Биотоплива - перспективные решения проблемы в сельскохозяйственных регионах (стр. 2 )

Одним из важных моментов данной научной работы является  поиск альтернативных видов биотоплива.

Выводы и практические предложения логически вытекают из выносимых на защиту положений научной работы.

Исходя из выше изложенного, считаю, что автор научной работы проявил большую ответственность при раскытии задачи и целей научного проекта.

Профессор кафедры «Биологии и географии»

Кызылординского государственного университета

им. Коркыт Ата, д. б.н. 

Введение

Цель работы: Исследование особенностей формирования и перспектив развития биотоплива в сельскохозяйственных регионах.

Задачи:

-выявить длительные и среднесрочные тенденции биотоплива, определить основные факторы, лежащие в основе его формирования и возможные перспективы развития;

-исследовать во взаимосвязи комплекс проблем, определяющих развитие мирового рынка биотоплива – ресурсных, производственных, технологических, сельскохозяйственных, энергетических, социальных и экологичесих;

-обосновать перспективные направления развития биотопливной отрасли с учетом развития науки и техники;

-использовать биотопливо на производстве и в быту.

Объект исследования: комплекс экономических, технологических, экологических и социальных процессов и явлений, лежащих в основе формирования рынка биотоплива.

Предмет исследования: биотопливо как система взаимоотношений субъектов мировой энергетической и сельскохозяйственных систем.

Практическая значимость: использование биотоплива – это перспективное направление в энергетике, за которым будущее; использовать биотопливо можно не только в масштабах страны, но и в быту.

В окружающем мире достаточно много источников энергии, которые люди уже обратили себе на пользу. Их можно условно назвать постоянными и временными. К временным относится энергия солнца, ветра, которые хоть и несут достаточно большой потенциал, но имеют временный характер и территориальное зонирование. Экономическая эффективность использования временных источников ставится под сомнение в силу множества факторов, влияющих на конечную стоимость произведенной единицы энергии. К постоянным можно отнести использование естественных природных процессов превращения веществ в природе для производства энергоресурса. К определенным минусам этой технологии относят экономические факторы, которые приводят к скрытой инфляции при использовании данной технологии, и нестабильность плановых показателей работы оборудования, вызванной переменным качеством перерабатываемого сырья.

Нам остается лишь посмотреть на природные процессы под другим углом и использовать ту энергию, которая находится в малом круге оборота веществ в природе, при этом соблюдая баланс, позволяющий нивелировать пагубное влияние на экологию, что приведет к восстановлению ранее нарушенного равновесия.

І. Нетрадиционные источники энергии – биотопливо

Нетрадиционые источники энергии – биотопливо.

В соответствии с обывательской точкой зрения принято считать, что отправной точкой текущего цикла развития отрасли биотоплива явились 1970-е гг., когда Бразилия, находившаяся в значительной зависимости от внешних поставок нефти, начала успешное производство биоэтанола. Ключевым побуждающим фактором в этот период стал взлет нефтяных цен, стимулированный войной, начавшейся 6 октября 1973 г., а также последующим эмбарго на экспорт нефти в некоторые регионы мира, объявленным арабскими странами 20 октября того же года.

В действительности же, более корректным было бы отметить тот факт, что Бразилия производила биоэтанол из сахарного тростника, как минимум, со времен 2-ой Мировой войны, причем весь последующий период характеризовался значительными темпами роста этой отрасли. Вместе с тем, в 70-е гг. она действительно приблизилась к достижению значимых масштабов.

Другим, исторически сложившимся, рынком биотоплива можно считать США. «Битва» между бензином и этанолом уходит корнями в 1826 год, когда Самуэль Морей использовал спирт для работы первого прототипа двигателя внутреннего сгорания. К 1860 г. тысячи заводов в стране производили 90 млн. галл. (340,7 млн. л) спирта для освещения, приготовления пищи и промышленности, эти показатели не включают спирт, пошедший на прямое пищевое потребление.[3]

В последнее время все большее вни­мание привлекают нетрадиционные с технической точки зрения источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них например, ветер — находили широкое при­менение и в прошлом, а сегодня пере­живают второе рождение. Одним из "забытых» видов сырья является и биогаз, использовавшийся еще в Древ­нем Китае и вновь «открытый» в наше время.

Что же такое биогаз? Этим термином обозначают газообразный продукт, по­лучаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа возду­ха, ферментации (перепревания) орга­нических веществ самого разного про­исхождения. В любом крестьянском хозяйстве "в течение года собирается значительное количество навоза, ботвы растений, различных отходов. Обычно после разложения их используют как органическое удобрение. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослу­жить хорошую службу сельским жителям.[1]

Биогаз — смесь газов. Его основные компоненты: метан (CH4 — 55—70% и углекислый газ (СО2] — 28—43%, в также в очень малых количествах дру­гие газы, например — сероводород [H2S].

В среднем 1 кг органического веще­ства, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды м 0,3 кг неразложимого остатка.

Поскольку разложение органических отходов происходит за счет деятель­ности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказы­вает окружающая среда. Так, количе­ство вырабатываемого газа в значи­тельной степени згвисит от температу­ры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырье. Именно поэтому, вероятно, пер­вые установки для получения биогаза появились в странах с теплым клима­том. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в районах, где тем­пература зимой опускается до --20°. Существуют определенные требования и к сырью: оно должно быть подхо­дящим для развития бактерий, содер­жать биологически разлагающееся ор­ганическое вещество и в вбльшом ко­личестве воду (90—94%). Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бакте­рий: например, мыла, стиральных по­рошков, антибиотиков.[8]

Навоз – наиболее востребованный сегодня вид биотопливо, которое можно получить в домашних условиях. Поэтому, если у вас имеется своя небольшая ферма, то имеет смысл приобрести и установить оборудование для производства биологического топлива, так как оно окупится за несколько лет.

Больше всего тепла можно получить, используя конский навоз. Но его проблематично достать, поэтому можно взять любой другой — овечий, коровий, кроличий и т. д. Как правило, для обогрева домов, теплиц или хозяйственных построек применяются следующие смеси биотоплива на основе навоза:

конский навоз с соломой или торфом; смесь навоза и льняной костры в пропорции 7:3; смесь из навоза и домашнего мусора 4:6; смесь коровьего и конского навоза в пропорции 1:1; коровий навоз и древесные опилки в соотношении 7:3; смесь конского навоза и листвы в пропорции 7:3.

Технология изготовления биотоплива из навоза в домашних условиях основана на процессе брожения, который под воздействием тепла происходит в специальных герметичных бункерах. При этом выпаривается лишняя жидкость, и выделяется биогаз, который успешно можно применять для обогрева помещений и приготовления пищи. 

Для получения биогаза можно ис­пользовать растительные и хозяйствен­ные отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе ферментации жид­кость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верх­няя — корка, образованная из круп­ных частиц, увлекаемых поднимающи­мися пузырьками газа, .через некото­рое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.

Бактерии наиболее активны в сред­ней зоне. Поэтому содержимое резер­вуара необходимо периодически пере­мешивать — хотя бы один раз в сут­ки, а желательно — до шести раз. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособ­лений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса;, под напором пневматической системы (частичная рециркуляция биогаза) или с помощью различных методов самоперемешивания.[1]

Классификация биотоплива

Согласно ГОСТР 52808-2007 "Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения", биотопливо – это твердое, жидкое или газообразное топливо, получаемое из биомассы термохимическим или биологическим способом.

Это определение ложится в основу наиболее распространенной и самой простой, для понимания, классификации биотопливных продуктов, а именно – разделению их по агрегатному состоянию. Однако, это не единственная и не претендующая на максимальную полноту описания свойств и применимости различных видов биотоплива, классификация. Специалисты биотопливной отрасли чаще оперируют классификациями биотоплива по поколениям или по способу их производства.[5]

Классификация видов биотоплива по агрегатному состоянию.

Твердое биотопливо. Самый распространенный представитель вида – дрова. Опустив историю возникновения и эволюцию процесса сжигания древесины, отметим, что в настоящее время для производства дров или биомассы используются, так называемые, энергетические леса. В их составе включают быстрорастущие породы древесины, кустарников и трав (ива, тополь, эвкалипт, акация, сахарный тростник, кукуруза и др.). Посадку производят квадратно-гнездовым способом или в шахматном порядке. В междурядьях из деревьев часто высаживают сельскохозяйственные культуры (так называемые, комбинированные посадки). Период ротации энергетического леса (от срезания до срезания) составляет 4-6 лет. Экологические достоинства энергетической биомассы: