バイオエネルギーの利用 しかし、バイオ燃料はどのように機能するのでしょうか? この記事では、有機廃棄物を次のように変換する方法について説明します。 再生可能エネルギー源 さまざまな方法で適用できます。
さまざまな種類のバイオ燃料が存在し、それらはすべて同様に機能します。 一般的に言えば、このフレーズは、からの再生可能燃料の生産を指します。 バイオマス源.
地理的プロセスとは対照的に、生物学的プロセスを使用することにはいくつかの利点があります ( 化石燃料 する）。 エタノールとバイオディーゼルは、世界で最も頻繁に使用されている XNUMX つのバイオ燃料です。
これらの再生可能エネルギー源の原料として、さまざまな形態のバイオマスが使用されています。 動物の糞尿、サトウキビ、コーンスターチ、植物油などがその例です。
ただし、他の可能なバイオ燃料源があります。 バイオ燃料の生成のために、藻類や林業廃棄物に関する多くの研究開発が行われています。
世界的な研究開発は、潜在的な将来のエネルギー源としてのバイオ燃料全般について行われています。 バイオ燃料がますます受け入れられていることを考えると、バイオ燃料がどのように機能するかを理解することが重要です。
目次
バイオ燃料はどのように機能しますか?
バイオ燃料にはさまざまな種類があり、その働きも異なります。
- エタノール
- バイオディーゼル
- バイオガス
- 固体バイオ燃料
1.エタノール
エタノールと呼ばれるバイオ燃料の一種は、トウモロコシやサトウキビなどの植物を発酵させて作られます。 植物材料の炭水化物は発酵によって分解されてエタノールを生成し、その後蒸留によって精製されます。 内燃機関用の燃料は、精製されたエタノールとガソリンを混合することで作ることができます。
エタノールは単位体積当たりガソリンより約 30% 効率が悪いため、ガソリンと同じ距離を移動するにはより純粋なエタノールが必要です。 純粋なエタノールは、自動車、軽トラック、およびオートバイのエンジンでのみ使用でき、これらのエンジンが目的のために特別に改造されている場合にのみ使用できます.
2. バイオディーゼル
バイオディーゼルの効率もガソリンより低い。 ただし、多くは燃料の組成と品質に依存します。 混合ガソリン中のバイオディーゼルのパーセンテージは、ガソリンスタンドのバイオディーゼルのラベルの接頭辞 B- の後に記載されています。 たとえば、B20 は 20% のバイオディーゼルを含むディーゼル燃料です。
エンジン改造の必要性は、バイオディーゼルの添加割合が減少するにつれて減少します。 長期的には、純粋なバイオディーゼルを使用すると、メンテナンスとパフォーマンスの問題が発生します. これらのメンテナンスの問題は解決できます。
3.バイオガス
食品廃棄物、下水、または農業廃棄物などの有機物を酸素なしで溶解することを含む嫌気性消化は、有機物を作成するために最も一般的に使用される手順です。 バイオガス. メタン (CH4) と二酸化炭素 (CO2) を組み合わせてバイオガスを生成します。
バイオガスの生成に使用される最も一般的な原料は次のとおりです。
- 食品廃棄物やその他の有機廃棄物、家庭や企業
- 牛糞
- ヤナギ、ポプラ、ススキなどのエネルギー作物
- 下水および廃水
- とうもろこし、小麦、牧草
- 食品加工・製紙工場からの産業廃棄物
- 埋め立て廃棄物
使用される正確な原料は、バイオガス事業の特定の目的、資源の入手可能性、および地理的位置によって決定されます。 バイオガスの生産は、小規模 (家庭、農業) または大規模 (産業、自治体) で行うことができます。
バイオガスには、次のようないくつかの用途があります。
- 単独で、またはディーゼルまたは天然ガスと組み合わせて、輸送燃料として。
- 家庭、会社、発電所での電気と熱の生成のための燃料源として。
- バイオプラスチック、化学薬品、肥料の製造などの産業活動中。
- 排水の洗浄・消毒に。
- さらに、「バイオメタン」または純粋なメタンをバイオガスから生成し、パイプライン品質のガスを提供するために使用できます。
一般に、バイオガスは柔軟で持続可能なエネルギー源であり、エネルギーの自立をサポートし、大気の質を改善し、温室効果ガスの排出を削減できます。
4. 固体バイオ燃料
木材、植物、廃棄物などの固体バイオマスに由来する燃料は、固体バイオ燃料として知られています。 燃やして熱や電気を発生させたり、さまざまな使い方ができます。
固体バイオ燃料は、燃焼プロセス中にボイラーで燃焼されて熱を発生します。 この熱によって生成された蒸気は、タービンを駆動するために使用されます。 タービンは電力を生成し、電力システムはその後、家庭や企業に電力を供給するために使用できます。
固体バイオ燃料は、通常の化石燃料の代替として、また温室効果ガス排出量を削減する手段として特別に建設された発電所で燃焼させることができます。
利用されるバイオ燃料の種類、燃焼技術、およびその生産プロセスの持続可能性はすべて、プロセスがどれだけ効果的に実行され、バイオ燃料が環境に与える影響の大きさに影響を与えます。
固体バイオ燃料は、商業用および家庭用暖房システムだけでなく、産業用および発電用アプリケーションにも頻繁に利用されています。
原料として、バイオエタノールやバイオディーゼルなどのバイオ燃料の製造にも使用できます。
バイオ燃料生産への 10 のステップ
車に搭載できる完成品のバイオ燃料製品を得るには、全部で XNUMX のプロセスがあります。
- 油の供給源を見つける
- オイルのテスト
- オイルろ過
- 試用バッチの作成
- 生産ツールの入手
- 薬品の入手
- オイル前処理
- バイオディーゼル処理
- 注意事項
- バイオディーゼルの洗浄と乾燥
- グリセリンの取り扱い
1. 石油の供給源を特定する
まず石油の供給源を見つけることは、人々が抱える最も基本的な問題です。 ほとんどの人は近くのレストランで植物油を購入しています.
ただし、原燃料をどこで見つけるかを議論する前に、受け取る廃油が最小 400 ミクロンまで事前にろ過されていることを確認する必要があります。
脱水されたものは遊離脂肪酸の量が少ない. 使用済み食用油は、毎週油を交換している施設から購入することをお勧めします。 これにより、よりグレードの高いオイルを見つけることができます。
キャノーラ油、コーン油、ピーナッツ油も消費者が入手できます。
動物性脂肪、牛脂、またはラードは、廃油を得る追加のソースです。 ただし、これらのソースはゲル化点の比率が高く、高温でエンジンが詰まる可能性があるため、それらから廃油を収集することはお勧めしません.
2. オイルのテスト
オイルを受け取った後、使用できることを確認するために、オイルの品質を確認する必要があります。 最初にオイルをテストすることが重要です。 多数のテスト オプションを利用できます。 オイルの酸と水をテストすることは、XNUMX つの最も重要なものです。
鍋に油を熱し、気泡が入っているかどうかを確認するだけで、水分が存在するかどうかを確認できます。 酸度を測るには滴定の勉強が必要です。
滴定は、酸度レベルを測定するために使用される手順の用語です。 これを行うには、オイルのサンプルを正確な量の pH 中性アルコールと混合する必要があります。 酸のレベルは、pH フィルターを使用して決定されます。 通常、フェノールフタレインが使用されます。
酸度のレベルをチェックすることが重要です。 オイルの酸性度が高い場合、後で追加するベースケミカルが多量の酸によって中和される可能性があります。 酸性度のレベルを知ることで、バイオ燃料に変えるのに必要な塩基性化学物質の正確な量を計算して追加することができます。
3. 油のろ過
ろ過後、オイルはより純粋になり、より効果的になります。 オイルに食品フレークなどの不純物が含まれていないことを確認する必要があります。 オイルをろ過するためのすべてのオプションの中で、金属製のドラムフィルターが付いた 55 ガロンのドラムを持参することをお勧めします。
フィルターのサイズを理解することは非常に重要です。 ミシン目はできるだけ小さくすることをお勧めします。 理想的なフィルターは 400 ミクロンのフィルターです。
4. 試用バッチの作成
開始する前に、テスト バッチを作成することをお勧めします。 これは、最近入手した油がバイオ燃料を作るのに価値があるかどうかを示します.
通常、すべての材料は地元の食料品店で入手できるため、テスト バッチの作成は比較的簡単です。
5. 制作ツールの入手
適切なツールがあれば、バイオ燃料を作ることは難しくありません。 これらすべてを可能にするには、次のアイテムが必要です。
- オイルを収集するためのコンテナ: 回収油の取扱い・保管に。 このために、古いオイルバレルまたはドラムを再利用できます。 小屋で見つからない場合は、使用していないものがある場合は、近所の人に貸してもらいましょう。 最悪の場合は近所のスクラップ置き場に立ち寄る！
- 油の輸送能力： 石油採集地域（レストラン）から石油生産地域（裏庭が提案）に石油を移動する。 通常、オイルバレルはトラックに収まります。
- オイルフィルター: 加工できるように油分を取り除きます。 400マイクロメートル。
- バイオ燃料プロセッサー: 化学物質をオイルと組み合わせることにより、このデバイスはオイルをバイオ燃料に変えるのに役立ちます.
- 石油バレル: これをバイオ燃料洗浄槽で不純物を取り除きます。
- バイオ燃料を貯蔵するためのタンク: これらは、洗浄およびろ過後にろ過された油を保持するために必要です。
- 移送ポンプ： それらは、さまざまなコンテナ間で油を輸送するために使用され、さまざまなサイズと形状で存在します。
- 滴定キット: 酸度測定用。
6. C の取得ヘミカル
メタノールは化学プロセスで利用されます。 バイオディーゼルは、メタノールが使用済みの植物油と結合して生成されます。
メタノールに加えて、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムも必要です。 どちらも配管用品店で入手できます。 水酸化カリウムはグリセリンをより流動的にし、メタノールに容易に溶解するため、いくつか入手することをお勧めします.
これらの水酸化物のいずれかによって触媒が使用され、メタノールと油の間の化学反応が開始されます。
7. 油の前処理
油をバイオディーゼルに加工する前に、加工の準備をする必要があります。 ステップ 2 では、オイルの水分と酸の含有量の計算について説明しました。
ここで、水で薄めた油や高酸分の処理方法を検討する必要があります。
脱水
油の脱水にはさまざまな方法がありますが、油を沈降させるのが最も簡単です。 十分な時間があれば、水は底に沈むだけで、水と油はうまく調和しないため、取り除くことができます。
このプロセスを早めるために油を加熱することもできます。 これにより、油分子が膨張することで、水分子が懸濁液から分散しやすくなります。
酸度を下げる
オイルを使用してバイオディーゼルを製造する前に、受け取ったオイルに高濃度の遊離脂肪酸が含まれている場合は、オイルの酸レベルを下げることを検討する必要があります. 高遊離脂肪酸原料はバイオディーゼルに変換できますが、そのプロセスはやや手間がかかります。
この理由は、バイオディーゼルを使用するまでに、過剰な溶剤を使用することになるため、まだ多くの石鹸を処理する必要があるためです.
オイルの酸性度を下げるには、次の XNUMX つの方法があります。
- コースティクス ストリッピング
- 酸エステル化
1. 苛性ソーダによる洗浄
これを行うには、油に加える前に固体塩基 (水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム) の一部を水に溶解する必要があります。 その結果、油分を含まない脂肪酸が固形ベースに結合し、石鹸が生成されます。 油が脱水され、石鹸が除去された後、バイオディーゼルの製造に使用できます。
この方法は効果的ですが、油の一部が石鹸に変換されるため、バイオディーゼルの量が少なくなります。
一部のバイオディーゼル施設では、遊離脂肪酸を下げる方法として苛性ストリッピングを禁止していますが、それが可能であり、効果があることはわかっています. 単に XNUMX 番目のアプローチを好む人もいます。
2. 酸エステル化
油中の遊離脂肪酸 (FFA) は、硫酸を使用してこの手順中に変更されるため、バイオディーゼルに変換することができます。 この方法は、遊離脂肪酸を多く含む油を扱う場合に適しています。 FFA を石けんに変換するのではなく、酸鎖のみを変化させてバイオ燃料またはバイオディーゼルに変化させるため、これが選択されました。
8. Bヨードディーゼル P伐採
初期のフェーズの主な目的は、このフェーズに備えることでした。 これは、石油をバイオディーゼルに変える主要な方法です。 有機油バイオディーゼルを作ることを可能にする実際の反応は、魔法が起こる場所です。
私たちが出発する前に、優れた安全性を練習する必要があります。 取るべき安全対策を見てみましょう。
注意事項
かなり腐食性の液体、メタノール、強いアルコール、かなりの熱、およびある容器から別の容器への可燃性物質の移動を扱うことになります。 油性火傷を消すことができる消火器を手元に置いておくことをお勧めします。
換気の良い場所で、子供やペットから離れ、適切な安全装備を使用して、バイオディーゼルを処理することが望ましいです。
大量のバイオディーゼルを製造する前に、地方自治体や消防署に確認して、添加物、アルコール、その他の物質が地方の規則や規制に従って取り扱われ、使用されていることを確認してください。
自家製のバイオディーゼルをディーゼル エンジン車に使用すると、メーカーの保証が無効になる場合があります。 古いトラックが保証期間を過ぎている場合は、試してみてください。
適切に生産されたバイオディーゼルは、多くの場合非常に健康的です。 食卓塩よりも害が少なく、砂糖よりも速く分解されます。 通常の石油ディーゼルよりも引火点が高いため、こぼれても危険とはみなされません。
9. バイオディーゼルの洗浄と乾燥
バイオディーゼルを生産するとき、必要以上のメタノールを注入することがよくあります。 化学反応が終了したことを確認するには、これを行います。
反応が配置された後、かなりの量のメタノールが元のバイオディーゼルの成分になりますが、現在は少し変化しています。 過剰なメタノールはグリセリンになります。 さらに、余分なメタノールの一部がバイオディーゼルに残ります。
- バイオディーゼルの洗浄
- バイオディーゼルの乾燥
1. バイオディーゼルの洗浄
メタノール分子は、使用されるとバイオディーゼルよりも水を好みます。
水に溶解したメタノールは、他のすべてが水によってその上にある水シートに運ばれます。 十分に長く洗浄すると、付着していた余分なメタノールやその他の物質が完全に除去されます。
ドライウォッシュシステムを使用する場合も、テクニックは基本的に同じです。 グリセリン、石けん、メタノールは乾燥樹脂または粉末に捕捉または吸収されますが、バイオディーゼルは通過します。
2. バイオディーゼルの乾燥
あなたが望む水を取り除く方法について話し合いましょう。
まず、バイオディーゼルを乾燥させる方法は無数にあります。 すばやく検索すると、インターネット上に散らばっています。 バイオディーゼルを作るために、それを行うより簡単な方法のいくつかを議論するだけです.
これを達成する最良の方法の XNUMX つとして、バイオディーゼルを直射日光の当たる屋外に置きます。 母なる自然と魔法を一緒に働かせましょう。 天気が十分に乾燥している場合、太陽の熱はすべての水を非常に迅速に蒸発させるのに役立ちます.
バイオディーゼルは、乾燥してグリセリンフリーになったらすぐに使用できます。
10. グリセリンの取り扱い
廃棄物管理 施設は、使用済みグリセリンを受け取ることができます。 この施設には、メタン消化装置とも呼ばれる嫌気性消化装置と呼ばれる独自の処理装置があります。
本質的に、すべての生下水は、バクテリアが生下水を食べて分解する大きなタンクに移される前に、大きな混合装置で結合されます。
バクテリアの副産物としてメタンガスが発生します。 メタン発電所では、メタンが捕獲され、燃焼されます。
バクテリアは粗グリセリンを食物として使用し、メタンの生成を増加させます. 廃棄物管理施設がすべてを受け入れることができたため、すべてのグリセリンを処分する環境に優しい選択肢ができました.
まとめ
結論として、バイオ燃料は輸送、電力、照明、暖房に利用できます。 光合成の XNUMX つの段階である明反応と暗反応は、細胞の葉緑体で行われます。 バイオ燃料は、木材、草、油、砂糖、デンプンなど、さまざまな生物製品から作ることができます。
提言
熱意にあふれた環境保護主義者。 EnvironmentGo のリード コンテンツ ライター。
私は、環境とその問題について一般の人々を教育するよう努めています。
それは常に自然に関するものであり、私たちは破壊するのではなく保護するべきです。