אל האני שימוש בביו-אנרגיה נמצא במגמת עלייה, אבל איך מתפקד דלק ביולוגי? מאמר זה מתאר כיצד ניתן להמיר חומרי פסולת אורגניים מקורות אנרגיה מתחדשים שניתן ליישם במספר דרכים שונות.
קיימים זנים שונים של דלק ביולוגי, וכולם פועלים באופן דומה. באופן כללי, הביטוי מתייחס לייצור של דלק מתחדש מ מקורות ביומסה.
ישנם מספר יתרונות לשימוש בתהליכים ביולוגיים בניגוד לגיאוגרפיים (כמו דלקים מאובנים לַעֲשׂוֹת). אתנול וביודיזל הם שני הדלקים הביולוגיים שבהם נעשה שימוש בתדירות הגבוהה ביותר בעולם.
צורות שונות של ביומסה משמשות כחומר הזנה למקורות אנרגיה מתחדשים אלה. זבל בעלי חיים, קני סוכר, עמילן תירס ושמן צמחי הם דוגמאות לכך.
עם זאת, ישנם מקורות דלק ביולוגי אפשריים אחרים. עבור ייצור דלק ביולוגי, נעשה הרבה מחקר ופיתוח על אצות ופסולת ייעור.
מחקר ופיתוח גלובליים נעשים על דלק ביולוגי באופן כללי כמקור עתידי פוטנציאלי לאנרגיה. בהתחשב בקבלה הגוברת שלהם, זה קריטי להבין איך דלק ביולוגי מתפקד.
תוכן העניינים
כיצד פועל דלק ביולוגי?
ישנם סוגים שונים של דלק ביולוגי והם פועלים אחרת.
- אתנול
- ביודיזל
- ביוגז
- דלק ביולוגי מוצק
1. אתנול
סוג של דלק ביולוגי הנקרא אתנול מיוצר מחומר צמחי מותסס, כמו תירס או קני סוכר. הפחמימות בחומר הצמחי מפורקות על ידי תסיסה לייצור אתנול, שמטוהר לאחר מכן באמצעות זיקוק. לאחר מכן ניתן לייצר דלק למנועי בעירה פנימית על ידי מיזוג אתנול מזוקק עם בנזין.
מכיוון שהאתנול יעיל בכ-30% פחות מבנזין ליחידת נפח, נדרש יותר אתנול טהור כדי לנסוע באותו מרחק כמו בנזין. ניתן להשתמש באתנול טהור רק במנועים של מכוניות, משאיות קלות ואופנועים, ורק כאשר המנועים הללו שונו במיוחד למטרה זו.
2. ביודיזל
גם היעילות של ביודיזל נמוכה מזו של בנזין. עם זאת, הרבה תלוי בהרכב הדלק ובאיכותו. אחוז הביודיזל בתמהיל הבנזין רשום אחרי הקידומת B- על התוויות של ביודיזל בתחנות דלק. לדוגמה, B20 הוא דלק דיזל המכיל 20% ביו-דיזל.
הצורך בשינוי המנוע פוחת עם ירידה באחוז התוספת של ביו-דיזל. בטווח הארוך, שימוש ביודיזל טהור יגרום לבעיות תחזוקה וביצועים מסויימות. ניתן לפתור בעיות תחזוקה אלו.
3. ביוגז
עיכול אנאירובי, הכולל המסת חומר אורגני כמו פסולת מזון, ביוב או פסולת חקלאית ללא חמצן, הוא ההליך הנפוץ ביותר ליצירת ביוגז. מתאן (CH4) ופחמן דו חמצני (CO2) משולבים לייצור ביוגז.
להלן חומרי הזנה האופייניים ביותר המשמשים ליצירת ביוגז:
- פסולת מזון ופסולת אורגנית אחרת ובתים ועסקים
- זבל מבקר
- גידולי אנרגיה כולל ערבה, צפצפה ומסקנתוס
- ביוב ושפכים
- תירס, חיטה ודשא
- פסולת תעשייתית מעיבוד מזון ומפעלי נייר
- פסולת מטמנה
חומרי הזנה המדויקים שבהם נעשה שימוש ייקבעו על פי המטרות הספציפיות של פעולת הביו-גז, זמינות המשאבים והמיקום הגיאוגרפי. הפקת ביוגז יכולה להתבצע בקנה מידה קטן (ביתי, חקלאי) או גדול (תעשייתי, עירוני).
ישנן מספר יישומים לביוגז, כולל:
- כדלק לתחבורה, לבד או בשילוב עם סולר או גז טבעי.
- כמקור דלק לייצור חשמל וחום בבתים, חברות ותחנות כוח.
- במהלך פעולות תעשייתיות כגון יצירת ביו-פלסטיק, כימיקלים ודשן.
- לניקוי וחיטוי שפכים.
- בנוסף, ניתן להפיק "ביו-מתאן", או מתאן טהור, מביו-גז ולהשתמש בו כדי לספק גז באיכות צינור.
באופן כללי, ביוגז הוא מקור אנרגיה גמיש ובר קיימא שיכול לתמוך בעצמאות אנרגטית, לשפר את איכות האוויר ולהפחית את פליטת גזי חממה.
4. דלק ביולוגי מוצק
דלקים המופקים מביומסה מוצקה, כגון עץ, צמחים ומוצרי פסולת, ידועים כדלקים ביולוגיים מוצקים. ניתן לשרוף אותם ליצירת חום וכוח בין היתר, וניתן לנצל אותם גם במגוון דרכים אחרות.
הדלק הביולוגי המוצק נשרף בדוד במהלך תהליך הבעירה להפקת חום. הקיטור המופק מחום זה משמש לאחר מכן להנעת טורבינה. הטורבינה מייצרת חשמל, שמערכת החשמל יכולה להשתמש בו לאחר מכן לאספקת בתים ועסקים.
ניתן לשרוף דלק ביולוגי מוצק בתחנות כוח שנבנו במיוחד כחלופה לדלקים מאובנים רגילים וכאמצעי להורדת פליטת גזי חממה.
סוג הדלק הביולוגי המשמש, הטכנולוגיה לבעירה והקיימות של תהליך הייצור שלו, כולם משפיעים על מידת היעילות של התהליך ועל מידת ההשפעה של הדלק הביולוגי על הסביבה.
דלק ביולוגי מוצק משמש לעתים קרובות במערכות חימום מסחריות וביתיות, כמו גם ביישומים תעשייתיים וייצור חשמל.
כחומר הזנה, הם יכולים לשמש גם לייצור דלק ביולוגי כמו ביואתנול וביודיזל.
10 שלבים לייצור דלק ביולוגי
ישנם עשרה תהליכים בסך הכל כדי לקבל מוצר דלק ביולוגי מוגמר שתוכל להכניס לרכב שלך.
- איתור מקור נפט
- בדיקת השמן
- סינון שמן
- הפקת אצווה ניסיון
- רכישת כלי ייצור
- השגת כימיקלים
- טיפול מקדים בשמן
- עיבוד ביודיזל
- אמצעי זהירות
- כביסה וייבוש ביודיזל
- טיפול בגליצרין
1. איתור מקור נפט
מציאת אספקת נפט מלכתחילה היא הבעיה הבסיסית ביותר שיש לאנשים. רוב האנשים קונים את השמן הצמחי שלהם ממסעדות סמוכות.
עם זאת, לפני שנדון היכן למצוא דלק גולמי, עלינו לוודא שהשמן שאנו מקבלים צריך להיות מסונן מראש למינימום של 400 מיקרון.
מנוזל מים מכילים כמויות נמוכות של חומצות שומן חופשיות. אנו ממליצים לך לקנות שמן בישול משומש ממפעלים שמחליפים שמן מדי שבוע. זה יעזור לך באיתור שמן בדרגה גבוהה יותר.
שמני קנולה, תירס ובוטנים זמינים גם לצרכנים.
שומן מן החי, חלב או שומן חזיר הם מקורות נוספים שמהם ניתן להשיג פסולת שמן. עם זאת, מכיוון שלמקורות אלה יש יחסים גבוהים יותר של נקודת ג'ל, מה שעלול לגרום למנוע שלך להיסתם בטמפרטורות גבוהות יותר, אנו לא ממליצים לאסוף מהם פסולת שמן.
2. בדיקת השמן
עלינו לבדוק את איכות השמן לאחר קבלתו כדי לוודא שנוכל להשתמש בו. חשוב לבדוק תחילה את השמן. ישנן אפשרויות בדיקה רבות זמינות. בדיקת השמן עבור חומצה ומים היא שני החשובים שבהם.
כל שעליך לעשות הוא לחמם את השמן במחבת כדי לבדוק אם יש בועות כדי לראות אם יש מים. עלינו ללמוד טיטרציה על מנת למדוד את רמות החומציות.
טיטרציה הוא המונח לפרוצדורה המשמשת למדידת רמת החומציות. על מנת לעשות זאת, יש לערבב דגימת שמן עם כמות מדויקת של אלכוהול ניטראלי pH. לאחר מכן, רמת החומצה תיקבע באמצעות מסנן pH; בדרך כלל משתמשים בפנולפטלין.
חשוב לבדוק את רמות החומציות. כימיקל הבסיס שאנו מוסיפים מאוחר יותר עשוי להיות מנוטרל על ידי כמות גבוהה של חומצה אם לשמן יש רמת חומציות גבוהה. ידיעת רמת החומציות מאפשרת לנו לחשב ולהוסיף את הכמות המדויקת של הכימיקל הבסיסי הנדרש כדי להפוך אותו לדלק ביולוגי.
3. סינון שמן
השמן הופך טהור ויעיל יותר לאחר סינון. עלינו לוודא שהשמן נקי מזיהומים כמו פתיתי מזון. מתוך כל האפשרויות לסינון השמן, אנו ממליצים להביא תוף 55 ליטר עם מסנן תוף מתכתי עליו.
הבנת גודל המסננים היא קריטית. אנו ממליצים שהנקבים יהיו קטנים ככל האפשר. המסנן האידיאלי יהיה 400 מיקרון.
4. הפקת אצווה ניסיון
ביצוע אצווה בדיקה יהיה רעיון טוב לפני שמתחילים. זה יוכיח אם השמן שרכשת לאחרונה הוא בעל ערך לייצור דלק ביולוגי.
הכנת אצווה בדיקה היא פשוטה יחסית מכיוון שכל המרכיבים זמינים בדרך כלל בחנויות המכולת המקומיות שלך.
5. רכישת כלי ייצור
הכנת דלק ביולוגי אינה קשה עבורך אם יש לך את הכלים הנכונים. תזדקק לפריטים הבאים כדי לאפשר את כל זה:
- מיכלים לאיסוף שמן: לטיפול ואחסון השמן שנאסף. לשם כך, אתה יכול לעשות שימוש חוזר בחבית שמן או תוף ישנים. בקש מהשכן להשאיל לך אחד אם יש לו אחד שהם לא משתמשים בו אם אתה לא יכול למצוא אחד במחסן. במצב הכי גרוע, עצרו במגרש הגרוטאות השכונתי!
- יכולת הובלת נפט: להעביר נפט מאזור איסוף הנפט (מסעדות) לאזור הפקת הנפט (החצר האחורית היא הצעה). בדרך כלל, חבית השמן יכולה להתאים למשאית שלך.
- מסנני שמן: כדי להסיר את השמן כדי שניתן יהיה לעבד אותו. 400 מיקרומטר.
- מעבד ביולוגי: על ידי שילוב של כימיקלים עם השמן, מכשיר זה יסייע בהפיכת השמן שלך לדלק ביולוגי.
- חבית נפט: זה מנוקה מזיהומים באמצעות מיכל שטיפת דלק ביולוגי.
- מיכל לאחסון דלק ביולוגי: אלה נחוצים כדי להחזיק את השמן המסונן לאחר הכביסה והסינון.
- משאבות העברה: הם משמשים להובלת שמן בין מיכלים שונים וקיימים במגוון גדלים וצורות.
- ערכת טיטרציה: למדידת חומציות.
6. השגת גהמיקלים
מתנול מנוצל בתהליך הכימי. ביודיזל נוצר כאשר מתנול משתלב עם שמן צמחי משומש.
תצטרך גם נתרן או אשלגן הידרוקסיד, בנוסף למתנול. שניהם נגישים בחנויות לאינסטלציה. אשלגן הידרוקסיד הופך את הגליצרין לזרז יותר ומתמוסס בקלות במתנול, ולכן אנו ממליצים לך לקבל קצת.
זרז ישמש את כל אחד מהידרוקסידים הללו כדי ליזום את התגובה הכימית בין מתנול לשמן.
7. טיפול מקדים בשמן
לפני שניתן יהיה לעבד את השמן לביו-דיזל, יש להכין אותו לעיבוד. בשלב 2, דיברנו על חישוב תכולת המים והחומצה של השמן.
כעת עלינו לבחון כיצד לטפל בשמן מרוקן ו/או בתכולת חומצה גבוהה.
התייבשות
אמנם ישנן שיטות שונות לפיזור שמן, אך לתת לשמן לשקוע היא הפשוטה ביותר. בהינתן מספיק זמן, המים פשוט שוקעים לתחתית וניתן להסירם כי מים ושמן לא מסתדרים כל כך.
ניתן גם לחמם את השמן כדי לזרז תהליך זה. זה מקל על מולקולות המים להתפזר מתוך ההשעיה על ידי מתן אפשרות למולקולות השמן להתרחב.
הורדת רמת החומצה
לפני השימוש בשמן לייצור ביו-דיזל, כדאי לחשוב על הורדת רמת החומצה בשמן אם בשמן שתקבלו יש ריכוז גבוה של חומצות שומן חופשיות. ניתן להמיר חומרי גלם נטולי חומצות שומן לביו-דיזל, עם זאת, התהליך מעט מייגע.
הסיבה לכך היא שעד שיהיה לך ביו-דיזל, עדיין יהיה לך הרבה סבון להתמודד איתו, כי אתה מסיים להשתמש בכל כך הרבה ממס עודף.
ישנן שתי טכניקות להפחתת חומציות השמן שלך:
- סטריפינג קאוסטיק
- אסטריפיקציה של חומצה
1. ניקוי עם קאוסטיק
על מנת לעשות זאת, יש להמיס חלק מהבסיס המוצק (נתרן או אשלגן הידרוקסיד) במים לפני הוספה לשמן. כתוצאה מכך, חומצות השומן נטולות השמן יצטרפו לבסיס המוצק וייצרו סבון. לאחר שהשמן הוסרו והסבון, ניתן לייצר ממנו ביודיזל.
אמנם יעילה, אבל שיטה זו תביא פחות ביו-דיזל מכיוון שחלק מהשמן יומר לסבון.
בעוד שחלק ממתקני ביו-דיזל אוסרים על הפשטה קאוסטית כשיטה להורדת חומצות שומן חופשיות, אנו יודעים שניתן לעשות זאת וזה עובד. יש אנשים שפשוט מעדיפים את הגישה השנייה.
2. אסטריפיקציה של חומצה
חומצות השומן החופשיות (FFAs) בשמן משתנות במהלך הליך זה באמצעות חומצה גופרתית כך שעדיין ניתן להמיר אותן לביו-דיזל. שיטה זו מתאימה לעבודה עם שמן שיש בו כמות גדולה של חומצות שומן חופשיות. הוא נבחר מכיוון שבמקום להמיר FFA לסבון, הוא רק משנה את שרשראות החומצות כדי לגרום להן להפוך לדלק ביולוגי או ביודיזל.
8. Bיודיזל Pמתחרים
המטרה העיקרית של השלבים המוקדמים הייתה להתכונן לשלב הזה. זוהי השיטה העיקרית להפיכת נפט לביודיזל. התגובות בפועל שמאפשרות לך לגרום לביודיזל שמן אורגני לקרות כאן, היכן שהקסם מתרחש.
אתה צריך לתרגל בטיחות מעולה לפני שאנחנו עוזבים. בואו נסתכל על כמה אמצעי בטיחות שכדאי לנקוט.
אמצעי זהירות
אתה תטפל בכמה נוזלים מאכלים למדי, מתנול, אלכוהול חזק, מעט חום והעברת חומרים דליקים ממיכל אחד למשנהו. מומלץ להחזיק בהישג יד מטף שיכול לכבות כוויה על בסיס שמן.
באזור מאוורר היטב, הרחק מילדים וחיות מחמד, ועם ציוד הבטיחות המתאים, רצוי לעבד ביו-דיזל.
לפני ייצור כמויות גדולות של ביו-דיזל, בדוק עם הממשל המקומי ומכבי האש כדי לוודא שכל התוספים, האלכוהול וחומרים אחרים מטופלים ומשתמשים בהם בהתאם לחוקים ולתקנות המקומיים.
אחריות היצרן עלולה להתבטל אם נעשה שימוש בביודיזל תוצרת בית במכונית מנוע דיזל. אז נסה את זה אם המשאית הישנה שלך עברה את תקופת האחריות שלה.
כאשר מיוצר כראוי, ביודיזל הוא לרוב בריא למדי. הוא פחות מזיק ממלח שולחן ומתפרק מהר יותר מסוכר. הוא אינו נחשב למסוכן אם נשפך מכיוון שיש לו נקודת הבזק גבוהה יותר מאשר פטרו-דיזל רגיל.
9. כביסה וייבוש ביודיזל
בעת ייצור ביו-דיזל, אנו מזריקים לעתים קרובות יותר מתנול ממה שאנו צריכים. כדי להיות בטוח שהתגובה הכימית הסתיימה, עשה זאת.
לאחר ביצוע התגובה, כמות משמעותית של המתנול היא כעת מרכיב של הביודיזל המקורי, אולם כעת יש לו וריאציה קטנה. עודף מתנול יגיע לגליצרין. בנוסף, חלק מהמתנול הנוסף נשאר בביו-דיזל.
- שטיפת ביודיזל
- ייבוש ביודיזל
1. שטיפת ביודיזל
מולקולות מתנול אוהבות מים יותר מביו-דיזל כאשר משתמשים בה.
המתנול המומס במים מוריד לתוך יריעת המים, שם כל השאר נמצא מעליו על ידי המים. אם תשטוף אותו מספיק זמן, עודפי המתנול וחומרים אחרים שהוא נצמד אליהם יוסרו לחלוטין.
הטכניקה זהה בעצם כאשר משתמשים במערכת כביסה יבשה. גליצרין, סבון ומתנול נתפסים או נספגים בשרף או באבקה היבשים, אבל ביודיזל מותר לעבור דרכו.
2. ייבוש ביודיזל
בוא נדון איך להיפטר מהמים עכשיו שאתה רוצה.
קודם כל, יש אינספור דרכים לייבוש ביודיזל. הם מפוזרים ברחבי האינטרנט אם אתה עושה חיפוש מהיר. כדי לייצר ביו-דיזל, אנו רק נדון בכמה מהשיטות הקלות יותר לעשות זאת.
הביאו את הביודיזל שלכם החוצה באור שמש ישיר כאחת הדרכים הטובות ביותר להשיג זאת. תן לאמא טבע ולקסם לעבוד יחד. חום השמש יסייע לכל המים להתאדות די מהר אם מזג האוויר יבש מספיק.
הביודיזל שלך מוכן לשימוש לאחר שהתייבש ונטול גליצרין.
10. טיפול בגליצרין
ניהול פסולת מתקנים יכולים לקבל את הגליצרין המשומש. למתקן מכשיר עיבוד ייחודי הנקרא מעכל אנאירובי, המכונה גם מעכל מתאן.
למעשה, כל הביוב הגולמי משולבים במנגנון ערבוב גדול לפני שהוא מועבר למיכל גדול שבו חיידקים אוכלים ומפרקים את הביוב הגולמי.
גז מתאן נוצר לאחר מכן כתוצר לוואי על ידי החיידקים. בתחנות כוח מתאן, המתאן נלכד ונשרף.
החיידקים משתמשים בגליצרין גולמי כמזון, מה שמגביר את ייצור המתאן. כעת יש לנו אפשרות ירוקה להשליך את כל הגליצרין שלנו מכיוון שהמתקן לניהול הפסולת הצליח לקבל את הכל.
סיכום
לסיכום, דלק ביולוגי יכול לשמש לתחבורה, חשמל, תאורה וחום. שני השלבים של הפוטוסינתזה - תגובת האור והתגובה הכהה מתרחשים בכלורופלסטים של תאים. ניתן לייצר דלק ביולוגי ממגוון מוצרים ביולוגיים, כולל עץ, עשבים, שמנים, סוכרים ועמילנים.
המלצות
- 10 יתרונות ויתרונות של ביוטכנולוגיה
. - 10 החסרונות של ביוטכנולוגיה
. - מדוע המגוון הביולוגי חשוב לבני אדם?
. - 16 השפעות הזיהום על המגוון הביולוגי
. - 22 יתרונות וחסרונות של דלק ביולוגי
איש סביבה מונע תשוקה בעל פה. כותב תוכן מוביל בחברת EnvironmentGo.
אני שואף לחנך את הציבור על הסביבה ובעיותיה.
זה תמיד היה על הטבע, אנחנו צריכים להגן ולא להרוס.