Возврат к истокам: как и почему биотопливо набирает популярность в мире энергетики
Сжигание ископаемого топлива для получения энергии существенно сказывается на экосистемах нашей планеты. Однако существует множество способов получения энергии из альтернативных источников, которые смягчают влияние на экологию. Одним из старейших, но все еще эффективных методов является биотопливо.
Что такое биотопливо?
Биологическое топливо — это горючее животного или растительного происхождения, произведенное из возобновляемого сырья. Стоит отметить, что нефть, газ и уголь тоже относятся к возобновляемому сырью, но природный процесс их образования занимает несколько миллионов лет. Деревья, например, растут гораздо быстрее, именно поэтому дрова являются одним из древнейших видов биотоплива. Помимо древесины к биологическому топливу относится рапсовое масло, биоэтанол, или пеллеты из опилок или соломы. Когда-то бензин, уголь и дизель вытеснили биотопливо из обихода, так как они дешевле, да и человеку нужно было все больше и больше горючего в связи с ростом числа автомобилей. Однако сейчас поиск альтернативных источников энергии, вызванный тем, что ископаемое топливо заканчивается и наносит большой урон планете, привел ко «второму пришествию» и большему распространению биологического топлива в мире.
Виды биотоплива
Биологическое топливо делится на три вида: твердое, жидкое и газообразное.
К твердому биотопливу относятся дрова, однако сейчас в чистом виде они практически не используются. Их альтернативой стали пеллеты — спрессованные древесные опилки, куски коры, солома или ореховая скорлупа. Также их производят из оливковых косточек и шелухи семян подсолнечника.
Пеллеты отлично заменяют уголь и солярку, при сгорании они не выделяют вредных веществ и практически не дымят. Плюс пеллетов также в минимальном содержании золы, что снижает потребность в обслуживании печей и котлов.
Жидкое биотопливо более разнообразно. Наиболее популярным видом является биоэтанол. Его получают путем ферментации сырья, содержащего сахар или крахмал, с последующей ректификацией или гидролизным методом. Биодизель — второе по популярности жидкое биотопливо — делают из растительных масел (рапсовое, подсолненое, льняное) и животных жиров, а иногда и из отходы масложирового производства, например кулинарного жира после жарки во фритюре. Биобутанол, 4-углеродный спирт, также относится к биотопливу. Его делают из того же сырья, что и этанол, однако он имеет более высокое содержание энергии и более низкое давление паров. Также сейчас инженеры разных стран активно разрабатывают новое поколение жидкого биотоплива, полученного с помощью водорослей.
Самый распространенный вид газообразного биотоплива — биогаз, который состоит из метана и углекислого газа. К его основным источникам относятся отходы животноводства и сельского хозяйства, сточные воды и органика из бытовых отходов. А образуется он в результате процессов биологического разложения без доступа кислорода. Одной из разновидностей биогаза является биоводород — аналог обычного водорода, но получаемый из биомассы. Исходное сырье нагревают без доступа кислорода до высоких температур, что способствует выделению из него водорода.
Плюсы и минусы биотоплива
Первое и основное преимущество использования биотоплива в энергетике — это, конечно же, его возобновляемость. Кроме того, биологическое топливо не так негативно влияет на окружающую среду, как ископаемое сырье.
Так, сжигание биотоплива уменьшает выбросы парниковых газов до 60% (в зависимости от его вида) по сравнению с ископаемым топливом, что сокращает влиянение этого вида альтернативной энергетики на изменение климата. Биотопливо можно производить на месте, создавая рабочие места, а также его внедрение в энергетику снижает зависимость страны от поставок нефти из других государств.
Помимо этого, биологическое топливо содержит меньше примесей в сравнении с традиционными, а это позволяет механизмам и двигателям работать дольше.
Однако у биотоплива существует ряд недостатков, к которым можно отнести потерю лесов из-за интенсивной вырубки и деградацию почвы, так как выращивание одних и тех же культур приводит к истощению земли и росту числа вредителей. Главным же минусом является то, что количество энергии, производимой с помощью биотоплива, значительно меньше, чем от сжигания топлива ископаемого.
Перспективы биоэнергетики
На сегодняшний день биоэнергетика занимает две трети рынка «зеленой энергетики». На традиционный способ получения биоэнергии (сжигание твердого биотоплива) приходится 7,4% потребляемой в мире энергии. На современные способы получения биоэнергии (использование специально подготовленной биомассы в жидком и газообразном виде) — около 5%. В 2019 году мировое производство биотоплива превысило 1,8 тысяч баррелей, доля на рынке составила 136 млрд долларов — это стало рекордом в данной области энергетики.
Из-за пандемии коронавируса мировой рынок биологического топлива упал примерно на 8% впервые за 20 лет. Однако использование биотоплива не требует замены инфраструктуры и двигателей в энергетической области, что положительно влияет на перспективы роста использования такого вида сырья.