Этанол как топливо для автомобилей
Перейти к содержимому

Этанол как топливо для автомобилей

  • автор:

Бензин из остатков еды: новые способы создания биотоплива

Каждый день появляется все больше видов альтернативных источников энергии для автомобилей. В Японии есть автомобиль, который заправляют водой. Уже появился транспорт, работающий на солнечных батареях, биоэтаноле и биометаноле, на биобутаноле и биодизельном топливе на основе растительных масел или животных жиров.

В последнее время активно используют остатки пищи, чтобы создать «еду» для транспорта и обеспечить людей экологичным топливом. Практично и полезно, а как именно, узнаете в обзоре.

Как родилась идея пищевого топлива

Первые попытки создать пищевое топливо были ещё у инженера Тяпкина. Помните трактор по имени тр‑тр МИТЯ? Это транспортное средство из повести Эдуарда Успенского «Дядя Фёдор, пёс и кот» ездило на ароматной картошке и вкусных котлетах. То есть, ещё в 1974 (именно тогда вышла книга), люди задумались о создании такой альтернативы топливу.

В реальном мире первые попытки заменить бензин альтернативным топливом появились в конце XIX века. Немецкий изобретатель Николаус Отто создал первый в мире четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле.

Изобретатель Николаус Отто. Источник

Чуть позже, в 1896 году, американский изобретатель Генри Форд изготовил свой первый автомобиль Quadricycle, двигатель которого работал на спирте.

Генри Форд - отец массового автопрома. Источник

История алкогольного топлива весьма насыщенная и продолжается до сегодняшнего дня. В настоящее время в мире уже разработано около 40 моделей автомобилей с совмещенной конструкцией заправки, так называемых Flexible‑Fuel Vehicle (FFV), в их баки можно заливать бензин и этанол в любом соотношении.

Другой пример это топливо, получаемое из сельскохозяйственных культур, содержащих большой процент сахара. Его можно найти в Бразилии, являющейся мировым лидером по производству биоэтанола из сахарного тростника, и в США — из кукурузы. Этанол, как правило, добавляют в бензин в определенных пропорциях (от 5% до 85%), что позволяет удешевить топливо, снизить его расход и вредные выбросы. Использование топлива с определенной долей этанола требует соответствующей комплектации двигателя, однако существуют и «всеядные» автомобили, которые могут ездить на любой смеси бензина с этанолом — на них, как правило, красуется надпись «FlexFuel» — гибкий выбор топлива.

Есть также «сельскохозяйственная» замена для дизельного топлива — это биодизель, изготовляемый из масличных культур (сои, рапса, подсолнуха). Он обладает теми же достоинствами по сравнению с углеводородным аналогом, что и биоэтанол.

Также идет разработки синтетического биотоплива — диметилового эфира (ДМЭ). Это горючее вещество, получаемое из целлюлозной биомассы, с очень хорошими топливными характеристиками и низким уровнем вредных выбросов (отвечает требованиям Евро-5). На ДМЭ делает ставку в своих разработках, в частности, концерн Volvo.

Биотопливо может помочь с решением некоторых экологических и экономических проблем. Ну а пока ученые работают над его оптимальным составом, предлагаем узнать о существующих стартапах, которые делают топливо из пищевых отходов.

Полевая солярка

Ещё в 2015 году ученые из Иркутского национального исследовательского технического университета и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН разработали экологически чистую технологию, позволяющую получить биодизтопливо из масличных растительных культур. Исследователи планируют получать топливо из горчицы, рапса, редьки масличной, крамбе, сурепицы и рыжика. А отходы производства — глицерин и жмых — использовать в косметологии и животноводстве.

Новая технология, предложенная учеными, более экологична, чем производство обычного дизеля. Для биодизельного топлива характерны хорошая воспламеняемость, повышенная температура вспышки, улучшающая работу двигателя, и низкая токсичность выбросов. Кроме того, новый вид топлива обладает полной биоразлагаемостью. Немаловажную роль играет и нулевой баланс парниковых газов, попадающих в атмосферу,

По предварительным оценкам, стоимость такого топлива составила бы не больше 20 рублей за литр.

Топливо из остатков пива

Учёные Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН придумали биотопливо из отходов пивоваренных производств, сообщает издание «Наука в Сибири».

«Одно из направлений деятельности нашей лаборатории — получение биотоплива из микроводорослей. Они подходят для этих целей, потому что быстро растут, широко распространены в природе, к тому же запасают большое количество липидов, которые можно потом перерабатывать в ценные химические вещества, например, в биодизель», — рассказывает младший научный сотрудник ИК СО РАН Александр Пилигаев.

Обычно жизненный цикл микроводорослей, за который они успевают вырасти и набрать биомассу, составляет порядка двух недель. Один из способов выращивания этой культуры‑ на сточных водах пищевой промышленности. Стоки пивоваренных производств относятся к пятому (наименьшему) классу опасности, так как содержат большое количество органического компонента, который микроводоросли способны потреблять и перерабатывать.

«Было бы эффективнее, чтобы туда поступали менее богатые органическими компонентами отходы. Как раз с этим могут справиться микроводоросли, которые способны осуществлять так называемую «предпереработку». То есть с помощью одной технологии можно убить сразу двух зайцев — и снизить нагрузку на городские сточные системы, и получить биотопливо», — объяснил Пилигаев.

К настоящему времени в специально сконструированных фотобиореакторах учёным уже удалось получить образцы биомассы микроводорослей, а также провести опыты по их переработке. Результат — экспериментальные образцы биотоплива. Сейчас ведутся дальнейшие исследования по увеличению продуктивности липидов и оптимизации переработки получаемого сырья.

Проблема в том, что если сейчас создавать такую технологию и воплощать её на практике, то топливо на выходе будет дороже традиционного из нефти в 5–6 раз. Получит ли это направление дальнейшее развитие, будет зависеть от того, насколько учёным удастся удешевить способы культивирования водорослей, извлечения из них масла, а из него — биотоплива.

Японский суп вместо бензина

Японская транспортная компания Nishida Shoun использует в качестве топлива остатки бульона традиционного супа рамен. Биодизельное топливо может стать отличной альтернативой нефтяному дизельному топливу и значительно сократит выбросы парниковых газов.

Масуми Нисида, предприимчивый президент транспортной фирмы на юго‑западе Японии, придумал устройство, которое позволяет отделить свиной жир от бульона, именно жир нужен для производства топлива, потому что имеет свойство быстро затвердевать. Нисида придумал способ удалять из него опеределенные химические элементы во время переработки, чтобы сохранить его в жидком состоянии. Полученное сало предприниматель смешивает с отходами растительного масла, чтобы получить свое биодизельное топливо.

Идея использовать рамен в качестве компонента для топлива возникла ещё в 2013 году. Однажды администратор дружественной сети ресторанов поделился с директором транспортной компании давней болью японского общепита — остатки несъеденного рамена девать некуда, а утилизация обходится очень дорого. Подумав, директор решил попробовать использовать жирный бульон как источник энергии. Так со временем и пришёл к биодизелю на рамене.

Компания Nishida Shoun уже начала заправлять новым видом топлива некоторые из
своих грузовиков. С сентября 2021 года фирма перевела весь свой автопарк на
биодизельное топливо.

Председатель Nishida Shoun Масуми Нисида с образцами биодизельного топлива. Источник

Масло из фритюрницы как дизтопливо

В 2021 году Forbes описал модель бизнеса финской компании Neste, которая считается мировым лидером в производстве возобновляемого дизельного топлива:

  1. компания выкупает у ресторанных сетей отработанное масло, а чтобы оно не уходило в канализацию, компания за свой счет ставит на раковины специальные маслоуловители. Ради этого она даже купила американскую компанию Mahoney Environmental;
  2. сырье отправляется на заводы в Финляндии, Роттердаме и Сингапуре, где с помощью специальной гидрообработки производится биодизель;
  3. полученное топливо отправляется обратно в США.

По словам ученых, масло из фритюрниц при сгорании выделяет на 90% меньше парниковых газов в сравнении с обычным бензином, а также выбрасывает намного меньше микрочастиц. При этом нельзя просто вылить растительное масло из кастрюли в бензобак. Его нужно отфильтровать, а затем добавить до 30% обычного топлива. Кроме того, далеко не все транспортные средства можно заправлять таким биотопливом. Речь может идти только о более старых моделях дизельных машинах.

Пока экономическая часть сходится только с учетом субсидии – компания выкупает отработанное масло по 30 центов за фунт, а на галлон (3,7 л) биодизеля нужно 7,5 фунтов масла (на 2,25 доллара). При этом готовое топливо стоит 2,5 доллара за галлон.

Самое популярное сырье для производства биодизеля – это рапсовое или пальмовое масло. Правда, масличные пальмы недавно признали опасными для окружающей среды, потому что фермеры вырубают тропические леса ради плантаций таких пальм. А вот отработанное фритюрное масло – источник практически бесконечный – среднестатистический ресторан быстрого питания за год дает примерно 4000 килограммов отработанного масла, а из 100 литров фритюрного масла больше 60 кг идет в отходы.

Топливо из шотландского виски

Компания Celtic Renewables Ltd. совместно с учеными из Эдинбургского университета создала новую технологию для производства биотоплива из переработанного сырья для виски. Топливо предназначено для замены бензина и дизеля, при этом никаких изменений в строение двигателя вносить не нужно.

Биотопливо сделано из остатков после производства виски, которые сами по себе бесполезны: отработанных зерен ячменя и отходов, оставшихся после затирания солода, смешанных с остатками дистиллята.

«Мы использовали совершенно традиционный процесс ферментации под названием ABE, и в результате получили из отходов биобутанол. И это вещество может прямо заменить бензин. Впервые в истории машина проехала на биотопливе, созданном из отходов, оставшихся после производства виски», — заявил профессор Мартин Тангни, основатель Celtic Renewables.

Но в промышленных масштабах производитель намерен вырабатывать именно бутанол, который можно использовать не только для заправки автомобилей, но и в качестве топлива для воздушных и морских судов.

У экологического бутанола несколько преимуществ:

  • он на 25% энергоэффективнее по сравнению с этанолом;
  • безопаснее в использовании;
  • хорошо перемешивается с другими видами горючего;
  • не требует изменения системы подачи топлива автомобиля;
  • характеризуется низким уровнем выброса парниковых газов в атмосферу при сгорании.

По заверениям инноваторов, оригинальное биогорючее с шотландским акцентом станет доступным для британских водителей в ближайшие три года.

Новая технология также поможет улучшить состояние воды и сократить количество пищевых отходов при производстве виски. Ежегодно в Шотландии набирается 1,6 млрд литров жидких и 500 тыс. тонн твердых отходов. Ведь в процессе изготовления виски 90% всех принимающих участие в этом действии ингредиентов — вода, дрожжи и зерно — превращается в биологический мусор, который в лучшем случае применяется как удобрение или корм для скота, а в худшем сваливается в море.

· Кельтские возобновляемые источники энергии. Источник

Пиво вместо бензина

Житель американского штата Миннесота Кай Майклсон изобрел мотоцикл, который работает на пиве.

По словам создателя, бензиновый двигатель в своем мотоцикле он заменил на специальную 14-галлонную бочку с нагревательным змеевиком. В бочке пиво нагревается до 300 градусов и превращается в перегретый пар. Он выбрасывается из сопла и толкает машину вперед своим потоком.

Изобретатель отметил, что его мотоцикл оказался полезным изобретением, так как цены на бензин постоянно растут, а пиво стоит не очень дорого. «Сам я непьющий, поэтому я не могу придумать ничего лучше, чем использовать пиво в качестве топлива», — пояснил американец.

Он также рассказал, что планирует выставить свой мотоцикл на гонки, чтобы продемонстрировать публике его возможности. Майклсон уверяет, что его техника способна перемещаться на скорости около 250 км/ч. Сын Майклсона, Бадди, сказал, что мотоцикл можно приспособить для работы практически на любом напитке: Red Bull, кофе Caribou и т.д.

В дальнейшем мотоцикл планируют оставить в домашнем музее изобретений Майклсона.

Король Карл III ездит на топливе из остатков вина и сыра

Винтажный Aston Martin короля Карла III теперь работает на топливе из белого вина и сыра. Если быть точнее, то топливо Е85 представляет собой смесь 85% биоэтанола, полученного из остатков вина, сырной сыворотки и 15% неэтилированного бензина.

Этанол обычно производится из множества различных побочных продуктов растений, в первую очередь из кукурузы и сахара. Однако могут использоваться и некоторые остатки от процессов производства вина и сыра. Для создания топлива не используют качественное вино и сыр, ведь подойдет испорченное вино и сырная сыворотка.

Карл III также отметил еще один приятный побочный эффект роскошного топлива: «Когда едешь, вкусно пахнет». Однако, The Guardian отмечает, что использование биотоплива может нанести вред окружающей среде.

«Необычное решение принца Чарльза обезуглеродить Aston Martin с использованием высокой смеси биоэтанола, полученного из отходов сыра и вина, не следует принимать за серьезное решение по обезуглероживанию автомобилей. В больших масштабах биотопливо приносит больше вреда, чем пользы, вызывая вырубку лесов и изменение землепользования, что усугубляет климатический кризис», – сказал Грег Арчер (Greg Archer), британский директор группы компаний T&E, занимающейся чистым транспортом.

Если вспомните ещё истории или стартапы, где в качестве топлива использовали еду, делитесь в комментариях.

Развитие производства этанола как альтернативного источника автомобильного топлива

Развитие производства этанола как альтернативного источника автомобильного топлива

Несколько десятков лет этанол известен как топливо. Действительно, разрабатывая «модель T», Генри Форд надеялся на то, что этанол, изготовленный из возобновляемых биологических материалов, будет основным автомобильным топливом. Тем не менее, в начале XX века бензин выступил основным видом транспортного топлива вследстве роста поставок более дешевой нефти из открытых нефтяных месторождений. Последние достижения в области биотехнологии позволяют выйти на качественно новый уровень экономики производства этанола. В России имеются необходимые научно-технологические и промышленные предпосылки для развития производства топливного этанола, однако при этом в стране сложилась ситуация, когда налоговое законодательство является препятствием для успешного использования этанола в качестве топлива.
С древних времен этанол известен в качестве напитка, вызывающего опьянение. В России этанол получали в основном сбраживанием ржаных или пшеничных зерен. Это тот же спирт, который применяется в изготовлении алкогольных напитков, но соответствует стандартам топлива. Этанол, используемый в качестве топлива, денатурируют путем добавления небольшого количества бензина, а иногда и других продуктов нефтехимии. Это делает его непригодным для питья.
В конце 1800-х годов этанол применяли в Соединенных Штатах в качестве источника питания ламп, и его продажи превысили 25 000 000 галлонов в год. По запросу крупных нефтяных компаний в период Гражданской войны правительство Штатов ввело налог на этанол. Это налогообложение фактически уничтожило промышленное производство этанола. В 1906 году налог отменили, и производство спиртового топлива процветало до начала конкуренции между нефтяными компаниями, которая значительно сократила его потребление. Впервые крупномасштабное потребление этанола в качестве топлива отмечалось в начале 1900-х годов в период дефицита запасов нефти в Европе. В Америке автомобильГенри Форда «модель T» и другие автомобили выпуска начала 1920-х годов первоначально создавались для работы на спиртовом топливе. Несколько десятков лет этанол был известен как топливо. Действительно, разрабатывая «модель T», Генри Форд надеялся на то, что этанол, изготовленный из возобновляемых биологических материалов, будет основным автомобильным топливом. Германия и Соединенные Штаты использовали этанол в качестве топлива для военного транспорта в период Второй Мировой Войны. После её окончания цены на нефть упали, что обусловило снижение потребления этанола. Спад в потреблении этанола продолжался до нефтяного кризиса начала 1970-х годов. Использование этанола как топлива возросло в конце 1970-х годов. Первоначально он использовался в качестве добавки к бензину, что было вызвано дефицитом нефти. Тем не менее, в начале двадцатого века бензин выступил основным видом транспортного топлива вследствие легкости в управлении работы бензиновых двигателей на данном материале и роста поставок более дешевой нефти из открытых нефтяных месторождений. Однако, бензин, используемый в качестве источника топлива двигателей внутреннего сгорания, имел много недостатков. Новое топливо характеризовалось более низкой детонационной стойкостью по сравнению с этанолом, большей токсичностью, особенно при смешивании с тетраэтилсвинцом и другими антидетонационными соединениями, большей опасностью для здоровья человека и содержало вредные вещества, загрязняющие атмосферу. Нефть была более легковоспламеняемым топливом, на поверхности хранилища образовывались смолистые выделения, а в камере сгорания двигателя — нагар. По сравнению с этанолом нефть обладала совсем другими физическими и химическими свойствами, и в целях производства соответствующего автомобильного топлива требовался процесс комплексной обработки. Из-за низкого октанового числа бензина в сопоставлении с этанолом предполагалось использовать двигатели более низкой компрессии и более мощные системы охлаждения.
Технология создания дизельных двигателей, разработанная вскоре после появления бензина как основного транспортного топлива, привела к образованию большого количества загрязнителей. Несмотря на эти недостатки за последние три четверти столетия потребление нефтяного топлива в автотранспортных средствах занимало лидирующую позицию. Существуют две основные причины.
Во-первых, фактически единственным фактором, определяющим критерий выбора, были расходы на один километр пробега. Во-вторых, крупные инвестиции, сделанные нефтяными и автомобильными компаниями в основной капитал, человеческие ресурсы и технологии, создали барьер на пути проникновения новой конкурентоспособной промышленности.
В 1973 году Организация стран-экспортеров нефти (ОПЕК) спровоцировала дефицит бензина, повышая цены и блокируя поставки сырой нефти в Соединенные Штаты. Действие ОПЕКа привлекло внимание к тому факту, что Соединенные Штаты находились в существенной зависимости от импортируемой нефти. После арабского эмбарго на поставку нефти 1973 года американцы стали свидетелями зависимости страны от импортируемой нефти: длинных очередей на газозаправочных станциях, отсталой производительности, снижения цен на фондовой бирже, экономического спада и ситуации общего экономического беспокойства.
Внимание вновь сконцентрировалось на альтернативном топливе, т.е. на этаноле. Впервые Конгресс откликнулся на нефтяной кризис введением Закона о налогообложении энергоресурсов 1978 года. Данный закон гарантировал уменьшение федерального акцизного налога, который составлял четыре цента за галлон, на бензин с примесью этанола в минимальном объеме 10%. Эта законодательная инициатива была направлена на стимуляцию производства исключительно возобновляемого экологически безопасного источника топлива внутри страны, который способен моментально снизить зависимость Америки от импортируемой нефти, а именно на производство этанола. В то время бензин с содержанием этанола назывался «газохолом». Позднее в период перенасыщения рынка бензином был представлен бензин с примесью этанола в целях повышения октанового числа, и наименование «газохол» заменилось новым наименованием, отражающим более высокое октановое число. В качестве примеров, используемыми на сегодняшний день, выступили «E10 неэтилированный» и «неэтилированный марки Super».
В 1980 году вслед за нефтяным кризисом 1979 года, Иранским кризисом заложников и эмбарго США на импорт зерновых культур из Советского Союза Конгресс продолжил осуществлять работу по стимулированию внутреннего производства топлива и ослаблению зависимости США от импортируемой сырой нефти. Две дополнительные законодательные меры Закон о налоге на непредвиденную прибыль с сырой нефти 1980 года и Закон об энергобезопасности 1980 года способствовали рациональному использованию энергетических ресурсов и развитию внутренних топливных ресурсов. Закон о налоге на непредвиденную прибыль с сырой нефти 1980 года пролонгировал срок действия налоговых льгот для этанола с 1984 по 1992 год и позволил использовать этанол в качестве альтернативного топлива или в прописанных смесях с бензином, предоставив его производителям широкие возможности применения этой налоговой льготы. протяжении 1980-х годов Конгресс поддерживал изготовление этанола. В 1982 году Закон о предоставлении льгот владельцам наземных видов транспорта повысил акцизный налог на бензин с четырех до девяти центов за галлон и увеличил размер налоговой льготы на бензин с примесью 10% этанола до пяти центов за галлон. В 1984 году Закон о реформе налоговой системы увеличил размер налоговой льготы на этанол с пяти до шести центов за галлон. В 1990 году, приняв Закон о всестороннем согласовании бюджета, Конгресс пролонгировал действие налоговых льгот для этанола с 1992 по 2000 год и снизил размер налоговых льгот с 6 до 5,4 цента за галлон. Закон об альтернативном моторном топливе 1988 года предусматривал создание программ проведения исследований, научно-технических разработок и демонстрационных проектов автотранспортных средств и топлива, а также предоставление автомобильным компаниям кредитов на развитие программ рационального потребления топлива. По сообщению научно-исследовательской службы Конгресса, данный закон был разработан в целях содействия развитию, внедрениюи проникновению в транспортный сектор альтернативного топлива, получаемого из сырья ненефтяного происхождения, и тем самым сократить импорт нефти, и в то же время создать локальные рабочие места, улучшить качество городского воздуха и хотя бы сдержать, в случае если не удастся сократить, выбросы газов, вызывающих парниковый эффект. В результате принятия данного закона было выпущено около 20 000 автомобилей, потребляющих бензин с примесью 85% этанола. На сегодняшний день около 3 миллионов таких автотранспортных средств находится в эксплуатации. Принятием поправок к Закону о чистом воздухе 1990 года Конгресс впервые открыто признал, что изменения, внесенные в химический состав моторного топлива, играют важнейшую роль в уменьшении загрязнения, вызванного выбросом автомобилями отработавших газов. Закон ввел два новых стандарта на бензин, которые были специально разработаны в целях снижения уровня вредных веществ, выделяемых всеми автомобилями крупных городах США с высоким уровнем загрязнения. Внося благоприятные с точки зрения экологии изменения в химический состав топлива, Закон потребовал включения в формулу бензина полностью сгораемых кислородосодержащих добавок, которые получили название «оксигенаты».
Сегодня самыми перспективными компонентами топлива, повышающими антидетонационную стойкость бензинов являются оксигенаты. На практике используют такие оксигенаты, как спирты (метанол, этанол, изопропанол, трет- бутанол) и эфиры (метилтретбутиловый (МТБЭ), этилтретбутиловый (ЭТБЭ)), характеризующиеся большой экологической чистотой, возможностью производства из доступного сырья. Они повышают октановые характеристики топлив, регулируют их испаряемость. При этом в бензине растет содержание кислорода, способствующего дожигу оксида углерода в диоксид. Они применяются в качестве компонентов автомобильных бензинов в концентрации, составляющей несколько процентов. Применение оксигенатов позволяет сократить расход нефти на производство товарного бензина и понизить требование к октановым характеристикам традиционных углеводородных компонентов топлива. Оксигенаты характеризуются высоким октановым числом смешения, низкой летучестью, пониженной фотохимической активностью.
Применению различных кислородсодержащих присадок – спиртов, эфиров и др. в качестве антидетонаторов в бензине, посвящены ряд работ. Преимуществом кислородсодержащих присадок перед другим классом антидетонаторов является их доступность. Из разнообразных антидетонаторов наиболее эффективным, экологически чистым и доступным являются спирты – наиболее дешевые и многотоннажные оксигенаты. Однако, композиции на основе спиртов, используемые в качестве антидетонаторов, изучены недостаточно. Добавки спиртов позволяют в несколько раз снизить количество выбросов оксидов углерода и азота, а также канцерогенных соединений. В соответствии с Законом о чистом воздухе 1990 года необходимо поддерживать содержание этих топливных оксигенатов во всех бензиновых продуктах, которые реализуются в регионах США с высоким уровнем загрязнения угарным газом, в зимний период и круглый год – в регионах с высоким уровнем озонового загрязнения. В 1992 году Конгресс принял Закон об энергетической политике, поставив целью к 2010 году 30% проникновение на рынок легковых автомобилей альтернативных видов топлива, в том числе этанола, и потребовал от федеральных органов власти, поставщиков альтернативного топлива, правительства отдельных штатов, органов власти на местах, а также от частных автомобильных парков последовательного приобретения автотранспортных средств, работающих на альтернативном топливе. В результате проведенных Конгрессом за последние 25 лет законодательных инициатив более двух триллионов миль было изъезжено на топливе с примесью этанола. В настоящий момент этанол применяется в автотранспортных средствах, работающих на альтернативном топливе, в качестве авиационного топлива, а также и в качестве добавки к бензину, для того чтобы соответствовать стандартам экологически чистого бензина. Начиная с 1978 года: — промышленность по производству этанола Соединенных Штатов создала производственные мощности,позволяющие ежегодно вырабатывать более трех миллиардов галлонов высокооктанового этанола, используемого как топливо; — инвестиции в производственные фонды топливного этанола превысили $5 миллиардов долларов; — в 20 штатах создано 75 предприятий по производству топливного этанола с производственной мощностью от 500 тыс. до 310 млн. галлонов в год; — владельцами предприятий по производству топливного этанола являются крупные компании, занимающиеся переработкой сельскохозяйственной продукции, и фермерские кооперативы; — корпорации «Ford», «General Motors» и «Daimler-Chrysler» создают сотни тысяч автотранспортных средств, работающих на обычном бензине или на бензине с примесью до 85% об. этанола. В настоящее время эти автомобили доступны покупателям без дополнительных расходов.

Этанол, добавляемый в состав бензина, способствует полному сгоранию топлива. Потребление смесей с добавлением этанола также уменьшает выделение угарного газа. Некоторые исследования показали, что, входя в состав правильно разработанной рецептуры топлива, этанол может также уменьшить выброс отработавших автомобильных газов, который приводит к образованию смога. Несмотря на освобождение в процессе производства и сгорания этанола CO2, он поглощается в процессе роста биомассы (рис.1). В отличие от сжигания ископаемого топлива, в процессе которого размыкается накапливаемый миллионы лет углерод, использование этанола привело к небольшому расширению углеродного цикла. Этанол быстро распадается в воде и поэтому представляет меньшую опасность для окружающей среды по сравнению с нефтью или бензином. Этанол, используемый в качестве топлива и входящий в состав бензина, периодически применялся в Соединенных Штатах, начиная с 1920 года. Начало масштабного производства в 1979 г. ознаменовало введение второго за это десятилетие эмбарго на ввоз нефти. Доминирующее положение на рынке топливного этанола занимает топливная смесь с низкой концентрацией этанола (менее 10% об.), тем не менее, наблюдается растущий потенциал в потреблении топливной смеси этанола и бензина Е85.
Таблица 1

Результаты проведенного исследования показывают, что в США сегодня предприняты первые шаги по крупнейшему расширению промышленности по производству этанола. Благодаря приросту и расширению производственных мощностей рост производственных мощностей по этанолу в период 2000-2006 года удвоился с 8,7 миллиардов литров в год приблизительно до 16,8 миллиардов литров в год, а по итогам 2005 г. США вышли на первое место в мире по объемам его производства (см. табл. 1). В апреле 2003 г. Комиссия по энергетике и торговле Палаты представителей США утвердила обширный законопроект, который содержит положение с требованием к 2015 году использовать как минимум 5 миллиардов галлонов возобновляемого топлива, т.е. этанола, биологического дизельного топлива, иного сжиженного топлива, изготовленного из биомассы, или биогаза. Дополнительный законопроект, представленный на рассмотрение в Сенат, ускорил период достижения плановых показателей в отношении использования возобновляемого топлива до 2012 года. Согласно данному законопроекту был отменен действующий стандарт реформулированного бензина с кислородсодержащей добавкой и устанавливался стандарт возобновляемого топлива (СВТ). Введение стандарта возобновляемого топлива было вызвано интересами, проявляемыми к энергетической безопасности, качеству окружающей среды, а также к состоянию экономики фермерских и сельских хозяйств, и направлено на решение каждого затрагиваемого вопроса. Ожидается, что этанол составит самую большую долю возобновляемого топлива, производимого и потребляемого в соответствии с СВТ, поскольку этанол вырабатывается путем брожения сахаров, полученных из зерен и другой биомассы. В качестве исходного сырья в производстве этанола выступают зерна кукурузы, пшеницы, ячменя и сорго.
Россия обладает всеми необходимыми мощностями для производства топливного этанола. Этанол в России выпускается по нескольким нормативно-техническим документам: ГОСТ 18300 и ТУ 242-117-00151727-98. На основе технологий гидролиза растительной биомассы в 1930-1970 гг. в СССР была создана гидролизная промышленность (более 40 гидролизных и биохимических заводов), где в качестве сырья использовались:отходы деревоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, сельскохозяйственные отходы, а также некоторые виды отходов пищевой продукции. В настоящее время в России имеются свободные мощности по производству этилового спирта, в том числе половина – из возобновляемых источников. На сегодняшний день Россия – единственная страна в мире, которая обладает многолетним промышленным опытом, позволяющим получать этанол по гидролизным технологиям. Таким образом, в России имеются необходимые научно-технологические и промышленные предпосылки для развития производства топливного этанола. Нормативно-техническая документация на топливную добавку разработана и зарегистрирована в Минэкономразвития РФ. С 1 июля 2002 г. введен ГОСТ Р51866-2002 (ЕН-228-99), предусматривающий выпуск автомобильных бензинов, содержащих до 5% спирта. Разработан и утвержден национальный стандарт ГОСТ Р52201-2004 «Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием». Важным моментом для развития топливного этанола в России стало утверждение ГОСТа на бензин с добавкой этанола. ГОСТ Р 52501-2004 «Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы» позволяет производить и использовать топливо, содержащее до 10% об. этилового спирта и устанавливает общие требования к такому топливу. В настоящее время суммарные производственные мощности по выпуску топливной добавки на основе этилового спирта составляют в России 140 тыс. тонн в год, что соответствует 2800 тыс. тонн экологически «улучшенного» автомобильного бензина. Существующая технология, наличие квалифицированных кадров и организация производства на гидролизных заводах позволяют без значительных дополнительных затрат осуществлять выпуск топливных добавок на основе производимой ими продукции – этилового спирта. В результате увеличения цены спирта и ужесточения режима его потребления (квотирование, лицензирование, специальные разрешения на поставку и т.д.) для технических целей резко снижаются объемы сбыта, что ведет к сворачиванию производства, и, в свою очередь, неизбежноприводит к росту себестоимости. Буквально единицы предприятий в этих условиях сохраняют рентабельное производство.
В 2006 г. в нашей стране сложилась ситуация, приведшая к появлению невостребованных (избыточных) мощностей производства технического этилового спирта (включая гидролизный и синтетический), что может привести к негативным последствиям социального характера. Перевод большей части спиртовых производств на выпуск топливного этанола, сможет обеспечить полную загрузку производственных мощностей, что также решит социальную проблему в отрасли и на прилегающих территориях. В 2006 г. вступил в силу измененный Федеральный закон №102-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции». Этот закон существенно ограничивает использование топливного этанола. Одним из факторов, сдерживающих применение этанола в топливе, является его стоимость, которая по сравнению со стоимостью традиционного топлива достаточно высока. Последние достижения в области биотехнологии позволяют выйти на качественно новый уровень экономики производства. При этом в качестве отечественного сырья возможно использование сельскохозяйственных отходов или древесины. Нефтеперерабатывающие заводы – основные потенциальные производители смесевых бензинов – не заинтересованы в их производстве при существующем соотношении цен на спирт и товарный бензин. Для обеспечения конкурентоспособности этанолсодержащего топлива его себестоимость должна быть не выше себестоимости товарных бензинов. В новом законе на продукцию, содержащую этиловый спирт, установлено акцизное обложение в размере 21,5 руб. за литр при производстве спирта и 159 руб. за литр спирта, содержащегося в добавке. При этом стоимость самого этилового спирта без НДС составляет 17-19 руб. за литр. Такое положение практически исключает рыночную востребованность производимого этанола. Дело в том, что при отказе взимания акцизов на спирт и спиртосодержащую продукцию, используемые в качестве добавок в автомобильное топливо, цена бензина с добавкой (АИ-95Э) в расчете на 1 литр будет почти на 1 руб. меньше стоимости обычного бензина, применяемого без добавок (АИ-95). При взимании акцизов на спирт и спиртосодержащую продукцию АИ-95Э будет почти в 2 раза дороже обычного бензина АИ-95. С 1 июля 2006 г. в России запрещается осуществление розничной продажи алкогольной продукцией индивидуальными предпринимателями. Впервые законом устанавливается жесткий перечень денатурирующих веществ (бензин, керосин, кротоновый альдегид, битрекс) которые позволят не допустить использование денатурированной безакцизной спиртосодержащей продукции в пищевых целях. Вводится лицензирование оптового оборота спиртосодержащей непищевой продукции. Детализированы механизм и процедура выдачи лицензий, установлен исчерпывающий перечень требований к соискателю лицензии. Запрещается сдача в аренду оборудования для производства не только этилового спирта и алкогольной продукции, но и спиртосодержащей продукции. С 1 января 2008 г. вводится требование к производителям о полной переработке или утилизации барды — основного отхода производства этилового спирта. Вступает в силу прямой запрет на продажу алкогольной продукции, изготовленной в домашних условиях. Закон также вводит Единую государственную автоматизированную информационную систему учета объемов производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции. Таким образом, в России сложилась ситуация, когда налоговое законодательство является препятствием для успешного использования этанола в качестве топлива. В 2006 г. не было выпущено ни тонны бензина с этанолом.
Из стран бывшего Советского Союза отметим усилия Украины. В 2000 г. правительство Украины приняло программу «Этанол», предусматривающую выпуск как кислородсодержащей добавки к бензинам на базе этанола, так и бензинов, содержащих эту добавку. В результате были разработаны ГСТУ 320.00149943.015-2000 на бензин, содержащий этанол, и ТУ У 30183376.001 на высокооктановую кислородсодержащую добавку на базе этанола (до 6 % масс.) Впервые высокооктановая кислородсодержащая добавка появилась на Барском спиртзаводе на Виннитчине в 1998 г. Сегодня ееизготавливают восемь предприятий государственного концерна «Укрспирт». Как утверждают специалисты, перепрофилирование спиртового производства на выпуск ВКД не требует значительных финансовых затрат, поскольку переоснащается фактически лишь последняя производственная стадия. Если появятся финансовая прибыль и экономические стимулы, то начнет увеличиваться спрос на ВКД, и на ее выпуск могут без особого труда переключиться другие заводы. Уже сегодня появились объективные предпосылки начала стремительного развития этого сегмента
производства. Законом Украины от 24 октября 2002 г. «О внесении изменений в некоторые законы Украины о налогообложении, производстве и обороте подакцизных товаров» предусмотрено установление акцизного сбора с одной тонны смесевого бензина — 30 евро и 60 евро с бензина обычного. С принятием этого закона заинтересованность украинских НПЗ к закупке ВКД возросла. В 2002 г. они приобрели 6246 тонн этой продукции. Тем не менее, интерес почти пропал после перенесения на первое января 2004 г. начала действия ставки в 30 евро на смесевые бензины.
Минагрополитики предложило установить фиксированные лимиты использования ВКД производителями бензинов без применения специфической ставки акцизного сбора путем внесения изменений и дополнений к Закону Украины от 9 января 2000 г. «Об альтернативных видах жидкого и газового топлива» и Закона Украины от 21 июня 2001 г. «Об охране атмосферного воздуха». Соответствующий проект документа рассмотрели заинтересованные центральные органы исполнительной власти. Как считают в ряде министерств, в частности транспорта, финансов, экологии и природных ресурсов, нужно разработать проект отдельного закона о государственном регулировании рынка биотоплива, а также использовании ВКД. 1 апреля 2003 г. Кабинет министров Украины принял Программу развития спиртовой, ликероводочной и винодельческой отраслей на 2003-2007 гг. Она предусматривает расширение сферы использования этилового спирта в промышленности и в других отраслях экономики. Речь идет прежде всего о перепрофилировании избыточных мощностей по производству этилового спирта, увеличение его экспорта и продукции переработки. Предприятия концерна «Укрспирт» работают не на полную мощность. Характерно, что загружены они очень неравномерно. Например, в Тернопольском объединении спиртовой и ликероводочной промышленности использование производственных мощностей составляет 81,4%, на Немировском спиртовом заводе на Виннитчине — 100%. В то же время есть заводы, не работающие уже по три года.
По подсчетам специалистов, спиртзаводы будут работать без убытков, если они загрузятся не менее чем на 40%. Поэтому в результате перепрофилирования части избыточных мощностей автоматически увеличится загруженность остальных предприятий. В правительственной программе представлены аргументы в пользу налаживания производства высокооктановой кислородсодержащей добавки. Эксперты оценивают это как наиболее перспективное и экономически выгодное решение. В результате увеличения объемов ее выпуска (правительство ставит задачу до 2007 года вырабатывать примерно 280 тыс. тонн ВКД) Украина сможет существенно ослабить зависимость от внешних поставок энергоносителей. Появляются перспективы развития химической промышленности и других отраслей, где используется этиловый спирт. Технологически производство бензина с высокооктановой кислородсодержащей добавкой несложное. Определенный опыт выпуска такого топлива имеют несколько отечественных НПЗ, среди них Одесский, «Галичина», Лисичанский. Для повышения качества смесевого бензина отечественные специалисты разработали стабилизирующую антидетонационную добавку. По мнению специалистов, меры, указанные в программе, будут содействовать развитию спиртовой, ликероводочной и винодельческой отраслей. Уменьшится энергозависимость Украины от внешних источников. По некоторым подсчетам, использование ВКД позволит уменьшить внутренние затраты бензинов приблизительно на 6%, что, безусловно, пойдет на пользу формированию внутреннего энергорынка Украины. Аналогичные программы разрабатываются в Белоруссии, Узбекистане и Азербайджане.

Автор: Карпов С.А.Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Этанол как топливо для автомобилей

Спиртовое топливо применяется в высокофорсированных спортивных двигателях и позволяет ощутимо увеличить мощность и крутящий момент.

Как правило, применяется либо метиловый спирт (метанол), либо этиловый.

Метиловый спирт (метанол) — бесцветен, с характерным запахом, ядовит даже в небольших дозах, отрицательно влияет на зрение.

Этиловый спирт (винный) — спирт, из которого делают водку:)

Несмотря на тот факт, что теплотворная способность спирта почти в 2 раза меньше, чем у бензина, мощность двигателя возрастает за счет того, что для сжигания 1 части бензина требуется около 15 частей воздуха (стехиометрия), а для сжигания спирта — примерно 6.5-8.4 частей воздуха, что дает возможность сжигать за 1 рабочий цикл большую массу топлива.

Ниже перечислены другие факторы, положительно влияющие на мощностные показатели двигателя:

· высокая антидетонационная стойкость

· высокая скрытая теплота парообразования, что вызывает существенное охлаждение топливовоздушной смеси и увеличение заряда

· более полное сгорание спиртовых смесей, даже при существенном отклонении состава от стехиометрии (альфа до 0.6)

· сгорание без образования нагара

Для того, чтобы в полной мере реализовать преимущества спиртового топлива, степень сжатия двигателя должна быть выше, чем для работы на бензине.

Спирты довольно гигроскопичны, то есть способны впитывать влагу из воздуха, поэтому хранить их следует в герметично закрытых емкостях.

Для стабилизации смесей в них могут добавляться вспомогательные стабилизирующие вещества, такие как ацетон (до 10%), бутиловый спирт (до 15%), бензол (до 30%).

Ниже приведены некоторые известные составы спиртовых смесей, применяемых в автоспорте.

Смесь 1 (для двигателя со степенью сжатия 12…15)

Сернистый эфир — 1%

Смесь 2 (для двигателя со степенью сжатия 12…13)

Смесь 3 (для двигателя со степенью сжатия 11.5…12.5)

Этиловый спирт (95%) — 30%

Смесь 4 (для двигателя со степенью сжатия 11…12)

Перед тем, как использовать приготовленную смесь, ее нужно проверить на стабильность. После выдерживания смеси в стеклянном сосуде в течение 3…4 часов она не должна расслаиваться и должна остаться прозрачной. Если смесь становится мутной, то скорее всего, в ней слишком много воды. Такую смесь использовать нельзя.

Не рекомендуется оставлять спиртовые смеси надолго в топливном баке, лучше всего заливать ее непосредственно перед соревнованиями, а остатки либо сливать для повторного использования в герметически закрытую тару, либо утилизировать.

Следует также учитывать, что цикловая подача спиртовой смеси существенно увеличится по сравнению с цикловой подачей бензина, поэтому, форсунки должны иметь определенный запас производительности.

При работе с бензолом и метанолом соблюдайте особую осторожность, работайте в проветриваемых помещениях, в перчатках. Не допускается подсасывать эти жидкости ртом для перелива, так как они очень ядовиты. Избегайте также вдыхания паров этих смесей и отработанных газов.

Спирт как топливо

Бывают ситуации когда срочно нужны деньги. Брать в банке кредит или у кого-то в долг не совсем рационально. Элитный алкоголь — это то что можно быстро и выгодно продать. И к тому же это наиболее безопасное и выгодное использование спиртного.

Просто пришлите фото бутылки любым удобным способом (например через WhatsApp) и мы сможем оперативно оценить и договориться о сделке.
Мы являемся коллекционерами и приобретаем различные спиртные напитки в личную коллекцию. Вы сможете продать виски, коньяк, арманьяк, ром, вино, шампанское и другие напитки напрямую без посредников конечным покупателям по наиболее выгодной цене.

Спирт в качестве альтернативы бензину

Спирт может стать альтернативой бензину. Интерес к новомодному топливу постоянно растет. За последние три года количество запросов «спирт как топливо» в русскоязычном сегменте интернета постоянно увеличивается со скачками в 5-10 раз, обычно пики интереса совпадают с очередными повышениями стоимости бензина.

спирт как топливо - рост интереса пользователей

Вообще, этот интерес начал возрастать несколько десятков лет назад, ориентировочно в 70-х годах прошлого столетия. А вот в 80-х об этаноле вместо бензина говорили практически все автовладельцы. Популярность можно объяснить преимуществами альтернативного топлива: оно оказывает меньшее влияние на окружающую среду, от него в разы меньше выхлопных газов, а энергоэффективность на уровень выше. Забота об экологии – сегодня это не только хорошо, но и модно. Поэтому интерес к спирту вместо бензина вполне себе объясним.

Еще и если ДВС автомобиля имеет высокую мощность, то спирт так же выступит в качестве удачной альтернативы привычному топливу, так как он имеет высокое октановое число, и значительную скорость горения.

Эволюция спирта как автомобильного топлива

Спирт, он же этанол, постоянно употребляется в быту как для наружного, так и для внутреннего применения. Но на самом деле все намного интереснее: его эволюция в качестве автомобильного топлива – весьма увлекательная история.

Выделим основные даты в его развитии:

1826 г. Впервые был создан ДВС, работа которого основывалась на спирте. Изобретение принадлежит Сэмюэлю Мори.

1876 г. Спустя 50 лет Николосом Отто уже был создан четырехтактный ДВС.

1896 г. – значимая дата, именно тогда был создан первый автомобиль Квадрицикл, который и осуществлял свое движение именно за счет этанола. Автором произведения стал небезызвестный Генри Форд. Но модель не прижилась из-за высоких налогов на спирт и разный алкоголь. Цены были уравнены в начале 20-го века, и автомобили, использующие спирт вместо бензина начали пользоваться популярностью.

Генри Форд. Его лозунг: «Автомобиль для всех»

1919 г. ДВС, работающие лишь на спирту, нельзя было эксплуатировать в связи с сухим законом в США. В качестве топлива допускался лишь спирт, смешанный с бензином.

1925 г. Многие страны Европейского Союза обязали энергетические компании смешивать бензин со спиртом на законодательном уровне.

1927 г. Гонки Indianapolis 500 выпустили на ралли гоночный автомобиль, ДВС которого работал на чистом этаноле

1933 г. Популярность этанола как топлива растет среди американских фермеров.

1937 г. Бензин вновь вытесняет спирт, причиной тому послужила большая разница в цене. Точнее: литра спирта стоил 8 центов, а литр бензина – всего 5.

1941-1945 гг. Спирт опять набирает популярность. Во время Второй Мировой войны нефть пользовалась высоким спросом в военной промышленности, поэтому в производстве топлива для невоенных нужд приходилось использовать этанол. Как только война закончилась, цены на нефть упали, и этанолу вновь пришлось уступить место.

1974 г. В Штатах был подписан закон, основной мотив которого заключался в усилении заинтересованности бизнеса и жителей государства в эксплуатации этанола. Спустя 4 года уже вовсю велись продажи топлива – смеси бензина и этанола.

1979 г. Наконец, достоинства этанола были оценены серьезными энергетическими компаниями, которые начали производить топливо на основе спирта. Одной из первых таких компаний стала Amoco.

1980е годы. Период взлетов и падений. На территории штатов строились дистиллерии и спиртзаводы, но при этом интерес к этанолу сильно падал из-за снижения цен на бензин.

1989-1990 гг. Спирт как топливо становится популярным в Дании и Франции.

1997 г. В США вновь начался выпуск автомобилей на спиртовом ДВС. Только вот на многих заправках этанолового топлива не было, поэтому автовладельцы традиционно продолжали пользоваться бензином.

2003 г. – начало запуска в Штатах программы по переводу транспортных средств на бензиновое топливо.

2004 г. Период существенного роста цен на топливо. Самый низкий процент роста наблюдается у этанола, в связи с этим нефтяные компании внедряют инвестирование в производства, принимающие участие в производстве спиртового топлива.

2005 г. Автопроизводители США обязаны использовать спирт в качестве топлива. Обязанность вменена на законодательном уровне.

Из всего вышеуказанного можно сделать вывод, что на протяжении всей эволюции этанола, спирт преследовали постоянные взлеты и падения. Все это было вызвано постоянными скачками цен на спирт и на различные виды топлива. Но сегодня этанол уже утвердился на своем законном месте, поэтому вероятность вытеснить бензин весьма актуальна.

завод по производству этанола

Что нужно знать об этаноле, чтобы понять сможет ли он вытеснить бензин?

Этанол уже сегодня используется в качестве биотоплива. Его распространение объясняется следующими особенностями:

  • Сдерживает ударные нагрузки, (меньше детонация).
  • Увеличивает мощность ДВС на 20%.
  • Не содержит воду.
  • В ходе эксплуатации не образуется нагар, за счет чего двигатель продолжительное время остается чистым.
  • Спирт позволяет снизить выхлопы в атмосферу. То есть если все автомобили будут ездить на спиртовом топливе, это будет равносильно уменьшению количества машин, использующих бензин, на 1 миллион единиц.
  • Использование спирта дает возможность избавиться от необходимости добавления свинца в топливо.

Но на сегодняшний день полный переход на биотопливо невозможен. Этанол изменяет свойства топлива, и это придется чем-то компенсировать. Тем более, помимо видимых преимуществ, спиртовое топливо имеет ряд недостатков, о которых мы поговорим немного позже.

завод по производству этанола

Технические возможности этанола в качестве топлива

Автолюбителей, которые наслышаны о преимуществах использования спирта в качестве топлива, волнует вопрос: «Могу ли я использовать спирт вместо бензина?». Давайте разбираться.

Вообще, система каждого ДВС имеет свои нюансы, к которым относятся и настройки на различные виды топлива по октановому числу и по углу опережения зажигания. Поэтому использование этанола может привести к некорректной работе двигателя. «Мозги» автомобиля будут корректировать топливно-воздушную смесь, и опять это будет некорректным, так как изначальные настройки делались под иные параметры.

Это грозит серьезным увеличением расхода топлива, что совсем невыгодно. Также вполне вероятно проявление коррозии металлических поверхностей, вызванное контактом с этанолом.

Какими бы весомыми не были преимущества спирта, есть некоторый риск, что двигатель сгниет достаточно быстро.

Но, тем не менее, переход на этанол, возможен. Но при этом необходимо будет заменить форсунки, прокладки, топливные магистрали и перепрошить автокомпьютер. В любом случае, решение вопроса о переходе на этанол остается за собственником автомобиля.

Если автовладелец все же решится перейти на топливную смесь бензина и этанола, то ему стоит так же рассчитать стоимость затрат и сравнить с бензиновыми:

  • Стоимость спиртового топлива в регионе проживания.
  • Повышение расхода топлива.
  • Стоимость технической модернизации автомобиля.
  • Доступность заправок со спиртовым топливом.
  • Снижение срока эксплуатации и работоспособности авто из-за возможной коррозии.
  • Уменьшение стабильности работы мотора в зимний период в холодных регионах.
  • Необходимость модернизации отопления салона (для холодных регионов).

Все эти факторы скорее всего приведут к выводу о нецелесообразности подобной модификации и использования спиртового топлива в первую очередь по финансовым составляющим. Но все же для некоторых районов с плохой инфраструктурой, где можно недорого произвести спирт в домашних условиях, автомобиль на спиртовом ходу может быть полезен.

технические возможностиперехода на этанол

В чем заключаются главные перспективы использования этанола как топлива?

Для того чтобы сделать вывод, насколько перспективно использование этанола, отметим его достоинства и недостатки.

Основные преимущества
  • Экологичность.
  • Нет необходимости разрабатывать дополнительные установки для использования топлива.
  • Использует меньшее количество кислорода, чем бензин.
  • Наиболее высокое октановое число.
  • Выхлопы не имеют неприятного запаха, не оставляют копоти.
  • Повышает КПД ДВС.
  • Невысокая стоимость. Примерно в полтора раза ниже, чем у бензина.
  • ДВС меньше нагревается в жару.
  • Очень низкая вероятность, что топливо загорится или взорвется в следствие серьезной аварии.
  • Повышается срок службы моторного масла.

Очевидно, преимуществ более чем достаточно.

производство этанола

Недостатки
  • Невысокая теплопродуктивность. Низкая энергоэффективность.
  • Конкуренция между производителями спирта и производителями продуктов питания. Посевные площади для спирта вытесняют площади для продовольствия.
  • Невозможность использования в чистом виде.
  • Не всегда можно использовать при низких температурах воздуха.
  • Нестабильность цены.
  • Актуально акцизное налогообложение.
  • Для хранения и перевозки этанолового топлива необходимо создать специальные условия, чтобы качество продукта не снизилось.
Альтернативные виды топлива

О том, какие альтернативные виды топлива бывают, можно говорить достаточно много. Но ЗАЧЕМ? Вроде ездим на бензине, и ездим, зачем еще что-то? Но все же, что придет на замену, если вдруг закончится нефть?

Альтернативные виды топлива

На самом деле вариантов более чем достаточно. Остановимся кратко на основных альтернативных видах топлива:

  • Газомоторное топливо . Этот вид является доступным в отношении цены, но для того, чтобы развить его инфраструктуру, придется вложить более чем крупную сумму. Кстати, газовый и бензиновый пистолеты на заправке не могут находиться рядом, поэтому вероятна необходимость строительства отдельных заправочных станций.
  • Электроэнергия . Важное достоинство электромобилей – это отсутствие вредных выхлопов в атмосферу. Топливо в виде электроэнергии – то, за что активно борются защитники экологии. К сожалению, цена на электромобили достаточно высока, поэтому перейти на электричество ближайшее время совсем вряд ли получится. Хотя это направление очень перспективное с учетом большого разнообразия источников и типов добычи электричества – один только магнитный генератор чего стоит. Но к сожалению пока на рынке энергоносителей главенствуют нефтяные корпорации развитию направления по электроэнергии будет очень сильное противодействие – от государственного запрета на производство и вплоть до физического устранения изобретателей и самих проектов (как было со многими последователями Николы Теслы). Но последнее десятилетие наметился явный разворот к этому направлению как к одному из самых переспективных.
  • Водород . Он же топливная ячейка. Этот вид топлива отошел на задний план с активной разработкой электромобилей. Но, возможно, зря. Водород максимально безвреден для атмосферы, вредные выхлопы отсутствуют напрочь. Но, к сожалению, массовое распространение водорода обойдется в круглую сумму, да и многим владельцам автомобилей такое содержание не по карману. Хотя существуют очень передовые разработки, в которых водород создается по мере надобности (в соответствии со степенью нажатия на педаль газа в автомобиле) из обычной воды посредством электролиза. Эти разработки так же не пускаются на рынок по причине того, что если бы это было реализовано в массовом производстве, то нефтяная отрасль бы просто обанкротилась. Грубо говоря, ездить на воде нам просто не позволят.
  • Биодизельное топливо – это топливо, основа которого состоит в маслах и жирах. В производстве используются преимущественно растительные жиры, но и животные имеют место быть. Здесь также есть трудности с распространением, и как бы странно это не звучало: причина тому конкуренция за пропитание. Для производства топлива придется сильно постараться фермерам. Только будут засеяны не привычными продовольственными культурами, а техническими.
  • Спирт . О нем мы уже говорили достаточно много. Поэтому лишь подведем итог. Этанол может стать прекрасной альтернативой традиционному бензину. Его использование можно назвать не только возможным, но и необходимым. В России это особенно касается межсезонье. Кстати, спирт обладает способность впитывать воду из бака, независимо от того, по какой причине она там появилась. Не исключено, что сотрудники заправки схалтурили и разбавили топливо, или же вода появилась в качестве конденсата.

водородный двигатель

В заключение можно напомнить историю угольной промышленности. По большому счеты мы сейчас присутствуем при закате этой эры – этот энергоноситель потерял свою актуальность и широкую востребованность. К тому же самому придет рано или поздно и нефтяная отрасль и произойдет это по простым причинам – нефть иссекаемый и не возобновляемый энергоноситель. Поэтому технический прогресс в итоге придет к использованию возобновляемых, бесконечных и недорогих источников энергии, таких как спирт, вода, воздух, водород, электроэнергия.

В чём плюсы и минусы биоэтанола

О том, что для двигателей автомобилей можно использовать растительное топливо, известно ещё со времён первых самоходных тележек. Но лишь в последние годы эта идея вновь стала актуальна. Виной тому неуклонно повышающиеся цены на нефть.

В последнее время в мировой прессе всё чаще публикуются сообщения об опасности и даже вредности массового перевода автомобилей на биоэтанол. Одно авторитетное мнение очень скоро оспаривается другим, не менее авторитетным. Критика настолько жёсткая, что поневоле вызывает недоумение. Как такое может быть: ведущие страны принимают энергетические стратегии, которые, если верить скептикам, совершенно бездумны и являются кратчайшим путём к масштабным экологическим и экономическим катастрофам? Где правда? Попробуем разобраться.

Противники сжигания этанола в двигателях внутреннего сгорания приводят убедительные доводы. Они не опровергают факта, что при использовании этилового спирта выхлоп автомобилей становится намного чище. Это действительно так. Главная же беда — в самом производстве этого вида топлива, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества углекислого газа. А значит, вся экологическая эффективность использования спиртосодержащих смесей сводится на нет. И бравые лозунги о борьбе с глобальным потеплением, об изменении климата не только теряют свою актуальность, но даже смешны.

Правы они? И да и нет. Производство этанола действительно насыщает атмосферу парниковыми газами (ещё они называются GHG — от greenhouse gas) в количествах, сопоставимых с выбросами бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Но у всякой монеты есть и обратная сторона. Дело в том, что в процессе производства и сжигания 1 литра этанола из растительного сырья в атмосферу попадает ровно столько же CO2, сколько до этого было поглощено теми же самыми растениями в результате реакции фотосинтеза. По сути производство этилового спирта есть не что иное, как «фотосинтез наоборот», с той лишь разницей, что в одном случае требуется солнечный свет, а в другом — выделяется тепло.

Получается, биоэтанол абсолютно нейтрален в качестве источника парниковых газов. Значит — лучше от него не станет, но и хуже не будет, в отличие от продуктов переработки нефти. Есть у этилового спирта и ещё одно преимущество: положительный энергетический баланс. В зависимости от вида сырья последний может колебаться от 1,24 до 8. То есть при сжигании этанола выделяется в несколько раз больше энергии, чем затрачивается при его производстве. В этом смысле «скандальное топливо» на порядок превосходит бензин или солярку. Только вообразите себе расходы на разведку, добычу, транспортировку, переработку нефти, и вы поймёте, что топливный баланс нефтяных продуктов значительно меньше единицы.

Но и без недостатков у C2H5OH не обходится. При сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объёма бензина. Выходит, что если заправлять автомобиль топливом с содержанием этанола (к примеру, широко пропагандируемой смесью с бензином E85), то расход топлива неизбежно возрастёт вплоть до этих самых 34% — всё будет зависеть от концентрации спирта в каждом конкретном случае. Но с этой печальной картиной столкнутся лишь владельцы машин с двигателями, изначально рассчитанными на традиционный бензин и лишь затем адаптированными под новомодное топливо.

Нельзя забывать, что октановое число этанола равно 105. Это означает, что его можно сжигать в двигателях с куда большей степенью сжатия. Так что, в принципе, двигатели, рассчитанные исключительно на новый источник энергии, должны быть уж никак не хуже нынешних бензиновых или дизельных собратьев. И в плане экономичности, и в плане мощностных характеристик. А уж про экологию и говорить не приходится! Примерно на 80% уменьшаются выбросы углеродных соединений, а конкретно CO2 снижаются на 30%. Но заливать в такие машины бензин категорически нельзя — детонация мигом убьёт технологичный мотор.

В этом смысле весьма пессимистично выглядят перспективы так называемых многотопливных (чаще всего битопливных) автомобилей. Они могут называться Flex Fuel, Flexifuel, BioFlex, и как угодно ещё — всё зависит от фантазии фирм-производителей. Про такие разработки мы писали уже не раз и не два. Причём если некоторые носят статус концептов, то другие — вполне себе серийные машинки. Но у всех этих автомобилей есть один противный недостаток — этанол там сжигается неэффективно, ведь степень сжатия нельзя изменить, просто нажав кнопку на панели.

Получается забавная ситуация: на бензине Flexifuel-машина едет хорошо, а на E85 (если кто забыл, это коктейль из 85% этанола и 15% бензина), , плохо, а , «жрёт» ощутимо больше. Да, биоэтанол дешевле бензина, но не намного. Зря вы думаете, что с этим топливом сэкономите сколько-нибудь значимую сумму. Может даже случиться и так, что будут одни убытки. Смотря как ездить — на одной лишь «зелёной» ориентации недалеко окажешься. Поэтому не удивляйтесь, что внедрение, казалось бы, перспективной идеи сопровождается законодательным регулированием, например в США и Бразилии.

Стоит тормознуть и поговорить подробнее, ибо в этих странах внедрение биоэтанола зашло очень далеко. Бразильцы очень не любят топливные кризисы c 1973 года. И всячески стараются их предотвратить. Так, с в стране функционирует масштабная биотопливная кампания. Не стоит поэтому удивляться, что 4,5% площади Бразилии заняты плантациями сахарного тростника, а большинство местных автомобилей можно с чистой совестью причислить к заядлым алкоголикам. За год миллион бразильских рабочих производит двадцать с лишним миллиардов (!) литров этанола.

Назвать экономику этой страны зависимой от нефти никак нельзя. Выращивая и перерабатывая сахарный тростник, Бразилия полностью обеспечивает себя топливом и электричеством. Всё это безусловно радует, но даже в бочке спирта нашлось место вездесущему дёгтю. Ради новых плантаций бразильцы вырубают леса Амазонки. Можно назвать это странной и недальновидной политикой, а если сказать прямо — то это настоящий идиотизм. Как жить без «лёгких планеты»?

Похожая ситуация складывается и в США. Президент Буш выдвинул программу «20 за 10», которая должна помочь к 2017 году снизить потребление бензина на 20%. За счёт чего? Разумеется, за счёт этанола. К озвученному сроку власти намерены увеличить его производство до 30 с лишним миллиардов литров. За последние годы инвестиции только в исследования перевалили за 12 миллиардов долларов. И это только начало.

В Америке производят этанола хоть и много, но чуть меньше, чем в Бразилии. Правда, делают его не из тростника (он в Штатах расти не хочет), а из кукурузы. Такой вариант менее эффективен, а стало быть, себестоимость американского эталона выше бразильского. Тем не менее программу активно продвигают власти многих штатов, и губернатор «кукурузного» Иллинойса, кандидат в президенты Барак Обама (Barack Obama), — не исключение. Принимаются новые требования к бензиновому топливу, которое должно содержать 10% этанола (такая пропорция безопасна для традиционных двигателей).

Достигнут ли американцы своих целей? Каково будущее всей этой затеи с биоэтанолом? Пока что всё туманно. Ясно одно — рассчитывать на тотальный переход к спиртовым двигателям нереально. Если предположить стопроцентную эффективность процесса переработки, то для того, чтобы только США перевести с нефти на этанол, нужно 75% сельскохозяйственных земель нашей планеты засеять соответствующими культурами. Грубо говоря, если даже всю Луну засадить тростником, этого окажется недостаточно.

Массовое культивирование культур для производства этанола неизбежно окажет значительное влияние на сельское хозяйство. Фермеры не дураки — раз спрос на кукурузу растёт, они будут её сеять везде, где смогут. А кто при этом подумает о миллионах голодающих жителей Земли? Поэтому многие исследователи и негодуют, утверждая, что «выращивать» биотопливо в то время, когда людям есть нечего, — низкое, подлое и вообще аморальное занятие.

Впрочем, к любой критике надо относиться со здоровой долей скептицизма. Сами по себе биотопливные программы вполне разумны и при грамотной реализации способны принести ощутимую пользу. Стоит только иметь в виду, что повсеместное внедрение этанола окажет ощутимое влияние на мировую экономику. И, разумеется, найдутся те, чьи интересы пострадают. Пример: так называемый саммит «табачных королей» 1988 года, где боссы крупнейших компаний обсуждали, как бы нейтрализовать политику ВОЗ по борьбе с курением. И есть ли гарантия, что подобные действия не предпринимают сейчас все те, кто почувствовал угрозу нефтяному бизнесу? , как ни крути, а внедрение биотоплива — это вопрос не столько научный и экономический. Здесь вступает в дело большая политика.

Биоэтанол как альтернатива бензину

этанол

За последний год в России значительно вырос интерес к спирту в качестве замены бензину. Это видно даже по запросам в интернете, число которых выросло в полтора раза.

С середины 1970-х годов энтузиазм по поводу использования спиртов в качестве альтернативного топлива в ДВС увеличился. А пика он достиг к середине 1980-х годов. Спирт как альтернативное топливо из-за его минимального воздействия на атмосферу приобретает большое значение. Этанол — альтернатива горючему из нефти из-за меньших выбросов парниковых и выхлопных газов, повышения энергоэффективности. Кроме того, оно удобно для двигателей внутреннего сгорания большой мощности из-за высокого октанового числа, скорости горения. Спирты с низкой молекулярной массой подходят и вместо добавок для повышения октанового числа.

Что такое этанол?

Этанол (этиловый спирт), также содержащийся в алкогольных напитках, получают путем ферментации раствора сахара. В США его производят из кукурузного крахмала. Трава, древесина и сельскохозяйственные отходы также могут быть использованы для производства «целлюлозного» этанола.

Ферментация — это основной метод синтеза этанола, используемый в промышленности. Меласса сахарного тростника — важное сырье для производства этанола, который является побочным продуктом сахарной промышленности. Кроме того, в процессе ферментации зерновые крахмалы (пшеница и кукуруза), картофельное пюре, фруктовые соки, не содержащие сахара лигноцеллюлозные фракции сельскохозяйственных культур, таких как травы и растения, используются в качестве сырья. Как правило, меласса содержит до 50% простого сахара, который легко сбраживается в этанол. Это идеальное сырье для производства этанола с высокой доступностью и низкой стоимостью. Однако, как только сырье доставляется на завод по производству этанола, оно хранится на складе и кондиционируется для предотвращения раннего брожения и загрязнения. Более того, фермент, такой как микроскопические дрожжи, играет жизненно важную роль в процессе ферментации, превращая углеводы в этанол в отсутствие кислорода.

Особенности применения

Чистый этанол — 100% этанол или E100 — теоретически можно было бы использовать в автомобилях, но практически это нереализуемо по следующим причинам:

  • Этанол плох для холодного запуска, потому что он не горит так быстро, как бензин. Чистый этанол бесполезен в качестве топлива в зимние месяцы.
  • Нет легковых автомобилей, предназначенных для использования E100 (не считая некоторые гоночные автомобили), что может привести к повреждению двигателя. Даже авто, работающие на нескольких видах топлива (FFV), работающие как на бензине, так и на этаноле, могут использовать горючее до E85.
  • 100% этанол трудно достать. Технически его можно употреблять как очень крепкий алкогольный напиток. Согласно правилам США, топливные спирты должны быть непригодными для питья и разбавленными до 95,5%. И, если этанол не смешан с бензином, он будет облагаться налогом на спиртные напитки / пошлиной на алкоголь.

85% этанола на 15% бензина или E85 — наиболее распространенное биотопливо в Штатах. Самый высокий процент этанольного топлива, продаваемого в США — это E85, а в Бразилии — E95, где запуск автомобиля в холодную погоду не является проблемой.

Считается, что E10 можно использовать в обычных автомобилях без модификации двигателя.

Зачем использовать этанол в качестве альтернативного топлива

Спиртовое топливо имеет больше преимуществ по сравнению с ископаемым топливом.

  1. Спирт с более низким молекулярным весом может быть получен из местных энергетических ресурсов, таких как биомасса, уголь и природный газ, которые доступны по низкой цене.
  1. Сжигание спирта в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) создает большее давление сгорания по сравнению с бензином. Это происходит из-за более высокого отношения местных продуктов к реагентам. Кроме того, это улучшает выходную мощность и тепловой КПД по сравнению с бензином.
  1. Снижаются выбросы парниковых газов.
  1. По сравнению с бензином спирты с более высоким средним октановым числом могут повысить мощность.
  1. Уменьшается выделение токсичных газов в окружающую среду.
  1. Утечки и разливы спиртового топлива из танкеров не так страшны. Спирты смешиваются с водой и могут быть смыты ею. Они легко распадаются при попадании в землю.
  1. Спиртовое топливо имеет более низкие выбросы паров.
  1. Сжигая спирт в ДВС мы выбрасываем незначительное количество золы из-за меньшего содержания углерода в спирте.
  1. Общая энергоэффективность топлива улучшается.

Бразилия и этанол

Технология создания топлива на основе этанола существовала с 1920-х годов, но не получила широкого распространения до 1980-х годов. В поисках возобновляемых альтернативных источников энергии правительство Бразилии обнаружило, что в 80-х годах около 90% автомобилей страны работали на этаноле. Хотя это число снизилось одновременно с ценами на нефть, использование этанола в стране снова увеличилось. Теперь все используемые виды топлива должны содержать минимум 25% этанола. Бразилия является крупнейшим экспортером этанола в мире, занимая второе место в мире по количеству заводов-производителей подобного топлива. Около 87% зарегистрированных транспортных средств (2012 г.) работают на спирте. Потребление бензина в стране снизилось на 30%. Производятся оптовые поставки спиртового топлива в другие страны, однако, из объемы не сопоставимы с используемыми внутри страны.

Этанол дешевле бензина?

Производство этанола не самое дешевое, но, поскольку он поступает из возобновляемых источников, по прогнозам, вскоре он станет дешевле, чем традиционное топливо. И, в зависимости от того, где производится этанол, затраты на импорт могут перестать быть ключевым фактором ценообразования. Транспортировка оптовых партий сокращает цену в пересчете на литр топлива, по сравнению с розничными продажами.

Этанол более экологичен?

Это зависит от того, как был произведен этанол и как он используется. Как правило, использование E85 приводит к меньшим выбросам, чем при использовании обычного топлива. Этанол также вытесняет бензол, который вызывает рак и является нетоксичным, водорастворимым и биоразлагаемым веществом. Так как этанол производится из растений, он квази-возобновляемый.

Что касается расчетов «жизненного цикла» считается, что целлюлозный этанол производит на 86% меньше парниковых газов. Парниковые газы — двуокиси углерода, метана, закись азот. Жизненный цикл рассчитывается с учетом того, как топливо производится, транспортируется и т. д. Исследование Калифорнийского университета в Беркли показало, что для производства этанола не требуется больше энергии, чем он может произвести. Этанол, полученный из кукурузы, имеет положительный «энергетический баланс», особенно если учесть, что другие ценные продукты, такие как кукурузное масло, являются побочными продуктами процесса его производства.

Этанол полезен для планеты?

Горение E85 все еще выделяет загрязняющие вещества и производит выбросы выхлопных газов. Топливо с содержанием этанола от 6% до 20% выделяет наибольшее количество выбросов. Рекомендуется использовать чистый бензин или более высокие концентрации этилового спирта.

Расчет выбросов в течение всего производственного цикла проблематичен. Часто не принимаются во внимание изменения в использовании земель. Например, преобразование лесных земель в пахотные, что ускоряет глобальное потепление. Производство этанола из кукурузы в значительной степени зависит от ископаемого топлива и удобрений. Однако до тех пор, пока сельскохозяйственные угодья не используются для выращивания целлюлозных материалов, целлюлозный этанол довольно экологичен — для его создания требуется меньше удобрений, а побочные продукты могут использоваться для производства горючего топлива.

Почему на сегодняшний день России не выгодно переходить на биоэтанол?

В России широкое использование этанола в качестве топлива проблематично по нескольким причинам. В первую очередь, наше законодательство ограничивает оборот этанола. Кроме того, этому спирту необходимо как-то предать «непитьевое» состояние. Безопасный процесс такого перевода уже разработан на основе реакции дегидратации — отщепления воды от молекул спиртов. При нужных условиях получаем смесь углеводородов, близкую по составу к бензину. Этот способ разработан в Институте общей и неорганической химии РАН под руководством члена-корреспондента РАН Александра Гехмана.

Даже с учетом наличия земель для выращивания кукурузы или иных растений, служащих для производства биотоплива, и небольших тратах на транспортировку, конечный продукт выходит дороже привычного бензина. Дело в акцизах, накладываемых государством на спиртосодержащую продукцию.

Похожие публикации:

  1. Кварц на мойке авто что это
  2. Допуск 502 и 504 в чем разница
  3. Как посмотреть ошибки на киа спортейдж 3
  4. Дэу нексия замена топливного фильтра снизу как надо поменять

Спиртовое топливо: этанол

Биоэтанол

Данная статья была подготовлена мною в качестве расчетно-графической работы в университете (Уфимский государственный авиационный технический университет). Зачет по предмету сдан еще прошлым летом и я, наконец, вспомнил, что собирался выложить этот материал на блоге.

Название дисциплины: «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».

Тема работы: «Спиртовое топливо. Этанол. Мировой опыт, плюсы и минусы».

1. Введение. Спиртовые топлива. Метанол

Как компоненты моторных топлив спирты – метанол, этанол ранее в периоды острой нехватки топлива уже использовались. В настоящее время за рубежом наибольший практический опыт накоплен по использованию этилового спирта.

В начале 70-х гг. в связи с возрастающими требованиями к качеству используемых топлив, необходимостью расширения сырьевой базы производства моторных топлив возрос интерес и к использованию метанола как топлива или добавки к нему.

Значительный интерес к спиртовым топливам, особенно метанольному, обусловлен рядом причин, из которых главными являются:

  • в экологическом отношении такие топлива более приемлемы, чем синтетический бензин и другие не нефтяные топлива;
  • хранение и распределение аналогично бензину;
  • их применение дает возможность достичь повышения топливной экономичности двигателя.

Все это достигается при одновременном расширении ресурсов моторных топлив нефтяного происхождения.

Технически доказана возможность использования метанола:

  • в количестве 5 и 15%-ной добавки к бензину;
  • для производства высокооктановой добавки к топливу – МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир);
  • для производства бензина из метанола;
  • в чистом виде.

Бензометанольная смесь, содержащая 5% метанола, ввиду расслаивания при температуре -3 °С может быть использована как летний вид топлива. Если использовать 1,5 млн тонн метанола в качестве такой добавки, расширение ресурсов моторных топлив может составить 0,8 млн т. В целом безметанольные смеси стабильны в эксплуатации, выхлопы компонентов в отработанных газах значительно снижены:

  • углеводородов на 10…20%;
  • оксидов азота на 30…35%.

В настоящее время в лабораториях проводят работ по использованию метанола в чистом виде. Однако такое использование требует значительных изменений конструкций серийных двигателей, которые не могут быть осуществлены на современном уровне развитии техники. Отрабатывают раздельную подачу метанола от бензина. Такие двойные топливные системы имеют ряд преимуществ. По данным ГосНИИметанолпроекта при внедрении двойных топливных систем потребуется расход метанола в объеме до 10% объема бензина и он может использоваться во всех климатических зонах. Такая подача топлива позволяет также использовать низкооктановый бензин.

2. Этанол (биоэтанол)

Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45% пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

США в августе 2005 года приняли «Энергетический Билль» (Energy Policy Act of 2005), и «Стандарт возобновляемых видов топлив» (Renewable Fuels Standard). Они предусматривают к 2012 году ежегодное производство 30 миллиардов литров этанола из зерновых и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности и т. д.).

2.1. Сырьё для производства биоэтанола

В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.

Большим потенциалом обладает маниок. Маниоку в больших количествах производят Китай, Нигерия, Таиланд. Себестоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде — около $35 за баррель нефтяного эквивалента.

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перу, страны Карибского бассейна. В больших количествах сахарный тростник могут также производить Индонезия и некоторые африканские страны, например, Мозамбик.

Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки и т. д.

Производство этанола из целлюлозы пока экономически не рентабельно.

2.2. Методы производства

2.2.1. Брожение

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

2.2.2. Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

  • подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего ржи и пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.;
  • ферментация. На подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путем — глюкамилаза, амилосубтилин.
  • брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла. Барда используется для производства кормов.

2.3. Этанол как топливо

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин (это касается только смесей с высоким содержанием этанола, см.ниже «Энергоэффективность этанола»); пробег машин работающих на Е85 (смесь 85% этанола и 15% бензина; буква «Е» от английского Ethanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные автомобильные ДВС не могут работать на Е85, хотя прекрасно работают на Е10 (некоторые утверждают что можно использовать даже Е15 и успешно используется Е40 (А95-Е)). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. машины «Flex-Fuel» (автомобиль с многотопливным двигателем). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор либо Е20 (иногда Е25) под видом обычного бензина, либо «acool» Е100, азеотроп этанола (96 % С2Н5ОН и 4% (по весу) воды). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40%. Переделать обычную машину в «Flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Также все современные поршневые танковые двигатели являются многотопливными.

2.4. Топливные смеси этанола

  • Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые в наши дни. В этих случаях добавка этанола не только экономит бензин путём его замещения, но и позволяет удалить вредную оксигенирирующую добавку МТБЭ.
  • Е85 — смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо для т. н. «Flex-Fuel» машин, распространённых, в основном в Бразилии и США, и в меньшей степени — в других странах. Из-за более низкой энергоплотности продаётся дешевле, чем бензин.
  • Е95 — смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки. Компания Scania начала разрабатывать дизельный двигатель для автобуса, работающий на 95 % этаноле в середине 80-х годов. Создана программа испытаний городских автобусов с двигателями, работающими на 95 % этаноле — BEST (BioEthanol for Sustainable Transport).
  • Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что этанол гигроскопичен, получение и использование этанола без остаточной концентрации воды невыгодно. Поэтому в большинстве случаев под Е100 подразумевают стандартную азеотропную смесь этанола (96% С2Н5ОН и 4% воды, (по весу); 96,5% и 3,5% в объёмных процентах). Путём обычной дистилляции невозможно получить более высокую концентрацию этанола.

2.5. Энергоэффективность этанола

В декабре 2007 года Университет Северной Дакоты и Центр Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) опубликовали результаты исследования энергоэффективности применения биоэтанола в автомобильном транспорте. В исследовании принимали участие как обычные автомобили, так и автомобили с Flex-fuel двигателями. Исследовали смеси от 2% до 85% содержания этанола в бензине.

Для обычных автомобилей наиболее оптимальной оказалась смесь Е30. Потребление топлива снизилось на 1% в сравнении с бензином. Результат получен на автомобилях Toyota Camry и Ford Fusion.

Для flex-fuel автомобилей оптимальной оказалась смесь Е20. Потребление топлива снизилось на 15% в сравнении с бензином. Результат получен на flex-fuel модели Chevrolet Impala.

2.6. Топливный баланс этанола

В 2005 г. начали появляться исследования, в которых утверждалось, что этанол, производимый из кукурузы, имеет отрицательный энергетический баланс.

В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что этанол имеет топливный баланс 1,24. То есть из этанола, произведённого из кукурузы, можно получить на 24 % энергии больше, чем было затрачено при производстве этанола.

Существуют различные способы оценки топливного баланса этанола. Но топливный баланс бензина всё равно хуже, чем у этанола. Для производства бензина требуется большое количество энергии: для разведки нефти, её добычи, транспортировки (нужно строить танкеры и трубопроводы), переработки, доставки бензина и т. д.

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Топливный баланс этанола, производимого из целлюлозы может достигать 2.

2.7. Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Сокращение выбросов диоксида углерода при использовании биоэтанола зависит от используемого растительного сырья, климатической зоны и накладных расходов на его выращивание, транспорт и переработку, поскольку в этих процессах используется ископаемое топливо (агротехнические работы, сушка зерна при закладке на хранение, производство удобрений для восстановления плодородия почв, ректификация спирта и переработка отходов). Снижение выбросов CO2 при производстве этанола из зерна по состоянию на 2007 г. в США составляло в среднем 19%, предполагается, что при модернизации спиртового производства и переводе его исключительно на природный газ возможно снижение выбросов углекислого газа на 28-32%. Максимальное снижение выбросов CO2 может быть достигнуто при производстве этанола из целлюлозосодержащих отходов (например, отходов лесной промышленности, 52%) в качестве как источников целлюлозы, так и топлива в спиртовом производстве; теоретический максимум снижения выбросов — 82% — может быть достигнут при производстве этанола из целлюлозной биомассы проса Panicum virgatum, однако такие производства в настоящее время отсутствуют (по состоянию на 2011 г.).

Содержащийся в этаноле кислород, позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10% содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50%, выбросы СО — на 30%.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

2.8 Минусы этанола. Мнение ООН

Главной проблемой производства биоэтанола из товарной сельскохозяйственной продукции, в первую очередь из зерна, является сокращение доли земель, занятых под производство кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на продовольствие. Так, по оценкам бюджетного комитета Конгресса США, вклад роста использования зерна для производства этанола в повышении цен на продовольствие в 2008 г. составил 35 %.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) продолжает борьбу против использования продуктов питания для изготовления топлива.

По мнению ФАО, это ухудшает продовольственную ситуацию по всей планете, и угрожает продовольственной безопасности, а также может привести к голоду. Кроме того, использование сельхозкультур для производства топлива приводит к росту цен на сельхозтовары.

В Америке для изготовления этанола применяют кукурузу, а в Европе — масличные культуры. На этом фоне фьючерсные контракты на поставку кукурузы в январе 2012г. достигли уровня 6,115 долларов за бушель на торговой бирже в Чикаго. Это в три раза выше показателей десятилетней давности — 2,1175 долларов.

Для производства этанола из сахарного тростника в Бразилии используют 3% всех сельхозземель в стране. Однако пока это не влияет на мировые цены и поставки сладкого продукта на мировые рынки.

ФАО провела исследования, где пытались выявить страну, в которой дальнейшее производство биотоплива из сельхозкультур не несет ущерба, и даже может развиваться. США в список таких стран не попали, оставшись далеко позади латиноамериканских лидеров — Бразилия, Парагвай, Аргентина и Колумбия.

Список использованной литературы

  1. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : учебное пособие / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. – 2-е изд., стер. – М. : КНОРУС, 2012. – 240 с.
  2. Биоэтанол: // Википедия. [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Е10.
  3. Екатерина Акдоган. ФАО определило 3 страны, в которых безопасно изготавливать топливо из сельхозкультур: // Казах Зерно. [Электронный ресурс]. URL: http://www.kazakh-zerno.kz.

Спиртовое топливо: этанол : 4 комментария

Этанол в качестве биотоплива нескоро станет популярным, т.к. этот вариант не самый дешёвый и, кроме того, нынешнее производство совсем не приспособлено для производства биотоплива (www.himzakaz.net) Сегодня биоэтанол используется в большинстве своём как топливо для биокаминов. В остальном — всё появится, видимо, нескоро.

Биоэтанол — это перспективное автомобильное топливо, за которым будущее. На данный момент есть определённые наработки, однако, пока данный вид топлива не снискал желаемую популярность.
Во-первых, на данный момент производство биоэтанола стоит немалых денег, что, в конечном итоге, выливается в большую стоимость топлива.
Во-вторых, не все автомобили способны «принять» биоэтанол в силу конструкционных особенностей топливной системы.
В-третьих, менталитет нашего покупателя должен переключиться на биоэтанол и привыкнуть к нему, что не приходит за день или за два.
Поэтому переход на биоэтанол как вид топлива будет происходить на один и не два года. Возможно, в нашей стране для этого понадобится даже не одно десятилетие.
Источник — http://www.химзаказ.рф

Я, инженер механик, преподаватель федерального института в Сан Пауло, работал на VOLKSWAGEN DO BRASIL на разработке двигателей. Мой VOYAGE, фабричный двигатель 1,6 л на этаноле уже проехал шестьсот тысяч километров без капитального ремонта и хорошо работает. Этот двигатель имеет степень сжатия 13: 1 и поэтому КПД спиртовых двигателей выше чем КПД бензиновых двигателей. Бензин загрязняет двигатель а этанол не загрязняет. Двигатели на бензине изнашиваются быстрее чем двигатели на этаноле,как доказано на испытаниях в WOLFSBURG и не разглашается.

Почему мои комментарии не опубликованы? Я знаю гораздо больше вас о етаноле как топливо потому что имею автомобиль который проехал шестьсот тысяч километров и ещё хорошо работает.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *