Производство биодизельного топлива, его применение и преимущества

Производство в домашних условиях

Первая и одна из главных проблем – где взять достаточное количество сырья. Хорошо, если вы фермер и выращиваете рапс либо являетесь владельцем ресторана, где остаются отходы растительных жиров. Если же доступа к источнику недорогого сырья у вас нет, то и делать биодизель своими руками вы не сможете. Покупать масла будет нерентабельно, особенно учитывая проблему вторую – качество топлива.

Чтобы смело использовать в любых автомобилях или отопительных котлах произведенный в домашних условиях биодизель, надо обеспечить качество продукта. Иначе вы столкнетесь с бесконечными ремонтами и очистками ваших двигателей и форсунок котлов. А для этого технология должна быть организована и выверена на высоком, а не кустарном уровне. В свою очередь, это приведет к тем же затратам, чья окупаемость – под вопросом.

С низким качеством биодизеля могут на долгое время примириться старые автомобили и трактора с неприхотливыми двигателями и топливными системами. То же касается отопительных капельных печей и котлов с горелкой Баббингтона, нетребовательных к качеству горючего. На этот случай подойдет простейшая установка для производства биодизеля, при других раскладах технологию придется усложнить. Итак, для сборки установки потребуется:

• 3 емкости из пластика, 2 из них большие и одна поменьше;
• 5 шаровых кранов;
• трубы и фитинги (тройники, колена);
• электрический ТЭН с терморегулятором;
• насос.

Чтобы освоить производство биодизеля в домашних условиях, надо установить емкости на металлические подставки горловиной вниз, а сверху проделать закрывающиеся отверстия для заливки компонентов. Можно использовать и металлические бочки или самодельные баки из стальных труб большого диаметра. Внизу каждого сосуда надо приделать штуцер, а к нему прикрутить кран, после чего соединить все элементы между собой трубами, как показано на рисунке:

Средняя емкость будет служить реактором, куда необходимо встроить ТЭН. В другой большой бак заливается масло, а в малый – метиловый спирт. Предварительно к метанолу добавляется каустическая сода, играющая роль катализатора. Открыв краны таким образом, чтобы вещества из вспомогательных емкостей попадали в реактор, включается насос и ТЭН, чей термостат настроен на температуру 60 °С.

В видеоролике ведущий программы Top Gear Джереми Кларксон рассказывает и показывает, как сделать биодизель в домашних условиях :

Производство и получение биодизеля:

Технология производства биодизеля заключается в следующем.

Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта, т.е. то есть соблюдается соотношение 9:1, а также щелочной катализатор (например, гидроксид натрия NaOH или гидроксид калия KOH).

В результате химической реакции образуется смесь, которой дают отстояться.

Верхний легкий слой как раз и представляет собой биодизельное топливо.

Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, содержащей глицерин.

Далее полученную смесь очищают от продуктов омыления, а глицерин удаляют для дальнейшего самостоятельного использования.

Что собой представляет биогаз?

Биогаз – это общее название смеси большого количества органических летучих соединений, которые обладают высокой горючестью. Он способен образовываться в анаэробной среде в процессе разложения любой органики. Главные условия – отсутствие кислорода и высокая влажность. Сырьем для получения биогаза может стать любой органический субстрат: навоз, ботва от растений, трава, опилки, отходы деревообрабатывающего производства, солома и даже бытовые отходы. Все это можно с успехом использовать для обогрева не только теплиц и хозяйственных помещений, но и целых домов.

Запасы органики в мире и выход биогаза из некоторых субстратов

Главным образом любой биогаз состоит из метана, углекислого газа и примесей иных газообразных веществ, таких как сероводород. Чем меньше в нем содержится углекислого газа, тем выше качество продукта. Ведь углекислота не является горючим газом. Во многих случаях переработка одного килограмма органики дает целых 500 гр. биотоплива. Это очень высокий показатель, который редко встречается в других сферах.

Основные технологии производства биотоплива

Преимущества биодизеля перед соляркой из нефти

Биодизель не загрязняет планету.

Если речь идет о покупке готового топлива, то с экономической точки зрения обычная солярка, которую делают из нефти, будет выгоднее, так как она дешевле. Если делать биодизель в домашних условиях из покупного масла, то это тоже дорого. Единственный вариант, когда биотопливо производить выгодно – наличие собственного масла. Если этого нет – покупайте обычную солярку и топите ею.

Сильные стороны использования биотоплива для обогрева дома:

• запас энергоносителя хранить намного безопаснее – температура воспламенения 100 градусов, в то время как обычная солярка загорается при 60 градусах;
• биодизель не засоряет природу, минимальное содержание серы;
• биодизель выделяет мало углекислого газа.

То, что хранить биотопливо безопаснее – это хорошо, но и здесь не все идеально. Через три месяца биодизель начинает распадаться на составляющие части, а это накладывает некоторые ограничения.

Из возобновляемого источника

(водорослевой биомассы)

«БиоЭнергоРоссс»

Москва

Резюме…………………………………………………………………………2

1. Введение…………………………..…………………………..…………3

1. 1. Продукт…. …………..…………………………………………….4

1. 2. Актуальность……………………………………………………….4

1. 3. Уникальность..…………………………………………………….4

1. 4. Потребитель…..…………………………………………………….5

2. Организация……………………..…………………………..…………6

3. Маркетинг……………….…….……………………………..…………7

3. 1. Товар……. …………..…………………………………………….7

3. 1. 1. Биодизель…….…………………………………………….7

3. 1. 2. Глицерин и водорослевый жмых..…………………….8

3. 2. Анализ потребности…………………………………………….8

3. 3. Целевые сегменты………………………………………………9

3. 4. Объем продаж и ценовая политика………………………….10

3. 5. Конкуренты…………………………………………………….11

3. 6. СТЭП-анализ…………………………………………….…..…12

4. Производство…….……….…….……………………………………14

4. 1. Принцип работы установки фотобиореактора……………14

4. 2. Блок-схема производства…………………………………….16

4. 3. Помещение………………………………………………….….16

5. Менеджмент…………………………………………………………..17

6. Финансы…………………………….…….…….…………………….18

6. 1. Расчет необходимых инвестиций……………….…….……18

6. 2. Постоянные издержки………….……….………….……….18

6. 3. Прямые издержки на суточный объем производства.…..18

6. 4. Расчет себестоимости 1 кг биодизеля….…….……….……19

6. 5. Расчет уровня безубыточности………………..……..……..19

7. Заключение………………………………………………………….20

  «БиоЭнергоРоссс»

Резюме

В данном бизнес-плане представлен предварительный анализ проекта по производству биодизельного топлива из возобновляемого источника (водорослевой биомассы) компании ЗАО «БиоЭнергоРосс». На данный момент ведутся переговоры с поставщиками оборудования, необходимого в данном проекте, но пока мы еще не обладаем полной документацией на установки, используемые в этом проекте, еще нами не были проведены анализы продуктов, производимых этим оборудованием, и недостает некоторой иной необходимой информации.

Введение

Как сделать дизельное топливо своими руками

В качестве сырья используются растительные или животные жиры, которые представляют собой смесь эфиров, соединённых с молекулами глицерин-трёхатомного спирта.

Биотопливо (в данном случае метиловый эфир) можно получить заменой глицерина, входящего в состав масла, спиртом. Процесс этот называется трансэтерификацией. Из одной тонны растительного масла и 110 кг метилового или этилового спирта в присутствии 12 кг катализатора в виде щёлочи NaOH можно получить 970 кг биодизеля и 150 кг глицерина. Последнее вещество используют в производстве мыла и косметических средств.

В процессе изготовления растительное масло подогревают до 50 ºС и тщательно очищают многократной фильтрацией от механических примесей или остатков пищи. Щёлочь соединяют с метанолом и образовавшийся в результате реакции метоксид добавляют в тёплое (для ускорения реакции) растительное масло, Туда же выливают основной объём метилового спирта.

Смесь тщательно перемешивают и дают отстояться в течение 4-8 часов при температуре от 55 до 70 ºС. Она расслаивается на глицерин в нижней части, биодизель (эфир) в верхней части и мыльный слой в середине. Глицерин сливают через нижний шланг, удаляют также мыльную прослойку, а дизтопливо тщательно очищают промывкой водой с последующим осушением (нагревают до 65 ºС).

Чем хорош и чем плох биодизель

Он считается хорошим топливом, поскольку не содержит серы, а при сгорании выделяет намного меньше загрязнителей атмосферы, чем его минеральный аналог (ДТ). Он обладает отличными смазывающими свойствами, что увеличивает ресурс двигателяля. При попадании на почву или в водоёмы не представляет опасности — в условиях природы разлагается за 28 дней.

Есть у биодизеля и недостатки:

1. Высокая температура предельной фильтруемости. В некоторых видах биодизеля образование парафиновых агломератов начинается уже при +15 ºС, в других, например, в изготовленном из рапсового масла, — при нескольких градусах минусовой температуры. Поэтому применять биодизель в холодном климате можно только с устройством подогрева топлива, которое увеличивает расходы автовладельца на покупку и установку подогревателя.
2. Биодизель нельзя хранить более 3 месяцев.
3. Стоимость промышленного биодизеля пока высока.

Для чего нужно изготавливать дизель топливо своими руками?

Из описания процесса очевидно, что топливо для дизельных двигателей вполне может изготовить своими руками каждый технически грамотный человек. Сложное оборудование не требуется, дело можно организовать и в гараже.

Есть ли смысл в таком домашнем производстве? Если сырьё приобретать по реальным розничным ценам, биодизель получится намного более дорогим, чем приобретаемое ДТ на АЗС. Если же ингредиенты достаются дёшево или вовсе бесплатно, то остаются вопросы: стоят ли эти хлопоты результата и оправданно ли подвергать опасности себя и окружающих в гараже, частном доме или другом месте.

Покупка и продажа оборудования для бизнеса

Покупка и продажа оборудования для бизнеса

• Главная
• Бизнес-идеи для малого бизнеса
• Производственный бизнес
• Как из растительного масла получить дизтопливо

• Управление предприятием
• Политика портала
• Обратная связь
• О проекте
• Новости компаний
• Обзор рынков

2000 — 2020 «Гипер-Пресс»Equipnet.ru — «Оборудование для бизнеса»

Все материалы данного сайта, авторские права на которые принадлежат EquipNet.ru, не могут быть скопированы.

• Вход
• Регистрация

Если вы не зарегистрированы на портале, заполните форму Регистрации

После регистрации вы сможете бесплатно добавить в каталоги:

Действующие биодизельные программы

Многие страны мира разработали программы по частичному замещению нефтяных моторных топлив различными видами биотоплива, в том числе биодизеля:

Страна	Требование
Миннесота, США	5 % содержание биодизеля в дизельном топливе с мая 2009 года
Миссури, США	5 % содержание биодизеля в дизельном топливе с июля 2010 г.
Франция	7 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель)
Европейский союз	5,75 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель)
Австралия	350 млн литров биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель)
Бразилия	2 % с 1 января , 4 % с 1 июля 2009 года, 5 % с 2010 года;
Зимбабве	10 % биодизеля от общего потребления дизельного топлива;
Малайзия	20 % биодизеля от общего потребления дизельного топлива;
Таиланд	5 % биодизеля в дизельном топливе к 2011 году, 10 % к 2012 году;
Новая Зеландия	5 % биотоплив к 2008 году (этанол + биодизель);
Индия	20 % биотоплив к 2017 году (этанол + биодизель)
Китай	производить ежегодно 8 млн тонн к 2020 году;
Индонезия	10 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель);
Южная Корея	0,5 % биодизеля от общего потребления дизельного топлива с 2006 года, 5 % с 2008 года;
Канада	2 % биодизеля в автомобильном и печном топливе к 2012 году;
Япония	с марта 2007 года разрешено 5 % содержание биодизеля в дизельном автомобильном топливе;
Филиппины	1 % биодизеля в автомобильном и топливе с 2007 года, 2 % с 2008 года;
Германия	5 % в автомобильном топливе с 1 января 2007 года;
Ирландия	5,75 % биотоплив к 2009 году (этанол + биодизель). 10 % биотоплив к 2020 году;
Дания	10 % биотоплив к 2020 году;
Тайвань	1 % в автомобильном топливе с 2008 года 2 % с 2010 года;
Португалия	10 % в автомобильном топливе с 2010 года.
Колумбия	5 % в автомобильном топливе. 10 % с 2010 года, 20 % с 2012 года.
Аргентина	5 % в автомобильном топливе к 2010 году.
Чили	разрешено 5 % содержание в автомобильном топливе.
Мексика	3,2 % биотоплив в автомобильном топливе к 2012 году.

Технология производства

Образец биодизеля

Процесс получения биодизельного топлива происходит в ходе химической реакции переэтерификации. В этой реакции растительное масло или любой другой источник триглицеридов в присутствии катализатора вступает в реакцию с одноатомными спиртами, образуя моноалкильные эфиры жирных кислот (биодизель) и глицерин. От переработки моноалкиловых сложных эфиров жирных кислот получаются продукты метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) и глицерин. Для идентификаций биодизеля от нефтяного дизеля полученных от битуминозных пород нужно определить содержание метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК) анализ моноалкиловых сложных эфиров жирных кислот не даст точного содержания биодизеля в дизельном топливе.

Триглицериды переэтерифицируется метанолом, реже этанолом или изопропиловым спиртом (приблизительно в пропорции на 1 т масла 200 кг метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60°С и нормальном давлении.

Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:

1. После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров должно быть выше 96 %.
2. Для быстрой и полной переэтерификации метанол берется с избытком, поэтому метиловые эфиры необходимо очистить от него.
3. Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без предварительной очистки от продуктов омыления недопустимо. Мыло засорит фильтр и образует нагар, смолы в камере сгорания. При этом сепарации и центрифугирования недостаточно. Для очистки необходима вода или сорбент.
4. Заключительный этап — сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, вызывающих коррозию металлических деталей.
5. Хранить биодизель более трёх месяцев не рекомендуется из за его разложения.

Разновидности биологического топлива

Биотопливные источники энергии, не обращая внимания на перечисленные в прошлых разделах недостатки в составе и технологии производства, употребляются уже на данный момент. В некоторых областях людской деятельности они заменяют электричество. Существуют кроме того целые котельные на биотопливе, благодаря которым осуществляется обогрев жилых зданий, помещений коммерческого и производственного назначения.

на данный момент наиболее обширно распространены следующие виды биологического топлива:

• жидкое;
• жёсткое.

Остановимся на рассмотрении каждого из них более детально.

Жидкое

Одной из наиболее подходящих для производства биологического горючего сельскохозяйственных культур есть рапс.

Изготовление энергоносителя происходит по следующей схеме:

• собранный рапс проходит узкую очистку, из-за которой из него удаляется мусор, почва и другие посторонние элементы;
• затем растительное сырье измельчается и отжимается до получения жмыха;
• потом происходит этерификация рапсового масла – посредством особых кислот и спиртов из этого вещества добываются летучие эфиры;
• в конце осуществляется очистка взятого биодизельного топлива от ненужных примесей масла.

Помимо этого, обширно распространено биологическое топливо Е-95, которое заменяет классический бензин. Данный вид энергоносителя складывается из этилового спирта с добавками, снижающими коррозийное действие на железные и резиновые части двигателей внутреннего сгорания, установленные в машинах.

Преимущества биологического бензина пребывают в следующем:

• цена этого вида горючего ниже классического;
• при его применении возрастает срок эксплуатации масла и фильтрующих элементов;
• сгорание биологического топлива не ведет к образованию на свечах зажигания налета, мешающего прохождению искры;
• двигатель внутреннего сгорания, работающий на биобензине, не выделяет в атмосферу вредные вещества;
• этанол хуже воспламеняется и не взрывается на протяжении дорожно-транспортных происшествий;
• органический бензин детонирует при меньшей температуре, потому двигатель автомобиля не перегревается в теплое время года.

Не обращая внимания на вышеперечисленные плюсы, жидкое биологическое горючее имеет пара недостатков, мешающих его широкому внедрению в хозяйственную деятельность:

1. При применении органического бензина двигатели внутреннего сгорания и другое оборудование быстро выходит из строя, поскольку вещества, входящие в состав природного энергоносителя, приводят к коррозии и портят резиновые прокладки агрегатов. Действенных способов борьбы с этим явлением пока не отыскано.
2. Для полной замены ископаемого горючего на биологическое нужно существенно увеличить площади сельскохозяйственных угодий, что в настоящее время нереально. Помимо этого, площадь земли, пригодной для выращивания растений, ограничена. Решением проблемы может служить горючее третьего поколения, работы над разработкой которого еще не закончены.

Жёсткое

Не считая жидкого биологического топлива, заслуженное признание среди потребителей в мире взяли жёсткие органические источники энергии.

Их изюминки пребывают в следующем:

1. Изготавливаются из разного сырья биологического происхождения. Это смогут быть как органические отходы жизнедеятельности человека и животных, так и части разных растений.
2. Сущность технологического процесса производства жёсткого биологического топлива пребывает в действенном применении тех либо иных способов расщепления целлюлозы. В настоящее время проводится множество изучений, целью которых есть повторение природных процессов расщепления, происходящих в пищеварительном тракте живых организмов.
3. Для изготовления жёсткого органического горючего употребляется так называемая биологическая масса, имеющая определенную консистенцию и пропорции. Готовый продукт получается методом удаления из сырья жидкости и последующего прессования.

Значительно чаще жёсткий энергоноситель поставляется в следующих формах:

• брикетах;
• пеллетах;
• гранулах.

Экологические аспекты применения и производства

Заправочная станция, продающая биодизель, Испания

Применение

Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр.

Сокращение выбросов СО₂. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьём для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы. Это хорошо с точки зрения экологии. (Однако в расчётах не учитывается объём углекислого газа, выделенного в процессе переработки сырья в биодизель.)

Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 100 °С, что позволяет назвать биотопливо относительно безопасным веществом.

Производство

Под производство сырья для биодизеля отчуждаются большие земельные площади, на которых нередко используют повышенные дозы средств защиты растений. Это приводит к биодеградации грунтов и снижению качества почв.

С другой стороны, жмых, получаемый в процессе производства растительного масла, используется в качестве корма для скота, что позволяет более полно утилизировать биомассу растения.

Производство биодизеля позволяет ввести в оборот неиспользуемые сельскохозяйственные земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т. д. Например, в России с по  год посевные площади сократились на 25,06 млн. гектаров. США на свободных землях ежегодно могут выращивать 1,3 млрд тонн биомассы.

При производстве биодизеля в результате реакции этерификации получается смесь, которой дают отстояться. Легкие верхние фракции продукта и являются рапсовым метил-эфиром, или биодизельным топливом. Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, которую часто неправильно называют глицерином. На самом деле до чистого глицерина её ещё нужно «довести», без чего её хранение и утилизация представляют серьёзную проблему из-за повышенной щелочности и содержания метанола. Те же проблемы возникают при использовании для этерификации этанола. Впрочем, биодизель на этаноле производить менее выгодно из-за большей плотности.

Многие публикации энтузиастов альтернативных видов топлива посвящены производству биодизеля кустарным способом — буквально в гараже. Но такие технологии, кроме проблемы вышеупомянутой глицериновой фазы, не могут также гарантировать надлежащего качества топлива, а, следовательно, и сохранности двигателя. Это объясняется недостаточным очищением такого топлива от различных примесей, которые просто забивают мотор. Кроме того, в случае кустарного производства проблематично закупать метанол, который производят немногие крупные химзаводы. Метанол производится из природного газа, поэтому цена одного из ингредиентов для производства биотоплива оказывается жестко привязанной к ценам на газ, хотя сырьем для метанола может служить также шахтный газ (метан), биогаз и даже водород.

Производство биодизеля из водорослей

Наиболее перспективным источником сырья для производства биодизеля являются водоросли. По оценкам Департамента Энергетики США с одного акра (4047 м² ~ 0,4 га) земли можно получить 255 литров соевого масла, или 2400 литров пальмового масла. С такой же площади водной поверхности можно производить до 3570 барреля бионефти (1 баррель = 159 литров). По оценкам компании Green Star Products, с 1 акра земли можно получить 48 галлонов соевого масла, 140 галлонов масла канолы и 10000 галлонов из водорослей.

Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 год исследовал водоросли с высоким содержанием масла и целлюлозы по программе «Aquatic Species Program». Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м². Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в усвоении СО₂. Урожайность составила более 50 граммов водорослей с 1 м² в день. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тыс. гектаров — это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии ещё остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 90-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости нефти.

Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.

В 2006 году несколько компаний объявили о строительстве заводов по производству биодизеля из водорослей:

• Aquaflow Bionomic Corporation (Новая Зеландия) — мощность производства 1 млн литров биодизеля в год.

Российские ученые из Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН и МГУ разработали и успешно испытали установку для превращения биомассы микроводорослей в биобензин. Полученное топливо, перемешанное с обычным бензином, было испытано в двухтактном двигателе внутреннего сгорания. Новая разработка позволяет переработать сразу всю биомассу водорослей, без её высушивания. Ранее применявшиеся попытки получения биобензина из водорослей предусматривали стадию сушки, которая по энергозатратам превосходила энергоэффективность полученного топлива. Теперь эта проблема решена. Быстрорастущие микроводоросли гораздо более продуктивно перерабатывают энергию солнечного света и углекислого газа в биомассу и кислород, чем обычные наземные растения, поэтому получение биотоплива именно из них очень перспективно.