Биотопливо е85 что это
Как изготавливается бензин Е85?
Наверное, каждый слышал о бензине Е85 — что это за топливо? Е85 представляет из себя низкоплотное горючее. Оно состоит из смеси этанола и бензина. Буквенное обозначение топлива (Е – это Ethanol по-английски) говорит о том, что бензина в нем содержится 15%, остальные 85% —это этанол.
Применяется такой состав топлива для заправки экологичных автомашин. Широкое распространение бензин Е85 получил в развитых странах — Америка, Бразилия. Цена на такое топливо дешевле, чем неэтилированные марки бензина. К примеру АИ-92, АИ-95, АИ-98.
Этанол, который входит в состав данного бензина производится из растительного сырья. Другое название — биоэтанол.
Примечательно что на Е85 обычные двигатели автомобилей работать не могут. Для переработки этанола необходимо поставить многотопливный двигатель. Переоборудовать обычный автомобиль в машину, работающую на этаноле можно. Однако этот шаг не является экономически окупаемым.
Все современные двигатели и поршневая топливная система танков работает на этаноле.
Где производят этанол?
Первенство в производстве топлива принадлежит Бразилии. Используют для изготовления Е85 сахарный тростник, который растет в стране. Под сахарные плантации отданы огромные участки полей. Масштаб производства дешевого топлива настолько впечатляет, что на любой заправке можно найти как обычную марку бензина, так и Е85, Е20.
США производит этанол из кукурузы. Объем производства топлива значительно более скромный. В последнее время популярностью пользуется тенденция производства топлива путем переработки посевов сорго. Из растения получается так называемый целлюлозный биоэтанол.
Из чего изготавливают Е85?
Производить топливо можно из любого вида растений, поддающихся процессу брожения и окисления. Это может быть, как знаменитый сахарный тростник Бразилии, так и кукуруза, согро. Вырабатывать этанол проще из сельскохозяйственных культур с высоким содержанием крахмала. Например, таких как картофель, свекла, ячмень. Для производства подойдет целлюлоза — отходы после уборки урожая, солома, опилки древесных пород.
Методы производства
Вырабатывается этанол тремя методами. Рассмотрим подробнее основные принципы производства.
Метод брожения биологических культур
Осуществляется путем взаимодействия углеводов и сахаров, содержащихся в овощных культурах с дрожжами. Довольно сложный химический процесс, в результате которого получается этанол крепостью 15%. Далее его дистиллируют, очищают от органических примесей.
Промышленные методы производства
Этот метод основывается на измельчении овощных культур с высоким содержанием крахмала. Далее идет подготовка к процессу ферментации. Используя специальные химические добавки и реактивы, добиваются расщепления крахмала на спиртовую основу. Производство безотходное. Остатки переработанных овощных культур идут на корм животным.
Метод гидролизации
Самый масштабный из рассматриваемых способов производства этанола. Применяя гидролизные дрожжи, добиваются процесса брожения целлюлозы. Сырьем служит древесные опилки, солома, отходы переработки овощных культур.
Плюсы и минусы использования Е85
К явным преимуществам использования биоэтанола в качестве топлива для автомобиля является:
Из выше перечисленного становится абсолютно ясно, что производство этанола и топлива из него, положительно влияет на уровень экологического благосостояния. Однако, есть и минусы. Во-первых, большинство современных автомобилей не имеют двигатель, пригодный для заправки Е85. Переоборудование обойдется в кругленькую сумму. Во-вторых, производство этилового спирта из овощных культур подразумевает распашку полей и оскудение почв.
YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.
Почему в России отсутствует производство жидкого топлива с этанолом? Перспективы развития отрасли
Какие же основные причины препятствуют развитию данной отрасли?
Прежде всего сверхцентрализация власти, сложившияся в результате большевисткой революции 1917г., и последовавшее за ним уничтожение региональных и местных форм власти. Бюрократическая номенклатура, многочисленные федеральные контрольные органы, меры носящих запретительный характер не дают полноценно развиваться малому и среднему бизнесу. Выживают крупные корпорации, которые могут оказывать воздействие на государственном уровне на экономическую политику.
Также сырьевой тип экономики России, сложившихся после уничтожения СССР и государственного переворота 1993 г.
Виды смесей бензинов с этанолом:
Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Ethanol)
Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно)
Е20(распространён в Бразилии).
Е100 (смесь 96 % этанола и 4 % воды, в силу того, что этанол гигроскопичен).
Преимущества бензинов с добавлением этанола
* пары этанола рассеиваются быстрее;
* он менее токсичен, не содержит канцерогенных компонентов;
* его пары менее огнеопасны (из-за более высокой температуры самовоспламенения);
* текучесть этанола выше, благодаря чему нет проблем с работой двигателя в холодную погоду;
* электропроводность спирта значительно выше, что снижает возможность накопления статического электричества при движении топлива (в том числе и в топливной системе);
* октановое число смешения этанола превышает 120 единиц.
Запрет на производство биотоплива в стране
Перспективы создания и развития биотопливной(производство биоэтанола) отрасли в России
1 шаг
Поправки, на наш взгляд, нужны следующие. Во-первых, бензин, содержащий не более 10% спирта, не должен приравниваться к алкогольной продукции и на него не должны распространяться соответствующие ограничения на производство и оборот.
Во-вторых, в Налоговом кодексе необходимо предусмотреть освобождение от акциза применительно как к топливному этанолу, так и к денатурированному спирту, используемому для его изготовления. Это освобождение может быть прямым, непосредственным, либо же начисление акциза должно сопровождаться последующим его вычетом, как это происходит при производстве неспиртосодержащей продукции с применением денатурированного спирта. При таком подходе возможность строгого налогового контроля над целевым использованием топливного этанола гарантирована.
В России ежегодно выпускается примерно 40 млрд литров. Замена 2% на топливный спирт в соответствии с нормами, принятыми в ЕС, потребует 800 млн л. этанола. На первом этапе большинство этанола может выпускаться на существующих спиртзаводах.
Стимулирование продавцов(сеть автозаправок) бензинов с добавкой этанола. Да и самим производителям это выгодно, т.к. нефть не бесконечна. Отработка технологии производства топлив с добавкой биоэтанола позволит ведущим фирмам выходить на зарубежный рынок не только по этанолу, но и самому топливу.
Продвижение более мощного бензина Е10, Е20, с эффектом моющих присадок, защищающих двигатель, позволит развить и поднять имидж компании, производящей, продвигающей такие бензины. К тому же позволит компании носить имя передовой, использующей современные технологии, и стремящейся к экологическому образу жизни.
2 шаг
По мере увеличения объемов производства топлива с биоэтанолом. Переходить на производство биоэтанола 2 поколения(получение топлива из целлюлозы, биогаза из отходов сельхозпроизводва), производство которого уже в России существует и опробовано.
Производство не из зерна и другой продукции, а из отходов лесообрабатывающей, сельскохозяйственной промышленности.
3 шаг
Внедрение топлива полностью на биоэтаноле. Как это сделано в Бразилии. Правда это потребует измений в настройках двигателя и частичной доработке. Это уже вопрос к производителям автотехники и обслуживающих компаний, также и к законодателям.
Жидкое биотопливо из сырья растительного происхождения
Существует немало и уже давно известных, и инновационных технологий, позволяющих получать разные виды жидкого биотоплива путем переработки целлюлозосодержащего сырья, в частности древесины.
Биоэтанол
Традиционная технология осахаривания при переработке картофеля, зерна и подобного сырья в биоэтанол неприемлема в случае целлюлозосодержащей древесины, для переработки которой требуются совсем другие ферменты (лигнин, содержащийся в древесине, оказывает ингибирующее действие на ферменты, осахаривающие целлюлозу). Содержание полисахаридов в древесине сопоставимо с их содержанием в зерне, но их цепочки соединены разными связями. Есть, правда, известная давно, особенно в СССР и России, технология гидролиза, позволяющая разрушить эти связи и ферментировать и ректифицировать полученные сахара по обычной схеме производства этанола. Химическая формула гидролизного спирта ничем не отличается от формулы биоэтанола, полученного из пищевого сырья. Небольшие отличия могут быть только за счет содержания некоторых примесей при плохой очистке. На базе технологий гидролиза растительной биомассы в СССР существовала развитая промышленность гидролизного этанола (более 40 гидролизных и биохимических заводов); в качестве сырья служили в основном отходы деревообработки и ЦБК. Этанол из опилок официально использовался в промышленности как технический спирт. Но сегодня в РФ на плаву остались лишь единицы гидролизных заводов, из которых самым эффективно работающим является Кировский биохимический завод.
Биоэтанол как моторное топливо
Существует три разных способа применения биоэтанола в качестве моторного топлива:
● в виде смесей с содержанием этанола до 85% (Е20, Е30, Е85) для использования в автомобилях с двигателями с универсальным потреблением топлива. Чистое (100%) биоэтаноловое топливо в качестве моторного используется только в Бразилии. В других странах этанол смешивают с бензином в разных пропорциях. Например, в топливной смеси E85 85% биоэтанола и 15% бензина;
У биоэтанола есть один существенный недостаток: при низких температурах двигатель, работающий на 100%-ном биоэтаноле, трудно запускается. Проблема решается путем небольшой (около 5%) добавки бензина. Например, в Швеции городские автобусы Scania заправляют именно такой смесью.
В США распространено моторное топливо стандарта E10 (зимой Е15), в некоторых штатах используется E85. При этом, во-первых, E10 и E15 можно заливать в бак любой машины, работающей на бензине, а во-вторых, расход топлива почти не увеличивается, так как биоэтанол, в отличие от бензина, характеризуется пониженной энергетической плотностью и повышает октановое число смеси, за счет чего такая смесь сгорает с большей эффективностью.
Биоэтанол второго поколения
А вот в США, несмотря на развитое промышленное производство биоэтанола методом ферментации из зерна, кукурузы и картофеля, начали постепенно осваивать и новейшие гидролизные технологии.
В 2009 году был принят так называемый план Обамы, в соответствии с которым производство топливного биоэтанола к 2030 году должно достичь 170 млн т ежегодно, при этом для его изготовления должно стать основным не крахмалсодержащее (зерно, кукуруза), а целлюлозосодержащее (древесина) сырье, и объем производства биоэтанола из древесного сырья к 2030 году должен составить около 140 млн т.
За последние годы в области производства биоэтанола из целлюлозосодержащего сырья наблюдается значительный прогресс, это позволит перерабатывать в биоэтанол не только древесное сырье, но и кукурузные стебли и пшеничную солому, а не кукурузные и пшеничные зерна, как сейчас. Целый ряд НИИ в некоторых странах успешно работает в этом направлении, например Объединенный биоэнергетический институт (Joint BioEnergy Institute) в США, Российская академия наук и Сибирский федеральный университет в РФ.
Биобутанол
Биобутанол как компонент моторных топлив представляет значительно больший интерес, нежели биоэтанол, из-за более высокой энергетической плотности (29,2 МДж/л против 19,6 МДж/л биоэтанола), меньшей испаряемости и летучести, меньшей агрессивности, вследствие чего его можно транспортировать по существующим трубопроводам (продуктопроводам), в отличие от биоэтанола, который транспортируется только в специализированных авто- и железнодорожных цистернах или речными и морскими танкерами, и в силу ряда других эксплуатационных качеств.
Бутанол начали производить в начале XX века путем ферментации из кукурузы и патоки с использованием бактерии Clostridium acetobutylicum. На выходе получали ацетон, бутанол и этанол (АБЭ). Этот процесс известен как ацетонобутиловое брожение. На первых заводах целевым продуктом производства был не бутанол, а ацетон, используемый как растворитель, хотя выход ацетона (по отношению к сырью) был вдвое ниже выхода бутанола. В дальнейшем, после того как была установлена более высокая (по сравнению с ацетоном) ценность бутанола в качестве растворителя, он стал главным продуктом производства. В 50-годы ХХ столетия, когда нефть на Западе стала дешевле сахара, производство бутанола путем ферментации из растительной биомассы вытеснил более дешевый метод синтеза из нефти путем гидролиза.
Сегодня бутанол используется прежде всего в качестве промышленного растворителя. Мировой рынок бутанола оценивается в 350 млн галлонов в год, из которых 220 млн галлонов приходится на долю США.
То, что у биобутанола как добавки к моторным топливам существенные преимущества перед биоэтанолом, специалисты выяснили совсем недавно. Благодаря низкому давлению паров биобутанол легко смешивается с обычным бензином. Топливная смесь, в которой доля биобутанола больше доли этанола в подобных смесях, может использоваться в качестве моторного топлива, причем адаптация двигателей не требуется. До последнего времени производство биобутанола как топливного компонента было весьма затратным в сравнении с производством биоэтанола, так как при изготовлении биобутанола по традиционной технологии ацетонобутилового брожения, которое само по себе весьма энергозатратно, для получения 1 л биобутанола необходимо 2,8 кг зерна. Для сравнения: для получения 1 л биоэтанола нужно всего 1,3 кг зерна. Сейчас за счет применения новых технологий, в основном селекционирования новых штаммов бактерий для брожения, выход биобутанола удалось увеличить в два раза.
Жидкое биотопливо второго поколения по-российски
Надо отметить, что этот вопрос уже давно интересовал российских чиновников своей объемностью и размерами возможных инвестиций. Вот небольшой фрагмент из информационно-аналитических материалов, размещенных на сайте Государственной думы РФ:
. В Минпромэнерго РФ еще в 2005 г. решили перепрофилировать заводы, производящие гидролизный этиловый спирт, в предприятия, выпускающие добавки к моторному топливу. В этой связи Министерством был подписан приказ 302 от 14 ноября 2005 г. «Об образовании межведомственной рабочей группы по рассмотрению вопроса о перепрофилировании заводов, производящих этиловый спирт гидролизный из непищевого сырья, на производство добавок к моторному топливу». В состав рабочей группы вошли представители Минпромэнерго, МПР России, Минсельхоза России, Минэкономразвития, Ростехрегулирования, Россельхоза, ФНС России, ОАО «Группа «Росалко»», ассоциации производителей и потребителей денатурированной продукции «ДенАлко», ассоциации гидролизных предприятий ЗАО «Бионитт», ОАО «ВНИИгидролиз», ЗАО «Архангельский ЗТС», ЗАО «Канский БХЗ» и ОАО «Тулунский ГЗ». Одним из факторов, сдерживающих применение этанола в качестве добавки к традиционному топливу, являлась его высокая стоимость Последние достижения в области биотехнологии позволяют выйти на качественно новый уровень экономики производства. При этом в качестве отечественного сырья возможно использование сельскохозяйственных отходов или древесины. Дополнительным препятствием является установленная законодательством необходимость оформления лицензий и иных разрешительных документов на работы со спиртом и спиртосодержащими жидкостями.
Много воды утекло с тех пор. Что мы имеем сегодня? Да ничего. Некоторые предприятия из перечисленных выше уже давно обанкротились, а решение вопроса о производстве жидких видов биотоплива на базе существующих предприятий передали госконцерну «Ростехнологии» («Ростех»). Руководство концерна в 2007 году заявило о реализации на базе бывшего Тулунского гидролизного завода в Иркутской области пилотного проекта по выпуску биобутанола второго поколения из древесного сырья. С этой целью было создано ОАО «Восточно-Сибирский комбинат биотехнологий», а оператором проекта выступило ОАО «Корпорация «Биотехнологии«». В ценах 2009 года стоимость проекта составляла 2,1 млрд руб. Первоначально планировалось сдать объект в 2009 году, но затем сроки постоянно переносились.
. Производство биотоплива на площадке Тулунского завода опять оказалось забытым. Однако, как выяснилось, не навсегда. Теперь вместо топлива второго поколения компания предпринимает попытку наладить в Приангарье производство из опилок обычных пеллет. Окажется ли попытка удачной, предсказать сложно. Площадку для нового производства собираются предоставить муниципальные власти Тулуна и Усть-Илимска.
Но эти красивые и правильные заявления так и остаются словами.
В РФ сегодня избыток мощностей производства технического этилового спирта (включая и оставшиеся гидролизные заводы). В связи с этим можно перепрофилировать ряд спиртовых заводов на выпуск биобутанола, который не является подакцизным товаром, что обеспечит загрузку предприятий и решит ряд социальных проблем как в отрасли, так и в отдельных регионах, где те же гидролизные заводы являются градообразующими.
Биометанол
Биометанол можно получить из растительной биомассы путем газификации или метановым сбраживанием. Но так как метанол отличается от биоэтанола пониженной теплотой сгорания (около 16 МДж/л), высокой гигроскопичностью, коррозионной агрессивностью и токсичностью паров, производство биометанола из растительной биомассы в качестве жидкого моторного топлива сегодня не представляет промышленного интереса. К тому же метанол получают в больших объемах синтетическим путем.
О других распространенных в мире видах жидкого биотоплива, таких как биодизель, бионефть, биомасла, для производства которых также может использоваться целлюлозосодержащее сырье, мы расскажем в следующем номере журнала.
Биоэтанол как альтернатива бензину
За последний год в России значительно вырос интерес к спирту в качестве замены бензину. Это видно даже по запросам в интернете, число которых выросло в полтора раза.
С середины 1970-х годов энтузиазм по поводу использования спиртов в качестве альтернативного топлива в ДВС увеличился. А пика он достиг к середине 1980-х годов. Спирт как альтернативное топливо из-за его минимального воздействия на атмосферу приобретает большое значение. Этанол — альтернатива горючему из нефти из-за меньших выбросов парниковых и выхлопных газов, повышения энергоэффективности. Кроме того, оно удобно для двигателей внутреннего сгорания большой мощности из-за высокого октанового числа, скорости горения. Спирты с низкой молекулярной массой подходят и вместо добавок для повышения октанового числа.
Что такое этанол?
Этанол (этиловый спирт), также содержащийся в алкогольных напитках, получают путем ферментации раствора сахара. В США его производят из кукурузного крахмала. Трава, древесина и сельскохозяйственные отходы также могут быть использованы для производства «целлюлозного» этанола.
Ферментация — это основной метод синтеза этанола, используемый в промышленности. Меласса сахарного тростника — важное сырье для производства этанола, который является побочным продуктом сахарной промышленности. Кроме того, в процессе ферментации зерновые крахмалы (пшеница и кукуруза), картофельное пюре, фруктовые соки, не содержащие сахара лигноцеллюлозные фракции сельскохозяйственных культур, таких как травы и растения, используются в качестве сырья. Как правило, меласса содержит до 50% простого сахара, который легко сбраживается в этанол. Это идеальное сырье для производства этанола с высокой доступностью и низкой стоимостью. Однако, как только сырье доставляется на завод по производству этанола, оно хранится на складе и кондиционируется для предотвращения раннего брожения и загрязнения. Более того, фермент, такой как микроскопические дрожжи, играет жизненно важную роль в процессе ферментации, превращая углеводы в этанол в отсутствие кислорода.
Особенности применения
Чистый этанол — 100% этанол или E100 — теоретически можно было бы использовать в автомобилях, но практически это нереализуемо по следующим причинам:
85% этанола на 15% бензина или E85 — наиболее распространенное биотопливо в Штатах. Самый высокий процент этанольного топлива, продаваемого в США — это E85, а в Бразилии — E95, где запуск автомобиля в холодную погоду не является проблемой.
Считается, что E10 можно использовать в обычных автомобилях без модификации двигателя.
Зачем использовать этанол в качестве альтернативного топлива
Спиртовое топливо имеет больше преимуществ по сравнению с ископаемым топливом.
Бразилия и этанол
Технология создания топлива на основе этанола существовала с 1920-х годов, но не получила широкого распространения до 1980-х годов. В поисках возобновляемых альтернативных источников энергии правительство Бразилии обнаружило, что в 80-х годах около 90% автомобилей страны работали на этаноле. Хотя это число снизилось одновременно с ценами на нефть, использование этанола в стране снова увеличилось. Теперь все используемые виды топлива должны содержать минимум 25% этанола. Бразилия является крупнейшим экспортером этанола в мире, занимая второе место в мире по количеству заводов-производителей подобного топлива. Около 87% зарегистрированных транспортных средств (2012 г.) работают на спирте. Потребление бензина в стране снизилось на 30%. Производятся оптовые поставки спиртового топлива в другие страны, однако, из объемы не сопоставимы с используемыми внутри страны.
Этанол дешевле бензина?
Производство этанола не самое дешевое, но, поскольку он поступает из возобновляемых источников, по прогнозам, вскоре он станет дешевле, чем традиционное топливо. И, в зависимости от того, где производится этанол, затраты на импорт могут перестать быть ключевым фактором ценообразования. Транспортировка оптовых партий сокращает цену в пересчете на литр топлива, по сравнению с розничными продажами.
Этанол более экологичен?
Это зависит от того, как был произведен этанол и как он используется. Как правило, использование E85 приводит к меньшим выбросам, чем при использовании обычного топлива. Этанол также вытесняет бензол, который вызывает рак и является нетоксичным, водорастворимым и биоразлагаемым веществом. Так как этанол производится из растений, он квази-возобновляемый.
Что касается расчетов «жизненного цикла» считается, что целлюлозный этанол производит на 86% меньше парниковых газов. Парниковые газы — двуокиси углерода, метана, закись азот. Жизненный цикл рассчитывается с учетом того, как топливо производится, транспортируется и т. д. Исследование Калифорнийского университета в Беркли показало, что для производства этанола не требуется больше энергии, чем он может произвести. Этанол, полученный из кукурузы, имеет положительный «энергетический баланс», особенно если учесть, что другие ценные продукты, такие как кукурузное масло, являются побочными продуктами процесса его производства.
Этанол полезен для планеты?
Горение E85 все еще выделяет загрязняющие вещества и производит выбросы выхлопных газов. Топливо с содержанием этанола от 6% до 20% выделяет наибольшее количество выбросов. Рекомендуется использовать чистый бензин или более высокие концентрации этилового спирта.
Расчет выбросов в течение всего производственного цикла проблематичен. Часто не принимаются во внимание изменения в использовании земель. Например, преобразование лесных земель в пахотные, что ускоряет глобальное потепление. Производство этанола из кукурузы в значительной степени зависит от ископаемого топлива и удобрений. Однако до тех пор, пока сельскохозяйственные угодья не используются для выращивания целлюлозных материалов, целлюлозный этанол довольно экологичен — для его создания требуется меньше удобрений, а побочные продукты могут использоваться для производства горючего топлива.
Почему на сегодняшний день России не выгодно переходить на биоэтанол?
В России широкое использование этанола в качестве топлива проблематично по нескольким причинам. В первую очередь, наше законодательство ограничивает оборот этанола. Кроме того, этому спирту необходимо как-то предать «непитьевое» состояние. Безопасный процесс такого перевода уже разработан на основе реакции дегидратации — отщепления воды от молекул спиртов. При нужных условиях получаем смесь углеводородов, близкую по составу к бензину. Этот способ разработан в Институте общей и неорганической химии РАН под руководством члена-корреспондента РАН Александра Гехмана.
Даже с учетом наличия земель для выращивания кукурузы или иных растений, служащих для производства биотоплива, и небольших тратах на транспортировку, конечный продукт выходит дороже привычного бензина. Дело в акцизах, накладываемых государством на спиртосодержащую продукцию.