В данной статье мы опишем технологии производства следующих видов биотоплива: пеллеты, древесный уголь, щепа, дрова, биогаз, биоэтанол, биодизель и биотопливо второго поколения.

Технология производства топливных гранул и брикетов основана на процессе прессования измельченных отходов соломы, древесины, лузги и др.

Сырье (солома, опилки) поступает в дробилку и в ней измельчается до состояния муки. Масса, полученная в результате, поступает в сушилку, а затем в пресс-гранулятор, где древесная мука прессуется в гранулы. Во время прессовки материала происходит сжатие, которое повышает его температуру, лигнин, находящийся в составе древесины, размягчается и склеивает частицы в плотные цилиндрики.

Древесные топливные гранулы (ДТГ, пеллеты) – это небольшие прессованные древесные изделия в виде цилиндров длиной 20-50 мм, диаметром 4-12 мм, переработанные из сухих остатков лесопильного и деревообрабатывающего производства: стружка, щепа, древесная мука, опилки, древесная пыль и т.д. Гранулы применяются в качестве биотоплива для производства электрической и тепловой энергии путем их сжигания в котлах. Преимущества использования древесных гранул:

- сокращение вредных выбросов в атмосферу: древесное биотопливо СО2 нейтральное, т.е. в процессе его сжигания в атмосферу выделяется углекислый газ не превышающий объем выбросов, который бы образовался при естественном разложении древесины;

• Японцы придумали оригинальный способ отопления дома соломой
• Япония поможет Молдове построить биотопливный завод
• Энергетические растения
• Электроэнергия на территории Кубы будет получаться из сахарного тростника
• Электроэнергия из болота
• Экологическое топливо из крахмала и сахара
• Экологическая политика ЕС
• Чистое биотопливо из кукурузы

- хорошая теплотворная способность: в сравнении с кусковыми отходами древесины и со щепой. Энергосодержание 1 кг древесных гранул приравнивается к 0,5 литра дизельного топлива в жидком виде; по теплотворной способности древесные гранулы не уступают ни мазуту, ни углю;

- низкая стоимость в сравнении с отоплением электричеством или дизтопливом;

- чистота помещения, где находится котел;

- возможность автоматизации котельных.

Технология производства биотоплива в виде древесных топливных гранул

Процесс гранулирования (пеллетизации) осуществляется в специальных кольцевых штампах (формах для пресса) вращающимися роторными вальцами, которые в многочисленные отверстия – фильтры пресс-формы, впрессовывают древесное измельченное сырье, активизированное паром, а затем гранулы, срезанные специальным ножом с наружной стороны, должны охладиться и быть отделены от мелких частиц.

Процесс производства данного биотоплива подразделяется на следующие этапы:

- измельчение;

- сушка;

- этап доизмельчения;

- водоподготовка;

- прессование;

- охлаждение;

- фасовка и упаковка.

Топливные брикеты

Технология производства этого биотоплива основана на процессе прессования шнеком агро-отходов (гречихи, шелухи подсолнечника), измельченных древесных отходов (опилок) под большим давлением при нагревании от 250 до 350 градусов Цельсия. В топливных брикетах не содержатся никакие связующие вещества, кроме натурального лигнина, который присутствует в клетках растительных отходов. Температура прессования приводит к оплавлению поверхности брикетов, которая становится более прочной, что важно для транспортировки брикет.

В качестве сырья для создания брикетов являются также опилки разных пород деревьев, лузга гречихи, подсолнечника, солома и другие растительные отходы.

Технология производства данного биотоплива походит на технологию гранулирования, но она более простая. Брикеты могут иметь разную форму: цилиндра, кирпича, шестигранника с отверстием внутри. Стандарта для размеров этой продукции нет.

Главным фактором, определяющим водостойкость, механическую прочность и калорийность брикета, является его прочность. Чем брикет плотнее, тем выше у него показатели качества. Чем меньше плотность брикетов, тем меньше показатели их калорийности.

Древесный уголь

Технология производства древесного угля: березовые поленья загружаются в специальную печь и поджигаются. После первичного прогорания древесины подача кислорода в печи останавливается. Начинается процесс обугливания (пиролиз). Когда березовый уголь охлаждается, его вынимают, просеивают и упаковывают.

Этот вид биотоплива сегодня производят также из прессованных опилок (брикетов). Уголь при этом может быть не только из опилок березы, но и любых других.

Щепа

Технология получения щепы основана на измельчении древесины с помощью специальной техники. Щепа различается на технологическую и топливную. Технологическая щепа используется на ЦБК. Она получается из окоренной стволовой древесины лиственных и хвойных пород, окоренных реек, горбылей, кусковых отходов древесины на рубильных ножевых машинах дискового типа. Щепа для топлива может вырабатываться из неокоренных стволов, низкокачественной тонкомерной древесины от рубок в процессе ухода за лесом, сучьев и вершин разных пород на рубильных машинах барабанного и дисковых типов. Есть несколько десятков производителей оборудования для выпуска щепы: Brucks, Morbark, Farmi, Peterson и т.д.

Дрова

Дрова – древнейшее топливо. Сегодня для производства этого вида биотоплива выращивают энергетические леса, которые состоят из быстрорастущих растений. Из-за большого роста цен на нефть в последние годы многие страны сократили потребление топлива на основе ее и расширяют использование дров. Это, естественно, приводит к истреблению лесов.

Технология производства дров тесно связана с лесозаготовкой. Древесину низкого качества, которая не подходит для использования в качестве деловой (балансы, пиловочник, фанкряж) превращают путем расколки и распиловки в дрова.

Биогаз

Биогаз – продукт сбраживания органических отходов (биомассы), являющийся смесью углекислого газа и метана. Биомасса разлагается под действием бактерий класса метаногенов.

Биоэтанол

Биоэтанол – обычный этанол, получаемый в ходе переработки растительного сырья для применения в качестве биотоплива. Его производство подходит на производство пищевого спирта.

Промышленная технология получения этилового спирта из пищевого сырья состоит из следующих этапов:

- подготовка крахмалистого сырья- зерна (ржи, пшеницы) и его измельчение.

- ферментация. На многих мировых производствах спирта расщепление крахмала до спирта ферментативным методом при помощи дрожжей оставлено. Для этого используются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, которые получены биоинженерным путем – амилосубтилин, глюкамилаза.

- брагоректификация. Выполняется на разгонных колоннах («Комсомолец», например). Отходы бродильного производства – барда и сивушины масла. Барда применяется для производства кормов.

В наши дни альтернативой этанолу становится биобутанол, обладающий более высоким энергетическим потенциалом, он менее летуч, и его можно применять в автомобилях без изменений в конструкции их двигателей. Гибридное топливо БИО100 – это смесь 65% биоэтанола с добавлением третбутилового эфира. Данное моторное топливо на 1/3 понижает тепловую нагрузку на двигатель, повышая этим сроки его эксплуатации.

Биодизель

Технология производства биодизельного топлива основана на реакции переэтерификации любого животного жира или растительного масла в присутствии катализатора в биодизель (метиловые эфиры жирных кислот). Производство данного вида биотоплива происходит из рапса и некоторых других культур.

Биотопливо второго поколения (Liquid-to-biofuel)

Разные виды топлива, получаемые в результате различных методов пиролиза биомассы. С помощью быстрого пиролиза биомасса превращается в жидкость, которую дешевле и легче транспортировать, использовать и хранить. Из данной жидкости можно произвести топливо для электростанций или автомобилей. Из биотоплива второго поколения на рынке встречаются: BioOil (производитель – компания Dynamotive, Канада) и SunDiesel (компания CHOREN Industries GmbH, Германия).