Биологическое сырье что это
Биотопливо
Пост опубликован: 27 апреля, 2017
Биотопливо – это источник энергии, который получается из растительного или животного сырья. Бывает в жидком, твердом и газообразном состояниях.
Что это такое биотопливо и его виды
Само слово биотопливо у многих людей на слуху, но что это конкретно, мало кто знает, тем более мало кто сможет объяснить, как и из чего его производят.
Биотопливо – это источник альтернативной энергии, который производится из биологического сырья.
Существует несколько видов подобного топлива, которые отличаются по своему физическому состоянию, это:
Твердое биотопливо 
Более широкое распространение в жизни человека получило твердое биотопливо. Этот вид топлива известен людям с древних времен – это обыкновенные дрова. В связи с развитием технологий и совершенствованием процессов обработки древесины, в данном сегменте твердого биотоплива появились новые участники, это топливные брикеты и топливные гранулы (паллеты), которые, по сути своей, похожи, отличаются лишь в технологии производства и способам использования.
Кроме древесных отходов, для изготовления брикетов и гранул используют отходы сельского хозяйства (солому, шелухи ветки и т.д.) и продукты жизнедеятельности животных (навоз, помет и т.д.).
Жидкое биотопливо
Данный вид биотоплива менее распространен, из-за малого производимого количества и необходимости конструктивных изменений в агрегатах, привычно работающих на бензине и дизельном топливе.
Существует несколько видов жидкого биотоплива, полученных путем переработки растительного сырья, это:
Газообразное биотопливо
Оно также пока не получило широкого распространения, к данному виду относятся:
Распространение данного вида энергоресурсов
В настоящее время биотопливо, во всех своих состояниях, разве лишь за исключением твердых видов, не нашло широкого распространения в повседневной жизни. Но в связи с тем, что запасы привычных видов энергии постоянно сокращаются, а запасы биомассы, которая может послужить сырьем для получения жидкого и газообразного видов биотоплива, колоссальны, то и работы по применению в повседневной жизни этих видов топлива, продолжаются.
Биотопливо, кроме различия по физическим свойствам, различаются еще по двум типам, это:
Распространение данных видов топлива напрямую связано с использованием биодизеля и биоэтанола, который является хоть ине в полной мере, но все же заменителем бензина.
В настоящее время объемы биомассы, которые могут быть переработаны, используются лишь на 5 – 6%, это обусловлено
финансовыми тратами для внедрения существующих технологий, инвестиций в эти исследования и технологии.
Разработчики проекта «Стратегии развития топливно-энергетического комплекса России до 2020 года» учли существующий потенциал нашей страны, который состоит из двух составляющих, это:
В рамках стратегии развития страны, разработки новых технологий и способах их внедрения, роста цен на традиционныеэнергоносители, привлекательность биотоплива неукоснительно растет и процесс внедрения этих технологий будет продолжаться.
Применение биотоплива для автомобилей
Как уже выше писалось, для современного топлива автомобилей есть замена в виде биотоплива, это:
Биодизель получают из растительных масел (рапсовое, соевое, пальмовое) и метанола.
Биодизель второго поколения производят из микроводорослей и масленичных культур. Отдельный вид биодизеля – грин-дизель, который является смесью углеводородов и представляется на рынке, как улучшающая добавка к обычному топливу.
Как правило, биодизель для заправки автомобилей используют в смеси с обычным дизельным топливом (соляркой) в соотношении 20/80%, где биодизеля 20%. Недостаток такого смешивания – повышенный расход топлива и снижение мощности.
Биоэтанол в чистом виде для заправки автомобиля использовать нельзя, т.к. это окислитель и растворитель. Для егоиспользования требуется реконструкция авто с заменой элементов топливной системы на узлы, изготовленные из нержавеющей стали и стойкого пластика.
В мире созданы автомобили с двигателями внутреннего сгорания, которые работают на смеси биоэтанола и бензина в соотношении:
Считается, что при данных пропорциях (кроме США, там автомобили были реконструированы), такое соотношение топлива не вредит системам автомобиля, что позволяет использовать биоэтанол уже при существующих технологиях.
Биотопливо для камина
По общепринятому мнению – лучшим топливом для камина являются спиртосодержащие жидкости. В связи с этим можно с уверенность сказать, что в качестве биотоплива для камина можно использовать:
Эти вещества можно использовать как в чистом виде, так и в составе с прочими составляющими.
Биотопливо для каминов производят в разных странах, это США, Канада, ЮАР и страны Европы. Наиболее известные в России польские компании «Kratki» и «Planika».
В России биотопливо для каминов производят: компания «БИОТЕПЛО», Мастерская биокаминов BioKer и еще ряд компаний.
Цены на биотопливо для каминов находятся в диапазоне от 500 («Planika») до 2000 рублей (BioKer) за 5 литров топлива.
Биотопливо из водорослей
Разработана и успешно используется технология получения биотоплива из водорослей.
Плюсом использования водорослей для промышленного применения, является то, что для их выращивания не требуется занимать части суши, они растут в любой воде и не требуют особого ухода, с одной стороны, а с другой – способны осуществлять значительный прирост биомассы за малые промежутки времени.
Имея в своем составе простые химические элементы, водоросли легко перерабатываются.
Как сделать своими руками
Человек в повседневной жизни периодически пользуется биотопливом, это с полной уверенностью можно отнести к твердым видам топлива – дрова, опилки, солома и т. д. Для изготовления топливных брикетов не нужно специальных приспособлений и механизмов, это может сделать каждый, у кого есть продукты переработки дерева и желание.
Более сложный процесс, это получение биотоплива из навоза, являющимся продуктом жизнедеятельности сельскохозяйственных животных. В этом случае получается биогаз, который можно использовать для сжигания, тем самым нагревать воду в системах горячего водоснабжения или теплоноситель, в системах обогрева зданий и сооружений.
Вначале следует определиться с местом, где будет располагаться установка. Выбранный участок должен быть удален от жилыхстроений, дабы не создавать неудобства запахами, выделяющимися в процессе брожения биомассы.
На выбранном участке выкапывается яма, в которой делается гидроизоляция и сооружается емкость накопитель. Емкость может быть из железобетонных колец с герметизацией стыков, кирпичной с оклейкой гидроизоляцией, металлической. В верхней части устраивается люк и крышка. Монтируются трубопроводы для отвода образовавшегося газа.
В построенную емкость загружается навоз, картофельная ботва и прочие растительные отходы, после чего все заливается водой. В емкости начнется процесс брожения, и как следствие, начнет выделяться биогаз.
С 1 кг органического вещества можно получить около 0,5 кг биогаза.
Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!
Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
Добавляйтесь в нашу группу в ВК:
и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.
Как устроено производство биотоплива, и какие проблемы оно решает
Что такое биотопливо
Биологическое топливо — это горючее растительного или животного происхождения. Предполагается, что оно заменит традиционные виды топлива из исчерпаемых ресурсов на те, которые производятся из возобновляемого сырья.
Например, к биотопливу можно отнести обычные дрова или рапсовое масло. Однако дизель и бензин вытеснили эти виды топлива, так как они дешевле, а массовая автомобилизация требовала больших объемов топлива.
Почему люди вновь вернулись к биотопливу? Первая причина — климатический кризис, который усугубляется выбросами парниковых газов от использования ископаемого топлива. На транспорт приходится практически четверть от всей эмиссии углекислого газа, связанной с производством энергии. С 1970 года объем выбросов парниковых газов в транспортном секторе вырос вдвое, из которых 80% приходится на дорожный транспорт.
Вторая причина — поиск возобновляемых источников энергии, так как запасы нефти и угля вскоре могут полностью закончится. Сюда же можно добавить и скачки цен на углеводороды.
Виды биотоплива
Твердое биотопливо
Самый типичный и древний вид твердого биотоплива — дрова. Однако сейчас в чистом виде и в крупных масштабах их уже почти не используют. Наиболее ходовым твердым видом биотоплива стали пеллеты, получаемые из древесных опилок или коры, соломы, оливковых косточек, ореховой скорлупы или шелухи семечек подсолнечника. Также пеллеты делают из навоза крупного рогатого скота.
Пеллеты заменяют уголь, дрова и солярку. При сгорании они не выделяют вредных веществ и практически не дымят (в отличие от угля и дизеля). Кроме того, они более энергоэффективны, чем обычные дрова. Плюс пеллетов также в минимальном содержании золы, что снижает потребность в обслуживании печей и котлов. Кроме того, они имеют самую низкую цену по сравнению с другими видами биотоплива.
Жидкое биотопливо
Биоэтанол — наиболее популярное и массовое жидкое биотопливо. Его получают путем ферментации крахмала или сахара. Бразилия и США входят в число лидеров по производству биоэтанола. В США биотопливо на основе этанола производят из кукурузы и обычно смешивают с бензином для получения гибридного топлива. В целом в США на биотопливо приходится 5% от всего энергопотребления. В Бразилии биотопливо на основе этанола делают из сахарного тростника, а в Англии даже производят из сахарной свеклы.
Биодизель — второе по популярности жидкое биотопливо. Биодизель делают в основном из масличных растений, таких как соя или масличная пальма, и в меньшей степени из других масляных продуктов, например, отходов кулинарного жира после жарки во фритюре. Биодизель используется в дизельных двигателях и обычно смешивается с нефтяным дизельным топливом в различных пропорциях.
Биобутанол — четырехуглеродный спирт, который также относится к биотопливу. Его делают из того же сырья, что и этанол. Преимущества биобутанола по сравнению с биоэтанолом заключаются в том, что биобутанол не смешивается с водой, имеет более высокое содержание энергии и более низкое давление паров, что означает более низкую летучесть в результате испарения.
Диметиловый эфир. Его можно получить из биомассы, но в промышленных масштабах исходным сырьем для него остается природный газ. Плюс такого топлива в том, что его энергоэффективность практически равна дизельному топливу, однако плотность энергии у диметилового эфира вдвое ниже, чем у дизельного топлива, поэтому для него требуется топливный бак в два раза больше. К тому же для транспортных средств нужна специально разработанная система для работы двигателя на диметиловом эфире.
Сейчас инженеры активно разрабатывают новое поколение жидкого биотоплива, полученного с помощью водорослей. Водоросли выращивают в больших бассейнах или на фермах, они превращают солнечный свет в энергию и хранят ее в виде масла. Масло извлекается механически (при прессовке биомассы) или с помощью химических растворителей, которые разрушают стенки клеток. Дальнейшая переработка и очистка дает биотопливо, подходящее для использования в качестве альтернативы традиционным видам топлива.
Газообразное биотопливо
Биогаз — это газ, состоящий в основном из метана и углекислого газа в различных пропорциях в зависимости от состава органического вещества, из которого он был получен. Основными источниками биогаза являются отходы животноводства и сельского хозяйства, сточные воды и органика из бытовых отходов. Биогаз образуется в результате процессов биологического разложения без доступа кислорода (анаэробное сбраживание).
Биоводород — аналог обычного водорода, который получают из биомассы. Термохимический способ представляет собой нагрев исходного сырья без доступа кислорода до высоких температур, например, древесных отходов, при котором выделяется водород и другие попутные газы. При биохимическом способе получения биоводорода в биомассу добавляют специальные микроорганизмы, которые ее разлагаются с выделением водорода.
Плюсы и минусы биотоплива
Преимущества:
Недостатки:
Где используется биотопливо
Пока речь в основном идет о потреблении его в домашних условиях. Обычно твердые виды биотоплива используют в бедных странах, где нет других источников энергии, для приготовления пищи, стирки и уборки или для обогрева самого дома. 80% всего потребляемого сегодня биотоплива используется как раз для этих целей. 18% биотоплива задействовано в промышленности как источник энергии и смазочных материалов. Биотопливо часто упоминают в качестве альтернативы бензину для автомобилей, но сейчас только 2% используется в транспортной отрасли.
Перспективы биотоплива
У биотоплива есть шанс занять только часть рынка, поскольку его потенциал ограничивают искусственно. Так, в ЕС действуют правила, запрещающие использовать более 7% продовольственных культур в качестве сырья для биотоплива. В краткосрочной перспективе биотопливо не требует замены существующей инфраструктуры и двигателей, но маловероятно, что весь энергетический комплекс сможет перейти исключительно на него.
Биологические ресурсы: что это такое, их виды и применение
Содержание:
Биологические ресурсы – это ресурсы растительного и животного мира. Они являются значимым элементом окружающей среды для населения планеты. К природным ресурсам относят все виды бактерий, водорослей, грибов, животных и растений. В целом они представляют собой комплексную экосистему. Биологические ресурсы – это определение живых организмов, которые были окультурены людьми. Породы животных, разновидности цветов, культурных растений, которые применяет промышленная и сельскохозяйственная отрасли.
Биоресурсы – это природный источник, который человек использует, чтобы получать продукты питания, материалы для производства, обеспечивать досуг, отдых, комфортные условия проживания. Каждый ресурс играет важную роль в комплексной экосистеме. С их помощью выводятся новые растения, животные, микроорганизмы.
Мир содержит множество разнообразных организмов, способных к размножению и восстановлению. Каждая страна должна уделять особое внимание обеспечению должных условий для возобновления ресурсного потенциала. Ввиду активного, неконтролируемого использования биоресурсов велика вероятность их уничтожения. Животные вымирают по причине проблем с экологией, лес вырубают люди для собственных нужд, это приводит к гибели растений.
Что такое биологические ресурсы, оценка объема
Земля изначально богата биологическими ресурсами, которые являются основой существования людей на планете. Это все организмы, используемые людьми в косвенной или прямой форме при потреблении. К ним относят:
Биологические ресурсы представляют вид природного потенциала, который исчерпывается, однако может восстанавливаться. Необходимо тщательно регулировать его использование. Это исключит вероятность нарушения биомасс и численности за счет эксплуатации людьми. Структурные особенности природы должны поддерживаться, оставаться неизменными.
Климатический пояс играет большую роль в формировании биоресурсов. В каждой стране есть различные запасы, которые способны обеспечить комфортную жизнь людям. Если они истощаются, это может вызвать массовый голод, развитие смертельных болезней, природные катастрофы и другие критические события. Крупные страны, такие как Америка, Франция, Германия, регулярно принимают участие в поддержании биологического баланса планеты.
Что относится к биологическим ресурсам
Биологические ресурсы различают по определенным характеристикам. Существует несколько групп биоресурсов:
Все биоресурсы исчерпываются со временем ввиду использования их людьми. Человек может заменить определенный материал альтернативным вариантом, если запасы привычного сырья ограничены. Для этого рекомендуется пользоваться неисчерпаемыми ресурсами, которые не вредят окружающей среде. Возобновляемые запасы могут восстановиться, но для этого необходимо время.
Биологические ресурсы России – кратко
Площадь планеты огромна, но расположение запасов полезных ископаемых и биологических ресурсов практически равномерное. Российская Федерация обладает самыми большими земельными площадями ввиду размеров территории государства в семнадцать миллионов квадратных километров.
При этом в стране присутствуют ограничения по количеству земель, адаптированных под сенокосы, пастбища или пашню. Такая территория составляет всего тринадцать процентов. Древесина присутствует в России в достаточном количестве. Более сорока процентов земель – это лес, зачастую хвойный.
Лесистость – это важный показатель для государства. Чтобы рассчитать его, необходимо сопоставить площадь города или страны с площадью зон, покрытых лесными насаждениями. На лесистость влияют почвенные факторы, климатические условия, географические особенности. Северный регион РФ имеет особую природу, которая отличается от биологических ресурсов южной части страны.
В стране присутствуют пустыни, степи, тундры. Из животных водятся пушные звери – белки, песцы, лисы. В водоемах есть морские и пресноводные рыбы.
Биологические отходы
Определение понятия «биологические отходы» можно найти в актуальных ветеринарно-санитарных правилах. Согласно документу, к ним относятся животные и птичьи трупы, рыбная и мясная продукция, которая не прошла ветеринарную экспертизу, нежизнеспособные и абортированные плоды, а также конфискаты с пунктов убоя, мясо- и рыбоперерабатывающих предприятий. В группу биологических отходов можно включить любое сырье, которое остается после изготовления непищевых и пищевых изделий из животного материала, органы и ткани после ветеринарных и медицинских вмешательств, проведения научных экспериментов и исследований.
Санитарно-ветеринарные нормы регламентируют перевозку, уборку, сбор, утилизацию, захоронение биологических отходов, строительство и размещение скотомогильников. За нарушение законодательных требований предусмотрена административная и уголовная ответственность.
При обращении с биологическими отходами необходимо соблюдать установленные правила. Они направлены на решение следующих задач:
Защита населения от зооантропонозных заболеваний.
Исключение распространения возбудителей инвазионных и инфекционных заболеваний.
Защита природы от загрязняющих факторов.
Для решения поставленных задач следует обеспечить правильный сбор, переработку и уничтожение биоотходов, соблюдать необходимые принципы дезинфекции автомобилей, правила прогона и транспортировки животных, перевозки продукции из мяса, птицы и рыбы.
Класс опасности биологических отходов
Биологические отходы – потенциальный источник распространения опасных инфекционных заболеваний. Неправильное обращение может негативно отразиться на санитарно-эпидемиологической обстановке и создать серьезную угрозу для здоровья и жизни населения, стать причиной возникновения зооантропонозных очагов.
Если животное заражено инфекционным заболеванием, то после смерти труп остается источником распространения опасных патогенных микроорганизмов. Возбудители сибирской язвы, туляремии, бешенства способны сохранять жизнеспособность вне хозяина на протяжении нескольких часов, дней и даже месяцев. По этой причине необходимо обеспечить правильное обращение с биологическими отходами. В противном случае инфекция проникнет в почву, грунтовые и поверхностные воды, распространится на огромную территорию.
В классификаторе отсутствует информация о классе опасности биологических отходов. Правила обращения с данным сырьем регулируются санитарно-ветеринарными правилами. Но в ФККО можно найти класс опасности золы, которая образуется после обезвреживания разных биологических отходов:
от подстилки, корма и других отходов вивария – 4 класс опасности;
от отходов содержания крыс, мышей, кроликов и других лабораторных животных – 4 класс опасности;
от трупов птиц с ферм и предприятий сельского хозяйства – 5 класс опасности;
от остатков после убоя, содержания и переработки крупного рогатого скота и других животных – 4 класс опасности.
Сегодня ключевой способ обеззараживания биоотходов – сжигание в специальных камерах. Они должны быть сконструирована согласно нормативным требованиям. Реже используют химические способы уничтожения патогенных микроорганизмов в биотермических ямах.
Виды биологических отходов
Выделяют разные виды биологических отходов. Классификация может быть основана на источнике происхождения и степени потенциальной угрозы для окружающей среды и человека.
По уровню опасности выделяют две группы. К первой относят:
трупы птиц и животных;
ткани и органы, которые использовались в ходе экспериментов и ветеринарных манипуляций;
остатки животного материала после проведения санитарно-ветеринарной экспертизы;
мертворожденные и абортированные плоды;
отходы рыбопосадочного и инкубационного материала;
отходы с пунктов убоя животных;
кормовое сырье, непригодное для использования.
Особо опасные биологические отходы – это животный материал, зараженный возбудителями серьезных инфекций (чума, сибирская язва, бешенство, птичий грипп, оспа, туляремия). К данной группе также относят биологические отходы неизвестного происхождения.
В зависимости от категории опасности ветеринарный специалист решает возможно ли использовать биологические отходы для получения вторичного сырья или их необходимо отправить на обезвреживание, сжигание.
Другая классификация подразумевает разделение биологических отходов на медицинские и ветеринарные. К первой группе относятся послеоперационные остатки (части и органы людей), материал из инфекционных отделений, отходы из микробиологических лабораторий, нежизнеспособные и абортированные плоды.
Ветеринарные биологические отходы имеют животное происхождение. Это трупы птиц, крупного рогатого скота, мертворожденный приплод, органы и материалы, изъятые во время операционного вмешательства, рыбная и мясная продукция, отходы с мясо- и рыбоперерабатывающих предприятий.
В отдельную группу можно выделить продукты жизнедеятельности птиц и животных, а также подстилку и корм из вивария.
Правила сбора и утилизации биологических отходов
Владельцы сельскохозяйственных животных, ферм, мясо и рыбоперерабатывающих предприятий, коммунальные службы должны соблюдать правила сбора и утилизации биологических отходов. Нарушение законодательства карается уголовной или административной ответственностью.
Утилизация биологических отходов – это получение товарной продукции из животного сырья. Их допускают к переработке на кормовые цели только после санитарно-ветеринарного контроля. Утилизация осуществляется на заводах в строгом соответствии с установленными нормами. Из биологических отходов, которые не заражены возбудителями инвазионных и инфекционных заболеваний, производят мясокостную муку.
Методы утилизации биологических отходов
Для утилизации биологических отходов предприятия пищевой промышленности и сельского хозяйства приобретают специальное оборудование, которое позволяет получать мясокостный жир и муку – основное сырье для производства комбикорма и корма для домашних животных.
Три ключевых метода утилизации биологических отходов:
Нагрев до 100-130 градусов в течение 20-40 минут с получением жира, костной, мясокостной, рыбной и кровяной муки. Высокая температура и давление обеспечивают гибель патогенной микрофлоры.
Гидролиз белков, включая патогенные микроорганизмы.
Тепловое и химическое воздействие на рогокопытное сырье с получением материала для изготовления клея и желатина.
При разработке технологии утилизации биологических отходов следует помнить, что при температуре +133 о С и давлении 3 бар и выше требуется обработка в течение минимум 20 минут. Предварительно сырье необходимо измельчить до крупиц размером 30-50 мм. Во время варки происходит удаление влаги и жира.
Соблюдение температуры, времени воздействия и давления – базовые факторы, влияющие на качество обеззараживания животного сырья. На большинстве предприятий варка организована в вакуумных котлах. Такой способ утилизации биологических отходов позволяет получить на выходе мясокостную муку с содержанием белка до 60%.