مزدا در مورد حمایت از چندین پروژه تحقیقاتی که در حال تولید سوخت های زیستی مبتنی بر جلبک های سبز هستند صحبت کرد. در آینده برنامه ریزی شده است که نسخه گسترده آن آغاز شود.

کار برای ایجاد سوخت های جدید برای موتورهای احتراق داخلی حاصل از جلبک دریایی توسط دانشگاه هیروشیما و موسسه فناوری توکیو انجام می شود. در حین احتراق ، سوخت تنها در طول رشد مقدار دی اکسید کربن را که قبلاً توسط جلبکها از جو جذب می شد ، ساطع می کند. به همین دلیل سوخت از نظر انتشار گازهای مضر بی طرف است.

علاوه بر دوستی محیط زیست ، از مزایای استفاده از نوع جدید سوخت ، بی تکلفی جلبک ها ذکر شده است که می تواند در مناطقی نامناسب از سایر انواع کشاورزی رشد کند. آب شیرین برای آبیاری آنها لازم نیست. سوخت مبتنی بر آنها قابل تخریب و بی ضرر در صورت ریختن است.

مشکل اصلی سوخت های زیستی جدید از جلبک ها ، هزینه بالای تولید در مقایسه با بنزین معمولی و دیزل است. اگر بتوان آن را حل کرد ، پس مزدا قصد دارد تا سال 2030 از سوخت جدید در 95 درصد اتومبیل ها استفاده کند. با این کار امکان تولید خودروهای با ICE حداقل تا دهه 2040 ادامه خواهد یافت.

تولید سوختهای زیستی گیاهی

مواد گیاهی به نسل ها تقسیم می شوند.

مواد اولیه نسل اول محصولات زراعی با محتوای بالای چربی ها ، نشاسته ، قندها هستند. چربی های گیاهی به بیودیزل پردازش می شوند و نشاسته ها و قندها به اتانول تبدیل می شوند. با توجه به تغییرات غیرمستقیم در کاربری اراضی ، این مواد اولیه معمولاً آسیب بیشتری به آب و هوا وارد می کنند تا آنچه که با سوختن سوخت های فسیلی از آنها جلوگیری می شود. علاوه بر این ، خروج آن از بازار مستقیماً بر قیمت مواد غذایی تأثیر می گذارد. تقریباً تمام سوختهای زیستی مدرن از مواد اولیه نسل اول تولید می شوند ، استفاده از مواد اولیه نسل دوم در مراحل اولیه تجاری سازی یا در فرایند تحقیق است.

بقایای غیر غذایی گیاهان زراعی ، چمن و چوب نامیده می شود نسل دوم مواد اولیه دریافت آن بسیار ارزان تر از محصولات نسل اول است. این مواد اولیه حاوی سلولز و لیگنین است. می توان آنرا به طور مستقیم سوزاند (همانطور که به طور سنتی با چوب انجام می شد) ، گاز زدایی (دریافت گازهای قابل احتراق) ، و تجزیه و تحلیل می شود. مضرات اصلی نسل دوم مواد اولیه منابع زمین اشغالی و بازده نسبتاً کم در واحد سطح است.

نسل سوم مواد اولیه - جلبک ها. آنها به منابع زمینی احتیاج ندارند ، آنها می توانند غلظت زیادی از زیست توده و میزان تولید مثل زیاد داشته باشند.

سوخت های زیستی نسل دوم

سوخت های زیستی نسل دوم - سوختهای مختلف به دست آمده با روشهای مختلف تجزیه گاز زیست توده یا انواع دیگر سوختها ، علاوه بر متانول ، اتانول ، بیودیزل تولید شده از منابع اولیه مواد "نسل دوم".

منبع مواد اولیه سوختهای زیستی نسل دوم ترکیبات لیگنو سلولزی است که پس از حذف قسمتهایی از مواد اولیه بیولوژیکی مناسب برای استفاده در صنایع غذایی باقی مانده است. استفاده از زیست توده برای تولید سوخت های زیستی نسل دوم با هدف کاهش میزان زمین مورد استفاده برای کشاورزی است. گیاهان - منابع خام نسل دوم عبارتند از:

• جلبک ها - که ارگانیسم های ساده ای هستند که برای رشد در آب آلوده یا نمکی سازگار هستند (آنها بیش از دویست برابر روغن بیشتر از منابع نسل اول ، مانند سویا) دارند ،
• زنجبیل (گیاه) - در حال چرخش با گندم و سایر محصولات زراعی ،
• Jatropha curcas یا Jatropha - در خاک های خشک رشد می کنند که مقدار روغن آن بین 70 تا 40 درصد بسته به گونه است.

تجزیه سریع گاز به شما امکان می دهد زیست توده را به مایعی تبدیل کنید که حمل و نقل ، ذخیره و استفاده راحت تر و ارزانتر باشد. از مایع می توان سوخت اتومبیل یا سوخت نیروگاه ها تولید کرد.

از میان سوخت های زیستی نسل دوم که در بازار فروخته می شود ، مشهورترین آنها BioOil است که توسط شرکت کانادایی Dynamotive و شرکت آلمانی CHOREN Industries GmbH تولید شده است.

طبق آژانس انرژی آلمان (Deutsche Energie-Agentur GmbH) (با فن آوری های موجود) ، تولید سوخت تولیدی گاز تجزیه کننده گاز زیست توده می تواند 20٪ از نیازهای سوخت اتومبیل آلمان را تأمین کند. تا سال 2030 با توسعه فناوری ، تجزیه و تحلیل گاز زیست توده می تواند 35 درصد از مصرف سوخت اتومبیل آلمانی را تأمین کند. هزینه تولید برای هر لیتر سوخت کمتر از 0.80 یورو خواهد بود.

شبکه پیرولیز (PyNe) ، یک سازمان تحقیقاتی است که محققان 15 کشور اروپایی ، ایالات متحده و کانادا را متحد می کند.

استفاده از محصولات مایع پیرولیز چوب مخروطی نیز بسیار امیدوار کننده است. به عنوان مثال ، مخلوطی از 70٪ آدامس تورنتین ، 25٪ متانول و 5٪ استون ، یعنی کسری از تقطیر خشک چوب رزینی کاج ، می تواند با موفقیت به عنوان جایگزینی برای بنزین A-80 استفاده شود. علاوه بر این ، برای تقطیر ، از ضایعات حاصل از تولید چوب استفاده می شود: شاخه ها ، زباله ، پوست. بازده فراکسیون سوخت تا 100 کیلوگرم در هر تن زباله است.

سوخت های زیستی نسل سوم

سوخت های زیستی نسل سوم سوخت هایی هستند که از جلبک ها به دست می آیند.

وزارت انرژی ایالات متحده از سال 1978 تا 1996 جلبک های پر جلبک را در برنامه گونه های آبی مطالعه کرد. محققان به این نتیجه رسیده اند که کالیفرنیا ، هاوایی و نیومکزیکو برای تولید صنعتی جلبک ها در استخرهای باز مناسب هستند. به مدت 6 سال ، جلبک ها در استخرهایی با مساحت 1000 متر مربع پرورش داده شدند. حوضچه نیومکزیکو به شدت در CO اسیر شد₂. بهره وری بیش از 50 گرم بود. جلبک ها با 1 متر مربع در روز. 200 هزار هکتار استخر می تواند سوخت کافی برای مصرف سالانه 5٪ از اتومبیل های آمریکایی تولید کند. 200 هزار هکتار - این کمتر از 0.1٪ از زمین های ایالات متحده برای رشد جلبک ها مناسب است. این فناوری هنوز هم مشکلات زیادی دارد. به عنوان مثال ، جلبکها درجه حرارت بالا را دوست دارند ، آب و هوای کویری به خوبی برای تولید آنها مناسب است ، اما برای اختلاف دمای شب ، مقداری تنظیم دما لازم است. در اواخر دهه 1990 ، این فناوری به دلیل ارزان بودن قیمت نفت وارد تولید صنعتی نشد.

علاوه بر رشد جلبک ها در حوضچه های باز ، فناوری هایی برای رشد جلبک در بیورآکتورهای کوچک واقع در نزدیکی نیروگاه ها وجود دارد. گرمای ضایعات یک نیروگاه حرارتی می تواند تا 77٪ از نیاز حرارت لازم برای رشد جلبک ها را پوشش دهد. این فناوری به آب و هوای بیابانی داغ نیاز ندارد.

انواع سوختهای زیستی

سوخت های زیستی به مواد جامد ، مایع و گازی تقسیم می شوند. جامد چوب هیزم سنتی (اغلب به شکل ضایعات چوبی) و گلوله های سوخت (باقیمانده های کوچک از کار با چوب است).

سوخت های مایع عبارتند از الکل (متانول ، اتانول ، بوتانول) ، استرها ، بیودیزل و زیست توده.

سوخت های گازی - مخلوط های گازی مختلف با مونوکسید کربن ، متان ، هیدروژن حاصل از تجمع حرارتی مواد اولیه با حضور اکسیژن (گاز زدایی) ، بدون اکسیژن (پیرولیز) یا با تخمیر تحت تأثیر باکتری ها.

سوخت زیستی جامد

هیزم قدیمی ترین سوخت مورد استفاده بشر است. در حال حاضر ، در جهان برای تولید هیزم یا زیست توده ، جنگلهای انرژی رشد می کنند که از گونه های پرشتاب (صنوبر ، اکالیپتوس و غیره) تشکیل شده اند. در روسیه ، چوب و زیست توده عمدتا منبر هستند ، که از نظر کیفیت برای تولید چوب مناسب نیستند.

گرانول و قالبهای سوختی - محصولات فشرده شده از زباله های چوبی (خاک اره ، چوب تراشه ، پوست ، چوب های ریز و غیر عادی ، تهیه مواد باقیمانده در هنگام ورود به سیستم) ، نی ، زباله های کشاورزی (پوسته های آفتابگردان ، پوسته پوسته ، کود ، کودهای مرغ) و سایر زیست توده ها. گرانولهای سوخت چوبی گلوله ای نامیده می شوند ، آنها به صورت گرانول استوانه ای یا کروی با قطر 8-23 میلی متر و طول 10-30 میلی متر هستند. در حال حاضر ، در روسیه تولید گلوله های سوخت و بریکت فقط با حجم زیاد از نظر اقتصادی سودآور است.

منابع انرژی با منشأ بیولوژیکی (عمدتا کود و غیره) در شومینه ساختمانهای مسکونی و کوره های نیروگاههای حرارتی ، تولید برق ، ارزان و بریک می شوند.

ضایعات منشأ بیولوژیکی - فرآوری نشده یا حداقل درجه آماده سازی برای سوزاندن: خاک اره ، چیپس چوب ، پوست ، پوست ، پوسته ، پوسته ، نی و غیره.

تراشه های چوبی - با خرد کردن چوب ریز و یا خرد کردن باقیمانده در حین برداشت مستقیم در منطقه برش یا ضایعات فرآوری چوب در تولید با استفاده از نخ های سیار یا استفاده از نخ های ثابت (خردکن) تولید می شود. در اروپا ، تراشه های چوبی عمدتا در نیروگاه های بزرگ حرارتی با ظرفیت یک تا چند ده مگاوات سوزانده می شوند.

اغلب نیز: ذغال سنگ نارس سوخت ، زباله جامد شهری و غیره

بیواتانول

تولید جهانی بیوتانول در سال 2015 بالغ بر 98.3 میلیارد لیتر بود که از این تعداد 30 مورد در برزیل و 56.1 در ایالات متحده بود. اتانول در برزیل در درجه اول از نیشکر و در ایالات متحده از ذرت تولید می شود.

در ژانویه 2007 ، در پیامی به کنگره ، جورج دبلیو بوش طرح 20 برای 10 را پیشنهاد کرد. این طرح پیشنهادی برای کاهش مصرف بنزین در 10 سال 20٪ ، که باعث می شود مصرف نفت 10٪ کاهش یابد. قرار بود 15 درصد بنزین جایگزین سوخت های زیستی شود. در 19 دسامبر 2007 ، رئیس جمهور آمریکا جورج دبلیو بوش قانون استقلال و امنیت انرژی ایالات متحده را امضا کرد (EISA 2007) که خواستار تولید 36 میلیارد گالن اتانول در سال تا سال 2022 بود. در همین زمان ، 16 میلیارد گالن اتانول از سلولز تولید می شد - نه مواد اولیه غذایی. اجرای قانون با مشکلات و تأخیرهای بسیاری روبرو بوده است ، اهداف مقرر در آن بارها و بارها به سمت پایین تجدید نظر شده است.

اتانول منبع انرژی کمتری نسبت به بنزین ، مسافت پیموده شده از اتومبیل های در حال اجرا است E85 (مخلوطی از 85٪ اتانول و 15٪ بنزین ، حرف "E" از انگلیسی اتانول) ، برای هر واحد حجم سوخت تقریبا 75٪ از مسافت پیموده شده خودروهای استاندارد است. اتومبیل های معمولی نمی توانند روی E85 کار کنند ، اگرچه موتورهای احتراق داخلی بسیار کار می کنند E10 (برخی منابع ادعا می کنند شما حتی می توانید از E15 استفاده کنید). در اتانول "واقعی" فقط می تواند به اصطلاح کار کند. دستگاه های "سوخت فلکس" (ماشین های "سوخت فلکس"). این خودروها همچنین می توانند روی بنزین معمولی کار کنند (افزودن کمی اتانول هنوز لازم است) یا روی مخلوط دلخواه هر دو استفاده شود. برزیل در تولید و استفاده از نیکل قند بیوتانول به عنوان سوخت پیشرو است. پمپ بنزین در برزیل یک انتخاب را ارائه می دهد E20 (یا E25) تحت پوشش بنزین معمولی ، یا "acool" ، یک اتوتروپ اتانول (96٪ C₂ح₅OH و 4٪ آب ، غلظت اتانول بالاتر با تقطیر معمولی حاصل نمی شود). با استفاده از این واقعیت که اتانول ارزان تر از بنزین است ، عوامل سوخت گیری غیرمجاز E20 را با یک هواکش رقیق می کنند ، به طوری که غلظت آن می تواند مخفیانه به 40٪ برسد. تبدیل یک ماشین معمولی به سوخت فلکس امکان پذیر است اما از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

تولید اتانول سلولز ایالات متحده

در سال 2010 ، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) داده های مربوط به تولید 100 میلیون گالن اتانول سلولز در ایالات متحده را بر اساس گفته های دو شرکت منتشر کرد. سوخت های محدوده و انرژی سلولی. هر دو شرکت در همان سال بدون شروع تولید سوخت فعالیت خود را متوقف کردند.

در آوریل 2012 ، این شرکت قندهای آبی 20 هزار گالن اول را تولید کرد و پس از آن این فعالیت را متوقف کرد.

شرکت INEOS Bio در سال 2012 ، آن را راه اندازی "اولین کارخانه تولید اتانول تجاری از سلولز با ظرفیت 8 میلیون گالن در سال" اعلام کرد ، اما EPA هیچ تولید واقعی روی آن ثبت نکرد.

در سال 2013 ، EPA تولید اتانول سلولز صفر در ایالات متحده یافت.

در سال 2014 ، چهار شرکت از آغاز عرضه خبر دادند:

• پردازنده های ذرت Quad County - ژوئیه 2014 ، 2 میلیون گالن در سال ،
• POET - سپتامبر 2014 ، 25 میلیون گالن در سال ،
• ابنگوا - اکتبر 2014 ، 25 میلیون گالن در سال ،
• دوپونت - اکتبر 2015 ، 30 میلیون گالن در سال.

براساس EPA برای سال 2015 ، 2.2 میلیون گالن در واقع تولید شده است ، یعنی 3.6٪ از اظهارات توسط چهار شرکت یاد شده در بالا.

ابنگوا در سال 2015 اعلام ورشکستگی

قانون استقلال و امنیت انرژی که در سال 2007 توسط کنگره ایالات متحده تصویب شد ، خواستار تولید 3 میلیارد گالن در آمریکا در سال 2015 شد. بنابراین ، با وجود سرمایه گذاری های قابل توجه و پشتیبانی دولت ، تولید واقعی تنها 0.073٪ از هدف اعلام شده توسط کنگره را تشکیل می داد.

منتقدان خاطرنشان می کنند که تلاش های ناموفق برای تجاری سازی تولید اتانول از سلولز در ایالات متحده بیش از یک قرن پیش آغاز شده و تقریباً هر 20 تا 30 سال یک بار تکرار می شود و نمونه هایی وجود دارد که تولید بیش از یک میلیون گالن در سال است. به عنوان مثال ، در سال 1910 ، این شرکت الکل استاندارد الکل را از زباله های چوبی در دو شرکت با ظرفیت 5 هزار و 7 هزار گالن در روز دریافت می کرد. آنها چندین سال کار کردند.

بیومتانول

کشت صنعتی و تبدیل بیوتکنولوژیک فیتوپلانکتون های دریایی هنوز به مرحله تجاری سازی نرسیده است ، اما به عنوان یکی از مناطق امیدوار کننده در تولید سوخت های زیستی محسوب می شود.

در اوایل دهه 80 ، تعدادی از کشورهای اروپایی به طور مشترک پروژه ای را با هدف ایجاد سیستم های صنعتی با استفاده از مناطق بیابانی ساحلی تهیه کردند. اجرای این پروژه با کاهش جهانی قیمت نفت مانع شد.

تولید زیست توده اولیه با کشت فیتوپلانکتون در مخازن مصنوعی ایجاد شده در ساحل دریا امکان پذیر است.

فرآیندهای ثانویه تخمیر متان از زیست توده و هیدروکسیلاسیون متعاقب آن متان برای تولید متانول است.

مزایای احتمالی استفاده از جلبک های میکروسکوپی به شرح زیر است:

• بهره وری بالای فیتوپلانکتون (حداکثر 100 تن در هکتار در سال) ،
• نه از خاک حاصلخیز و نه آب شیرین در تولید استفاده نمی شود ،
• این روند با تولید محصولات کشاورزی رقابت نمی کند ،
• راندمان انرژی فرایند در مرحله تولید متان به 14 و در مرحله تولید متانول 7 می رسد.

از نظر تولید انرژی ، این زیست بوم در مقایسه با سایر روشهای تبدیل انرژی خورشیدی می تواند دارای مزایای اقتصادی چشمگیری باشد.

بیوبوتانول

بوتانول-سی₄ح₁₀O الکل بوتیل است. مایع بی رنگ با بوی مشخص. از آن به عنوان ماده اولیه شیمیایی در صنعت استفاده می شود و به عنوان سوخت حمل و نقل در مقیاس تجاری استفاده نمی شود. در ایالات متحده ، سالانه 1.39 میلیارد لیتر بوتانول با تقریبا 1.4 میلیارد دلار تولید می شود.

بوتانول در اوایل قرن بیستم با استفاده از باکتریها شروع به تولید کرد Clostridia acetobutylicum. در دهه 50 به دلیل افت قیمت نفت ، تولید آن از فرآورده های نفتی آغاز شد.

بوتانول خاصیت خوردگی ندارد ، می تواند از طریق زیرساخت های موجود منتقل شود. این می تواند ، اما لازم نیست ، با سوخت های سنتی مخلوط شود. انرژی بوتانول نزدیک به انرژی بنزین است. بوتانول را می توان در سلول های سوخت و به عنوان ماده اولیه برای تولید هیدروژن استفاده کرد.

نیشکر ، چغندر ، ذرت ، گندم ، کاساوا و در آینده سلولز می تواند مواد اولیه تولید بیوبوتانول باشد. فناوری تولید بیوبوتانول توسط DuPont Biofuels ساخته شده است. Associated British Foods (ABF) ، BP و DuPont در حال ساختن یک گیاه بیوبوتانول در انگلستان با ظرفیت 20 میلیون لیتر در سال از مواد اولیه مختلف هستند.

دی متیل اتر

این ماده هم از زغال سنگ ، گاز طبیعی و هم از زیست توده تولید می شود.مقدار زیادی دی متیل اتر از تولید خمیر زباله و تولید کاغذ تولید می شود. در فشار کم مایع است.

دی متیل اتر سوختی سازگار با محیط زیست است که میزان گوگرد آن وجود ندارد ، محتوای اکسیدهای نیتروژن در گازهای خروجی 90٪ کمتر از بنزین است. استفاده از دی متیل اتر به فیلترهای خاصی احتیاج ندارد ، اما لازم است سیستم های منبع تغذیه (نصب تجهیزات گازی ، اصلاح تشکیل مخلوط) و احتراق موتور تغییر یابد. بدون تغییر ، امکان استفاده از خودروهای دارای موتورهای LPG با محتوای 30٪ در سوخت وجود دارد.

در ژوئیه 2006 ، کمیسیون ملی توسعه و اصلاحات (NDRC) (چین) استانداردی را برای استفاده از دی متیل اتر به عنوان سوخت به تصویب رساند. دولت چین از توسعه دی متیل اتر به عنوان جایگزین احتمالی دیزل پشتیبانی خواهد کرد. در 5 سال آینده ، چین قصد دارد 5-10 میلیون تن دی متیل اتر در سال تولید کند.

وزارت حمل و نقل و ارتباطات مسکو پیش نویس قطعنامه دولت شهر "در مورد گسترش استفاده از دی متیل اتر و سایر انواع جایگزین سوخت موتور" را تهیه کرد.

اتومبیل هایی با موتورهای دارای دی متیل اتر توسط KAMAZ ، Volvo ، Nissan و شرکت چینی SAIC Motor تولید می شوند.

بیودیزل

بیودیزل سوختی است که براساس چربیهای با منشأ حیوانی ، گیاهی و میکروبی ساخته شده است و همچنین محصولات استری سازی آنها وجود دارد. برای به دست آوردن بیودیزل ، از چربی های گیاهی یا حیوانی استفاده می شود. مواد اولیه را می توان کلزا ، سویا ، نخل ، روغن نارگیل یا هر نوع روغن خام دیگر و همچنین مواد زاید در صنایع غذایی عنوان کرد. فن آوری هایی برای تولید بیودیزل از جلبک ها در حال توسعه است.

بنزین زیستی

دانشمندان روسی از انستیتوی مشترک با درجه حرارت بالا (OIVT) آکادمی علوم روسیه و دانشگاه ایالتی مسکو کارخانه ای برای تبدیل زیست توده میکرو جلبک ها به زیستی بنزین تولید و آزمایش کردند. سوخت حاصل از مخلوط کردن با بنزین معمولی در یک موتور احتراق داخلی دو زمانه مورد آزمایش قرار گرفت. توسعه جدید به شما امکان می دهد تا بدون خشک کردن آن ، بلافاصله تمام زیست توده جلبک ها را پردازش کنید. تلاش های اولیه برای به دست آوردن بیولوژیک بنزین از جلبک ها مرحله خشک کردن را انجام می داد که از نظر مصرف انرژی نسبت به راندمان انرژی سوخت حاصل از آن برتر بود. اکنون این مشکل برطرف شده است. میکرو جلبکهای در حال رشد سریع تولید انرژی خورشید و دی اکسید کربن را به زیست توده و اکسیژن نسبت به گیاهان زمین معمولی پردازش می کنند ، بنابراین بدست آوردن سوخت های زیستی از آنها بسیار امیدوار کننده است.

متان

متان پس از تصفیه از انواع ناخالصی های به اصطلاح گاز طبیعی مصنوعی از سوخت های جامد حاوی کربن مانند زغال سنگ یا چوب سنتز می شود. این فرآیند گرمازدگی در دمای 300 تا 450 درجه سانتیگراد و فشار 1-5 بار در حضور یک کاتالیزور اتفاق می افتد. در جهان در حال حاضر چندین کارخانه مونتاژ برای تولید متان از ضایعات چوب وجود دارد.

نقد

منتقدان توسعه صنعت سوخت های زیستی می گویند که افزایش تقاضا برای سوخت های زیستی ، کشاورزان را وادار می کند تا سطح زیر کشت محصولات غذایی را کاهش دهند و آنها را به نفع محصولات سوخت توزیع کنند. به عنوان مثال ، در تولید اتانول از ذرت خوراکی ، از بارد برای تولید خوراک دام و طیور استفاده می شود. در تولید بیودیزل از سویا یا کلزا ، از کیک برای تولید خوراک دام استفاده می شود. یعنی تولید سوختهای زیستی مرحله دیگری در فرآوری مواد اولیه کشاورزی ایجاد می کند.

• به گفته اقتصاددانان دانشگاه مینه سوتا ، در نتیجه رونق سوخت های زیستی ، تعداد افراد گرسنه در این سیاره تا سال 2025 به 1.2 میلیارد نفر خواهد رسید.
• سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) در گزارش سال 2005 خود می گوید ، افزایش مصرف سوخت های زیستی می تواند به تنوع بخشیدن به فعالیت های کشاورزی و جنگلداری و بهبود ایمنی مواد غذایی ، کمک به توسعه اقتصادی کمک کند. تولید سوخت زیستی باعث ایجاد مشاغل جدید در کشورهای در حال توسعه و کاهش وابستگی کشورهای در حال توسعه به واردات نفت خواهد شد. علاوه بر این ، تولید سوختهای زیستی امکان درگیری زمینهای مورد استفاده در حال حاضر استفاده نمی کند. به عنوان مثال ، در موزامبیک ، کشاورزی در 4.3 میلیون هکتار از 63.5 میلیون هکتار از اراضی بالقوه مناسب انجام می شود.
• تا سال 2007 ، 110 کارخانه تقطیر در ایالات متحده برای تولید اتانول و 73 مورد دیگر در دست ساخت بودند که تا پایان سال 2008 ظرفیت تولید اتانول آمریکا به 11.4 میلیارد گالن در سال می رسید. جورج دبلیو بوش در خطاب به ملت در سال 2008 خواستار افزایش تولید بیوتانول به 35 میلیارد گالن در سال در سال 2017 شد.
• در افکار فرمانده ارشد (28.08.2007) ، فیدل کاسترو روس از رئیس جمهور آمریکا جورج دبلیو بوش انتقاد کرد ، که "پس از ملاقات با خودروسازان بزرگ آمریکایی ایده شیطانی خود را برای تولید سوخت از مواد غذایی ابراز کرد ... رئیس امپراتوری مباهات کرد که ایالات متحده با استفاده از ذرت. به عنوان ماده اولیه ، آنها در حال حاضر به عنوان اولین تولید کننده اتانول در جهان تبدیل شده اند. " و سپس ، بر اساس آمار و ارقام ، وی نشان داد كه چنین رویكردی مشکلات عرضه مواد غذایی در كشورهای جهان سوم را كه جمعیت آنها غالباً گرسنه است ، تشدید می كند.
• در اندونزی و مالزی بخش بزرگی از جنگلهای بارانی برای ایجاد مزارع نخل بریده شد. همین اتفاق در بورنئو و سوماترا نیز افتاد. دلیل آن مسابقه برای تولید بیودیزل - سوخت به عنوان جایگزینی برای سوخت دیزل (روغن كلزا می تواند به عنوان سوخت به صورت خالص استفاده شود). کم هزینه و مصرف کم انرژی - آنچه برای تولید سوخت های جایگزین از دانه های روغنی نیمه فنی به آن نیاز دارید.

گزینه های مقیاس گذاری

انرژی زیستی اغلب به عنوان یک جایگزین بالقوه سوخت فسیلی بی طرف کربن در مقیاس بزرگ مشاهده می شود. به عنوان مثال ، آژانس بین المللی انرژی ، زیست فناوری را تا سال 2050 بیش از 20٪ انرژی اولیه می داند ، گزارشی از دبیرخانه UNFCCC پتانسیل زیست فناوری را 800 اگزاول در سال (EJ / سال) تخمین می زند ، به طور قابل توجهی فراتر از مصرف فعلی انرژی جهانی. در حال حاضر ، بشر حدود 12 میلیارد تن زیست توده گیاهی در سال استفاده می کند (کاهش زیست توده در دسترس برای اکوسیستم های زمینی 23.8٪) ، انرژی شیمیایی آن تنها 230 EJ است. در سال 2015 ، سوخت سوخت زیستی با کل انرژی 60 EJ تولید شد که 10٪ از نیاز اولیه انرژی است. شیوه های موجود کشاورزی و جنگلداری کل تولید زیست توده در کره زمین را افزایش نمی دهد ، فقط توزیع مجدد آن از اکوسیستم های طبیعی به نفع نیازهای بشر. ارضای 20-50٪ از نیاز انرژی به دلیل سوخت زیستی به معنی افزایش میزان زیست توده دریافتی در اراضی کشاورزی 2-3 بار است. در کنار این ، نیاز به جمعیت فزاینده ای با غذا فراهم می شود. در همین حال ، سطح فعلی تولید محصولات کشاورزی 75 درصد از سطح زمین عاری از بیابان ها و یخچال های طبیعی را تحت تأثیر قرار می دهد ، که منجر به فشار گزاف بر روی اکوسیستم ها و انتشار قابل توجهی از CO می شود.₂ . از این رو توانایی دریافت مقادیر زیادی زیست توده اضافی در آینده بسیار مشکل ساز است.

"بی طرفی کربن" زیست فناوری

مفهوم "خنثی سازی کربن" از بیولوژیک بسیار گسترده است ، که براساس آن تولید انرژی از گیاهان منجر به افزودن CO نمی شود.₂ درون جو. این دیدگاه مورد انتقاد دانشمندان است ، اما در اسناد رسمی اتحادیه اروپا موجود است. به طور خاص ، این زیربنای بخشنامه افزایش سهم بیولوژیکی به 20٪ و سوختهای زیستی در حمل و نقل به 10٪ تا سال 2020 است. با این وجود ، شواهد علمی در حال رشد در این پایان نامه وجود دارد. رشد گیاهان برای تولید سوخت های زیستی به معنای این است که زمین باید از سایر پوشش های گیاهی که به طور طبیعی می توانند کربن را از جو بیرون بکشند ، حذف و از بین بروند. علاوه بر این ، بسیاری از مراحل تولید سوخت های زیستی نیز منجر به انتشار CO می شوند.₂. بهره برداری از تجهیزات ، حمل و نقل ، پردازش شیمیایی مواد اولیه ، آشفتگی خاک به ناچار با انتشار CO همراه است₂ درون جو. تعادل نهایی در برخی موارد ممکن است بدتر از هنگام سوختن سوخت های فسیلی باشد. یکی دیگر از گزینه های زیست فناوری شامل به دست آوردن انرژی از زباله های مختلف کشاورزی ، نجاری و غیره است. این به معنی حذف این زباله ها از محیط طبیعی است ، جایی که در طی دوره طبیعی وقایع ، کربن موجود در آنها ، به عنوان یک قاعده ، می تواند در هنگام پوسیدگی وارد خاک شود. در عوض ، هنگام سوختن در جو آزاد می شود.

ارزیابی های یکپارچه چرخه زندگی مبتنی بر فن آوری های بیولوژیکی به طیف گسترده ای از نتایج بسته به اینکه آیا تغییرات مستقیم و غیرمستقیم در کاربری اراضی در نظر گرفته شده است ، امکان به دست آوردن فرآورده های جانبی (به عنوان مثال خوراک دام) ، نقش گلخانه ای اکسید نیتروژن از تولید کود و سایر عوامل در نظر گرفته شده است. طبق گفته های فارل و همکاران (2006) ، میزان انتشار سوختهای زیستی از محصولات زراعی 13٪ کمتر از میزان انتشار معمولی بنزین است. مطالعه آژانس حفاظت از محیط زیست آمریكا نشان می دهد كه با "افق" موقتی 30 ساله ، بیودیزل دانه در مقایسه با سوختهای معمولی دامنه ای از كاهش 26٪ به افزایش تولید گازهای گلخانه ای 34٪ بسته به فرضیات انجام شده را فراهم می كند.

بدهی کربن

استفاده از زیست توده در صنعت انرژی الکتریکی مشکل دیگری را برای خنثی کردن کربن ایجاد می کند ، که برای سوخت های زیستی حمل و نقل معمولی نیست. به عنوان یک قاعده ، در این حالت ما در مورد سوزاندن چوب صحبت می کنیم. شرکت₂ در اثر سوختن چوب ، مستقیماً در طی فرآیند سوزش وارد جو می شود و استخراج آن از جو زمانی اتفاق می افتد که درختان جدید به مدت ده ها و صدها سال رشد می کنند. این تاخیر زمانی معمولاً "بدهی کربن" نامیده می شود ، برای جنگل های اروپایی به دویست سال می رسد. به همین دلیل ، "خنثی بودن کربن" چوب به عنوان سوخت سوخت زیستی در کوتاه مدت و میان مدت نمی تواند تضمین شود ، در عین حال ، نتایج مدل سازی آب و هوا حاکی از لزوم کاهش سریع انتشار است. استفاده از درختان با رشد سریع و با استفاده از کود و سایر روشهای فناوری کشاورزی صنعتی منجر به جایگزینی جنگل ها با مزارع حاوی کربن بسیار کمتری نسبت به اکوسیستم های طبیعی می شود. ایجاد چنین مزارع منجر به از بین رفتن تنوع زیستی ، کاهش خاک و سایر مشکلات زیست محیطی شبیه به پیامدهای گسترش تک فرهنگ غلات می شود.

پیامدهای اکوسیستم

طبق مطالعه‌ای که در ژورنال منتشر شده است علممعرفی هزینه های انتشار CO₂ از سوخت های فسیلی ، ضمن نادیده گرفتن انتشار سوخت های زیستی ، منجر به افزایش تقاضا برای زیست توده می شود ، که تا سال 2065 به معنای واقعی کلمه تمام جنگل های طبیعی ، مراتع و اکثر اکوسیستم های دیگر را به مزارع سوخت های زیستی تبدیل می کند. اکنون جنگل ها برای سوخت های زیستی از بین می روند. افزایش تقاضا برای گلوله منجر به گسترش تجارت بین المللی (در درجه اول با تأمین اروپا) می شود و جنگل های سراسر جهان را تهدید می کند. به عنوان مثال ، تولید کننده برق انگلیسی Drax قصد دارد نیمی از 4 گیگاوات انرژی خود را از سوخت های زیستی دریافت کند. این به معنای نیاز به واردات 20 میلیون تن چوب در سال ، دو برابر بیشتر از برداشت در خود انگلستان است.

بهره وری انرژی سوخت های زیستی

توانایی سوختهای زیستی در خدمت به عنوان منبع اصلی انرژی به سودآوری انرژی آن بستگی دارد ، یعنی نسبت انرژی مفید دریافتی به مصرف شده. تعادل انرژی اتانول غلات در فارل و همکاران (2006) بحث شده است. نویسندگان نتیجه می گیرند که انرژی حاصل از این نوع سوخت به میزان قابل توجهی بالاتر از میزان مصرف انرژی برای تولید آن است. از طرف دیگر Pimentel و Patrek معتقدند كه مصرف انرژی 29٪ بیشتر از انرژی قابل بازیافت است. این اختلاف عمدتا مربوط به ارزیابی نقش فرآورده های جانبی است که طبق یک ارزیابی خوش بینانه می توان از آن به عنوان خوراک دام استفاده کرد و نیاز به تولید سویا را کاهش داد.

تأثیر بر امنیت غذایی

از آنجا که علیرغم سالها تلاش و سرمایه گذاری قابل توجه ، تولید سوخت جلبک ها خارج از آزمایشگاه قابل حذف نیست ، سوخت های زیستی نیاز به حذف زمین های زراعی دارند. براساس IEA برای سال 2007 ، تولید سالانه 1 EJ انرژی سوخت زیستی حمل و نقل در سال نیاز به 14 میلیون هکتار از اراضی کشاورزی دارد ، یعنی 1٪ سوخت حمل و نقل نیاز به 1٪ از اراضی کشاورزی دارد.

توزیع

تخمین زده شده توسط موسسه Worldwatch در سال 2007 ، 54 میلیارد لیتر سوخت زیستی در سراسر جهان تولید شده است ، که 1.5٪ از مصرف جهانی سوخت مایع را تشکیل می دهد. کل تولید اتانول 46 میلیارد لیتر بود. ایالات متحده و برزیل 95٪ اتانول جهانی را تولید می کنند.

در سال 2010 ، تولید سوختهای زیستی مایع در جهان به 105 میلیارد لیتر افزایش یافت که این میزان 2.7٪ از مصرف جهانی سوخت در حمل و نقل جاده ای است. در سال 2010 ، 86 میلیارد لیتر اتانول و 19 میلیارد لیتر بیودیزل تولید شده است. سهم ایالات متحده و برزیل در تولید اتانول جهانی به 90٪ کاهش یافت.

بیش از یک سوم غلات در ایالات متحده آمریکا ، بیش از نیمی از کلزا در اروپا و تقریبا نیمی از نیشکر در برزیل به سمت تولید سوخت های زیستی می روند (Bureau et al، 2010).

سوخت های زیستی در اروپا

کمیسیون اروپا هدف استفاده از منابع جایگزین انرژی حداقل در 10٪ وسایل نقلیه تا سال 2020 را تعیین کرده است. همچنین یک هدف موقت 5.75٪ تا سال 2010 وجود دارد.

در نوامبر 2007 ، آژانس سوخت های تجدید پذیر در انگلستان برای نظارت بر معرفی الزامات سوخت تجدید پذیر تأسیس شد. به ریاست این کمیته توسط اد گالاهر ، مدیر اجرایی سابق آژانس محیط زیست برگزار می شد.

بحث در مورد زنده بودن سوختهای زیستی در طول سال 2008 منجر به دومین مطالعه جامع این مشکل توسط کمیسیونی به رهبری گالاگر شد. اثرات غیرمستقیم استفاده از سوخت های زیستی در تولید مواد غذایی ، تنوع محصولات زراعی رشد یافته ، قیمت مواد غذایی و مساحت اراضی کشاورزی مورد بررسی قرار گرفت. این گزارش حاکی از کاهش پویایی ورود سوخت های زیستی به 0.5٪ در سال است. بنابراین ، هدف 5 درصد باید زودتر از سال 2013/2014 یعنی سه سال بعد از آنچه در ابتدا پیشنهاد شده بود ، محقق شود. علاوه بر این ، اجرای بیشتر باید با یک الزام اجباری برای شرکت ها همراه باشد تا آخرین فن آوری های متمرکز بر سوخت نسل دوم را به کار گیرند.

با شروع از 1 آوریل 2011 ، می توانید یک موتور دیزل جدید را در بیش از 300 پمپ بنزین سوئد خریداری کنید. سوئد به اولین کشوری در جهان تبدیل شد که امکان سوخت گیری خودروهای با دیزل اکو ، که بر اساس روغن کاج سوئدی ساخته شده است ، امکان پذیر است. "این مثال خوبی برای چگونگی استفاده از بسیاری از مؤلفه های با ارزش جنگل ها و چگونگی" طلای سبز "ما می تواند شغل های بیشتری را فراهم کند و وضعیت بهتری داشته باشد."

در 8 مارس 2013 ، نخستین پرواز تجاری سوخت های زیستی بین اقیانوس اطلس به پایان رسید. این پرواز توسط یک KLM بوئینگ 777-200 در مسیر آمستردام - نیویورک انجام شد.

در فنلاند ، سوخت چوبی حدود 25٪ مصرف انرژی را تأمین می کند و منبع اصلی آن است و سهم آن دائما در حال افزایش است.

بزرگترین نیروگاه حرارتی جهان در حال حاضر در بلژیک در حال ساخت است. قدرت زنبور آرامکه روی تراشه های چوب کار می کندظرفیت برق آن 215 مگاوات و ظرفیت حرارتی آن 100 مگاوات 107 خواهد بود که 45050 خانوار را تأمین می کند.

سوخت زیستی در روسیه

به گفته روزستات ، در سال 2010 صادرات روسیه از سوخت های گیاهی (از جمله نی ، کاکائو ، چیپس و چوب) بیش از 2.7 میلیون تن بوده است. روسیه یکی از سه کشوری است که گندله های سوخت را در بازار اروپا صادر می کند. فقط در حدود 20٪ سوختهای زیستی تولید شده در روسیه مصرف می شود.

تولید احتمالی بیوگاز در روسیه حداکثر 72 میلیارد مترمربع در سال است. تولید بالقوه برق از بیوگاز 151،200 گیگاوات ، گرما - 169.344 GW است.

در سال 2012-2013 ، قرار است بیش از 50 نیروگاه بیوگاز در 27 منطقه روسیه به بهره برداری برسد. ظرفیت نصب شده هر ایستگاه از 350 کیلو وات تا 10 مگاوات خواهد بود. ظرفیت کل ایستگاه ها از 120 مگاوات فراتر خواهد رفت. کل هزینه پروژه ها از 58.5 تا 75.8 میلیارد روبل (بسته به پارامترهای ارزیابی) خواهد بود. اجرای این پروژه توسط شرکت GazEnergoStroy و شرکت BioGazEnergoStroy انجام می شود.

زمین متروکه و تولید سوختهای زیستی

طبق یک دیدگاه مشترک ، می توان با افزایش مواد اولیه برای آن در زمین های به اصطلاح "متروکه" یا "متروکه" از پیامدهای منفی استفاده از سوخت های زیستی جلوگیری کرد. به عنوان مثال ، انجمن سلطنتی انگلیس در گزارش خود تصمیمات سیاسی را می طلبد که برای تغییر تولید "به سرزمین های حاشیه ای با تنوع زیستی پایین یا زمین های متروکه" طراحی شده است. در یک مطالعه توسط کمپبل و همکاران 2008 ، پتانسیل بیولوژیکی جهانی زمین های متروکه تخمین زده می شود کمتر از 8 درصد تقاضای فعلی انرژی اولیه با استفاده از 385-472 میلیون هکتار باشد. بهره وری این اراضی با 4.3 تن در هکتار در سال به رسمیت شناخته شده است ، که بسیار پایین تر از تخمین های قبلی (حداکثر 10 تن در هکتار در سال). نمونه ای از روش شناسی برای تعیین زمین های زراعی "متروکه" مناسب برای تولید سوخت های زیستی ، مطالعه مزرعه و همکاران (2008) است که براساس آن 386 میلیون هکتار از این گونه زمین ها وجود دارد. هر زمینی که از سال 1700 تا کنون محصولات زراعی روی آن انجام شود و طبق آن ، طبق تصاویر ماهواره ای ، اکنون کشت نشود ، در صورت عدم وجود جنگل و سکونتگاه ، "متروکه" تلقی می شود. در عین حال ، هیچ تلاشی برای ارزیابی میزان استفاده ساکنان محلی از این زمین ها برای مرتع ، جمع آوری ، باغبانی و غیره انجام نشده است ، در نتیجه ، نویسنده مروری بر هفده مطالعه از یادداشتهای بالقوه تولید سوخت های زیستی گوران برندز ، "زمین هایی که اغلب اساس جمعیت روستایی است. " شماری از نویسندگان که با موضوع تولید سوخت های زیستی بنویسند ، با معرفی مفهوم "زمین تحت بهره برداری" و از جمله مکان های مرتعی وسیع در آمریکای لاتین ، آفریقا و آسیا در این دسته قرار می گیرند. بطور ضمنی فرض بر این است که انتقال به کشاورزی فشرده در این سرزمین ها باعث رونق بیشتر ساکنان فعلی آنها می شود و سبک زندگی فعلی آنها ، که با تجربه نسل های زیادی از اجدادشان ایجاد شده است ، حق حیات بیشتر را ندارد. این دیدگاه توسط مدافعان شیوه زندگی سنتی به عنوان تجاوز به تنوع فرهنگی بشریت و بی احترامی به حقوق جوامع محلی مورد انتقاد قرار می گیرد. آنها همچنین به اهمیت دانش و شیوه های سنتی اشاره می کنند که یک سبک زندگی پایدار از نظر محیط زیست را ممکن می سازد. طبق اعلام سازمان بین المللی اراضی ائتلاف ، در حال حاضر 42٪ از کل اراضی اراضی جهان برای تولید سوخت های زیستی ساخته شده است. تولیدکنندگان آن تمایل دارند صدها میلیون هکتار از اراضی در جنوب جهان را "رها شده" و "قابل دسترسی برای توسعه" طبقه بندی کنند ، غافل از اینکه صدها میلیون نفر در این سرزمین ها زندگی می کنند و از این طریق امرار معاش خود می کنند. صدمه به تنوع زیستی نیز اغلب مورد توجه قرار نمی گیرد. اسیر شدن با این واقعیت تسهیل می شود که این سرزمین ها غالباً به طور جمعی متعلق به جوامع روستایی هستند ، که حقوق آنها مبتنی بر ایده های سنتی محلی است و به صورت قانونی رسمی نیستند. مزایا برای ساکنان محلی از ایجاد شغل اغلب به دلیل شدت سرمایه در برنامه های تولید کاربردی و ادغام ضعیف جوامع محلی در این طرح ها ناچیز است. علاوه بر این ، قیمت اجاره و سطح حقوق با توازن نیروهای طرفین درگیر در معاملات تعیین می شود و مزیت ، به عنوان یک قاعده ، در سمت تجارت تجاری فراملی است. Colchester (2011) نشان می دهد که از نیروی کار اجباری در تولید روغن نخل به صورت واقعی استفاده می شود. علاوه بر این ، مشاغل وعده داده شده به جوامع محلی به عنوان شرط انتقال زمین اغلب فقط در چند سال از بین می رود (راوانرا و گوررا 2011). به طور کلی ، وضعیت وابستگی یک جانبه ساکنان روستایی به تجارت عمده تجاری برای آنها غیر قابل توجه است. در برزیل ، میل کشاورزان مهاجر به "کار خود بدون صاحبخانه" به عنوان یک عامل اصلی در تخریب جنگل های آمازونی شناخته می شود (دوس سانتوس و همکاران 2011).

استانداردها

1 ژانویه 2009 در روسیه GOST R 52808-2007 "فناوریهای غیر سنتی. زباله انرژی. اصطلاحات و تعاریف. " دستور شماره 424- در مورد معرفی استاندارد در تاریخ 27 دسامبر 2007 توسط رستوستاگورولییرووانی تصویب شد.

این استاندارد توسط آزمایشگاه منابع انرژی تجدیدپذیر دانشکده جغرافیای دانشگاه ایالتی مسکو تهیه شده است. MV Lomonosov و تنظیم اصطلاحات و تعاریف مفاهیم اساسی در زمینه سوختهای زیستی ، با تأکید بر سوختهای مایع و گازی.

در اروپا ، از اول ژانویه 2010 ، یک استاندارد واحد سوختهای زیستی EN-PLUS در حال اجرا است.

کنترل بین المللی

یک واقعیت جالب این است که کمیسیون اروپا در نظر دارد کشورهای شرکت کننده را برای انتقال خودروها به سوخت های زیستی به میزان 10٪ از کل تحریک کند. برای دستیابی به این هدف ، شوراها و کمیسیون های ویژه ای در اروپا ایجاد شده و در حال کار هستند که صاحبان خودرو را ترغیب می کنند موتورهای خود را مجدداً تجهیز کنند و همچنین کیفیت سوخت های زیستی عرضه شده به بازارها را کنترل کنند.

برای حفظ تعادل زیستی در سیاره زمین ، کمیسیون ها اطمینان می دهند که تعداد گیاهان که به عنوان مواد اولیه برای تولید محصولات هستند افزایش می یابد و آنها را جایگزین گیاهانی نمی کنند که از آنها سوخت های زیستی تولید می شود. علاوه بر این ، شرکتهایی که سوخت های زیستی تولید می کنند باید دائماً فناوری خود را بهبود بخشند و بر تولید سوخت دوم متمرکز شوند.

واقعیت های سوخت در روسیه و جهان

نتایج چنین کارهای فعال چندان به نتیجه نرسید. به عنوان مثال ، در آغاز دهه دوم قرن ، پیش از این 300 پمپ بنزین در سوئد مشغول به کار بودند که می توانید مخزن با بیودیزل سازگار با محیط زیست را پر کنید. از روغن درختان معروف کاج که در سوئد رشد می کنند ساخته شده است.

و در بهار سال 2013 رویدادی رخ داد که به نقطه عطفی در توسعه فناوریهای تولید سوخت هوایی تبدیل شد. یک هواپیمای فرامنطقه ای که به سوخت سوخت زیستی سوخت می کند از آمستردام خارج شد. این بوئینگ با خیال راحت در نیویورک فرود آمد ، بنابراین پایه و اساس استفاده از سوخت های سازگار با محیط زیست و ارزان قیمت را ایجاد کرد.

روسیه در این روند موضع بسیار جالبی می گیرد. ما تولید کننده انواع سوخت های زیستی مختلف هستیم و رتبه سوم صادرکنندگان گلوله های سوخت را به خود اختصاص می دهیم! اما در داخل کشور ما ، ضمن ادامه استفاده از گونه های گران قیمت ، کمتر از 20 درصد سوخت مصرف می کنیم.

27 منطقه از روسیه به مکان های آزمایشی تبدیل شدند که نیروگاه های با سوخت بیوگاز ساخته و به بهره برداری رسید. این پروژه تقریبا 76 میلیارد روبل هزینه داشته است ، اما پس انداز حاصل از بهره برداری از ایستگاه ها بارها از این هزینه ها فراتر رفته است.

جایزه روشنگری

فناوریهایی برای پردازش مواد اولیه تجدیدپذیر به سوختهای زیستی و برق و همچنین راه حلهای تولید بسته بندی بیوپلیمر بسیار امیدوارکننده است. کاربرد این فناوری ها باعث می شود بازیافت آنها ، یعنی بازیافت مجدد در یک چرخه جدید از تولید محصول (به ویژه بسترهای موجود در سلولهای سوختی و بیوپلاستیک) انجام شود.

پتانسیل استفاده از این فناوری ها در روسیه بسیار زیاد است. توسعه و اجرای آنها منجر به كاهش وابستگی اقتصاد كشور از منابع انرژی ، محصولات و فن آوری های خارجی و ایجاد بازارهای جدید در میان مدت خواهد شد.

اثرات

تحریک توسعه بخش حمل و نقل ، افزایش دوستی با محیط زیست و رفع نیازهای رو به رشد سوخت.

کاهش شدت رقابت بین مناطق کاشته شده فنی و مواد غذایی (به دلیل کشت میکرو جلبک در گیاهان فیتوراکتور ، راکتورهای آکواریومی شناور گرداب ، مخازن باز).

توسعه مناطقی با شرایط نامساعد اقتصادی-اجتماعی و کاهش وابستگی آنها به سوختهای وارداتی.

به دست آوردن پروتئین ها ، آنتی اکسیدان ها ، رنگ های غذایی و سایر محصولات مفید میکرو جلبک ها.

تخمین بازار

تا سال 2030 ، تولید سوختهای زیستی جهانی به 150 میلیون تن معادل روغن افزایش می یابد ، با نرخ رشد سالانه 7-9٪. سهم آن به 4-6٪ از کل سوخت مصرفی بخش حمل و نقل خواهد رسید. سوخت های زیستی جلبک سالانه می توانند بیش از 70 میلیارد لیتر سوخت فسیلی جایگزین کنند. تا سال 2020 ، بازار سوختهای زیستی در روسیه می تواند بیش از 1.5 برابر رشد کند - تا علامت 5 میلیون تن در سال. مدت احتمالی برای تجلی حداکثر روند: 2025-2035.

رانندگان و موانع

سیاست های زیست محیطی کشورهای توسعه یافته برای به حداقل رساندن میزان آلودگی محیط زیست.

نیاز به سرمایه گذاری های کلان برای ساخت گیاهان بیودیزل ، تنظیم فرآیندهای فناوری.

وابستگی کارآیی رشد میکرو جلبکها به شدت نور خورشید (هنگام رشد در آب آزاد).

برق ضایعات آلی

فرایندهای استفاده و فرآوری زباله می تواند با تولید محصولات قابل توجهی و حتی برق همراه باشد. با استفاده از دستگاههای ویژه - سلولهای سوختی میکروبی (MTE) - می توان با گذشتن از مراحل تولید بیوگاز و پردازش متعاقب آن به برق ، مستقیماً از زباله ها تولید کرد.

MTE ها یک سیستم بیوالکتریک هستند. کارآیی عملکرد آن به فعالیت متابولیکی باکتری ها که ترکیبات آلی (ضایعات) آلی را تجزیه می کنند و انتقال الکترون ها به مدار الکتریکی ساخته شده در همان سیستم بستگی دارد. بیشترین کارآیی چنین باکتری ها را با جاسازی آنها در طرح فن آوری تصفیه خانه های فاضلاب حاوی مواد آلی ، می توان بدست آورد که تجزیه آنها انرژی را آزاد می کند.

در حال حاضر پیشرفت های آزمایشگاهی وجود دارد که امکان استفاده از MTE را برای شارژ مجدد باتری ها فراهم می کند. با مقیاس بندی و بهینه سازی راه حل های فناوری ، تأمین برق برای شرکت های کوچک امکان پذیر خواهد بود. به عنوان مثال ، MTE های با کارایی بالا که از حجم ده ها تا هزار لیتر استفاده می کنند ، قدرت مستقل را برای تأسیسات درمانی فراهم می کنند.

تجزیه و تحلیل ساختاری

پیش بینی ساختار بازار جهانی سوخت های زیستی: 2022 (٪)

برق ضایعات آلی

فرایندهای استفاده و فرآوری زباله می تواند با تولید محصولات قابل توجهی و حتی برق همراه باشد. با استفاده از دستگاههای ویژه - سلولهای سوختی میکروبی (MTE) - می توان با گذشتن از مراحل تولید بیوگاز و پردازش متعاقب آن به برق ، مستقیماً از زباله ها تولید کرد.

MTE ها یک سیستم بیوالکتریک هستند. کارآیی عملکرد آن به فعالیت متابولیکی باکتری ها که ترکیبات آلی (ضایعات) آلی را تجزیه می کنند و انتقال الکترون ها به مدار الکتریکی ساخته شده در همان سیستم بستگی دارد. بیشترین کارآیی چنین باکتری ها را با جاسازی آنها در طرح فن آوری تصفیه خانه های فاضلاب حاوی مواد آلی ، می توان بدست آورد که تجزیه آنها انرژی را آزاد می کند.

در حال حاضر پیشرفت های آزمایشگاهی وجود دارد که امکان استفاده از MTE را برای شارژ مجدد باتری ها فراهم می کند. با مقیاس بندی و بهینه سازی راه حل های فناوری ، تأمین برق برای شرکت های کوچک امکان پذیر خواهد بود. به عنوان مثال ، MTE های با کارایی بالا که از حجم ده ها تا هزار لیتر استفاده می کنند ، قدرت مستقل را برای تأسیسات درمانی فراهم می کنند.

اثرات

بهبود دوستی در محیط زیست از فرایندهای تولید و کارآیی شرکتها ، کاهش وابستگی آنها به منابع خارجی برق ، کاهش هزینه تولید و هزینه دستیابی به فناوریهای تصفیه.

بهبود اوضاع مناطق کمبود انرژی ، افزایش رقابت آنها از طریق استفاده از MTE.

امکان تولید مستقل برق برای مقاصد غیر انرژی (بطور مثال در مزارع کوچک).

تخمین بازار

70٪ - سهم زباله هایی که با استفاده از روش های بیوتکنولوژی پردازش می شوند ، تا سال 2020 در روسیه در مقایسه با سال 2012 افزایش می یابد. در اتحادیه اروپا ، سهم برق از بیوگاز حدود 8٪ خواهد بود. مدت احتمالی برای حداکثر تجلی روند: 2020-2030.

رانندگان و موانع

افزایش زباله های آلی و افزایش تقاضای برق.

توانایی کار در بیورآکتورهایی مانند MTE در منابع مختلف انرژی از جمله فاضلاب.

سطح کافی از سرمایه گذاری لازم برای ادغام MTE در فرآیندهای فناوری ، دوره بازپرداخت طولانی مدت است.

نیاز به پیوند بیوراکتورها به سایت های زباله.

بهره وری نسبتاً کم از طرح های صنعتی آزمایشگاهی در حال حاضر عملکرد bioreactors از نوع MTE.

تجزیه و تحلیل ساختاری

مطالعات سیستم های الکتروشیمیایی میکروبی بر اساس نوع: 2012 (٪)

بسته بندی پلیمری زیست تخریب پذیر

توزیع گسترده بسته بندی های ساخته شده از پلیمرهای مصنوعی (کیف ، فیلم ، ظروف) منجر به تشدید مشکل آلودگی محیط می شود. با انتقال مواد بسته بندی از پلیمرهای تخریب پذیر که به سرعت قابل بازیافت هستند و برای استفاده راحت قابل حل است.

در اکثر کشورهای توسعه یافته ، تمایل در صنعت بسته بندی مشاهده می شود که پلیمرهای مصنوعی تجزیز پذیر و سنگین و طولانی (تا چند صد سال) قابل جابجایی (با دوره بازیافت 2-3 ماه) جابجا شود. حجم سالانه مصرف آنها فقط در اروپای غربی حدود 19 هزار تن ، در آمریکای شمالی - 16 هزار تن است. در عین حال ، برای تعدادی از شاخص ها ، مواد بسته بندی بیوپلیمر هنوز از مواد مصنوعی سنتی عقب مانده اند.

فن آوری های تولید مواد بیوپلیمر مبتنی بر اسید polylactic از شکر گیاهی محصولات غلات و چغندرقند اجازه می دهد تا بسته بندی با ویژگی های مصرفی بالا: انعطاف پذیر و بادوام ، مقاوم در برابر رطوبت و ترکیبات تهاجمی ، غیرقابل نفوذ در برابر بو ، با خاصیت مانع بالا و در عین حال موثر و سریع تجزیه شوند. . بهبود فناوری با هدف کاهش شدت مواد و انرژی آنها انجام می شود.

نسل دوم سوختهای زیستی

پیچیدگی تولید این است که به مواد گیاهی زیادی احتیاج دارد. و برای رشد آن ، اراضی مورد نیاز است که اگر به درستی گذاشته شود ، باید برای رشد گیاهان مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین ، فن آوری های جدید با هدف تولید سوخت های زیستی نه از کل گیاهان ، بلکه از پسماندهای حاصل از تولید دیگر ساخته می شود. چیپس چوبی ، نی پس از خراب شدن دانه ، پوسته هایی از آفتابگردان ، کیک روغنی و کیک میوه و حتی کود و خیلی چیزهای دیگر - این همان چیزی است که به مواد اولیه سوختهای زیستی نسل دوم تبدیل می شود.

نمونه بارز سوخت های زیستی نسل دوم گاز "فاضلاب" است ، یعنی بیوگاز متشکل از دی اکسید کربن و متان.به این ترتیب که می توان از بیوگاز در اتومبیل ها استفاده کرد ، دی اکسید کربن از آن خارج می شود ، در نتیجه بیوماتن خالص باقی می ماند. تقریباً به همین روش ، بیوتانول و بیودیزل از توده بیولوژیکی بدست می آیند.

چگونه بیودیزل درست کنیم

برای تولید بیودیزل لازم است که ویسکوزیته روغن نباتی کاهش یابد. برای این کار ، گلیسیرین از آن خارج می شود و به جای آن ، الکل وارد روغن می شود. این فرآیند برای از بین بردن آب و ناخالصی های مختلف به چندین فیلتر نیاز دارد. برای سرعت بخشیدن به روند ، یک کاتالیزور به روغن اضافه می شود. الکل نیز به مخلوط اضافه می شود. برای به دست آوردن متیل اتر ، متانول به روغن اضافه می شود ؛ برای به دست آوردن اتیل اتر ، اتانول اضافه می شود. یک اسید به عنوان یک کاتالیزور استفاده می شود.
تمام اجزاء با هم مخلوط می شوند ، پس از آن زمان به بیرون می آیند. لایه بالایی مخزن بیودیزل است. لایه میانی صابون است. لایه زیرین گلیسیرین است. همه لایه ها به تولید بیشتر می روند. هم گلیسیرین و هم صابون ترکیبات لازم در اقتصاد ملی هستند. بیودیزل با چندین تصفیه عبور می کند ، تخلیه می شود ، فیلتر می شود.
آمار و ارقام این تولید بسیار جالب است: یک تن روغن با تعامل 110 کیلوگرم الکل و 12 کیلوگرم کاتالیزور منجر به 1100 لیتر بیودیزل و بیش از 150 کیلوگرم گلیسیرین می شود. بیودیزل دارای رنگ زرد کهربا است ، مانند یک روغن آفتابگردان تازه تازه فشرده ، گلیسیرین تیره ، و در حال حاضر در 38 درجه آن را سخت می کند. بیودیزل با کیفیت خوب نباید حاوی هرگونه ناخالصی ، ذره یا تعلیق باشد. برای کنترل کیفیت مداوم هنگام استفاده از بیودیزل ، لازم است که فیلترهای سوخت خودرو بررسی شود.

تولید بیوتانول

تخمیر مواد اولیه سرشار از قند پایه تولید بیوتانول است. این فرایند شبیه به دریافت الکل یا نور ماه به طور منظم است. نشاسته دانه به شکر تبدیل می شود ، مخمر به آن اضافه می شود و پوره بدست می آید. اتانول خالص با جدا کردن محصولات تخمیر حاصل می شود ، این در ستون های ویژه رخ می دهد. بعد از چند فیلتراسیون ، آنها خشک می شوند ، یعنی آب برداشته می شود.

بیواتانول بدون ناخالصی آب می تواند به بنزین معمولی اضافه شود. خلوص اکولوژیکی بیوتانول و تأثیر حداقل آن بر محیط زیست در صنعت بسیار با ارزش است ، علاوه بر این ، قیمت سوخت سوخت زیستی حاصل بسیار مناسب است.