Ранее неиспользованные органические отходы могут быть преобразованы в биотопливо с помощью технологии, разработанной исследователями из проекта EU BIOGO.

Ежегодно добывается более четырех миллиардов тонн сырой нефти. Электричество от ветра, солнечных и гидроэлектростанций не может полностью вытеснить ископаемые источники энергии. В лучшем случае возобновляемые источники энергии могут покрывать энергию, необходимую для питания всех электромобилей и для выработки водорода для транспортных средств на топливных элементах. Даже тогда бензин все еще будет необходим для питания двигателей внутреннего сгорания, которые будут работать в течение десятилетий. Единственный надежный способ сохранить нашу мобильность — это заменить этот бензин альтернативными видами топлива.

Ученые из Института микроинженерии и микросистем им. Фраунгофера, работающие вместе с двенадцатью исследовательскими группами из семи стран в рамках проекта ЕС BIOGO, разработали методику производства именно такого экологически чистого биотоплива. Ингредиенты нового топлива поступают из лесов: «Древесные отходы и кора деревьев имеются в большом количестве по всей Европе, но до сих пор все это игнорировалось как ресурс. Это делает их идеальным сырьем, поскольку их не нужно специально обрабатывать и, следовательно, они не будут конкурировать с производством продуктов питания », — объясняет профессор Гюнтер Колб из Fraunhofer IMM, который координировал проект ЕС. Более того, использование древесных отходов не влияет на климат, так как преобразование их в топливо для сжигания только выделяет углекислый газ, который деревья ранее извлекали из атмосферы, когда они росли. Другими словами, дополнительные парниковые газы не выбрасываются в атмосферу. Кроме того, топливо может генерироваться из древесных отходов, где бы ни росли деревья. В отличие от нефти, ее не нужно транспортировать сначала из источника на нефтеперерабатывающие заводы, а затем на заправочные станции. «Важным компонентом концепции BIOGO является децентрализованное производство», — говорит Колб. «Для достижения этой цели мы разработали мобильные производственные установки, которые можно размещать в контейнерах и устанавливать там, где они необходимы».

Мобильные производственные подразделения

Прототип нового завода по производству биотоплива стоит во дворе позади Института Фраунгофера. Отходы лесной промышленности превращаются в белый контейнер в высококачественный бензин.

«Цель проекта BIOGO состояла в том, чтобы разработать завод, который мог бы поместиться в 40-футовый контейнер со стандартными размерами 12 x 3 x 3 метра и который мог бы охватить все процедурные и технологические этапы», — объясняет Колб результат. четырех лет интенсивных исследований и разработок. «В то же время мы должны были сделать производственный процесс максимально экологичным и ресурсосберегающим.

Реакторы высокого давления БИОГО для гетерогенного газофазного катализа

Реакторы высокого давления BIOGO для гетерогенного газофазного катализа. Фото: Тобиас Ханг / Фраунгофер IMM.

На первой стадии процесса, разработанной итальянской компанией Spike Renewables, древесные отходы нагреваются с образованием темного вязкого пиролизного масла. Это может быть дополнительно обработано на мобильном заводе. Для этого реакционные камеры, называемые микрореакторами, были разработаны исследователями из Института Фраунгофера в Майнце. Первый реактор превращает пиролизное масло в синтез-газ, добавляя тепло, воздух и пар. Этот газ используется для производства метанола на втором этапе. Извлечение кислорода из этого приводит к синтетическому бензину. «Задача состояла в том, чтобы оптимизировать процесс, чтобы в итоге мы получили топливо, которое химически неотличимо от стандартного бензина», — говорит Колб.

Нанокатализаторы экономят ресурсы

Катализаторы необходимы для ускорения химических реакций. До настоящего времени для производства таких катализаторов требовалось большое количество драгоценных металлов и редкоземельных элементов. В проекте BIOGO ученые из Teer Coatings разработали метод нанесения крошечных кластеров каталитически активных веществ на поверхности. Это производит высокоэффективные нанокатализаторы, которые сохраняют ресурсы.

Последний шаг, необходимый для разработки мобильной производственной установки, заключался в интеграции всей технологии в контейнер, способный удовлетворить все требования безопасности и противопожарной защиты. Исследователи Fraunhofer вместе с Microinnova, австрийским партнером по проекту, предоставили инженерные знания для установок. EcoTrainer @ технология контейнер была разработана компанией Evonik. Прототип был спроектирован для размещения еще больших реакторов. В ближайшие годы команды BIOGO планируют дальнейшее развитие завода с целью производства до 1000 литров экологического топлива в день.

Вероятно ли, что бензин исчезнет с автозаправочных станций и будет продаваться в лесу рядом с контейнерами? «Это будет зависеть от политических обстоятельств», — говорит Колб. «Пока цена на нефть останется на нынешнем уровне, новая технология не сможет конкурировать. Ключевой вопрос будет состоять в том, действительно ли мы в Европе хотим отойти от ископаемого сырья и готовы освободить экологическое топливо от налогообложения или субсидировать его производство».

Благодаря BIOGO существует опыт производства экологически чистого топлива. Поскольку древесное топливо имеет те же химические свойства, что и стандартный бензин, новое сырье можно либо смешать с бензином, либо постепенно заменить его. Тем временем исследовательская группа из Майнца также надеется использовать децентрализованные и гибкие контейнеры для других применений: например, химическая и нефтехимическая промышленность проявляют большой интерес к концепции мини-фабрики. Химические компании могут использовать контейнеры, чтобы сделать свои процессы более гибкими и быстрее реагировать на потребности своих клиентов.

По материалам phys.org