Что такое биотопливо? — Определение, преимущества, примеры и использование

Биотопливо определяется как любое топливо, полученное из биомассы, также известной как органическое вещество. Сюда входят любые материалы растений или водорослей (включая древесину), а также отходы животноводства. Поскольку эти виды топлива постоянно пополняются естественным путем в течение жизненного цикла, они считаются возобновляемыми источниками энергии.

Это делает их привлекательной альтернативой ископаемому топливу, такому как уголь, нефть и природный газ. Эти вещества должны разрабатываться в течение тысячелетий и извлекаться из глубины земли с использованием дорогостоящих и экологически вредных процессов. Они также потребляются гораздо быстрее, чем производятся, а это означает, что рано или поздно запасы ископаемого топлива на планете будут полностью исчерпаны, особенно если мы продолжим истощать их нынешними темпами.

Что такое биотопливо?

Проще говоря, биотопливо — это универсальный термин, который относится ко всем источникам топлива, созданным из органических веществ. Однако не все виды биотоплива одинаковы. На самом деле существует четкое различие между первичным биотопливом и вторичным биотопливом, которое различает их в зависимости от того, как они производятся, но также влияет на то, как они обычно используются.

Какие бывают виды биотоплива?

Первичное биотопливо определяется как органические материалы, которые сразу же используются в качестве источника энергии без какой-либо предварительной обработки или обработки.Некоторые примеры первичного биотоплива включают древесину, древесную щепу, гранулы и другие виды древесины, которые традиционно используются для отопления и приготовления пищи, особенно в развивающихся странах, где нет других источников топлива. Хотя это и не так распространено, первичное биотопливо также можно использовать для выработки электроэнергии.

Вторичное биотопливо относится к любой форме биомассы, которая используется для производства энергии после ее обработки. Примеры вторичного биотоплива включают жидкое биотопливо, которое становится все более популярным в транспортной отрасли, такое как биоэтанол и биодизель. Они также используются в промышленных процессах и на электростанциях, работающих на биомассе.

Подавляющее большинство биотоплива потребляется в домашних условиях — обычно в бедных странах, где нет других источников энергии — для нагрева воды для приготовления пищи, стирки и уборки или для обогрева самого дома. 80% всего биотоплива, потребляемого сегодня, предназначено для этой цели. 18% известного биотоплива используется в промышленных условиях, и только 2% биотоплива используется в качестве сырья для транспортных средств в транспортной отрасли. Однако это последнее приложение становится все более популярным, поскольку отдельные водители, производители автомобилей и национальные правительства все больше осознают необходимость улучшения показателей выбросов своих автомобилей.

Как производят биотопливо?

В основе производства первичного биотоплива нет сложного научного процесса. Поскольку обработка не требуется, их просто выращивают, собирают и сжигают. Вторичное биотопливо, с другой стороны, гораздо более сложное явление. Для упрощения может оказаться полезным сосредоточиться на двух наиболее распространенных видах жидкого биотоплива, которые используются в транспортной отрасли.

Биоэтанол производится почти так же, как спирт, содержащийся в напитках, что неудивительно, учитывая, что этанол представляет собой то же самое вещество, что и спирт в виски, водке, пиве, вине и многих других алкогольных напитках.Участвующие вещества подвергаются химическим реакциям, ферментации и нагреванию для того, чтобы крахмал в растениях сначала превратился в сахара, а затем в спирт. Затем этот спирт очищают с помощью сложного процесса, чтобы убедиться, что он пригоден для использования в двигателе транспортных средств.

Биодизель немного отличается. Первая часть процесса такая же — сырье вступает в реакцию с определенными химическими веществами, затем ферментируется и нагревается для создания спирта. На этом этапе спирт смешивают либо с животным жиром, либо с растительным маслом, чтобы превратить его в биодизель. Существует множество различных масел, которые можно использовать, от кокосового масла до рапсового масла и многих других.

Каковы плюсы и минусы биотоплива?

Биотопливо рекламируется экологическими группами и коммерческими кругами как устойчивая альтернатива ископаемому топливу, и, безусловно, оно имеет ряд преимуществ по сравнению с нефтью, газом и углем. Однако ни один источник топлива не идеален, а это означает, что они также имеют несколько недостатков. Вот краткое изложение преимуществ и недостатков, связанных с биотопливом:

Чем хорошо биотопливо?

• Возобновляемый. Как упоминалось выше, ископаемое топливо является конечным источником энергии, который в конечном итоге исчерпается. Поскольку биотопливо можно легко заменить, просто производя больше органического вещества, оно теоретически возобновляемо.
• Углерод. Поскольку биотопливо создается из органических веществ, таких как растения, а растения удаляют углерод из воздуха, они по своей природе лучше для окружающей среды, чем ископаемое топливо. Однако этот аргумент не настолько убедителен, как можно было бы ожидать, если сокращение выбросов компенсируется затратами, а выбросы, возникающие при внесении удобрений, транспортировке и переработке, учитываются в уравнении.
• Экономическая эффективность. Производство биоэтанола дешевле, чем производство бензина, поэтому их объединение может стать отличным способом сократить расходы в транспортной отрасли. То же самое касается биодизеля и дизельного топлива.Более того, по мере того, как запасы ископаемого топлива истощаются, цены на него неизбежно будут расти. Устойчивый характер биотоплива делает его цены более стабильными.
• Эффективность топлива. По сравнению с ископаемым топливом биоэтанол и биодизель содержат меньшие концентрации химических веществ, таких как хлор и сера. Это означает, что при смешивании с бензином или дизельным топливом они могут разбавлять уровень этих загрязняющих веществ в источнике топлива и производить более чистые выбросы. Для получения дополнительной информации о том, как работает этот процесс, статья «Обеспечение точных результатов анализа серы и хлора в биодизельном топливе» содержит много полезной информации.
• Местонахождение. Наконец, биотопливо можно производить на месте, создавая рабочие места в том же регионе, где оно будет потребляться, и сокращая транспортные расходы и выбросы, связанные с доставкой к месту продажи.

Чем вредно биотопливо?

• Использование ресурсов. Количество энергии, производимой биотопливом, значительно меньше, чем при сжигании ископаемого топлива, а это означает, что для удовлетворения энергетических потребностей того же числа людей требуется гораздо больше земли, воды и удобрений. Это особенно верно в отношении первичного биотоплива.
• Нежные экосистемы. Масла, необходимые для производства биодизельного топлива, часто получают из находящихся под угрозой исчезновения мест обитания, таких как тропические леса или другие места с биоразнообразием. Такой сбор земли приводит к перемещению популяций животных, разрушению экосистем и снижению биоразнообразия.
• Пригодность. Не все виды биотоплива подходят для всех транспортных средств. В Великобритании это особенно распространено, поскольку двигатели многих моделей автомобилей не приспособлены для работы на 100% биотопливных смесях. Между тем, биодизель не подходит для использования в авиационной промышленности из-за его плохой окислительной стабильности и высокой температуры замерзания. В статье «Анализ реактивного топлива на наличие загрязнителей биотоплива — безопасность превыше всего» содержится дополнительная информация по этому конкретному вопросу.
• Выбросы. Когда первичное биотопливо сжигается для выработки тепла (что чаще всего происходит в развивающихся странах), оно производит большее количество местных выбросов, чем другие виды отопления.

Полезно ли биотопливо для окружающей среды?

Как указывалось выше, у биотоплива есть как плюсы, так и минусы для окружающей среды. Хотя они могут принести нашей планете множество экологических преимуществ, они также могут повлечь за собой пагубные последствия. Многое зависит от конкретного вида рассматриваемого биотоплива, способа его производства и способа потребления. Рекомендуется прочитать о биотопливе, который вы имеете в виду, прежде чем использовать его в качестве повседневного источника топлива.

Что такое Е10?

В марте 2020 года правительство Великобритании объявило о замене текущего варианта биоэтанола (E5) новым обновлением (E10). Как следует из названия, E10 содержит 10% смеси биоэтанола (наряду с 90% бензина) и, как полагают, снижает выбросы углерода на 2%. По данным правительства, замена E5 на E10 по всей стране приведет к сокращению выбросов, эквивалентному удалению 350 000 автомобилей с британских дорог.

Единственным недостатком этой стратегии является то, что все автомобили, выпущенные до 2011 года, могут быть не приспособлены для работы с E10 из-за того, что он может оставлять следы в двигателе и приводить к блокировке системы. По оценкам, таким образом пострадает до миллиона автомобилей. Этим водителям рекомендуется перейти на супер-неэтилированный бензин, если они хотят получить те же экологические преимущества, но недостатком является то, что супер-неэтилированный бензин дороже стандартного бензина, а E10 дешевле.

В любом случае, дебаты об использовании биоэтанола и биодизеля в транспортной отрасли имеют ограниченный срок годности в Великобритании. Это связано с тем, что правительство Великобритании уже установило крайний срок 2035 года для продажи новых бензиновых, дизельных и гибридных автомобилей, после чего покупать новые модели будет невозможно.

Может ли биодизель заменить дизель?

На международном уровне биодизель может использоваться в качестве прямой замены дизельного топлива во многих транспортных средствах. Однако в Великобритании биодизель доступен только в смешанном формате, поскольку не так много производителей одобрили использование в своих двигателях 100% биодизеля. Как упоминалось выше, биодизель не является жизнеспособной заменой дизельного топлива в реактивных двигателях и других авиационных целях.