А якже біогаз?
Date: 2009-02-27 11:15 am (UTC)10 гектарів - 35 тон целульози - 20 тон метанолу - 40 тисяч гр в рік, і це треба повкалувати, порахувати, передбачити, тобто бути незаурядним дядьком. Плюс техніка. Відповідно схема запрацює і буде прибутковою тільки в обєднанні з великим рогатим скотом, бджолами, і іншими заморочками.
Важке життя на селі як не крути.
Re: А якже біогаз?
Date: 2009-02-27 11:53 am (UTC)10 га - 35 тон целюлози - 7 тон етанолу - 14 тис гр в рік. Отже, трошки більше як тища в місяць. МІНУС: розходи на аренду землі, насінний матеріал, добрива, бензин на орання, посів і збирання, транспортні розходи, вартість установки і енергії на сам процес. Це не рахуючи можливих страхувань урожаю, полив, пестициди і пр. Тобто цілком можливо, що ми вийдем на нуль, але також не факт.
no subject
Date: 2009-06-26 11:34 am (UTC)no subject
Date: 2009-06-26 01:50 pm (UTC)no subject
Date: 2012-12-11 01:48 pm (UTC)Вроде 200 л спиртяги из 1
килобуратиныт древесины.И да - на этанол движок не переделывают, только карбюратор (пару дырочек на 30% по площади растачивают). Но литровой расход на км на те же 30% больше - как-никак, один кислород в молекуле уже есть, две связи (О-С и Н-С) уже образованы.
Пъ.Съ. Совсем хитрожопые умельцы ухитряются на непеределанном движке ехать (типа, в машинах есть/была такая ручка пускового обогащения, она чуть перекрывает просвет засоса воздуха - её-то вместо пуска постоянно держат в положении "ВКЛ"). Но недолго ездят - расход трудно регулируется, глохнет мошынко и горючку жрёть безбожно.
Пъ.Пъ.Съ. Для пущей ыколохичносте мелкому спиртофермеру можно технологический нагрев (гидролиз, перегонка) вести теми же солнечными печками - переменность не смертельна для процэсса. А на очистку остаточный лигнин обугливать в лигниновый уголь, хоть бы и солнцепёком (заодно нехилая смола для химпрома отгоняется). Ну, и местный обогрев/отопление на лигниновом порошке неплохо пойдёт - фермер угля/дров на зиму не будет покупать.
Re: А якже біогаз?
Date: 2009-02-27 12:06 pm (UTC)В середньому з 1 тони сирої сировини ми отримуєм 100 м3 біогазу, в якому приблизно 50% метану (насправді 60, але так нам буде простіше).
Отже, 50м3 метану, скажімо це 50 тис літрів. Правільно?
Як ми вже знаєм, з 22.4 літра метану ми маєм 32 г метанолу
Значить з 50 тис літрів у нас буде десь 72 кіло метанолу.
Відповідно з 100 тон СИРОЇ целюлози - 7 тон метанолу. Фактично те саме, що і з етанолом, так?
Re: А якже біогаз?
Date: 2009-02-27 12:27 pm (UTC)Тобто, щоб мати мінімальний прибуток, треба бути незаурядним дядьком, і при цьому вкалувати як нєгр під канчуками на плантації. Переїзд на село відкладається на невизначений час. :(
Re: А якже біогаз?
Date: 2009-02-27 12:32 pm (UTC)Тобто при умові дешевої робочої сили як в Україні я можу собі уявити щось на кшалт заводика в селі, як колись були млини і лісопилки. Але це на грані рентабельності, яку все одно з"їсть корупція, хабарі і так даля.
no subject
Date: 2012-12-11 01:52 pm (UTC)no subject
Date: 2012-12-11 01:51 pm (UTC)