Биодизель

Биодизель чаще всего определяют как биотопливо на основе различных растительных масел, но уже разработана и опробована технология эффективного производства биосентетического топлива из отходов животноводческих предприятий(навоз, помет и т.д), а также любых других углеродосодержащих отходов например из не перерабатываемых пластиков.

Технология производства биодизеля из растительных масел достаточно хорошо описана, есть много информации в интернете, были и телевизионные репортажи. Наш сайт посвящен животноводству и мясоперерабатывающей промышленности и все публикуемые материалы, так или иначе связаны именно с животноводством.

Поэтому мы не будем приводить примеры установок производящих биодизель только из растительного сырья, для нас наиболее интересно производство биодизеля в первую очередь из отходов животноводческих и птицеводческих предприятий в частности из навоза и помета, но с возможностью утилизации бытовых и промышленных отходов.

Но прежде чем перейти к рассмотрению вопроса, что такое биодизель, и как его получают из навоза нам хотелось бы сказать несколько слов о ситуации с отходами сложившейся в последние несколько лет в мире.

Глобальный сценарий развития общества показывает три критических тенденции:

• Рост цен на энергоносители в комбинации с рисками загрязнения окружающей среды.
• Рост количества отходов и стоимости их переработки.
• Рост загрязнения окружающей среды, вызванного выбросами использования  продуктов нефтепереработки и продуктов горения отходов (мусора разного вида).

Если кто-то думает, что Россию не затронут эти проблемы, тот сильно и жестоко ошибается, уже сейчас заметен сильный рост цен на дизельное топливо, а повышение цен на остальные энергоносители не за горами. Данные проблемы способствуют повышению спроса на альтернативные источники энергии, более чистые и менее дорогие. В настоящее время есть два основных типа предложений по источникам альтернативной энергии:

• Солнечная, ветряная, гидроэнергетическая, геотермальная и прочее.
• Новые виды топлива, полученные из трансформации биомасс и/или отходов в том числе биодизель.

Давайте рассмотрим все существующие на сегодняшний день системы трансформации энергии из органических веществ, в том числе и проблему утилизации городского мусора(основной способ его утилизации на сегодня - сжигание).

Печи для сжигания.

Этот процесс предусматривает сжигание мусора для производства тепла и, следовательно, энергии. Конечно, используются всевозможные устройства для удаления из дымов всех опасных и ядовитых веществ, которые могли бы попасть в атмосферу (тяжелые металлы, диоксин, мелкая пыль и пр.).  Но выброс СО2 остается неизбежным. Остается также большое количество золы и шлаков(35-40%), которые также являются ядовитыми и оказывают воздействие на окружающую среду и, следовательно, должны опять храниться на организованных свалках. Экономическая отдача от сжигания, к сожалению, очень низкая и вся система утилизации подобным способом может функционировать, если сжигание  финансируется (100-150евро/тонна). Размеры печей для сжигания огромны и большое количество отходов привозится с большой площади, издалека, что несет в себе опять высокие траты и вредное воздействие на окружающую среду при перевозке. Социальное воздействие таких установок очень высокое и поэтому становится невозможным их строительство, учитывая мнение местного населения.

Пиролиз и газификация.

Речь все равно идет о системах сжигания (темп. 700-1200°С, а в некоторых случаях и выше). Это системы находятся на пути дальнейших изучений и испытаний. По техническим проблемам и проблемам воздействия на окружающую среду до настоящего времени эти установки не являются надежными (например, установки пиролиза требуют обслуживания каждые 1000-1500часов).

Биомассы и биогазовые установки.

Биомассы, происхождения от отходов агрикультуры, навоз от зоотехники, отходы деревообработки, органические отходы сортированного городского мусора иногда подвергаются сжиганию или переработке на установках биогаза. До настоящего времени эти системы используются мало, т.к. не все биомассы повергаются быстрому разложению анаэробными бактериями, и кроме того, остается некоторая часть (до 80%), которую нужно дополнительно утилизировать.

Наша технология получения биодизеля:

С помощью разработанной нами технологии можно разрешить все эти проблемы, она позволяет перерабатывать все указанные выше отходы и биомассы как раздельно, так и в их смеси.

Технология имеет целью рекуперацию энергии, присутствующей во всех органических соединениях (биомасса, бумага, солома тростника, опилки и ветки, все отходы ферм и пищевых предприятий, пакеты и другие пластиковые изделия, бытовые городские отходы) способом новаторским и оригинальным:

• Установка по производству биодизеля работает в непрерывном цикле (около 8000 часов в год).
• Система не основана на процессе сжигания.
• Не происходит загрязнения окружающей среды.
• Полное уничтожение органических отходов.
• Производство электро-энергии.
• Процесс производства биодизеля происходит при достаточно низкой температуре (около 350°С) и, следовательно, даже в присутствии таких «загрязнителей» как Cl и S не производит опасные ядовитые отходы (например, - диоксин).
• Легко контролируется даже на расстоянии и производство является безопасным.
• При этой технологии установкой производится: один газообразный продукт, один жидкий и один твердый, которые используются для получения энергии и могут быть определены как: биосингаз (синтетический биогаз), биосиндизель (синтетический биодизель) и твердое горючее (углеродистое соединение).
• Биодизель может сохраняться как жидкость и, следовательно, может в дальнейшем использоваться как источник для производства электрической энергии.
• Биодизель после очистки может использоваться для автомобильного транспорта.
• Эта технология позволяет перерабатывать «мусорные» органические соединения.
• Нет социального воздействия, т.к. не производит дымы и запахи и может быть размещено вблизи жилых районов.
• Установка является достаточно компактной и не занимает огромную территорию (как например, заводы сжигания мусора, которые для снижения стоимости утилизации, должны быть больших размеров и перерабатывать большое количество материала) и, следовательно, может быть помещена вблизи существующего склада исходного сырья, без необходимости его дальней транспортировки со всеми вытекающими из этого последствиями.

Немного истории о создании технологии производства биодизеля:

Группой инженеров из Италии в 2006 году была сформирована концепция переработки городского мусора для защиты окружающей среды. Работая над углублением этой темы, группа сформировала концепцию переработки мусора, используя каталитический крекинг, находя пути оптимизации процесса и сделав его непрерывным. Очарованные идеей получения двойного результата, т.е. переработка органических отходов без воздействия на окружающую среду и одновременно производство экологического топлива, группа перевела идею в технологию и воплотила ее в жизнь в виде рабочей установки.

В 2006 году была построена пилотная установка для переработки отходов свинофермы и потом городской свалки. В 2008 году были получены ожидаемые показатели и результаты:

• Процесс происходит без горения (350ºС).
• Производство Биосиндизеля - жидкого горючего вещества, использующегося для производства энергии электрической, термической и для автотранспорта.
• Производство Биосингаза (т.н. газ метан, эзан)  для использования производства электроэнергии и тепла.
• Перерабатывая продукты, указанные выше, устройство имеет нулевые выбросы в окружающую среду.

Теперь перейдем к описанию основных процессов производства биодизеля на нашей установке.

Три основных участка в процессе производства биодизеля.

• Загрузка и перемешивание.
• Реактор.
• Дистилляция и переработка вторичных продуктов.

Загрузка и перемешивание состоит из дозирующей системы и загрузочных насосов органического вещества, масла, катализатора и нейтрализатора.

Реактор, в нем происходит молекулярная каталитическая реструктуризация.

Реактор состоит из цистерны, в которой находится перерабатываемое вещество при температуре 350°С и реактора-центрифуги. Реагенты поступают в цистерну, находящуюся сверху реактора, где начинается первая фаза химической реакции. Более правильно будет сказать, что в цистерне происходит сжижение части материала, который потом направляется в реактор. Внутри самого реактора происходит второй процесс - молекулярная каталитическая  реструктуризация, благодаря наличию присутствующего катализатора. Действительно, вихревое движение обеспечивает непрерывный контакт между катализатором и трансформируемым материалом и со временем из-за диссипативных эффектов механического движения, температура системы повышается до 350°С. Другими словами, реактор играет двойную роль - содействия тесным контактам между присутствующими компонентами и производство необходимого тепла во всей массе.

Дистилляция и переработка вторичных продуктов

Продукт, поступающий из реактора, состоит из смеси газа, жидкости и твердых остатков. Эта смесь циклично поступает в циклонный сепаратор, до тех пор, пока жидкие и твердые не будут отделены от газообразных и паров. Жидкие/твердые возвращаются в производственный цикл реактора в цистерну загрузки, в то время как газ/пар поступают в колонну дистиллятор, который с помощью конденсации производит жидкое горючее вещество. На верху колонны происходит отделение неконденсируемых газов и легкие углеводороды типа бензина и керосина. Газ богат метаном пропаном, бутаном, СО2, СО с теплоемкостью около 4,5квт/кг. Вода и легкие углеводороды выделяются, ниже получается синтетическое топливо, похожее на дизель с теплоемкостью около 12 квт/кг.

Остатки (неорганические вещества, присутствующие в органическом на входе, использованные катализатор, нейтрализатор и углерод) процесса поступают в сепаратор, который разделяет жидкое вещество от твердого. Жидкая составляющая в форме масла поступает снова в процесс, а твердая после контроля качества поступает на свою утилизацию, имея в своем составе около 30-40% углерода с теплоемкостью около 3квт/кг.

Твердая составляющая имеет около 30% углерода, который имеет теплоемкость около от 20 000Кдж/кг до 29 000Кдж/кг и следовательно может быть использован для производства дополнительной энергии, регенерировав также катализатор. Также производимый газ (метан, Эзан) может быть использован для производства энергии. Жидкое синтетическое горючее, после охлаждения, разливается в цистерны и может быть использовано в дизельных двигателях (низкопарафиновое топливо).

Описание самой установки, фотографии и чертежи мы рассмотрим в следующей статье: "Биодизельные установки", кроме того мы рассмотрим "научное описание процесса", а также вещества и материалы используемые для переработки и получаемые на выходе.

СТАТЬИ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ОТХОДОВ