Региональный этап Российской научно-социальной программы
для молодёжи и школьников «Всероссийский конкурс проектных и исследовательских работ совместно с ОЦ Сириус»
в КЦ по Белгородской области
Секция «Новые материалы»
Тема: «Анализ способов получения жидкого биотоплива из сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья на примере Белгородской области»
ГБОУ «Белгородский инженерный юношеский лицей-интернат»
город Белгород
Научный руководитель
, заведующий кафедрой строительства
и городского хозяйства БГТУ им. , д-р техн. наук, профессор
г. Белгород, 2018
Содержание
Аннотация 3
Введение 5
Исследовательская часть 6 Экспериментальная часть 9 Результаты работы 16Заключение 17
Список литературы 18
Приложения 19
Аннотация
В проекте рассматриваются способы получения жидкого биотоплива из отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья для использования его в качестве добавки к моторному топливу на примере Белгородской области. Проанализированы актуальные методы и современные способы получения жидкого биотоплива из сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья. Проведены экспериментальные опыты по получению жидкого биотоплива с применением метода быстрого пиролиза, а также получению биоэтанола в результате спиртового брожения с последующей ректификацией в лабораторных условиях на базе БГТУ им. Шухова. Разработаны предложения для мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group, плодопитомник», крупных сетевых продовольственных магазинов, комбинатов питания и овощных баз по направлениям утилизации с дальнейшей переработкой отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции. Проанализирована работа Белгородской биогазовой станции и выявлена возможность внедрения инновационных установок по производству биотоплива. Разработана концепция пилотного проекта по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья с целью получения жидкого биотоплива на базе Белгородской области. Предложена методика по распространению среди жителей региона информации о положительном влиянии жидкого биотоплива на экологическую ситуацию в стране. Разработана программа для «МУП Белгородский Электротранспорт» и автомобилистов региона, направленная на использование биотоплива в качестве добавки к моторному топливу.
Предлагается организовать инновационное предприятие по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья в жидкое биотопливо на территории Белгородской области с дальнейшей реализацией проекта в соседних регионах, причем основной доход планируется получать не только от реализации продукта переработки отходов – биотоплива, но и от снижения затрат на утилизацию отходов.
Проект ориентирован на привлечение потенциальных инвесторов для внедрения предлагаемых автором методов и способов переработки отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья в жидкое биотопливо, что позволит в дальнейшем перейти на использование возобновляемых источников энергии и при этом значительно улучшить экологическую ситуацию, как в регионе, так и в стране.
Актуальность. В наши дни становится очевидной ограниченность традиционных источников энергии, базирующихся на нефти, природном газе и угле. Поиск новых источников энергии - актуальная проблема, как для современной России, так и для всего мира. Существенную и все возрастающую роль в мировой энергетике начинают играть альтернативные источники энергии, основанные на использовании биоэнергетического сырья различной природы. При правильном подходе биотопливо может стать фактически неиссякаемым источником энергии. Спешность перехода на возобновляемое топливо обусловлена тремя факторами: отклонение климатического фона, увеличение спроса на биоэнергию, шаткостью доступа к истощаемым традиционным энергетическим ресурсам.
При это проблема отходов – одна из наиболее актуальных экологических проблем. Переработка отходов не только снижает их количество, но и позволяет получать вторичное сырьё, пригодное для воспроизводства новых биоэнергетических продуктов различной природы. Ежедневно в сети питания, магазинах, на рынках и других торговых площадках Белгородской области остается большое количество отходов сельскохозяйственной продукции и плодовоовощного сырья. Возникает вопрос о возможности переработки этих отходов для получения жидкого биотоплива.
Цель исследовательской работы: рассмотреть способы получения жидкого биотоплива из отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья на примере Белгородской области.
Задачи:
Анализ актуальных методов и современных способов получения жидкого биотоплива из отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья. Проведение экспериментов и практических опытов по получению биотоплива в лабораторных условиях. Анализ работы мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group и плодопитомник» по направлениям утилизации отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции. Разработка программы сбора отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья у крупных сетевых продовольственных магазинов, комбинатов питания и овощных баз, расположенных на базе Белгородской области. Исследование работы Белгородской биогазовой станции и анализ специфики проектов, разработанных институтом альтернативной энергетики по процессу получения биотоплива. Внесение предложений по открытию на базе Белгородской биостанции инновационного отделения по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья. Внесение предложений для реализации пилотного проекта по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья с целью получения жидкого биотоплива на базе Белгородской области. Распространение среди жителей региона информации о положительном влиянии жидкого биотоплива на экологическую ситуацию в стране. Разработка программы для «МУП Белгородский Электротранспорт» и автомобилистов региона, направленной на использование биотоплива в качестве добавки к моторному топливу.Введение
Развитие технического прогресса, увеличение численности населения и нерациональное использование природных ресурсов земли, привело к появлению серьезных проблем в области экологии. Нарушение природного равновесия проявляется на локальном и глобальном уровне в виде ухудшения экологической обстановки, климатических и иных изменений на планете. Тема экологической безопасности является довольно актуальной в современном мире [1].
Отходы — это одна из основных современных экологических проблем, которая несет в себе потенциальную опасность для здоровья людей, а также опасность для окружающей природной среды. Во многих странах до сих пор существует недопонимание всей серьезности ситуации. С точки зрения естественных наук, любое вещество теоретически может быть использовано тем или иным образом. Естественным ограничением использования является экономическая целесообразность использования. Природа до определенного времени справлялась с переработкой отходов сама, но технический прогресс человечества сыграл важную роль в этом моменте. Да, и немало важный фактор — это современный объем, производимого мусора. Он просто огромен.
На сегодня отходы и мусор можно рассматривать, как сырье. Их можно перерабатывать и повторно использовать. На каждого городского жителя, примерно, приходится от 500 до 800 кг отходов за год. По имеющимся у ученых сведениям, на каждого из жителей Земли приходится примерно по 1 тонне мусора в год. И если бы весь накопившийся за один год мусор не уничтожался, а сваливался в одну кучу, то тогда из него образовалась бы гора с высотой примерно, как Эльбрус (5642 м). И это число все время растет. Планету буквально заполонили мусором. Гниющий мусор является благоприятной средой для множества микроорганизмов, которые могут вызывать инфекции и различные заболевания [2].
Переработка отходов не только снижает их количество, но и позволяет получать вторичное сырьё, пригодное для производства новых продуктов. Еженедельно в крупных сетевых продовольственных магазинов, комбинатах питания и овощных базах остается большое количество отходов сельскохозяйственной продукции, овощей и фруктов, которые утилизируется наряду с бытовыми отходами.
По данным на 2017 год полигоны, на которые такие отходы утилизируется, не соответствуют санитарно-эпидемиологическим нормам [3, 4]. Решение проблемы утилизации отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья, заключается в их переработке, с целью получения жидкого биотоплива на базе Белгородской области.
Исследовательская часть
Аналитический обзор известных результатов по выбранной теме
По данным отраженным в «Рециклинг отходов АПК 2016 год» потенциально возможные объемы растительного сырья и отходов для использования в энергетике России позволят уже в 2020 г. получить более 10600 тыс. биотоплива [5].
Для утилизации отходов и производства из них
твердых, жидких и газообразных топлив используют различные термохимические технологии:
- прямое сжигание; пиролиз; быстрый пиролиз; газификация; синтез; каталитическая деполимеризация.
Наиболее распространенными являются технологии пиролиза и быстрого пиролиза.
Пиролиз представляет собой термическое разложение органических соединений без доступа воздуха. Продуктами пиролиза являются жидкое топливо, получившее название «бионефть», и газообразное топливо – пиролизный газ. Наиболее термоустойчивые компоненты растительной биомассы, основу которой составляет полимер – лигнин, остаются в твердом состоянии. По физическим свойствам лигнин близок к древесному углю и может использоваться как топливо или как сырье для производства различных материалов. Бионефть является промежуточным продуктом, используется для производства разных видов автомобильного топлива, а также в качестве котельного топлива как альтернатива мазуту (табл. 1).
Таблица 1
Физические свойства бионефти и мазута
Показатели | Бионефть | Мазут |
Плотность, кг/м3 | 1200 | 980 |
Температура вспышки, єС | 50-100 | 110 |
Наиболее существенными недостатками бионефти по сравнению с дизельным топливом являются пониженная теплотворная способность; повышенное содержание воды; высокие кислотность, коррозионная активность, вязкость; неустойчивость и расслоение при хранении. Главным преимуществом является высокая экологичность. Небольшая добавка бионефти (в пределах 5%) к дизельному топливу заметно снижает дымность и вредность выхлопных газов двигателя. В этой связи наиболее целесообразно производить смеси на основе дизельного топлива с добавкой бионефти (до 20%), что позволит устранить некоторые недостатки бионефти и сделать топливо более экологичным.
Основными недостатками такого типа топлива являются присутствие в составе неразложенных фрагментов лигнина, высокое содержание органических кислот, отсутствие компонентов качественных топлив нефтяного происхождения – аренов и алкенов.
Главным направлением повышения качества пиролизного продукта должно стать изменение химического состава исходной биомассы, например, за счет добавления в биомассу компонентов, улучшающих химический состав продукта путем его приближения к составу нефтяного происхождения. Однако проблему приготовления
смесей биомассы с дополнительными реагентами невозможно решить прямым смешением. В ВИЭСХ разработана технология каталитической деполимеризации биомассы растительного происхождения. Процесс заключается в термическом растворении твердой биомассы в присутствии доноров водорода с участием катализатора. Основной продукт термического растворения – жидкий субстрат, который можно перерабатывать в моторное топливо. Основная химическая задача осуществления предлагаемой технологии – подбор наиболее эффективных реагентов [6].
Производство биоэтанола
Одним из видов жидкого биотоплива, получаемого из растительного сырья, является биоэтанол – этанол, изготавливаемый из биомассы или из биологически разлагаемых компонентов отходов. В отличие от пищевого спирта, из которого производятся алкогольные напитки, топливный этанол не содержит воды и производится методом укороченной дистилляции, содержит метанол и сивушные масла, бензин, что делает его непригодным для применения на пищевые цели. Технологические процессы производства этанола постоянно совершенствуются. НПК «Экология» (Москва) предлагает технологию, согласно которой спиртовое брожение осуществляется в условиях вакуума с одновременной отгонкой выделяющихся во время брожения спиртовых паров. Технология позволяет существенно снизить себестоимость биоэтанола и стоимость технологического оборудования для его производства. По мере преобразования глюкозы в спирт и углекислый газ происходит их непрерывный отвод из ферментера с последующей конденсацией паров этанола. В результате концентрация спирта в браге на протяжении всего процесса брожения-дистилляции сохраняется на уровне 2,5-3,5%. Брожение под вакуумом позволяет сохранить жизнеспособность дрожжей и их высокую активность. Удалению спирта и СО2 сопутствует процесс частичного испарения воды из браги. Это позволяет получить по окончании процесса брожения концентрированную барду (26-30% сухого вещества), которая направляется на сушку и дальнейшую переработку. Высокая конечная концентрация дистиллята и сухих веществ в барде является особенностью данного технологического процесса. Полученный спиртовой дистиллят далее направляют на ректификацию для получения биоэтанола. Технологическая схема получения биоэтанола представлена на рис.1.
Рис.1. Технологическая схема получения биоэтанола
Применение данной технологии позволяет повысить скорость образования спирта; снизить водопотребление путем повышения концентрации сухих веществ в сбраживаемом сусле и барде, сократить стоимость потребляемых энергоресурсов до 40%. Федеральный индустриально - финансовый союз по реализации президентских программ, ФГУП «Компомаш-ТЭК» и ФГУП «Красноярский машиностроительный завод» предлагают энергосберегающие технологии и оборудование по получению биоэтанола из любого растительного сырья и его отходов с использованием специального виброимпульсного параболитического измельчения [7, 8].
Экспериментальная часть
Описание методов решения поставленной задачи
Проведение экспериментов по получению жидкого биотоплива и анализ результатов
При выполнении проектно-исследовательской работы был проведен эксперимент, направленный на получение жидкого биотоплива на базе БГТУ им. Шухова кафедра «Автоматизация производства» Был применен метод быстрого пиролиза (Приложение 1). Стоит отметить, что количество образовавшихся в процессе пиролиза веществ напрямую зависит от начального состава твердых бытовых отходов и от текущих условий, при которых происходит сам процесс пиролиза.
Рис. 2. Зависимость веществ
Автором была использована технология низкотемпературного пиролиза. Главным в установке является реактор, состоящий из швельшахты и шахтной печи. В верхнюю часть реактора поступает исходное биосырье, которые в процессе спускаются ниже через швельшахту. В верхних слоях реактора происходит подсушивание сырья, которое поступило в реактор. Затем сырье под действием собственного веса продвигается в среднюю часть реактора, где и происходит непосредственно сам процесс пиролиза.
Здесь, в бескислородной среде, происходит коксование сырья и его термическое разложение. Для защиты атмосферного воздуха от загрязнения делается следующее - из пиролизного реактора дымовые газы проходят через котел-утилизатор, затем они направляются в распылительную сушилку и после этого попадают в абсорбер. После очистки дымовых газов в абсорбере суспензией известкового молока, отработанная суспензия отправляется в распылительную сушилку, а газы выбрасываются в атмосферу.
Во время данного процесса происходит высокоэффективное обезвреживание твердого сырья, которое затем попадает в нижнюю часть реактора и выводится наружу. Полученный в результате данного процесса шлам, представляющий собой смесь золы и солей, собран в контейнеры и отправлен на предприятия (Приложение 2). Продукты пиролиза являются абсолютно безопасными с экологической точки зрения.
Автором проведен эксперимент, направленный на получение биоэтанола на базе кафедры «Теоретическая и прикладная Химия» БГТУ им. , по итогам которого биоэтанол был получен в результате спиртового брожения (ферментации частей растительного сахара и крахмала) с последующей ректификацией (Приложение 3).
Процесс получения биологического спирта представлял некоторую сложность, так как ему предшествовало большое число технологических операций, связанных с выделением отдельных компонентов: крахмала, глютена, зародыша и клетчатки – в водной среде. Технологическая цепочка во многом схожа с процессом производства пищевого спирта.
Сначала происходит подготовка сырья. Затем направляется для последующей сепарации зародыша и отделения клетчатки. Оставшийся после сепарации раствор, содержащий растворенный крахмал и глютен, направляется на вторую стадию сепарации. На данном этапе происходит выделение глютена из оставшегося раствора с образованием влажного глютена и крахмала. Полученный влажный крахмал, посредством разных технологических операций, преобразуется в следующие продукты: сухой крахмал, этанол, концентрированную фруктозу (Приложение 4).
В отличие от пищевого спирта, биоэтанол почти не содержит воды (его концентрация – 99,8%) и производится укороченной дистилляцией (две ректификационные колонны вместо пяти).
Рис. 3. Содержание воды
Основными составляющими биологического спирта являются метан и сивушные масла, что делает его непригодным для пищевых целей (Приложение 5). Особенностью производственного процесса является получение так называемого «ко-продукта». После ферментации остается углекислый газ, образующийся в больших количествах в ходе технологических операций, он был отправлен на переработку (Приложение 6).
Анализ работы мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group и плодопитомник» по направлениям утилизации отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции
Автором рассмотрена работа мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group, в которую входят магазины нескольких торговых сетей: «Пятёрочка», «Перекрёсток», «Карусель». В ходе исследования мы побывали в 5 торгово-розничных магазинах и проанализировали их деятельность по вопросу утилизации отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции. Установлено, что розничная сеть отправляет остатки фруктов и овощей, нереализованных в процессе деятельности, на мусорные полигоны наряду с бытовыми отходами (Приложение 7). Об этом говорит договор, заключенный сетью с компанией «Экотранс» по вывозу ТБО. Оплачивая тарифы за вывоз мусора, в том числе плодово-ягодных отходов и сельскохозяйственной продукции, магазины терпят убытки. В компании разработаны бизнес-процессы, которые регламентируют процедуру списания подобных товаров. Они обязывают директоров магазинов списывать некондиционный товар на ежедневной основе. Проработав печатные издания, мы обнаружили что в ассортименте X5 Retail Group скоропортящиеся продукты составляют половину всего товарооборота, из них 11% – фрукты и овощи. В X5 внедряют специальное программное обеспечение складов, позволяющее более эффективно отслеживать срок годности товаров. Технология утилизации пищевых отходов может включать в себя их захоронение либо измельчение на специальных установках вместе с упаковкой [9]. В Минсельхозе сообщают, что исходя из установленных нормативов будет исчисляться размер платы за негативное воздействие на окружающую среду. Ставки определяются правительством. Согласно постановлению правительства № 000, они могут достигать 24,5 млн рублей за одну тонну веществ, загрязняющих окружающую среду [3].
В рамках реализации проектно-исследовательской работы была исследована структура работы плодопитомник», одного из ведущих хозяйств в Белгородской области. Особое внимание уделялось вопросу утилизации отходов, нереализованных в процессе деятельности. Хозяйство расположено в Корочанском районе Белгородской области на территории Поповского сельского поселения.
В структуре хозяйства 1032 га плодовых насаждений, из них:
- 450 га плодоносящих садов; 500 га интенсивных садов; питомник 70 га с объемом производства более 1 млн. штук саженцев; крупнейший в Центральном федеральном округе маточник клоновых подбоев–7 га; плантация земляники – 10 га, заложенная по международной программе (Израиль, Голландия, Польша, Россия); малина – 2 га.
По данным представленным плодопитомник» о количестве нереализуемой продукции за 2017 год нами было выяснено, что большая часть нереализуемых отходов отправляется на захоронение. Летом это порядка 40 тонн, осенью – 30 тонн, зимой – 7 тонн, весной – 20 тонн.
Исследование работы Белгородской биогазовой станции и анализ специфики проектов, разработанных институтом альтернативной энергетики по процессу получения биотоплива
В рамках реализации проекта была исследована работа Белгородской биогазовой станции, первой в стране биогазовой станции промышленных масштабов, расположенной в селе Лучки Прохоровского района.
За 1 год биогазовая станция «Лучки» перерабатывает 98 тысяч тонн отходов. Конечную продукцию биогазовой станции составляют органические удобрения (эффлюент) и биогаз, который в свою очередь может быть очищен до состояния биометана, либо служить сырьем для выработки электрической и тепловой энергии.
В настоящее время в стране нет аналогов производства электрической и тепловой энергии на основе биогаза в таких объемах.
Также были проанализированы проекты, разработанные Институтом Альтернативной Энергетики.
В работе над снижением негативной автотранспортной нагрузки на экологию наиболее перспективным направлением является разработка и внедрение экологически чистого топлива. При этом эффективность такого решения должна складываться из стоимости продукта и сохранения возможностей самого транспорта, оставляя его быстрым и удобным. Поэтому большое количество проектов направлено на разработку установок по созданию экологически чистого топлива.
Также в рамках реализации проекта «Адаптация и анализ эксплуатационных регламентов и проектных решений биогазовой установки «Лучки», разработанного институт альтернативной энергетики» было рассмотрено предложение о возможности внедрения инновационных установок по получению жидкого биотоплива.
Внесение предложений для реализации пилотного проекта по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья с целью получения жидкого биотоплива на базе Белгородской области
Белгородская область на сегодняшний день признана, по оценкам экспертов, стартовой площадкой для реализации пилотных проектов. На сегодняшний день это инновационный регион, в котором в повседневной жизни используются все достижения науки и техники. Так 2017 год был посвящен анализу проблем экологии и проектам, связанных с решением этих проблем. На сегодняшний день работы в области проектно-исследовательской деятельности на тему экологии активно продолжаются.
В рамках реализации собственного проекта «Анализ способов получения жидкого биотоплива из сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья на примере Белгородской области» автором внесено предложение о разработке Пилотного проекта, основной целью которого служит сбор и переработка отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья, направленные на получение жидкого биотоплива.
В рамках разработки предложения нами была проанализирована работа мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group, в которую входят магазины нескольких торговых сетей: «Пятёрочка», «Перекрёсток», «Карусель», в ходе нашего исследования мы побывали в 5 торгово-розничных магазинах и проанализировали их деятельность по утилизации отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции.
Также по данным представленным плодопитомник» о количестве нереализуемой продукции за 2017 год сделаны следующие выводы.
Можно говорить о разработке программы реализации отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции для вышеперечисленных компаний на бонусных условиях. Это будет способствовать развитию целевой федеральной программы «Отходы» по Белгородской области на 2017-2022 гг. В рамках реализации данной программы возможно заключение договора Департамента финансов Белгородской области с компанией «Экотранс» по вывозу ТБО о возможной бонусной системе при реализации отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции.
Также проанализирована работа биогазовой станции «Лучки», расположенной в селе Лучки Прохоровского района, и проекты, разработанные для модернизации этого объекта и направленные на получение жидкого биотоплива, в частности «Адаптация и анализ эксплуатационных регламентов и проектных решений биогазовой установки «Лучки».
Таким образом, автором вносится предложение о реализации пилотного проекта по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья на базе Белгородской области.
Основным механизмом работы будет служить сбор отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции с торговых площадок Белгородской области, а именно мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group и плодопитомник», и отправка этого сырья для дальнейшей переработки, результатом которой станет жидкое биотопливо, используемое в качестве добавок к моторному топливу.
Разработка программы для «МУП Белгородский Электротранспорт» и автомобилистов региона, направленной на использование биотоплива в качестве добавки к моторному топливу
По данным, представленным в статье [10], можно сделать вывод о том, что наиболее экологически загрязненным является участок следования автобусного маршрута №7 (Приложение 9).
Таблица 2
Масса загрязняющих веществ поступающих в атмосферу на участке следования автобусного маршрута №7, (кг)
Период | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 |
твердые | 14,1 | 13,6 | 13,4 | 14,0 | 14,5 |
газообразные и жидкие | 180,8 | 182,3 | 183,0 | 183,1 | 183,7 |
диоксид серы | 7,0 | 7,2 | 7,5 | 7,56 | 7,8 |
оксид углерода | 64,7 | 69,1 | 75,4 | 76,9 | 77,0 |
углеводороды | 67,0 | 67,8 | 67,9 | 70,2 | 71,0 |
Исходя из этого, предпочтителен запуск инновационных автобусов, в основе работы которых лежит использование жидкого биотоплива. Реализация этой задачи будет способствовать улучшению экологических показателей на данном маршруте. Подготовлено обращение к населению с понятиям «экология», «экологическая проблема» (Приложение 10). Предложено взаимодействие и привлечение соседних регионов к использованию экологически-чистого транспорта в рамках реализации государственной и мунициципальной программы «Охрана окружающей среды» на 2017-2022 годы.
Распространение среди жителей региона информации о положительном влиянии жидкого биотоплива на экологическую ситуацию в стране
В рамках реализации проекта среди старшей возрастной группы (учащихся 10-11 классов и их родителей) ГБОУ БИЮЛИ был проведен опрос, в ходе которого выяснено, что более половины населения региона (66,7%), не осведомлены в понятиях «экология», «экологическая проблема», число опрошенных при этом составило 500 человек (рис.4).
Рис. 4. Осведомленность населения в понятии: "Экология"
Помимо этого было проведено анкетирование среди старшей возрастной группы (учащееся 10-11 классов и их родителей) ГБОУ БИЮЛИ, которое установило основные взгляды и позиции населения на экологические проблемы, число опрошенных так же составило 500 человек (рис.4).
Рис. 4. Результаты анкетирования
По выявленным результатам опроса и анкетирования нами выдвинуто предложение о проведении серии экологически осведомительных мероприятий для распространения экологической культуры среди жителей региона. Таким образом, мы предлагаем разместить в общественном транспорте города, в учреждениях массового посещения агитационные плакаты, иллюстрирующие состояние экологии Белгородского региона.
В рамках реализации проекта по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья для получения жидкого биотоплива возможно размещение методических гидов, имеющих социальную направленность, в которых будут отражены основные характеристики жидкого биотоплива и влияние на экологическую обстановку в социальных сетях, в массовой печати, а так же в форме иллюстрированных баннеров в общественном транспорте города, в учреждениях массового посещения.
Привитие подрастающему поколению экологической культуры и разъяснение необходимых аспектов использования жидкого биотоплива возможно путем проведения серии экологических уроков среди учащихся 5-11 классов в рамках реализации Всероссийской Экологической акции «Сделаем вместе» (Приложение 12).
Разработка программы для «МУП Белгородский Электротранспорт» и автомобилистов региона, направленную на использование биотоплива в качестве добавки к моторному топливу
В настоящее время цена за баррель нефти в среднем достигает 70 рублей. Цена за литр бензина АИ 95 достигает в среднем 37 рублей (Приложение 11).
Автомобили передвигающиеся на традиционном бензине, изготовленном из нефтяных продуктов, наносят глобальный урон экологии. В атмосферу попадают подвижные источники (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода, углеводороды и оксиды азота. Оксид углерода (СО) и оксиды азота поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60% от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20%), топливного бака (около 10%) и карбюратора (примерно 10%); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90%) и из картера (10%) [7].
При использовании автомобилистами Белгородской области жидкого биотоплива в качестве добавок к моторному топливу, будет действовать бонусная система.
Автомобилисты, использующие в качестве заправки транспортного средства биотопливо, получат универсальную экологическую карту привелегий.
Использование этой карты даст возможность:
- бесплатной парковки в любой части города;
- ремонта автомобильного средства на бонусных условиях; участия в экологических акциях, розыгрышах и получения призов; при оплате покупок в магазинах в компании X5RETAILGROUP будет действовать Cash Back; начисление бонусов при заправке автотранспортного средства.
Результаты работы
Проведены экспериментальные опыты по получению жидкого биотоплива с применением метода быстрого пиролиза, а также получение биоэтанола в результате спиртового брожения с последующей ректификацией. Разработано предложение для мультиформатной продуктовой розничной компании X5 Retail Group и плодопитомник» по направлениям утилизации с дальнейшей переработкой отходов плодово-ягодного сырья и сельскохозяйственной продукции. Проанализирована работа Белгородской биогазовой станции и выявлена возможность внедрения инновационных установок по производству биотоплива. Разработана концепция пилотного проекта по переработке отходов сельскохозяйственной продукции и плодово-ягодного сырья с целью получения жидкого биотоплива на базе Белгородской области. Предложена методика по распространению среди жителей региона информации о положительном влиянии жидкого биотоплива на экологическую ситуацию. Проведен опрос среди жителей региона на выявление основных позиций и взглядов на тему экологии; Разработана программа для «МУП Белгородский Электротранспорт» и автомобилистов региона, направленная на использование биотоплива в качестве добавки к моторному топливу.
Заключение
В процессе выполнения проектно-исследовательской работы был проведен ряд экспериментов по получению биотоплива.
На практике в лабораторных условиях был проведен эксперимент по получению биотоплива при использовании технологии низкотемпературного пиролиза. В результате данного процесса был получен шлам, представляющий собой смесь золы и солей.
При исследовании свойств полученного топлива было обнаружено что образуется максимальный выход жидких и твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания.
Таким образом, данный метод подходит для получения первичной смолы – ценного жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры, являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать в качестве энергетического и бытового топлива.
С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие, как отработанные масла, отстойные вещества. В целом процесс требует меньших капитальных вложений.
Также был проведен эксперимент по получению биотоплива с применением технологии получения биоэтанола.
Основными составляющими полученного топлива являются метан и сивушные масла, что делает его пригодным для получения биотоплива.
В сравнении с бензином, использование биоэтанола намного предпочтительнее. Исходные вещества при этом возобновляемы. Нефть так же является возобновляемым ресурсом, только процесс её образования занимает миллионы лет, и при том ее переработка пагубно воздействует на экологию.
Органическое топливо считается экологичным ещё и потому, что оно «нейтрально в качестве источника парниковых газов», при производстве и сжигании в двигателе одного литра биоэтанола в атмосферу попадает столько же углекислого газа, сколько его было поглощено в процессе фотосинтеза теми же растениями, из которых он получен.
Было предложено решение задач в рамках программы «Разработка программы для автомобилистов региона по использованию жидкого биотоплива».
Стоит отметить, что использование жидкого биоэтанола в качестве топлива для автомобилей является безопасным для окружающей среды.
Список литературы
Энергетика и климат // Экология и жизнь. 2016. №3. C. 41-47. Глобальное влияние мусора // Экология и жизнь. 2015. № 4. C. 58-59. , Загрязнитель платит. Экологическая безопасность - проблема 21 века // Экология и жизнь. 2016. №10. C. 13-17. Рециклинг отходов России 2017. [Электронный ресурс]. URL: http://www. cleandex. ru/news/2017/10/10/konferentsiya_pererabotka_othodov_2017 (дата обращения: 10.01.2018). Рециклинг отходов в АПК. [Электронный ресурс]. URL: http://krasikc-apk. ru/wp-content/uploads/Books/Рециклинг отходов в АПК. pdf/ (дата обращения: 10.01.2018). Пиролиз углеводородного сырья». Автор: , и др. М.: Химия, 1987. 240 с. Издание Национальной лаборатории возобновляемой энергетики (National Renewable Energy Laboratory). [Электронный ресурс]. URL: https://altenergiya. ru/ (дата обращения: 10.01.2018). Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. СПб.: СЗТУ, 2003. 79 с. Публицистическое издание «X5 Retail Group». [Электронный ресурс]. URL: https://ru. wikipedia. org/wiki/X5_Retail_Group/ (дата обращения: 10.01.2018). , Автоматизированная система мониторинга воздушной среды как информационная поддержка принятия управляющих решений // Вестник ИрГТУ. 2014. №3(86). C. 12-20.