Биотопливо

Биото́пливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

Твердое биотопливо. Дрова - древнейшее топливо, используемое человечеством. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений.

Дрова́ - куски дерева, предназначенные для сжигания в печи, камине, топке или костре для получения тепла и света.

Из-за значительного роста цен на нефть в 2000-2008гг. население африканских стран сокращает потребление нефтяных топлив, и увеличивает использование дров, что приводит к уничтожению лесов. Напр, Кения сократила потребление керосина для бытовых нужд с 389 тыс т в 2005г до 329 тыс т в 2007.

энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз и т. п.) брикетируются, сушатся и сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешёвое электричество, используемое в бытовых и производственных нуждах. В последнее время разработаны методы непосредственного получения электроэнергии с помощью специальных бактерий при сбраживании биологических отходов.

Древесные отходы прессуют в пеллеты, которые имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8 - 23 мм и длиной 10 -30 мм. Также кроме пеллет отходы прессуют в топливные брикеты.

Отходы биологического происхождения - необработанные или с минимальной степенью подготовки к сжиганию: опилки, щепа, кора, лузга, шелуха, солома.

Часто также: Топливный торф, твердые бытовые отходы.

Энергетический лес - деревья и кустарники выращиваемые для энергетических нужд.

Выращиваются быстрорастущие культуры - эвкалипт, тополь, ива, и другие. Испытано около 20 различных видов растений - древесных, кустарниковых и травянистых, в том числе кукуруза и сахарный тростник. Каждые 4-7 лет деревья срезают и годовой урожай может составлять около 7 тонн/гектар. Собранная биомасса используется для производства тепловой и электрической энергии, может служить в качестве сырья для производства жидких биотоплив.

В умеренной климатической зоне для энергетических лесов наиболее подходят разновидности быстрорастущих сортов тополя (волосистоплодного и канадского) и ивы (корзиночной и козьей), а в южной части Российской Федерации - акация и эвкалипта. Период ротации растений 6-7 лет.

Энергетические плантации биомассы предупреждают эрозию почвы, способствуют улучшению состояния окружающей среды. При сжигании биомассы на электростанции в атмосферу выбрасывается только тот СО₂, который был поглощён растением во время роста.

Примеры использования. Крупнейшая в Европе электростанция, работающая на древесной биомассе, находится в Зиммеринг, Австрия. Мощность электростанции 66 МВт. Электростанция ежегодно потребляет 190 тысяч тонн биомассы, собираемой в радиусе 100 км от станции. Работа станции позволяет сократить ежегодные выбросы СО₂ на 144 тысячи тонн .

Республика Германия ежегодно может производить в энергетических лесах 20 млн м³ древесины

В 2008 гКонгресс США

Топливные гранулы (пе́ллеты) -биотопливо, получаемое из торфа, древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Представляет собой цилиндрические гранулы стандартного раз мера.

Сырьём для производства гранул могут быть торф, древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, а также отходы сельского хозяйства: отходы кукурузы, солома, отходы крупяного производства, лузга подсолнечника и т. д.

Применение. Древесные гранулы высокого качества (белые и серые) используют для отопления жилых домов путём сжигания в небольших котлах (Гранульные котлы), печах и каминах. Они, как правило, бывают диаметром 6—8 мм и длиной менее 50 мм. В Европе их чаще продают в 16—20 килограммовых мешках.

Спрос на древесные брикеты и гранулы, оборудование для их сжигания и производства растёт пропорционально ценам на такие традиционные виды топлива как нефть и газ. В некоторых странах Европы, где рынок альтернативных источников энергии наиболее развит, гранулами отапливается до 2/3 жилых помещений. Такое широкое распространение объясняется и экологичностью этого вида топлива — при сгорании выбросы CO2 равны поглощению этого газа во время роста дерева, а выбросы NOx и летучих органических компонентов значительно снижены благодаря использованию современных технологий сжигания.

Тёмные гранулы с большим содержанием коры сжигают в котлах большей мощности с целью получения тепла и электричества для населённых пунктов и промышленных предприятий. Тёмные гранулы могут быть большего диаметра. Их продают навалом политическими партиями от двух-трёх тысяч тонн и более.

Биоэтанол. 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.

В 2007г в ежегодном послании Конгрессу Дж.Буш предложил план «20 за 10». План предлагает сократить потребление бензина на 20 % за 10 лет, что позволит сократить потребление черного золота на 10 %. 15 % бензина предполагается заменить биотопливами. Дж. Буш подписал закон о Энергетической независимости и безопасности, предусматривает производство 36 миллиардов галлонов этанола в год к 2022 году. При этом 16 млрд галлонов этанола будет производиться из целлюлозы — не пищевого сырья.

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин; пробег машин работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Еthanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают на Е10 (некоторые источники утверждают, что можно использовать даже Е15). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. «Flex-Fuel» машины (русского перевода пока нет). 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 Е20 (или Е25) под видом обычного бензина, или «acool», азеотроп этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % воды; выше концентрацию этанола невозможно получить путём обычной дистилляции). 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.

Критики применения этанола в качестве автомобильного топлива зачастую заявляют, что под плантации тростника часто вырубаются тропические леса Амазонки. Но сахарный тростник не растёт в бассейне Амазонки.

Более серьёзным является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды. Причём, эти вещества появляются даже на каталитических дожигателях.

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. начальная стоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде — около $35 за баррель нефтяного эквивалента.

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перуанская республика, 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.

Производство этанола из целлюлозы пока экономически не рентабельно.

Этанол как топливо. Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин; пробег машин работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Еthanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя прекрасно бегают на Е10 (некоторые утверждают что можно использовать даже Е15). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. машины «Flex-Fuel» (к сожалению, русского перевода пока нет). 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.

Критики производства биоэтанола заявляют, что для производства биоэтанола под плантации тростника часто вырубаются тропические леса. Но природные условия вокруг Амазонки не позволяют выращивать сахарный тростник. Тропические леса вырубаются нелегально. Нелегальные производители древесины вырубают участок леса. После ухода нелегальных дровосеков участок занимают фермеры для выпаса скота. Через 3 — 4 года выпас скота на этом участке прекращается, а участок занимают фермеры для производства сои и других культур.

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 окcигенирирующую 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. организация 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). См. статью Автобусы Scania.

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.

Подробно номенклатура смесей этанола и бензина используемых в качестве топлива в разных странах и машинах описана в английской статье Википедии Топливные смеси этанола.

Топливный баланс этанола. В 2005 г. начали появляться исследования, в которых утверждалось, что этанол, производимый из кукурузы, имеет отрицательный энергетический баланс. То есть при производстве этанола энергии тратится больше, чем потом можно получить из этанола.

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. В некоторых оценках этанол имеет отрицательный энергетический баланс[источник не указан 152 дня], но топливный баланс бензина, всё равно хуже, чем у этанола. Для производства бензина требуется большое количество энергии: для разведки черного золота, её добычи, транспортировки (нужно строить танкеры и газопроводы), 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.

Биометанол. Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.

В 80-х г. разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.

Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

Основными доводами в пользу использования микроскопических водорослей являются:

- высокая продуктивность фитопланктона (до 100 т/га в год);

- в производстве не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода;

- процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством;

- энергоотдача процесса достигает 14 на стадии получения метана и 7 на стадии получения метанола;

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Бутанол- C4H10O — бутиловый спирт. Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. В США ежегодно производится 1,39 млрд литров бутанола приблизительно на $1,4 млрд.

Бутанол начал производится в начале XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum. В 50-х годах из-за падения цен на нефть начал производиться из нефтепродуктов.

Бутанол не обладает коррозионными свойствами, может передаваться по существующей инфраструктуре. Может, но не обязательно должен, смешиваться с традиционными топливами. Энергия бутанола близка к энергии бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, и как сырьё для производства водорода.

Сырьём для производства биобутанола могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, маниока, а в будущем и целлюлоза. Технология производства биобутанола разработана организацией DuPont Biofuels. фирмы Associated British Foods (ABF), BP и DuPont строят в Британии завод по производству биобутанола мощностью 20 000 литров в год из различного сырья.

Диметиловый эфир (ДМЭ) — C₂H₆O. ( Н₃С – О – СН₃ )

Может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы. Большое количество диметилового эфира производится из отходов целлюлозо-бумажного производства. Сжижается при небольшом давлении.

Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 % содержании в топливе.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизтопливу. В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год. Департамент транспорта и связи Москвы подготовил проект постановления городского правительства «О расширении применения диметилового эфира и других альтернативных видов моторного топлива». Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская фирма SAIC Motor. Используется для метилирования ароматических аминов, получения диметилсульфата, Пропеллент для аэрозольных баллонов, Растворитель и екстрагент, Хладагент,Топливо для газовой сварки и резки, Многоцелевое томливо, Используется как косметическое средство для удаления бородавок.

Применение в качестве топлива Биодизель - топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей. Применение.Применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с дизтопливом. В США смесь дизтоплива с биодизелем обозначается буквой B; цифра при букве означает процентное содержание биодизеля. В₂ - 2 % биодизеля, 98 % дизтоплива. В100 - 100 % биодизеля. Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель.

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

Департамент Энергетики США исследовал водоросли с высоким содержанием масла. Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для индекса промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м². Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО₂. Урожайность составила более 50 граммов водорослей с 1 м² в день. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тыс. гектаров — это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии ещё остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 90 г технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости черного золота. Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата. В 2006гнесколько компаний объявили о строительстве заводов по производству биодизеля из водорослей: Достоинства. Хорошие смазочные характеристики. Минеральное дизельное топливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя. Это вызвано его химическим составом и содержанием в нём кислорода. Например, грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25 млн км на биодизельном топливе со своим оригинальным двигателем.

Для минерального дизельного топлива 42-45, Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51 –окт число.

Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса на 60%. Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель. Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 150°С, что делает биогорючее безопасным веществом.

Побочный товар производства - глицерин, имеющий широкое применение в промышленности. Очищенный глицерин используют для производства технических моющих средств (например, мыла). После глубокой очистки получают фармакологический глицерин, тонна которого на рынке стоит порядка 1 тыс. Евро. При добавлении фосфорной кислоты к глицерину можно получить фосфорные удобрения.

Недостатки. В холодное время года необходимо подогревать топливо, идущее из топливного бака в топливный насос, или применять смеси 20 % биодизеля и 80 % солярки марки В20.

В Российской Федерации не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива, но создаются региональные программы, например Алтайская краевая целевая программа «Рапс - биодизель». В Липецкой обл создана Ассоциация Производителей Рапсового Масла.

Планируется строительство заводов по производству биодизеля в: Липецкой обл, Татарстане, Алтайском крае, Ростовской, Волгоградской, Орловской, Омской обл, Краснодарском крае. ОАО «РЖД» в 2006-7г провела испытания биодизеля из рапсового масла на тепловозах. Представители РЖД заявили о готовности использовать биодизель в промышленных масштабах на своих тепловозах .

Разрешено 5% содержание в автомобильном топливе.

Биотоплива второго поколения - различные топлива, полученные различными методами пиролиза биомассы, или другие топлива, отличные от метанола, этанола, биодизеля.

Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно произвести автомобильное топливо, или топливо для электростанций.

Из биотоплив второго поколения, продающихся на рынке, наиболее известны BioOil производства канадской и германской фирмы CHOREN. По оценкам Германск Энергетич Агентства производство топлив пиролизом биомассы может покрыть 20 % потребностей в автомобильном топливе. К 2030г пиролиз биомассы может обеспечить 35 % потребления автомобильного топлива. первоначальная стоимость производства – менее 0,80э за литр топлива.Создана «Пиролизная сеть»- исследовательская компания, 15 стран Европы, США и Канады.

Газообразное топливо. Биогаз - товар сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов. Состав и качество биогаза. 50-87 % метана, 13-50 % CO₂, незначительные примеси H₂ и H₂S. После очистки биогаза от СО₂ получается биометан. Биометан - аналог природного газа, отличие в происхождении. Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану. Объем газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к растяжению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. При возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выходы газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0°C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах или M³ метана на кг oрганического сухого вещества (оСВ), это намного точнее и красноречивее нежели данные в M³ биогаза в M³ свежего субстрата. Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа. Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50—65 м³ биогаза с содержанием метана 60 %, 150—500 м³ биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м³ с содержанием метана до 87 % — можно получить из жира.

Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход газа. В 1950-70-х годах технически возможный выход газа составлял всего 20-30 % от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычно установке с 60 % до 95 %.

В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт газа. На практике из 1 кг сухого вещества получают до 500 л биогаза.

Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудноразлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.

Раньше, когда не было науки о биогазе и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие отошло и перестало использоваться. Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, водорослей. Выход газа может достигать до 500 м³ из 1тонны. Свалочный газ - одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из бытовых отходов

Производство. Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространённый промышленный метод - анаэробное сбраживание в метантенках.

Хорошая биогазовая установка должна иметь необходимые части: Емкость гомогенизации,

Загрузчик твердого (жидкого)сырья, Реактор, Мішалки, Газгольдер, Система смешивания воды и отопления, Газовая система,Насосная станция Сепаратор Приборы контроля КИПиА с визуализацией Система безопасности

Биогаз используют в качестве топлива для производства: электричества, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.

Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.

Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании - биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Федеративная Республика Германия - 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.

В Индии, Вьетнаме, Непале строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи. Больше всего малых биогазовых установок находится в КНР - более 10 млн. Они производят около 7 млрд м³ биогаза в год, что обеспечивает топливом примерно 60 млн крестьян. В 2006 г в Ките действовало около 18 млн биогазовых установок. Их применение позволяет заменить 10,9 млн тонн условного топлива. В Индии с 1981 до 2006 г установлено 3,8 млн малых биогазовых установок.

В Непале существует программа поддержки развития биогазовой энергетики, благодаря которой в сельской местности к концу 2006 г было создано более 100 тысяч малых биогазовых установок.

Автомобильный транспорт. Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы используются в Швейцарии. Муниципалитет Осло в 2009 г перевёл на биогаз 80 автобусов. Стоимость биогаза 0,4 - €0,5 за литр в бензиновом эквиваленте.

Потенциал. Россия ежегодно накапливает до 300 млн т в сухом эквиваленте органических отходов: 250 млн т в с/х производстве, 50 млн т в виде бытового мусора. Эти отходы могут быть сырьём для производства биогаза. Потенциальный объём ежегодно получаемого биогаза может составить 90 млрд м³.

В США выращивается около 8,5 миллионов коров. Биогаза, получаемого из их навоза, будет достаточно для обеспечения топливом 1 миллиона автомобилей. Потенциал биогазовой индустрии Германии оценивается в 100 миллиардов кВт·ч энергии к 2030 году, что будет составлять около 10% от потребляемой страной энергии. Биоводород - водород, полученный из биомассы термохимическим, биохимическим или другим способом, например водорослями.

Биотоплива третьего поколения - топлива, полученные из водорослей. Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 года исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species program». Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для индекса пром производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м². Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО₂. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 м² в день. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тысяч гектаров - это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии ещё остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 1990-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости нефти. Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.

Углеводороды. Ряд микроорганизмов, например Botryococcus braunii, способны накапливать углеводородов до 40 % общего сухого веса. В основном они представлены изопреноидными углеводородами.

Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает с/х производителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве этанола из кормовой кукурузы барда используется для производства комбикорма для скота и птицы. При производстве биодизеля из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. Т.е. производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки с/х сырья.

По расчётам экономистов в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек. Продовольственная и с/х компания ООН говорит о, что рост потребления биотоплив может помочь диверсифицировать с/х и лесную деятельность, и улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому развитию. Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта черного золота. Кроме этого производство биотоплив позволит вовлечь в оборот ныне не используемые земли.

В Индонезии и Малайзии для создания пальмовых плантаций была вырублена немалая часть тропических лесов. То же самое произошло на Борнео и Суматре. Тысячи местных жителей были изгнаны со своих земель. Причиной стала гонка за производством биодизеля – топлива, созданного на основе растительных или животных жиров, в качестве альтернативы дизтопливу (рапсовое масло в качестве топлива может использоваться в чистом виде). Невысокая цена без наценки и небольшие энергозатраты – то, что нужно для производства альтернативного топлива из полутехнических масличных культур.

Распространение. По оценкам Worldwatch Institute в 2007 г во всём мире было произведено 54 миллиарда литров биотоплив, что составляет 1,5% от мирового потребления жидких топлив. Производство этанола составило 46 миллиардов литров. США и Бразилия производят 95% мирового объёма этанола. Биотопливо в Европе.Европейская комиссия поставила задачу использовать к 2020 году альтернативные источники энергии как минимум в 10% транспортных средств. Есть также промежуточная цель в 5,75% к 2010 г.

Экономический эффект- прекращение производства биотоплив приведёт к росту цен на нефть на 15%

Потенциал. Во всём мире из с/х оборота выведено 400 млн га земли. Выращивание на этих землях сырья для производства биотоплив позволит увеличить долю биотоплив до 8 % в мировом энергетическом балансе. На транспорте доля биотоплив может составить от до 25 % . Стандарты. 1 января 2009 года в РФ введен в действие ГОСТ Р 52808-2007 «Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения». Стандарт разработан Лабораторией возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ и устанавливает термины и определения основных понятий в области биотоплива.