Είδη βιοκαυσίμων: σύγκριση χαρακτηριστικών στερεών, υγρών και αέριων καυσίμων

Μια εναλλακτική λύση έναντι των συμβατικών ενεργειακών πόρων είναι διάφορα είδη βιοκαυσίμων, για την παραγωγή των οποίων χρησιμοποιούνται φυτικές ή ζωικές ύλες, βιομηχανικά απόβλητα και προϊόντα ζωτικής δραστηριότητας οργανισμών.

Σας προτείνουμε να εξετάσετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης τέτοιου καυσίμου, να μάθετε σχετικά με την παραγωγή, τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και να αξιολογήσετε την αποτελεσματικότητα της χρήσης διαφόρων τύπων βιοκαυσίμων. Οι παρεχόμενες πληροφορίες θα σας βοηθήσουν να προσανατολιστείτε στην επιλογή εναλλακτικών πηγών ενέργειας.

Τι είναι το βιοκαύσιμο

Η πιο πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση στον τομέα της ενέργειας είναι οι τεχνολογίες που προβλέπουν τη χρήση ανανεώσιμων πόρων, στους οποίους συμπεριλαμβάνεται και το βιοκαύσιμο.

Ο πιο διαδεδομένος τύπος βιοκαυσίμου είναι τα συνηθισμένα καυσόξυλα. Το 38% του παγκόσμιου πληθυσμού τα χρησιμοποιεί για θέρμανση και μαγείρεμα.

Ως πρώτες ύλες για την παραγωγή του μπορούν να χρησιμοποιηθούν βιομάζα φυτικής/ζωικής προέλευσης, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανικών αποβλήτων ή των υπολειμμάτων ζωικής δραστηριότητας.

Η επεξεργασία αυτών των ουσιών γίνεται με θερμοχημική ή βιολογική μέθοδο. Στη δεύτερη περίπτωση, το καύσιμο παράγεται με τη βοήθεια διαφόρων ειδών μικροοργανισμών.

Το μερίδιο της χρήσης των βιολογικών καυσίμων αυξάνεται συνεχώς, γεγονός που συμβάλλει στη διατήρηση των ορυκτών πόρων υδρογονανθράκων (+)

Σε πολλές χώρες εφαρμόζονται ειδικά προγράμματα για την αύξηση του μεριδίου των βιοκαυσίμων στην εθνική και περιφερειακή κατανάλωση ενέργειας. Σε ορισμένα κράτη υπάρχουν επίσης υποχρεωτικά πρότυπα για τη χρήση αυτής της πηγής ενέργειας.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των βιοκαυσίμων

Τα βιολογικά καύσιμα έχουν θετικές και αρνητικές πλευρές. Το ενδιαφέρον για τη χρήση αυτού του είδους πρώτης ύλης οφείλεται στα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματά του.

Σε αυτά περιλαμβάνονται:

• Χαμηλό κόστος. Αν και προς το παρόν οι τιμές των βιοκαυσίμων συμπίπτουν σχεδόν με το κόστος της βενζίνης, οι βιολογικές ουσίες θεωρούνται πιο συμφέρουσα μορφή καυσίμου, καθώς κατά την καύση εκπέμπουν λιγότερους ρύπους. Τα βιοκαύσιμα είναι κατάλληλα για χρήση σε διάφορες συνθήκες και μπορούν επίσης να προσαρμοστούν σε κινητήρες διαφόρων σχεδίων. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η βελτιστοποίηση της λειτουργίας του κινητήρα, ο οποίος παραμένει καθαρότερος για περισσότερο χρόνο λόγω της μικρής ποσότητας αιθάλης και των καυσαερίων.
• Κινητικότητα. Τα βιολογικά καύσιμα διαφέρουν από άλλες εναλλακτικές πηγές ενέργειας ως προς την κινητικότητά τους. Στην κατασκευή ηλιακών και ανεμογεννητριών συνήθως περιλαμβάνονται βαριές συσσωρευτικές μπαταρίες, γεγονός που σημαίνει ότι χρησιμοποιούνται κυρίως σταθερά, ενώ τα βιοκαύσιμα μπορούν να μεταφερθούν χωρίς ιδιαίτερο κόπο από τη μια περιοχή στην άλλη.
• Ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Αν και σύμφωνα με τους ερευνητές, τα υπάρχοντα κοιτάσματα αργού πετρελαίου επαρκούν για τουλάχιστον μερικές εκατοντάδες χρόνια, τα ορυκτά αποθέματα είναι πεπερασμένα. Τα βιοκαύσιμα, που παράγονται από φυτά και ζωικά απόβλητα, ανήκουν στις ανανεώσιμες πηγές, οι οποίες δεν κινδυνεύουν να εξαντληθούν στο άμεσο μέλλον.
• Προστασία της γήινης ατμόσφαιρας. Ένα σημαντικό μειονέκτημα των παραδοσιακών υδρογονανθράκων είναι το υψηλό ποσοστό CO₂ που εκπέμπεται κατά την καύση. Αυτό το αέριο δημιουργεί στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας το φαινόμενο του θερμοκηπίου, δημιουργώντας συνθήκες για την υπερθέρμανση του πλανήτη. Κατά την καύση των βιολογικών ουσιών, η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα μειώνεται κατά 65%. Επιπλέον, οι καλλιέργειες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή βιοκαυσίμων καταναλώνουν οξείδια του άνθρακα, μειώνοντας το μερίδιό τους στον αέρα.
• Οικονομική ασφάλεια. Τα αποθέματα υδρογονανθράκων κατανέμονται άνισα, γι' αυτό ορισμένες χώρες αναγκάζονται να αγοράζουν πετρέλαιο ή φυσικό αέριο, δαπανώντας σημαντικά κεφάλαια για την απόκτηση, μεταφορά και αποθήκευσή τους. Διάφοροι τύποι βιολογικών καυσίμων μπορούν να παραχθούν σχεδόν σε κάθε χώρα. Δεδομένου ότι η παραγωγή και επεξεργασία τους θα απαιτήσει τη δημιουργία νέων επιχειρήσεων και, συνεπώς, νέων θέσεων εργασίας, αυτό θα ωφελήσει την εθνική οικονομία και θα έχει θετικό αντίκτυπο στην ευημερία των ανθρώπων.

Η βελτίωση των τεχνολογιών και η ανάπτυξη νέων μεθόδων μπορεί να ενισχύσει τη θετική επίδραση των βιοκαυσίμων. Έτσι, η ανάπτυξη τεχνολογιών με χρήση πλαγκτόν και φυκών θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το κόστος τους.

Ταυτόχρονα, στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της επιστήμης και της τεχνολογίας, η παραγωγή βιοκαυσίμων συνδέεται με μια σειρά προκλήσεων και δυσκολιών. Πρώτα απ' όλα, πρόκειται για φυσικούς περιορισμούς στην καλλιέργεια των φυτών.

Για την ανάπτυξη των καλλιεργειών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιομάζας, πρέπει να λαμβάνετε υπόψη μια σειρά παραγόντων, συγκεκριμένα:

• Χρήση νερού. Τα γεωργικά φυτά καταναλώνουν πολύ νερό, το οποίο αποτελεί περιορισμένο πόρο, ιδίως σε ξηρές περιοχές.
• Επεκτατικότητα. Οι καλλιέργειες που καλλιεργούνται για καύσιμο είναι συχνά επιθετικές. Καταπνίγουν την αυθεντική χλωρίδα, γεγονός που μπορεί να βλάψει τη βιοποικιλότητα και το οικοσύστημα της περιοχής.
• Λιπάσματα. Για την ανάπτυξη πολλών φυτών απαιτείται η πρόσθετη εφαρμογή θρεπτικών συστατικών, τα οποία μπορεί να βλάψουν άλλες καλλιέργειες ή το συνολικό οικοσύστημα.
• Κλίμα. Ορισμένες κλιματικές ζώνες (π.χ. έρημος ή τούνδρα) δεν είναι κατάλληλες για την καλλιέργεια βιοκαυσίμων καλλιεργειών.

Η ενεργή καλλιέργεια γεωργικών φυτών σχετίζεται επίσης με την εξάντληση των γεωργικών πόρων. Εάν δεν τηρείτε τους κανόνες αγροτεχνικής, μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της περιεκτικότητας των ωφέλιμων συστατικών του εδάφους και, κατά συνέπεια, στην εξάντλησή τους, γεγονός που θα επιδεινώσει το επισιτιστικό πρόβλημα.

Προκύπτει διατάραξη του οικοσυστήματος. Για την παραγωγή βιομάζας, συνήθως απαιτείται η επέκταση των εδαφών που χρησιμοποιούνται στη γεωργία.

Συχνά, για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιείται εκκαθάριση εδάφους, η οποία οδηγεί στην καταστροφή του μικρο-οικοσυστήματος (π.χ. δάσους), στην εξαφάνιση φυτών και ζώων.

Για την παραγωγή βιοκαυσίμων ήδη καλλιεργείται μεγάλος όγκος γεωργικών καλλιεργειών. Στην παραγωγή βιομάζας διατίθεται περισσότερο από το 50% της ελαιοκράμβης που παράγεται στην Ευρώπη, περισσότερο από το ένα τρίτο του αμερικανικού σιταριού και σχεδόν το ήμισυ του σακχαροκάλαμου που καλλιεργείται στη Βραζιλία.

Προκύπτουν προβλήματα με την καλλιέργεια μονοκαλλιεργειών. Για την απόκτηση μεγαλύτερης συγκομιδής βιομάζας, οι παραγωγοί συχνά σπέρνουν τα εδάφη με ένα συγκεκριμένο φυτό. Αυτή η πρακτική δεν αντανακλάται πολύ καλά στην κατάσταση των γεωργικών εκτάσεων, καθώς η μονοκαλλιέργεια οδηγεί σε αλλαγή του περιβάλλοντος.

Σε χωράφια που καταλαμβάνονται από ένα μόνο είδος φυτού, συνήθως παρασιτούν ειδικές ποικιλίες παρασίτων. Η προσπάθεια καταπολέμησής τους με εντομοκτόνα και φυτοφάρμακα οδηγεί μόνο στην ανάπτυξη ανθεκτικότητας σε αυτά τα μέσα.

Για να αποφευχθούν τα παραπάνω προβλήματα, οι επιστήμονες συμβουλεύουν να μην παραμελείται η βιοποικιλότητα των καλλιεργειών, συνδυάζοντας πολλά φυτά στα χωράφια, καθώς και να χρησιμοποιούνται τοπικές ποικιλίες χλωρίδας.

Γενιές εναλλακτικών καυσίμων

Η ευρεία γκάμα φυτικών πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται για βιομάζα συνηθίζεται να διαιρείται σε διάφορες γενιές.

Πρώτη γενιά. Σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν γεωργικές καλλιέργειες που περιέχουν υψηλό ποσοστό αμύλου, σακχάρων, λιπών. Πρόκειται για δημοφιλή φυτά όπως το καλαμπόκι, τα ζαχαρότευτλα, η ελαιοκράμβη, η σόγια.

Δεδομένου ότι η καλλιέργεια αυτών των φυτών βλάπτει το κλίμα και η απόσυρσή τους από την αγορά επηρεάζει την τιμολόγηση των προϊόντων, οι επιστήμονες προσπαθούν να τα αντικαταστήσουν με άλλα είδη βιομάζας.

Από γεωργικά φυτά που ανήκουν στην πρώτη γενιά πρώτων υλών, παράγονται σήμερα σχεδόν όλα τα είδη σύγχρονων υγρών καυσίμων (βιοντίζελ, αιθανόλη).

Δεύτερη γενιά. Στην ομάδα βιομάζας περιλαμβάνονται ξύλο, γρασίδι, γεωργικά απόβλητα (κελύφη, φλοιοί). Η παραγωγή βιοκαυσίμων από τέτοιες πρώτες ύλες απαιτεί υψηλό κόστος, ωστόσο επιτρέπει την επίλυση του ζητήματος της διάθεσης μη εδώδιμων υπολειμμάτων με ταυτόχρονη παραγωγή καύσιμων υλών.

Χαρακτηριστικό των καλλιεργειών που ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία είναι η παρουσία λιγνίνης και κυτταρίνης. Χάρη σε αυτά, η βιομάζα μπορεί να καεί και να αεριοποιηθεί, καθώς και να υποβληθεί σε πυρόλυση, παράγοντας υγρό καύσιμο.

Το κύριο μειονέκτημα της βιομάζας δεύτερης γενιάς θεωρείται η ανεπαρκής απόδοση ανά μονάδα επιφάνειας, με αποτέλεσμα να χρειάζεται να διατεθούν σημαντικοί γεωργικοί πόροι για τέτοιες καλλιέργειες.

Τρίτη γενιά. Ως πρώτή ύλη για τήν παραγωγή βιοκαυσίμων χρήσιμοπιοιούνται φύκια, τα οποία καλλιεργούνται σε βιομηχανική κλίμακα, για παράδειγμα, σε ανοιχτές υδάτινες επιφάνειες.

Η πιο υποσχόμενη επιλογή θεωρείται το βιοκαύσιμο που παράγεται από μονοκύτταρα φύκια. Τέτοια φυτά αποκτούν γρήγορα μάζα, ενώ για την καλλιέργειά τους δεν απαιτούνται εύφορες εκτάσεις.

Αυτή η πρακτική έχει μεγάλες προοπτικές, ωστόσο επί του παρόντος τέτοιες τεχνολογίες βρίσκονται μόνο σε στάδιο ανάπτυξης. Οι επιστήμονες διεξάγουν επίσης έρευνες για τη δημιουργία μεθόδων που επιτρέπουν την παραγωγή βιοκαυσίμων τέταρτης και ακόμη και πέμπτης γενιάς.

Τρεις τύποι βιοκαυσίμων

Ανάλογα με τη φυσική κατάσταση της ουσίας, διακρίνονται τρεις βασικοί τύποι βιοκαυσίμων:

1. Στερεό: καυσόξυλα, τύρφη, απόβλητα ζωικής προέλευσης και γεωργικής παραγωγής.
2. Υγρό: βιοντίζελ, διμεθυλαιθέρας, βιοαιθανόλη, βιοβουτανόλη.
3. Αέρια: βιοαέριο, μεθάνιο, βιοϋδρογόνο.

Κάθε τύπος ουσιών έχει τις δικές του ιδιαιτερότητες, για τις οποίες θα γίνει λόγος παρακάτω.

Τύπος #1: στερεά

Στις πιο δημοφιλείς στερεές ποικιλίες βιολογικών καυσίμων περιλαμβάνονται το ξύλο, η τύρφη και τα ζωικά απόβλητα.

Ξύλο (καυσόξυλα, ροκανίδια, πριονίδι)

Αρχαία μορφή βιοκαυσίμου είναι τα γνωστά σε όλους καυσόξυλα, που χρησιμοποιούνται από παλιά για θέρμανση σπιτιών και μαγείρεμα. Ακόμα και σήμερα χρησιμοποιούνται ενεργά σε διάφορες χώρες για παραγωγή θερμότητας/ηλεκτρικής ενέργειας, ειδικότερα, ένα μεγάλο Αυστριακό θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο λειτουργεί με καυσόξυλα, με ισχύ 66 μεγαβάτ.

Ταυτόχρονα, αυτή η πρώτη ύλη έχει μειονεκτήματα. Η ενεργειακή αξία των καυσόξυλων είναι σχετικά χαμηλή: κατά την καύση, μέρος της ουσίας κατακάθεται ως αιθάλη, γι' αυτό τα τζάκια και οι σόμπες πρέπει να καθαρίζονται τακτικά. Επιπλέον, για την αναπλήρωση των αποθεμάτων ξύλου απαιτείται συγκεκριμένος χρόνος – νέα δέντρα θα αναπτυχθούν μόνο σε 15-20 χρόνια.

Εξαιρετική εναλλακτική λύση στα συμβατικά καυσόξυλα αποτελούν τα πέλλετς (σφαιρίδια), για την παραγωγή των οποίων χρησιμοποιείται ξύλο κακής ποιότητας: φλοιός, ροκανίδια, συμπιεσμένο πριονίδι, κλαδιά.

Τα πέλλετς που παράγονται από ξύλο, τύρφη και διάφορα απόβλητα έχουν διαφορετικό χρώμα. Τα ανοιχτόχρωμα χρησιμοποιούνται για την καύση σε τζάκια και σόμπες, ενώ τα σκουρόχρωμα, με υψηλή περιεκτικότητα σε φλοιό, προορίζονται για λέβητες στερεών καυσίμων.

Για την παραγωγή πέλλετς καυσίμου, η πρώτη ύλη αλέθεται σε σκόνη, η οποία στη συνέχεια ξηραίνεται και συμπιέζεται σε υψηλή θερμοκρασία. Χάρη στη λιγνίνη που περιέχεται στο ξύλο, σχηματίζεται μια κολλώδης μάζα, από την οποία δημιουργούνται μικροί κύλινδροι μήκους 5-70 mm και διαμέτρου 6-10 mm.

Σύγχρονη εναλλακτική λύση στα παραδοσικά καυσόξυλα αποτελούν ο μπρικέτες καυσίμου τετράγωνης, εξάγωνης ή οκτάγωνης μορφής. Αυτό το φιλικό προς το περιβάλλον υλικό έχει υψηλή απόδοση θερμότητας.

Μπορείτε να οργανώσετε μόνοι σας την παραγωγή πέλλετς κατασκευάζοντας μια πρέσα για μπρικέτες καυσίμου.

Στις δημοφιλείς μορφές βιοκαυσίμων συγκαταλέγονται τα ξυλοροκανίδια, τα οποία συχνά αποτελούν πηγή ενέργειας σε ευρωπαϊκούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Η παραγωγή αυτής της πρώτης ύλης γίνεται σε υλοτομίες ή σε ειδικές γραμμές παραγωγής εξοπλισμένες με μηχανήματα θραυστήρες.

Τύρφη από βάλτους και δάση για καύσιμο

Αυτή είναι μια κοινή ποικιλία βιοκαυσίμου που χρησιμοποιείται για οικιακούς και βιομηχανικούς σκοπούς εδώ και αιώνες. Η τύρφη αποτελεί ένα στρώμα μη πλήρως αποσυντεθειμένου βρύου σε συνθήκες βάλτου, η εξόρυξη της οποίας γίνεται σε πολλές χώρες του κόσμου: Ρωσία, Λευκορωσία, Καναδάς, Σουηδία, Ινδονησία και άλλες.

Η τύρφη, που περιέχει 50-60% άνθρακα, θεωρείται δημοφιλές υλικό που περιέχει αέριο. Αυτή η πολύτιμη πρώτη ύλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο ως καύσιμο, αλλά και ως λίπασμα ή θερμομωνοτικό υλικό.

Για την ευκολία της παραγωγικής διαδικασίας, η βιομάζα συνήθως επεξεργάζεται επί τόπου εξόρυξης. Η διαδικασία περιλαμβάνει τον καθαρισμό (κοσκίνισμα) της πρώτης ύλης από ξένες προσμίξεις, ακολουθούμενη από ξήρανση και μορφοποίηση σε μπρικέτες ή πέλλετ.

Καύσιμο από γεωργικά απόβλητα

Στη γεωργική παραγωγή, συνήθως συσσωρεύεται μεγάλος αριθμός διαφόρων φυτικών αποβλήτων: εξωτερικά περιβλήματα φυτών, κελύφη ξηρών καρπών, άχυρο.

Αυτή η πρώτη ύλη μπορεί επίσης να υποστεί συμπίεση και κοκκοποίηση, παράγοντας καύσιμα πέλλετ, τα χαρακτηριστικά των οποίων σχεδόν δεν διαφέρουν από τα πέλλετ που κατασκευάζονται από ξυλώδη βιομάζα.

Βιοκαύσιμο ζωικής προέλευσης

Μαζί με τα καυσόξυλα, από την αρχαιότητα οι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν καύσιμο ζωικής προέλευσης, δηλαδή κιζιάκ – αποξηραμένη κοπριά οικόσιτων ζώων. Οι σύγχρονες τεχνολογίες ξήρανσης και επεξεργασίας τέτοιας πρώτης ύλης επιτρέπουν την παραγωγή στερεών μορφών βιοκαυσίμου, εντελώς απαλλαγμένων από δυσάρεστη οσμή.

Από τα αρχαία χρόνια, οι νομαδικοί λαοί χρησιμοποιούσαν ως καύσιμο την αποξηραμένη κοπριά αλόγων, καμηλών και βοοειδών. Σήμερα, από τα απόβλητα των οικόσιτων ζώων παράγεται βιοκαύσιμο σε μορφή μπρικετών ή πέλλετ.

Δεδομένου ότι σήμερα τα απόβλητα της κτηνοτροφίας συσσωρεύονται σε βιομηχανική κλίμακα, η κατασκευή καυσίμου από αυτά λύνει ταυτόχρονα το ζήτημα της διάθεσής τους.

Τύπος #2: υγρά

Οι υγρές μορφές βιοκαυσίμου, που διακρίνονται για την ασφάλεια και τη φιλικότητα προς το περιβάλλον, χρησιμοποιούνται κυρίως ως υποκατάστατα της βενζίνης και άλλων παρόμοιων μέσων. Στις πιο διαδεδομένες επιλογές περιλαμβάνονται η βιοαιθανόλη, η βιομεθανόλη, η βιοβουτανόλη, το βιοντίζελ και ο διμεθυλαιθέρας.

Βιοαιθανόλη από φυτικές καλλιέργειες

Πρόκειται για ένα κοινό υγρό βιοκαύσιμο, που χρησιμοποιείται για τον ανεφοδιασμό αυτοκινήτων. Αν και η καθαρή ουσία δεν χρησιμοποιείται ως καύσιμο, η προσθήκη της στη βενζίνη συμβάλλει στη βελτίωση της λειτουργίας του κινητήρα, στην αύξηση της ισχύος του, στον έλεγχο της θέρμανσης του κινητήρα και στη μείωση των εκπομπών καυσαερίων.

Σε πολλά βενζινάδικα της Ευρώπης, της Ασίας, της Βόρειας και Νότιας Αμερικής προσφέρονται όχι μόνο παραδοσιακά καύσιμα, αλλά και διάφορα είδη βιοκαυσίμου, κυρίως μείγματα που περιέχουν βιοαιθανόλη.

Τη βιοαιθανόλη εκτίμησαν επίσης οι λάτρεις των τζακιών. Αυτή η ουσία έχει καλή απόδοση θερμότητας, ενώ κατά την καύση της δεν σχηματίζεται αιθάλη ή καπνός, και η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται ελαχιστοποιείται.

Χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά, το καύσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και για τη θέρμανση εστίας σε πολυκατοικίες. Περισσότερες λεπτομέρειες για το βιοκαύσιμο για τζάκια γράφονται στο αυτό το άρθρο.

Η παραγωγή βιοαιθανόλης πραγματοποιείται από πρώτες ύλες πρώτης γενιάς που περιέχουν άμυλο ή ζάχαρη. Δημητριακά, καλαμπόκι, ζαχαροκάλαμο, τεύτλα υποβάλλονται σε επεξεργασία με τη μέθοδο της αλκοολικής ζύμωσης.

Βιοβουτανόλη για ανεφοδιασμό αυτοκινήτων

Βιοβουτανόλη – ένα ανάλογο βουτανόλης που παράγεται βιολογικά. Άχρωμο υγρό με χαρακτηριστική οσμή, χρησιμοποιείται ευρέως ως χημική πρώτη ύλη στη βιομηχανία και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο μεταφορών.

Ο δείκτης ενεργειακής πυκνότητας της βουτανόλης είναι κοντά σε αυτόν της βενζίνης, γεγονός που επιτρέπει τη μερική αντικατάσταση της τελευταίας σε κυψέλες καυσίμου. Σε αντίθεση με τη βιοαιθανόλη, η βιοβουτανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτόνομη, χωρίς πρόσθεση παραδοσιακών καυσίμων.

Ως πρώτη ύλη για την παραγωγή αυτής της βιοουσίας χρησιμοποιούνται διάφορα φυτά: τεύτλα, μανιόκα, σιτάρι, καλαμπόκι.

Διμεθυλαιθέρας (C₂H₆O)

Είναι επίσης ένα οικολογικά καθαρό καύσιμο. Κατά την καύση του, στα καυσαέρια δεν υπάρχουν ενώσεις θείου, και η περιεχτικότητα σε ενώσεις αζώτου είναι 90% χαμηλότερη από ό,τι στην καύση βενζίνης.

Ο διμεθυλαιθέρας μπορεί να χρησιμοπεποιηθεί χωρίς ειδικά φίλτρα, αλλά πρέπει να γίνουν ριζικές αλλαγές στη σχεδίαση του αυτοκινήτου (σύστημα τροφοδοσίας, ανάφλεξη κινητήρα).

Ο διμεθυλαιθέρας θεωρείται μια πολλά υπόσχη επιλογή καυσίμου αυτοκινήτων. Οχήματα με κινητήρες σχεδιασμένούς γι'αυτό τό καύσιμo αναπτύσσονται από μεγάλες εταιρείες όπς Volvo, SAIC Motor, KAMAZ, Nissan

Χωρίς καμία τροποποίηση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνδυασμένο καύσιμο που περιέχει 30% διμεθυλαιθέρα σε οχήματα εξοπλισμένα με κινητήρες LPG.

Το υγρό καύσιμο μπορεί να παραχθεί από διάφορες πρώτες ύλες: φυσικό αέριο, σκόνη άνθρακα, βιομάζα και κυρίως από υπολείμματα της βιομηχανίας χαρτοπολτού και χαρτίου, τα οποία μετατρέπονται σε υγρό υπό χαμηλή πίεση.

Βιομεθανόλη από μονοκύτταρα φύκια

Αυτή η ουσία είναι ανάλογο του συνηθισμένου μεθανόλης, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή μιας σειράς χημικών ενώσεων (οξικό οξύ, φορμαλδεΰδη) και χρησιμοποιείται επίσης ως αντιψυκτικό και διαλύτης.

Το ζήτημα της παραγωγής αυτού του τύπού βιοκαυσίμου τέθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1980, όταν μια ομάδα επιστημόνων πρότανε τη λήψη μιας υγράς ουσίας μέσω βιοχημικού μετασχηματισμού του θαλάσσιου φυτοπλαγκτού, η καλλιέργεια του οποίου θα πραγματοποιείται σε ειδικές υδάτινες δεξαμενές.

Η βιομεθανόλη έχει μια σειρά από πιθανά πλεονεκτήματα:

• υψηλή απόδοση ενέργειας – 14 για την παραγωγή μεθανίου, 7 για την παραγωγή μεθανόλης;
• εξαιρετική παραγωγικότητα φυτοπλαγκτού – μέχρι 100 τόνους ανά εκτάριο ετησίως;
• <στρονγ>απαιτητικότητα μονοκύτταρων οργανισμών, οι οποίοι δεν χρειάζονται για τον πολλαπλασιαμό τους γλυκό νερό ή γόνιμα εδάφη;
• διατήρηη των γεωργικών πόρων, καθώς το φυτοπλαγκτόν καλλιεργείται σε λίμνες ή θαλάσσιους κόλπους.

Αν και η βιομηχανική παραγωγή βιομεθανόλης δεν έχει ακόμη οργανωθε, προς το παρόν διεξάγονται εντατικές έρευνες και αναπτύξεις τεχνολογιών για την ανάπτυξη η παράγωγής αυτού τού τύπού εναλλακτικού καυσίμου.

Βιοντίζελ ως εναλλακτική λύση για καύσιμο μεταφορών

Αυτό είναι ένα υγρό βιοκαύσιμο κινητήρων που αποτελείται από ένα μείγμα εστέρων λιπαρών οξέων. Η ουσία είναι ασφαλής για ανθρώπους και ζώα, αποσυντίθεται σχεδόν πλήρως στο έδαφος σε 28 ημέρες και έχει σχετικά υψηλή (<100) θερμοκρασία ανάφλεξης.

Το βιοντίζελ μειώνει το ποσοστό των εκπομπών επιβλαβών αερίων και επίσης παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κινητήρα, καθώς περιέχει λιπαντικά συστατικά.

Το καύσιμο χρησιμοποιείται για τον ανεφοδιασμό κινητήρων αυτοκινήτων είτε αυτόνομα είτε σε συνδυασμό με συμβατικό καύσιμο. Πρέπει να ληφθεί υπόψη μόνο η μικρή διάρκεια αποθήκευσης της βιολογικής ουσίας: μετά από τρεις μήνες αρχίζει η αποσύνθεση της βιολογικής ουσίας με πλήρη απώλεια των ιδιοτήτων.

Για το βιοντίζελ στις χώρες της ΕΕ υιοθετήθηκε ένα ειδικό πρότυπο EN14214. Σε ορισμένες χώρες ισχύει επίσης το πρότυπο EN590, το οποίο επιτρέπει την προσθήκη 5% βιοντίζελ σε άλλο καύσιμο.

Τύπος #3: αέρια

Οι κύριες ποικιλίες αέριου βιολογικού καυσίμου είναι το βιοαέριο και το βιοϋδρογόνο.

Το βιοαέριο ως υποκατάστατο του φυσικού αερίου

Το βιοαέριο είναι σχεδόν πλήρες ανάλογο του φυσικού αερίου: περιέχει 13-50% CO_2, 49-87% μεθάνιο, καθώς και προσμίξεις H₂ και H₂S. Αν η ουσία αυτή καθαριστεί από το διοξείδιο του άνθρακα, μπορεί να ληφθεί βιομεθάνιο.

Το αέριο βιοκαύσιμο παράγεται από βιομάζα με υδρογονική ή μεθανική ζύμωση. Η τελευταία προκαλείται από τρία είδη μικροοργανισμών: πρώτα η πρώτη ύλη υπόβάλλεται σε επίδραση υδρολυτικών βακτηρίων, τα οποία στη συνέχεια αντικαθίστανται από οξυπαραγωγικά και μεθανοπαραγωγικά μικρόβια.

Η παραγωγή βιοαερίου μπορεί να πραγματοποιηθεί σε βιομηχανικές και χειροτεχνικές συσκευές. Η πιο κοινή μέθοδος παραγωγής είναι η αερόβια ζύμωση σε μεθανοδεξαμενές.

Ως πρώτη ύλη μπορούν να χρησιμοποηθούν διάφορα υλικά: ενσίρωση, κοπριά, φύκηα, λύματα, περίττώματα, υπόλείμματα κοπράνων, οικιακά απορρίμματα. Η αρχική ουσία ομογενοποείταί και στη συνέχεια τοποθετείται σε αντιδραστήρα με τη βοήθεια φορτωτή.

Εκεί διατηρείται μια άνετη θερμοκρασία +35-38°C, απαραίτητη για τη διεξαγωγή της διαδικασίας της μεθανικής ζύμωσης.

Η πρώτη ύλη αναδεύεται συνεχώς, ενώ το προϊόν αερίου που σχηματίζεται οδηγείται σε ένα αεριοφυλάκιο (δεξαμενή αποθήκευσης), από όπου εισέρχεται σε μια ηλεκτρογεννήτρια.

Περισότερες λεπτομέρειες σχετικά με την παραγωγή βιοαερίου από κοπριά και την εγκατάσταση μονάδας βιοαερίου αναφέρονται στα άρθρα:

1. Πώς να φτιάξετε βιοκαύσιμα με τα χέρια σας από κοπριά σε οικιακές συνθήκες
2. Μονάδα βιοαερίου για ιδιωτική κατοικία DIY: συστάσεις για την κατασκευή και παράδειγμα αυτοσχέδιας κατασκευής

Βιοῦδρογόνο που λαμβάνεται με χηιική μέθοδο

Μία ποικιλία αέριο βιοκαύσμο, που αποτελεί ανάλογο το συμβατικού υδρογόνο, λαμβάνεται από βιομάζα με βιοχηιικές ή θερμοχηιικές μεθόδους.

Στη θερμοχηιική μέθοδο, η προετοιμασμένη πρώτη ύλη (π.χ. απόβλητα ξύου) θερμαίνεταί σε θερμοκρασία 500-800°C χωρίς πρόσβαση οξυόνο, οπότε εκλύονται αέρια H₂, CO, CH₄.

Μια υποσχόμενη μέθοδος παραγωγής βιοϋδρογόνου είναι η βιοφωτόλυση. Σε αυτήν την περίπτωση, το αέριο παράγεται με τη βοήθεια φυκιών που τοποθετούνται σε θαλασσινό νερό ή λύματα.

Στη βιοχημική μέθοδο, η πρώτη ύλη διατηρείται σε άνετες συνθήκες υπό κανονική πίεση και θερμοκρασία περίπου 30°C.

Στη βιομάζα προστίθενται ειδικοί μικροοργανισμοί Enterobacter cloacae, Rodobacter speriodes, οι οποίοι αποδομούν το αρχικό προϊόν, απελευθερώνοντας υδρογόνο. Για την επιτάχυνση της παραγωγής με χρήση πολυσακχαριτών επιτρέπεται η προσθήκη ενζύμων.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Στο παρακάτω βίντεο μπορείτε να δείτε τη διαδικασία κατασκευής μιας δημοφιλούς μορφής βιοκαυσίμου – των ξυλόμπρικετ:

Τα είδη βιολογικών καυσίμων διαφέρουν όχι μόνο ως προς τη φυσική κατάσταση αλλά και ως προς τα χαρακτηριστικά τους. Κατά την επιλογή τέτοιων υλικών πρέπει να λαμβάνετε υπόψη την προβλεπόμενη χρήση, την αποδοτικότητα, τις λειτουργικές ιδιότητες και το κόστος.

Έχετε εμπειρία στη χρήση εναλλακτικών καυσίμων; Ή θέλετε να κάνετε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα των βιοκαυσίμων; Παρακαλούμε, σχολιάστε τη δημοσίευση και συμμετάσχετε στις συζητήσεις. Το μπλοκ ανατροφοδότησης βρίσκεται παρακάτω.