Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Skrypt szkoleniowy nr 1                                 TEMAT: BIOpaliwo – produkt naturalny                              ...
    Torf        Ropa naftowa        Gaz ziemnyOdnawialne        Energia wiatru        Energia Słońca        Energia ...
    paliwa gazoweZe względu na zastosowanie wyróżniamy:   •    paliwa opałowe (do spalania zewnętrznego), np. węgiel, kok...
nadaje się do bezpośredniego zastosowania technicznego jako paliwo. Po wydobyciu z otworuwiertniczego jest ona oczyszczana...
Dlaczego warto stosować biopaliwa?        •   Dają energię,        •   Używanie biopaliw służy zmniejszeniu uzależnienia o...
17%                                                   4%                                                  6%              ...
Uważa się, że stosowanie biopaliw przyczynia się do zmniejszenia efektu cieplarnianego (orazglobalnego ocieplenia) poprzez...
Wspólną cechą wszystkich biopaliw jest to, iż w swoim składzie zawierają atomy węgla i/lub wodoru,gdyż powstały z biomasy,...
▪    ODPADY ROLNENieprzetworzone buraki cukrowe, słoma, siano, ziemniaki, rzepak czy pozostałości przerobu owocówbądź zwie...
Rys.10. Schemat estryfikacji olejów roślinnych     ▪   BIOGAZ  Zwany także jako gaz wysypiskowy, jest to gazowy, palny pro...
Informacje o rozwoju aeroenergetyki w województwie zachodniopomorskimInwestycja w „zieloną energię” jest niezwykle ważna n...
Każdy wie, że papier oraz suche drewno się dobrze pali. Gdy jednak porównamyróżne rodzaje biopaliw, wówczas zauważymy, że ...
nawet   niewielka    ilość   danego   związku    chemicznego w odpowiednich           warunkachfizykochemicznych może przy...
kilku sekundach. Wówczas to roztwór zamienia się w żel, który po podpaleniu z łatwością sięspala. Spowodowane jest to obec...
Autor opracowania:                                                                             Mgr inż. Łukasz WykaProdukc...
Biodieslem nazywamy: estry metylowe oleju rzepakowego (RME), estry metylowe (FAME) i etylowe(FAEE) wyższych kwasów tłuszcz...
▪   wysokie wymagania pokarmowe – duże zapotrzebowanie na N i Ca;        ▪   odczyn gleby: 6 - 7;        ▪   wysiew nie cz...
Rys. 4. Schemat produkcji biodiesla z oleju rzepakowegoNajczęściej spotykane odmiany biodiesla:   ▪   B100 - 100% stanowią...
BIOETANOLBioetanol – odwodniony etanol otrzymywany z podatnych na rozkład biologiczny frakcji odpadówprzemysłowych i miejs...
Żywność jest niezbędna do życia, z pewnością bardziej niż paliwa. Stąd istnieje koniecznośćograniczenia produkcji bioetano...
Rys. 6. Schemat produkcji bioetanolu cz. IIEtanol przy stężeniu 40% pali się z łatwością. Ale w komorach zamkniętych proce...
Rys. 8. Schemat odwadniania etanolu metodą perwaporacjiDestylacja membranowaDestylacja membranowa (MD) jest procesem, w kt...
▪   są odnawialne i biodegradowalne,    ▪   zapewniają bezpieczeństwo energetyczne - umożliwiają uniezależnienie od import...
Rys.10. Wewnątrz biogazowni – schemat technologiczny       Kolejną czynnością jest przepompowanie biomasy ze zbiorników fe...
pamiętać, iż biogaz nie powinien być wytwarzany z surowców żywnościowych tylko z surowcóworganicznych niewykorzystanych go...
W Europie, Niemcy pozostaną nadal największym europejskim producentem biopaliw.W Polsce podobnie do innych krajów przewidu...
Rys. 11. Rozmieszczenie biogazowni w PolsceDystrybucja biodiesla i bioetanoluJeżeli chodzi o dostęp do biopaliw zasilający...
POKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH1. WIELKA PIANAEksperyment ukazuje wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji chemicznej. Do...
Rys. 12.Wyrównujemy brzegi puszki, aby nie było ostrych kantów.Zginamy otrzymany kawałek aluminium na pół zgodnie, a nastę...
Rys. 16.Przy pierwszym uruchomieniu silnika należy zalać rurki wypływowe, wstrząsnąć silnikiem, abyrozprowadzić wodę po cz...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Skrypt szkoleniowy na ii zjazd

Kamapania Biokomponenty a Środowisko

  • Login to see the comments

  • Be the first to like this

Skrypt szkoleniowy na ii zjazd

  1. 1. Skrypt szkoleniowy nr 1 TEMAT: BIOpaliwo – produkt naturalny Autor opracowania: Łukasz Wyka Korekta: Ewelina BorkowskaInformacje w skrypcie zostały przygotowane na podstawie wykładów przygotowanych w ramach KlubuMłodego Naukowca.Czym są BIOpaliwa? Czyli pomysł na wagę złota dr inż. Agata Markowska, Zakład Biotechnologii,Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w SzczeciniePo co i z czego produkujemy BIOpaliwa mgr inż. Łukasz Wyka, Instytut Geoekologiii Geoinformacji, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w PoznaniuJak wytwarzać BIOpaliwa? mgr inż. Michał Łukasz Dworak, Rada Młodzieżowa Ligii OchronyPrzyrodyEnergia z biomasy jako wizytówka Województwa Zachodniopomorskiego dr inż. JarosławRzepa, Wydział Rolnictwa i Ochrony Środowiska, Urząd Marszałkowski WojewództwaZachodniopomorskiegoOPIS doświadczeń przeprowadzonych podczas pokazu mgr inż. Łukasz Wyka Życie na Ziemi rozwija się dzięki zaspokojeniu potrzeb organizmów. Są nimi: • odpowiednie warunki fizykochemiczne (temperatura, ciśnienie, skład otoczenia, światło), • tlen, • pożywienie, • woda,Człowiek próbuje ułatwić sobie zaspokajanie powyższych potrzeb, by przetrwać w ekosystemie.W tym celu wykorzystuje energię.ENERGIA pomaga zaspokajać potrzeby, ale również stwarza nowe zachcianki, które uznajemy zakonieczne (komunikacja, TV). ŹRÓDŁA ENERGIINieodnawialne  Węgiel kamienny  Węgiel brunatny
  2. 2.  Torf  Ropa naftowa  Gaz ziemnyOdnawialne  Energia wiatru  Energia Słońca  Energia spadku wody  Energia wody morskiej  Energia geotermicznaNajważniejszym producentem energii na Ziemi jest Słońce! Gdyby nie ono, życie na Ziemi nieistniałoby. Słońce wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne o różnej długości fali. Część energiisłonecznej nie dociera do Ziemi, gdyż nasza planeta wykształciła warstwy, które pochłaniają lubodbijają odpowiednie pasma promieniowania (m.in. warstwa ozonowa pochłania szkodliwe dlaorganizmów żywych promieniowanie ultrafioletowe). Rys.1 Rozkład (widmo) promieniowania słonecznegoCzłowiek usilnie próbuje uzupełnić „braki energetyczne”, głównie promieniowania z zakresupodczerwieni. Służą do tego różnego rodzaju paliwa, które przetwarzamy na energię cieplną lubelektryczną wg naszych zamierzeń.Paliwo – substancja (GAZ, CIECZ lub CIAŁO STAŁE) wydzielająca przy intensywnym utlenianiu(spalaniu) duże ilości ciepła.Energia uzyskana ze spalania paliwa wykorzystywana jest:  przez maszynę (silnik cieplny) do produkcji energii mechanicznej,  przez kocioł do celów grzewczych lub procesów technologicznych.PODZIAŁ PALIWZe względu na stan skupienia wyróżniamy:  paliwa stałe  paliwa ciekłe 2
  3. 3.  paliwa gazoweZe względu na zastosowanie wyróżniamy: • paliwa opałowe (do spalania zewnętrznego), np. węgiel, koks, drewno; • paliwa napędowe (do spalania wewnętrznego), np. ropa, • paliwo jądroweZe względu na pochodzenie wyróżniamy:  paliwa naturalne: węgiel kamienny, brunatny, torf, drewno, ropa naftowa, gaz ziemny,  paliwa sztuczne: wytwarzane przy przeróbce paliw naturalnych (koks, olej opałowy, olej napędowy, benzyna, gaz drzewny).Co złoto ma wspólnego z paliwami? =Kilka równań by dowieść, że ropa naftowa to złotoZŁOTO = bogactwo = władza =Król = władca Szejk = władcaROPA = CZARNE ZŁOTOJak wydobywa się „czarne złoto”?Ropa naftowa wydobywana jest z głębi ziemi w wyniku wykonywania wierceń. Powstająceodwierty (otwory) sięgają nawet 1km głębokości. Miejsca prawdopodobnego zalegania złóżropy naftowej wyszukiwane są przez geologów. Rozwój technik poszukiwania złóż pozwala na corazprecyzyjniejszą identyfikację miejsc występowania i wielkości zasobów. Tak samo rozwija się technikawierceń. Początkowo poszukiwania i wiercenia prowadzono wyłącznie na lądach. Okazało się jednak,że część światowych zasobów ropy zalega w obszarach szelfów mórz i oceanów. Ropa naftowa nie 3
  4. 4. nadaje się do bezpośredniego zastosowania technicznego jako paliwo. Po wydobyciu z otworuwiertniczego jest ona oczyszczana z zanieczyszczeń mechanicznych, a następnie oddziela się od niejwartościowe i łatwo wrzące składniki: propan, butan i benzyny oraz szereg gazów i olejów. Końcowymiproduktami rafinerii są takie paliwa ciekłe jak benzyny, oleje opałowe, oleje napędowe, nafta. Rys.2. Destylacja ropy naftowejOszacowano, że zasoby ropy naftowej na Ziemi wynoszą około 2000 miliardów baryłek ropy. Obecniezużyliśmy ok. 1000 miliardów baryłek. Groźba wyczerpania kopalin (paliw kopalnych) nie jest odlegław czasie: • złoża węgla – 220 lat • gaz ziemny – 60 lat • ropa naftowa – 30-40 latSposobem , aby ograniczyć wykorzystanie zasobów paliw kopalnych jest stosowanie biopaliw.Biopaliwo jest to paliwo powstałe z przetwórstwa produktów organizmów żywych. Produktami tymimogą być resztki roślin, zwierząt lub mikroorganizmów (BIOMASA).Biomasa – masa materii zawarta w organizmach. Rys.3. Schemat obiegu materii w przyrodzie 4
  5. 5. Dlaczego warto stosować biopaliwa? • Dają energię, • Używanie biopaliw służy zmniejszeniu uzależnienia od ropy naftowej, • Stworzone zostają nowe miejsca pracy, • Służą zmniejszeniu ilości odpadów, • Są sposobem do wypełnienia wymagań prawnych lub obietnic rządowych, • Nie przyczyniają się do rozwoju efektu cieplarnianego, • Pozostawione w środowisku szybko ulegną rozkładowi.Dzięki biopaliwom możliwy jest rozwój zatrudnienia w: - rolnictwie, - przetwórstwie paliw, - szkolnictwie - branży badawczo-rozwojowej, - branży komunalnej, - branży reklamowej - wydawnictwach.Biopaliwa – wpływ na efekt cieplarniany 5
  6. 6. 17% 4% 6% 8% 19% 46% Rys.4. Efekt cieplarniany Składnik Zawartość % objętości %masy Składniki główne Azot (N2) 78,08 75,51 Tlen (O2) 20,94 23,14 Argon (Ar) 0,93 1,29 Dwutlenek węgla (CO2) 0,039 0,058 Tab.1. Skład atmosfery ziemskiejWoda jest ilościowo znaczącym składnikiem atmosfery (zawartość 0-5%). Jej stężenie w czasiei przestrzeni podlega licznym zmianom. Zależą one od temperatury, jak i od oddalenia od stanurównowagi wyrażonego przez wilgotność względną. Jednocześnie para wodna zawarta w powietrzujest najważniejszym gazem odpowiedzialnym za efekt cieplarniany. Jednakże człowiek nie mawielkiego wpływu na ilość pary wodnej, która znajduje się w atmosferze. Dlatego też za gaz będący„winowajcą” efektu cieplarnianego uważa się dwutlenek węgla (CO2), który jest gazem cieplarnianymwystępującym po parze wodnej w największej ilości. Działalność człowieka przyczynia się do wzrostustężenia CO2 zawartego w atmosferze. 6
  7. 7. Uważa się, że stosowanie biopaliw przyczynia się do zmniejszenia efektu cieplarnianego (orazglobalnego ocieplenia) poprzez obieg zamknięty CO2 (zahamowanie emisji dodatkowego CO2zawartego w skałach takich jak ropa naftowa czy węgiel kamienny).Rys.5. Obieg dwutlenku węgla Rys.6. Przebieg procesu fotosyntezyFakty dotyczące fotosyntezy • Z całkowitego strumienia słonecznego docierającego do Ziemi jedynie 46% może zostać zaabsorbowane przez jej powierzchnię. Z tego jedynie 43% może być wykorzystane w fotosyntezie przez zielone części rosnących roślin (promieniowanie między 400 a 700 nm - PAR). • Maksymalna wydajność fotosyntezy może wynieść 29%. • Spalając biomasę uzyskaną w procesie fotosyntezy uzyskujemy z 1 t ok. 1,5 x 1010 J energii – 2 razy mniej niż przy spalaniu węgla kamiennego. 7
  8. 8. Wspólną cechą wszystkich biopaliw jest to, iż w swoim składzie zawierają atomy węgla i/lub wodoru,gdyż powstały z biomasy, która złożona jest głównie z węglowodorów.Węglowodany (cukry, cukrowce, sacharydy) – organiczne związki chemiczne składające się z atomówwęgla, wodoru i tlenu. Są one podstawowym budulcem organizmów żywych, w tym również człowieka.Wraz z pokarmem przyjmujemy cukry proste (np. glukoza, fruktoza) lub dwucukry (np. sacharoza,laktoza). Rys.7. Węglowodany – główny składnik owoców i warzywNatomiast niejadane cukry złożone wykorzystujemy w inny sposób, np. w produkcji papieru, narzędzi,mebli itd.Należy zauważyć, że węglowodany to także cenne biopaliwo. Niewykorzystane często jest tylkoodpadem, który ulega rozkładowi! To utracona energia!Rodzaje biopaliw▪ DREWNO i SUCHE ODPADY DRZEWNE, takie jak: drewno kawałkowe, zrębki drewniane, trociny, wióry, brykiet i pelet.Brykiet drzewny to utworzona z suchego rozdrobnionego drewna(trocin, wiórów czy zrębków) kostka lub walec sprasowane podwysokim ciśnieniem bez dodatku substancji klejących. Podczastego procesu wydziela się lignina, która po obniżeniu temperaturyzastyga, spajając surowiec. Wilgotność brykietu jest niewielka iwynosi 6-8%, natomiast zawartość popiołu poniżej 1% suchejmasy. Rys.8Pelety lub pellety (inaczej granulat) są rodzajem brykietuprodukowanego z odpadów drzewnych. Wytłoczone pod wysokimciśnieniem w postaci granulatu w kształcie kulek lub walców mająśrednicę 6-25 mm i długość do kilku centymetrów. Rys.9 8
  9. 9. ▪ ODPADY ROLNENieprzetworzone buraki cukrowe, słoma, siano, ziemniaki, rzepak czy pozostałości przerobu owocówbądź zwierzęce odchody to cenne z energetycznego punktu widzenia surowce, które możnawykorzystywać.▪ ROŚLINY ENERGETYCZNEJedną z gałęzi rolnictwa stało się w ostatnich latach produkowanie roślin przeznaczonych do celówenergetycznych. Rośliny te zwane energetycznymi są bogate w związki celulozowe i ligninowe orazcharakteryzują się szybkim przyrostem masy. Mogą być one wykorzystane do produkcji energiicieplnej i elektrycznej, a także do wytwarzania paliw: zarówno ciekłych jak i gazowych.Produkty rolne oraz węglowodany i inne związki organiczne, które są odpadami mogą służyć jakosubstrat (składnik) do produkcji paliw ciekłych i gazowych, dzięki procesom fermentacji lub estryfikacji. ▪ BIOETANOL (alkohol rolniczy)Odwodniony alkohol etylowy (etanol) otrzymywany z biomasy lub z biodegradowalnej części odpadów(papieru, płyt drewnianych, itp.). Bioetanol może być stosowany w czystej postaci (tzw. E100) lubmieszany z innymi alkoholami (np. z metanolem). Może również być składnikiem paliw do silnikówspalinowych, jako biokomponent. ▪ BIODIESELJest zastępczym paliwem do silników wysokoprężnych, wyprodukowany z odnawialnych surowców,np. olejów roślinnych czy tłuszczów zwierzęcych. Może stanowić także biokomponent do olejunapędowego E10 10% etanolu + 90% benzyna (USA) E20 20% etanolu + 80% benzyna (Brazylia) E85 85% etanolu +15-30% benzyna (Brazylia, USA, Szwecja) E95 95% etanolu +5% benzyna (Szwecja) E100 96% etanolu + 4% woda (Brazylia, Argentyna) B 100 100% dodatku olejowego B80 80% dodatku olejowego i 20% ON B20 20% dodatku olejowego 80 % ONTab.2.Bioetanol i biodiesel jako biokomponent 9
  10. 10. Rys.10. Schemat estryfikacji olejów roślinnych ▪ BIOGAZ Zwany także jako gaz wysypiskowy, jest to gazowy, palny produkt fermentacji beztlenowej związków pochodzenia organicznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego, biomasa) a częściowo także ich rozpadu gnilnego, powstający w biogazowni. Rys.11. Schemat produkcji biogazu Biopaliwa świetnie wspomagają gospodarkę energetyczną krajów, ale nie powinny być produkowane z surowców żywnościowych, lecz z części roślin niewykorzystywanych gospodarczo. 10 CAŁA BIOMASA, KTÓRĄ MOŻNA SPALIĆ PRĘDZEJ CZY PÓŹNIEJ ULEGNIE BIODEGRADACJI (rozkładowi na związki proste, w tym CO2 i CH4). Warto zatem spożytkować odpady biomasy roślinnej i zwierzęcej, bo to cenne źródło energii.
  11. 11. Informacje o rozwoju aeroenergetyki w województwie zachodniopomorskimInwestycja w „zieloną energię” jest niezwykle ważna na terenie województwa zachodniopomorskiego.Największe zakłady przetwarzające biomasę na biopaliwa znajdują się na jego obszarze. Stąd istniejekonieczność powoływania organów doskonalących i szkolących pracowników takich przedsiębiorstw.Uczelnie ▪ Centrum Naukowo-Badawcze Energii Odnawialnej, Politechnika Koszalińska ▪ Ośrodek Szkoleniowo-Badawczy – Ostoja, Zachodniopomorski Uniwersytet TechnologicznyFirmy doradcze ▪ CeDIR Sp. z o.o. – KoszalinInstytucje wspierające rozwój ▪ Zachodniopomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Barzkowicach ▪ Stacja Doświadczalna Oceny Odmian w BiałogardzieDużo interesujących informacji na temat biopaliw można znaleźć w następujących serwisach: ▪ www.biopaliwa.pl ▪ www.biomasa.org ▪ www.biopaliwa.org, ▪ www.lop.szczecin.pl ▪ www.e-biopaliwa.plPOKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH1. ILE ENERGII SKRYWAJĄ DARY NATURY - jak za pomocą owocu orzecha zagotowaćwodę? 11
  12. 12. Każdy wie, że papier oraz suche drewno się dobrze pali. Gdy jednak porównamyróżne rodzaje biopaliw, wówczas zauważymy, że wartość opałowa papieru lub odpadówdrewnianych jest dużo niższa niż produktów takich jak brykiet lub pelet (ilość energiiwytwarzana na jednostkę masy, np. 10 MJ na każdy kilogram). Dlaczego?Przy spalaniu z różnych materiałów wydziela się energia w postaci promieniowania. Topromieniowanie może być energią z zakresu światła widzialnego lub podczerwieni(promieniowanie cieplne). Gdy zapalimy kartkę papieru, spala się ona szybkoz dużym widocznym płomieniem. Natomiast jeśli tę samą kartkę mocno zgnieciemy lubposkładamy, a następnie podpalimy, wówczas taki materiał nie spala się dużym płomieniem,lecz prawie niezauważalnym. Ten rodzaj spalania nazywa się tleniem. Dzięki niemu surowieczamienia się w większości tylko na energię cieplną. Widoczny płomień to część energii, którazazwyczaj jest zbędna – interesuje nas głównie ciepło. „Upakowane materiały” są zatem bardziej pożądanym produktem energetycznym.Naturalnymi, zawierającymi znaczne ilości związków organicznych surowcami, któreposiadają zagęszczoną biomasę są różnego rodzaju nasiona. O tym, że można z nichuzyskać dużą ilość energii świadczy ich kaloryczność sięgająca nawet 700 kalorii w 100 gproduktu. W łatwy sposób to można sprawdzić. Wystarczy zapalić orzech laskowy lub włoski byzobaczyć jak się palą – ten czas jest na tyle długi by zagotować wodę w próbówce.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- łapa bądź szczypce laboratoryjne do trzymania probówki, probówka, zapałki, orzechlaskowy, woda destylowanaPRZYGOTOWANIE Do próbówki wlewamy kilka ml wody. Umieszczamy orzecha w szczypcachlaboratoryjnych i podpalamy go. Uzyskanym płomieniem podgrzewamy próbówkę. Pokrótkim czasie na ściankach naczynia zaczynają być widoczne pęcherzyki gazu. Dalszeodgrzewanie naczynia, może doprowadzić do efektownego zagotowania się wody.2. ENERGIA UKRYTA W KRYSZTALEW doświadczeniu z naczynia z bezbarwnym roztworem, po wrzuceniu kryształu silnegoutleniacza, wydobywa się olbrzymia ilość pary wodnej i tlenu. Eksperyment ukazuje, że 12
  13. 13. nawet niewielka ilość danego związku chemicznego w odpowiednich warunkachfizykochemicznych może przyspieszyć daną reakcję. Podobnym katalizatorem reakcjispalania jest dodatek biokomponentów (np. bioetanolu, biometanolu), które poprawiająjakość paliw (zmniejszenie emisji spalin, wyższa liczba oktanów) spalanych w silnikach.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- Cylinder miarowy (1000 ml), lejek szklany, bagietka, szczypce laboratoryjne lub łyżeczka,przyłbica ochronna- perhydrol (30%), nadmanganian potasu, woda destylowanaPRZYGOTOWANIEDoświadczenie należy wykonać pod wyciągiem, na świeżym powietrzu lub w wysokim pomieszczeniu, gdyżistnieje możliwość zabrudzenia ścian i sufitu związkami manganu. KONIECZNIE UBRAĆ RĘKAWICEOCHRONNE!Do cylindra miarowego ostrożnie nalewamy 20 ml perhydrolu (H2O2). Następnie do naczyniadolewamy podobną objętość wody. Za pomocą szczypiec lub łyżeczki wybieramy jeden dużykryształ nadmanganianu potasu, ewentualnie kilka mniejszych. Energicznym ruchemwrzucamy kryształki nadmanganianu do cylindra z roztworem. Z naczynia zacznąwydobywać się kłęby pary wodnej i tlenu.3. PŁONĄCY ŻELDoświadczenie uzmysławia czym jest stan skupienia oraz rozpuszczalność substancji.Związki dobrze rozpuszczalne w wodzie zazwyczaj słabo rozpuszczają się w cieczachorganicznych, do których zaliczyć możemy bioetanol.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- Zlewka (500 ml), dwie zlewki (250 ml), palnik spirytusowy, łyżka laboratoryjna, dwiebagietki szklane- Octan wapnia, etanol, wodorotlenek sodu, fenoloftaleina, woda destylowana, bioetanolPRZYGOTOWANIENa początku sporządza się wodny roztwór nasycony octanu wapnia. Następnie należy dodaćniewielką ilość wodorotlenku sodu, tak, aby pH reakcji było powyżej 8,5. Aby określić czy pHroztworu jest odpowiednie można dodać kilka kropel odpowiedniego wskaźnika, np.fenoftaleiny, która w optymalnych warunkach reakcji powinna zabarwić ciecz na różowo.Dodatek alkoholu powoduje, że rozpuszczalność soli się zmniejsza, co uwidacznia się po 13
  14. 14. kilku sekundach. Wówczas to roztwór zamienia się w żel, który po podpaleniu z łatwością sięspala. Spowodowane jest to obecnością uwięzionego w sieci krystalicznej octanu wapniaetanolu. Doświadczenie ukazuje jak energetycznym komponentem jest bioetanol.EKSPERYMENT DOMOWY Doświadczenie polega na obserwacji parowania składników z różnych rodzajówroztworów paliw: biodiesla, benzyny, oleju napędowego, bioetanolu. Zostałyprzygotowane następujące roztwory wodne: bioetanolu 5%, bioetanolu 20%, biodiesla 5%,biodiesla 20%, oleju napędowego 1%, oleju napędowego 5%, benzyny 1%, wodydestylowanej oraz wody z barwnikiem. Paliwa te różnią się rozpuszczalnością w wodzie, a coza tym idzie różnie wpływają na parowanie cieczy. W celu wizualnej oceny zmianzachodzących w roztworach należy przeprowadzić proces krystalizacji z użyciem solio różnej rozpuszczalności w WODZIE. Na podstawie obserwacji doświadczenia młodzież ma za zadanie wysnuć wnioski, którespośród paliw są bardziej ekologiczne. Szczegółowe informacje dotyczące przebiegueksperymentu domowego zawarte są w instrukcji. Skrypt szkoleniowy nr 2 TEMAT: Jak wytwarza się biopaliwa 14
  15. 15. Autor opracowania: Mgr inż. Łukasz WykaProdukcja biodiesla, dr inż. Agnieszka Gawska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologicznyw SzczecinieProdukcja bioetanolu mgr inż. Aneta Sulecka, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie orazmgr inż. Łukasz Wyka, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w PoznaniuJak działa biogazownia. Układy kogeneracyjne mgr inż. Łukasz Wyka, Uniwersytet im. AdamaMickiewicza w PoznaniuDystrybucja biopaliw płynnych w Polsce i na świecie mgr inż. Michał Łukasz Dworak, RadaMłodzieżowa Ligii Ochrony PrzyrodyOPIS doświadczeń przeprowadzonych podczas pokazu mgr inż. Łukasz Białek, mgr inż. Łukasz Wyka Znaczenie biopaliw w energetyce poszczególnych państw Unii Europejskiej rośnie z roku na rok. Jestto związane nie tyle ze zwiększeniem świadomości mieszkańców, że biopaliwa mniej szkodząśrodowisku, co z deklaracją jaką podjęły kraje członkowskie UE. Do 2020 r. mają one spełnićnastępujące postulaty: − 20 % energii pochodzić ma ze źródeł odnawialnych − 10% mają stanowić domieszki biopaliw do paliw kopalnych 16 14 12 10 NCW og. estry (objetosciowo) 8 bioetanol (objetosciowo) 6 4 2 0 2010 2011 2012 2013 2015 2020 lata Rys. 1. Wskaźniki NCW (Narodowego Celu Wskaźnikowego) na lata 2010-2020 - Rozporządzenie Rady Ministrów 2007 BIODIESELBiodiesel jest biopaliwem powstającym z przetworzenia olejów roślinnych. Stanowi on zastępczepaliwo do silników wysokoprężnych (Diesla). 15
  16. 16. Biodieslem nazywamy: estry metylowe oleju rzepakowego (RME), estry metylowe (FAME) i etylowe(FAEE) wyższych kwasów tłuszczowych oraz mieszanki paliwowe z olejem napędowym w celuotrzymania paliwa zapewniającego lepsze warunki pracy silnika.W odróżnieniu od normalnego oleju napędowego, biodiesel jest paliwem biodegradowalnymi nietoksycznym, jego wykorzystanie powoduje znaczne obniżenie emisji szkodliwych substancji doatmosfery. Nadaje się on do wykorzystania prawie wszędzie tam, gdzie dziś stosuje się olejnapędowy.Rośliny oleiste wykorzystywane do produkcji biodiesla: ▪ Rzepak ▪ Słonecznik ▪ Len ▪ Konopie ▪ Soja ▪ Palma kokosowa 4000 − Wysokie wymagania pokarmowe – duże zapotrzebowanie na N i Ca; 3500 − Odczyn gleby: 6 - 7; 3000 − Wysiew nie częściej niż co 4 lata 2500 tys. ton 2000Rys. 2. Ilość produkowanego w Polsce olejuProdukcja biodiesla z oleju rzepakowegoRzepak inaczej kapusta rzepak (Brassica napus var. oleifera), to jednoroczna roślina zielna. Jest tonajczęściej uprawiana roślina oleista w Polsce, której nasiona są ważnym surowcem do produkcjioleju jadalnego.Liście i łodyga z sinawym nalotem, kwiaty zebrane w groniasty kwiatostan, żółte lub białe, owocemjest łuszczyna, nasiona czarne lub czerwonawe o dużej zawartości oleju (ponad 40 %).Wymagania siedliskowe rzepaku: 16
  17. 17. ▪ wysokie wymagania pokarmowe – duże zapotrzebowanie na N i Ca; ▪ odczyn gleby: 6 - 7; ▪ wysiew nie częściej niż co 4 lataCzynniki ograniczające areał uprawy rzepaku: ▪ jakość gleby ▪ niebezpieczeństwo wymarzania ▪ struktura agralna ▪ dopuszczalny udział w strukturze zasiewu Rys. 3. RzepakEtapy produkcji biopaliwa z nasion rzepaku: ▪ skup, przygotowanie i magazynowanie nasion; ▪ tłoczenie i wstępne oczyszczanie oleju; ▪ rafinacja oleju przed przemianami estrowymi; ▪ przemiany estrowe oleju rzepakowego i końcowa filtracja biopaliwa.Przy otrzymywaniu biopaliwa z zachodzi jednoczesna hydroliza tłuszczu i estryfikacja kwasówtłuszczowych metanolem. 3 H2O + tłuszcz → kwasy tłuszczowe + gliceryna kwasy tłuszczowe + 3 MeOH → biodiesel + 3 H2Osumarycznie: tłuszcz + metanol → biodiesel + glicerynaSzybkość powyższych reakcji jest zależna od temperatury, pH i intensywności mieszania. Mieszaninaporeakcyjna rozdziela się samoczynnie: biodiesel stanowi lżejszą frakcję niemieszającą się z wodą,natomiast dolna cięższa frakcja zawiera glicerynę, katalizator (wodorotlenek potasu lub sodu) i wodę.W skali przemysłowej separacja może być przyspieszona przez przepływowe wirowanie mieszaninyporeakcyjnej. 17
  18. 18. Rys. 4. Schemat produkcji biodiesla z oleju rzepakowegoNajczęściej spotykane odmiany biodiesla: ▪ B100 - 100% stanowią metylowe (lub etylowe) estry kwasów tłuszczowych; ▪ paliwo zawierające biologiczny komponent w postaci metylowych (lub etylowych) estrów kwasów tłuszczowych: - B20 (20% Biodiesla w postaci estrów i 80% oleju napędowego - B80 (80% Biodiesla i 20% oleju napędowego) - mieszanki estrów i oleju napędowego w innych proporcjachWady stosowania biodiesla: ▪ niższa wartość opałowa powoduje większe zużycie paliwa; ▪ wyższa lepkość wpływa na pogorszenie rozpylania paliwa i ciśnienie wtrysku; ▪ obniżenie trwałości elementów stykających się z paliwem, a wykonanych z typowych elastomerów (elastycznych tworzyw sztucznych) i gum ▪ korozja pokryć lakierniczych elementów stykających się z paliwem; ▪ silne działanie korozyjne na stopy zawierające miedź; ▪ tworzenie osadów blokujących filtry paliwa; ▪ pogorszenie właściwości paliw podczas przechowywania. 18
  19. 19. BIOETANOLBioetanol – odwodniony etanol otrzymywany z podatnych na rozkład biologiczny frakcji odpadówprzemysłowych i miejskich. Proces otrzymywania tego paliwa zachodzi dzięki fermentacji alkoholowejbiomasy lub biodegradowalnej części odpadów (papieru, pozostałości po obróbce drewna, itp.).Przebiega ona z wykorzystaniem mikroorganizmów, które przetwarzają cukry na etanol. Może byćstosowany w czystej postaci (tzw. E100) lub mieszany z innymi alkoholami (np. z metanolem) lubpaliwami. W Polsce północnej do jego produkcji wykorzystuje się nadwyżki żywności i słomy.Za początki wykorzystania bioetanolu w Polsce uważa się rok 1993, kiedy to dodawanie etanoluw ilościach maks. 5% obj. zostało zawarte w nowej normie na paliwa benzynowe.Wyniki badań - benzyna z 5% zawartością bioetanolu posiada identyczne właściwości jak benzynawęglowodorowa, a większość pojazdów może korzystać z paliwa zawierającego 15% etanolu bezżadnych modyfikacji silnika.W USA stosuje się 10% dodatek etanolu do benzyny albo paliwa E85, stanowiącego w 85% etanol.Zakłady samochodowe Ford i Chrysler produkują silniki przystosowane do tego rodzaju paliwa (m.in.Ford Taurus, Ford Ranger Pickup, Chrysler 3.3L Minivan).Etapy produkcji bioetanolu DROŻDZE mielenie, rozpuszczanie pszenica ekstrakcja, zagęszczanie, krystalizacja burak płynny surowiec kukurydza rolniczy fermentacja ziemniaki żyto zwierający cukry etanolowaRys. 5. Schemat produkcji bioetanolu cz. I 19
  20. 20. Żywność jest niezbędna do życia, z pewnością bardziej niż paliwa. Stąd istnieje koniecznośćograniczenia produkcji bioetanolu z surowców żywnościowych. Obecnie trwają prace nad rozkłademcukrów złożonych, takich jak celuloza, które posłużyłyby jako substrat do syntezy biopaliw. Biomasacelulozowa - może być przechowywana przez wiele lat nie tracąc wartości energetycznej. Dostępnesą dwie główne ścieżki jej rozkładu: ▪ Proces chemiczny ▪ (silne kwasy, zasady) ▪ Procesy enzymatyczne (celulazy) Właściwości celulaz: ▪ proces ma charakter hydrolizy ▪ drobnoustroje celulolityczne - grzyby i bakterie ▪ warunki tlenowe i beztlenowe Inne zastosowanie celulaz: ▪ zwiększanie stopnia odwodnienia suszonych warzyw; ▪ ulepszanie pasz; ▪ klarowanie soków owocowych, wzmocnienie aromatu win; ▪ wygładzanie tkanin sporządzonych z włókien celulozowych; ▪ enzymatyczne ścieranie jeansu; ▪ „biologiczne proszki do prania”( pielęgnacja kolorów, usuwanie brudu cząstkowego, utrzymywanie bieli wyrobów, działanie zmiękczające).W wyniku fermentacji powstaje alkohol etylowy, ale jego zawartość w roztworze nie przekracza10-15% (w zależności od jakości mikroorganizmów rozkładających cukry). Pozostałe produkty wbrzeczce to kwasy organiczne, nierozłożone cukry, barwniki, pozostałości substratów i samenagromadzone mikroorganizmy. Taki produkt nie może być paliwem. Glukoza 2 Etanol + 2 CO2 20
  21. 21. Rys. 6. Schemat produkcji bioetanolu cz. IIEtanol przy stężeniu 40% pali się z łatwością. Ale w komorach zamkniętych proces ten przebiegaw sposób niebezpieczny. Stąd nawet niewielki dodatek wody sprawia, że roztwór taki powodowałbyniszczenie silnika. Dlatego należy pozbyć się wody do wartości poniżej 1%. Nie jest to takie proste, bopowyżej 95% etanol twory mieszaninę azeotropową, tzn. ilość parującej wody jest taka sama jak ilośćparującego alkoholu.Metody separacji etanolu ▪ Destylacja azeotropowa (najczęściej stosowana, najdroższa) ▪ Perwaporacja (coraz częściej stosowana, znacznie tańsza) ▪ Destylacja membranowa (praktycznie nieużywana, mało poznana)Rys. 7. Schemat odwadniania etanolu metodą destylacji azeotropowej z użyciem benzenu, jakoczynnika rozdzielającego E – etanol, B – benzen, W – wodaPerwaporacja jest to techniką, stosującą membrany polimerowe, jako selektywne separatoryi służąca ogólnie do rozdziału mieszanin ciekłych, np. do odwadniania cieczy organicznych,szczególnie tych tworzących z wodą azeotropy. Należy podkreślić, że proces odwadniania przebiegabez udziału dodatkowych składników.Mieszaninę po przeprowadzeniu fermentacji kieruję się na instalacje odzysku alkoholu. Roztwórpofermentacyjny zawierający 6-8 % etanolu poddawany jest wstępnie destylacji na kolumnieodpędowej i rektyfikacyjnej, a produktem jest mieszanina o zawartości 90-95 % etanolu. Mieszanina tatransportowana jest następnie do instalacji membranowej, gdzie ulega końcowemu odwodnieniu,zwykle do stężenia powyżej 99,8% etanolu. 21
  22. 22. Rys. 8. Schemat odwadniania etanolu metodą perwaporacjiDestylacja membranowaDestylacja membranowa (MD) jest procesem, w którym następuje odparowanie składników roztworuzasilającego przez porowatą membranę hydrofobową, za którą ma miejsce kondensacja wydzielonychskładników. Membrana to półprzepuszczalna bariera rozdzielająca dwie fazy ciekłe lub gazowe, atransport cząsteczek przez nią zachodzi dzięki zastosowaniu odpowiedniej siły napędowej, którą możebyć różnica temperatur.Siłą napędową procesu jest różnica ciśnień, wynikająca z różnicy temperaturyi składu roztworów przymembranowych.Rys. 9. Schemat działania membranyZalety bioetanolu: ▪ zmniejszają liczbę gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery, ▪ stanowią dobrą alternatywę dla państw rozwijających się - poprzez ich produkcję możliwe jest zwiększenie liczby miejsc pracy oraz wysokości pensji dla rolników, 22
  23. 23. ▪ są odnawialne i biodegradowalne, ▪ zapewniają bezpieczeństwo energetyczne - umożliwiają uniezależnienie od importu energii spoza kraju.Wady bioetanolu: ▪ jedynie bioetanol lignocelulozowy zmniejsza emisję gazów cieplarnianych, ▪ przy produkcji biopaliw emitowane są WWA, ▪ korzystanie z gruntów rolnych prowadzi do wzrostu cen podstawowych artykułów żywnościowych, ▪ produkcja biomasy przeznaczonej do produkcji biopaliw powoduje konkurencję o źródła i dostawy wody, ▪ uprawa roślin na cele bioenergetyczne zmniejsza bioróżnorodność biologiczną i prowadzi do powstania gatunków endemicznych na określonych terenach.Biogazownia rolnicza Biogazownia rolnicza jest instalacją służącą do produkcji biogazu. Powstaje on w wynikurozkładu przez mikroorganizmy materii organicznej. Proces ten przebiega w warunkach beztlenowychi nazywany jest fermentacją metanową. Głównymi surowcami używanymi do wytworzenia biogazu sąodpady rolnicze takie jak słoma, trawa, zgniłe owoce i warzywa, odchody zwierzęce oraz inne odpadyorganiczne. W procesie rozkładu tych surowców powstaje gaz, który jest mieszaniną metanui dwutlenku węgla, a także innych lotnych składników, które powstają w wyniku biodegradacji. Świeżo przygotowaną mieszankę przygotowanej biomasy pompuje się do zbiornikówfermentacyjnych. W rozdrobnionej postaci mieszanina trafia do pompy i jest tłoczona za pomocąprzepływomierzy. Na każdy ze zbiorników fermentacyjnych określona jest z góry ilość trafiającej tammieszanki. W zbiornikach fermentacyjnych zachodzi proces fermentacji. W miejscu tym stale mierzy sięparametry procesu takie jak: ciśnienie, temperatura, wysokość wkładu biomasy czy ilość piany.Wytworzony tutaj biogaz zbiera się w górnej części zbiornika pod charakterystyczną, wypukłąmembraną, utrzymującą określone ciśnienie. 23
  24. 24. Rys.10. Wewnątrz biogazowni – schemat technologiczny Kolejną czynnością jest przepompowanie biomasy ze zbiorników fermentacyjnych dopofermentacyjnych, gdzie następuje odzysk biogazu. Ta sama przepompownia transportuje pofermentacyjne pozostałości wkładu biomasy nalagunę osadową. Jest to zbiornik magazynowy, w którym po odpowiednim odwodnieniu gromadzi sięmateriał będący cennym nawozem organicznym przeznaczonym do użyźniania gleb rolniczych. Wyprodukowany biogaz ze zbiorników fermentacyjnych i pofermentacyjnych odbiera się zapomocą dmuchaw. Gaz kieruje się na odsiarczalnik. To urządzenie służące do usuwaniazanieczyszczeń związków siarki, które nadają biogazowi nieprzyjemny zapach. W kolejnym etapie gazjest dalej oczyszczany. Proces ten polega na podgrzaniu go do odpowiedniej temperatury i zraszaniuwodą, która pochłania pozostałe zanieczyszczenia. Osuszony gaz miesza się z niewielką ilościąpowietrza i wprowadza do silnika. Zadaniem silników gazowych jest pozyskanie energii. Maszyny napędzają potężny agregat,który produkuje prąd. Natomiast chłodzenie silników pozwala ogrzewać zakład, ponieważ wodapodgrzewa się do temperatury 90 stopni. Ciepło jest zatem produktem ubocznym. Układ ten, w którymuzyskujemy zarówno energię elektryczną jak i cieplną nazywamy kogeneracyjnym. Silniki są zdalniesterowane, operator pracujący przy pulpicie ma pełną kontrolę nad tym, co dzieje się w każdymmomencie procesu.Wytwarzana w biogazowni energia w pełni zaspokaja potrzeby energetyczne zarówno instalacji jaki pomieszczeń socjalnych. Powstałe nadwyżki energii są przekazywane za pomocą siecienergetycznej do pobliskich miejscowości.Produkcja biogazu z odchodów zwierzęcych, biomasy roślinnej lub organicznych odpadów jest bardzopopularna na zachodzie Europy, gdyż wspomaga gospodarkę energetyczną. Należy przy tym 24
  25. 25. pamiętać, iż biogaz nie powinien być wytwarzany z surowców żywnościowych tylko z surowcóworganicznych niewykorzystanych gospodarczo.Istnieje wiele zalet produkcji biogazu w biogazowniach, do których zaliczyć można: ▪ produkcję energii elektrycznej i cieplnej oraz nawozu organicznego; ▪ ograniczenie zapotrzebowania na paliwa kopalne, a tym samym realne zwiększenie niezależności energetycznej; ▪ uniknięcie emisji metanu do atmosfery, który mógłby samoistnie powstawać w wyniku rozkładu odpadów organicznych; ▪ redukcję emisji związków azotu i siarki, a także zamknięty obieg dwutlenku węgla.Ważnym czynnikiem socjologicznym jest zmniejszenie bezrobocia na obszarach wiejskich, dziękirozwojowi biogazowni rolniczych. Ponadto wytwarzanie biogazu powoduje wzrost opłacalnościprodukcji rolnej, co powoli zachęca coraz większą grupę rolników do inwestowania tą ekologicznątechnologię.Biopaliwa w Polsce i na świecie W ostatnich latach zostały ustanowione w Polsce mechanizmy prawne i fiskalne zmierzającedo wprowadzenia na rynek biokomponentów i biopaliw ciekłych. Istotnymi elementami tychuregulowań są: przepisy zezwalające na dodawanie biokomponentów w wysokości do 5% do benzyni oleju napędowego; przepisy dopuszczające do powszechnego obrotu biopaliw typu B-20 i B-100;możliwość wytwarzania biopaliw dla wybranych flot pojazdów transportowych; możliwość wytwarzaniabiopaliw na potrzeby własne producentów rolnych. W Polsce zagadnienia związane z biopaliwami płynnymi reguluje przede wszystkim ustawaz dnia 25 sierpnia 2006 r. o systemie monitorowania i kontrolowania, jakości paliw oraz ustawao biokomponentach i biopaliwach ciekłych. Ustawa ta, obowiązująca od dnia 1 stycznia 2007 r.,umożliwia produkcję biopaliw zarejestrowanym rolnikom indywidualnym, jednakże w ograniczonejilości 100 l/ha lub w energetycznym ekwiwalencie innego paliwa, np. gazowego. Technologia doprodukcji biodiesla są doskonale opracowane jak również urządzenia do tłoczenia oleju są łatwodostępne. Jednak przepisy zezwalające na produkcję biodiesla na własne potrzeby są bardzorestrykcyjne, co bardzo ogranicza a wręcz uniemożliwia jego popularyzację wśród rolników.Wykorzystanie biopaliw z każdym rokiem na świecie wzrasta. Przyjmuje się, że największy wzrostpowinien nastąpić w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej gdzie wykorzystanie biopaliwpowinno wzrosnąć o 30 %. Najprawdopodobniej Brazylia zwiększy swą moc produkcyjną równieżo 30%, przez co podwoi ilość biopaliwa, które obecnie eksportuje, pozostając największym na świecieeksporterem biopaliw. 25
  26. 26. W Europie, Niemcy pozostaną nadal największym europejskim producentem biopaliw.W Polsce podobnie do innych krajów przewiduje się, że zwiększenie zastosowanie oraz zwiększenieilości biopaliw w transporcie do 2020 r. będzie miało duże znaczenie w wielu dziedzinach gospodarki.Zwiększenie udziału biopaliw będzie stwarzać możliwość rozwoju wielu sektorów gospodarki, międzyinnymi rolnictwa. Wprowadzone środki będą zasilać rolnictwo, a także inne działy gospodarki, poprzezrozwój produkcji w działach wspierających te sektory. Ponadto zgodnie z unijnym programem orazzałożeniami przyjętymi w kraju około roku 2015 rozpocznie się produkcja biopaliw drugiej generacji,która do roku 2020 powinna osiągnąć, co najmniej 20% całości wytwarzanych biopaliw ciekłych.Fakty dotyczące dystrybucji biogazu ▪ Obecnie w Niemczech jest 4,5 tysiąca biogazowni. Polska ma ich niewiele ponad 100, ale w budowie i na różnych etapach przygotowań jest kolejnych 200. ▪ Większość już działających w naszym kraju biogazowni to dość niestandardowe jak na tę branżę instalacje. Instalowane są na wysypiskach śmieci, a wykorzystują tzw. gaz składowiskowy i osady ściekowe. ▪ Typowych biogazowni, przerabiających odpady rolne i z zakładów, zajmujących się produkcją spożywczą, jest na razie ledwie kilkadziesiąt. Nie mamy ani jednej instalacji biogazowej wykorzystującej rośliny energetyczne, a dopiero rozwój takich obiektów mógłby ulokować Polskę w europejskiej czołówce tej branży.Inwestowaniem w biogazownie w Polsce interesują się już dziesiątki firm. Wśród nich są dużekoncerny, m.in. Polska Grupa Energetyczna, Energa, Enea, PGNiG, Krajowa Spółka Cukrowa. Ale iznaczący inwestorzy prywatni: Polski Koncern Mięsny Duda, BBI Zeneris, Biopower (kontrolowanyprzez izraelskiego biznesmena, Aleksandra Rechtera) czy Agrogaz, której współwłaścicielem jestGdańska Energia. 26
  27. 27. Rys. 11. Rozmieszczenie biogazowni w PolsceDystrybucja biodiesla i bioetanoluJeżeli chodzi o dostęp do biopaliw zasilających samochody z silnikiem wysokoprężnym to na polskichstacjach benzynowych można bez większego kłopotu kupić prawdziwy biodiesel B100. Paliwo toznajdziemy na stacjach marki Bliska, należących do koncernu PKN Orlen, pod nazwą Bioester. Jest biopaliwem zawierającym 10% obj. bioetanolu i 90% obj. benzyny. Paliwo to oferowane jest m.in. w USA jako alternatywa dla konwencjonalnej benzyny. Może być stosowaneE10 zarówno w amerykańskich FFV oraz w standardowych pojazdach wyposażonych w silniki benzynowe, które uzyskały dopuszczenie producenta do stosowania takiego paliwa. Biopaliwo składające się z 20% obj. bioetanolu i 80% obj. benzyny oferowane jest głównieE20 w Brazylii do silników niskoprężnych. Jest biopaliwem do silników benzynowych składającym się z bioetanolu z 15-30% domieszką benzyny. Na świecie popularność paliwa E85 ciągle wzrasta. Stosowane jest na szerokąE85 skalę m.in. w Brazylii oraz w USA. W Europie trwają prace nad jego większym upowszechnieniem, w czym duży udział ma Szwecja. E85 może być używane tylko w pojazdach z silnikiem FFV Jest to biopaliwo zawierające 95% bioetanolu oraz 5% benzyny przeznaczone dla silników z zapłonem samoczynnym. Ze względu na szczególnie niski poziom emisji spalin winno byćE95 stosowane w transporcie miejskim oraz w strefach szczególnie chronionych. Paliwo to jest produktem oferowanym na małą skalę. W Europie E95 stosowane jest w Szwecji. E100 oferowane jest wyłącznie w Brazylii i Argentynie. Paliwo to składa się z samegoE100 bioetanolu o czystości 96% obj. bez domieszki benzyny. Pozostałą ilość 4% obj. stanowi woda, której całkowite wydzielenie w procesie destylacji nie jest możliwe.Jeśli chodzi o jakość paliwa, stacja Bliska zapewnia, że ich biodiesel spełnia standardy jakościowezawarte w normie PN EN 14214 i doskonale nadaje się do samochodów ciężarowych, osobowychi ciągników rolniczych.Tab. 1. Rodzaje paliw zawierających bioetanol 27
  28. 28. POKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH1. WIELKA PIANAEksperyment ukazuje wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji chemicznej. Doświadczeniemożna odnieść również do reakcji spalania określonych paliw. Dodatek niektórych biokomponentówma za zadanie polepszyć właściwości palne paliw, które mają pozytywny wpływ na środowisko orazsilniki maszyn.SPRZĘT I ODCZYNNIKI- dwa cylindry miarowe (500 ml), lejek szklany, bagietka, łyżeczka- perhydrol (30%), jodek potasu, woda destylowana, barwnik, płyn do mycia naczyńPRZYGOTOWANIEKONIECZNIE UBRAĆ RĘKAWICE OCHRONNE!Do cylindra miarowego ostrożnie nalewamy 20 ml perhydrolu (H2O2). Następnie do naczyniadolewamy 40 ml wody oraz 5 ml płynu do mycia naczyń, po czym uzyskany roztwór dokładniemieszamy. W kolejnym kroku wsypujemy niewielką ilość jodku potasu. Momentalnie rozpoczyna sięreakcja, w której wydziela się duża ilość ciepła i produkty rozkładu perhydrolu, co uwidacznia się przezwytworzenie piany.Reakcję powtarzamy, lecz tym razem nie dodajemy wody do perhydrolu. Porównujemy czaswytworzenia się piany, który powinien tym razem być krótszy.2. ŁÓDŹ PAROWADoświadczenie przedstawia, w jaki sposób działa najprostszy silnik cieplny, czyli silnik parowy, naprzykładzie łódki napędzanej świeczką. Poniżej zamieszczamy krótki opis, w jaki sposób przygotowaćukład napędowy, który może wprawiać w ruch dowolną rzecz, pływającą na wodzie i utrzymującą sięna powierzchni wraz z silnikiem.ELEMENTY DO BUDOWY SILNIKA- puszka aluminiowa (330ml), klej dwuskładnikowy epoksydowy szybkoschnący, słomki do picia dł. ok.200mm, świeczkaPRZYGOTOWANIEWycinamy z puszki aluminiowej górną jej część, następnie przecinamy puszkę w dół (patrz Rys. 12.),a na końcu odcinamy dolną część puszki tak, aby został nam kawałek blachy aluminiowej. 28
  29. 29. Rys. 12.Wyrównujemy brzegi puszki, aby nie było ostrych kantów.Zginamy otrzymany kawałek aluminium na pół zgodnie, a następnie zaginamy dwa dłuższe boki dośrodka tak jak na rysunku 13. Szerokość środka powinna wynosić około 1-1,5cm. Należy dogiąćzagięte boki. Rys. 13.Używając słomek formujemy wnękę, która powinna wyglądać tak jak poniżej. Słomki wkładamykrótszym końcem w taki sposób, aby zagięcie słomek znajdowało się 4mm od blachy. Rys. 14.Należy teraz zabezpieczyć nasz kociołek, w którym już jest uformowana wnęka (zgodnie ze zdjęciem)za pomocą kleju epoksydowego. Zaklejamy wszystkie dziury, przez które może uciec powietrze. Klejepoksydowy zaczyna wiązać ze sobą łączone elementy już po 10 minutach, jednak zalecane jest, abyodczekać parę godzin przed pierwszym testowaniem szczelności silnika. Rys. 15.W przypadku spostrzeżenia jakiejś otworu należy zakleić to miejsce, aby nasz silnik pozostał szczelny,bo tylko to pozwoli na jego prawidłowe funkcjonowanie.W celu przetestowania działania naszego silnika należy zamontować go w łódce tak, aby koniecsilnika znajdował się 52mm od poziomu podłogi, do której go montujemy. Przez otwór w łodzi, któryzostał zrobiony do zamocowania mechanizmu przekładamy słomki i przyklejamy je od spodu zapomocą taśmy klejącej. Uszczelniamy klejem miejsce otworu, by łódka nie zatonęła. 29
  30. 30. Rys. 16.Przy pierwszym uruchomieniu silnika należy zalać rurki wypływowe, wstrząsnąć silnikiem, abyrozprowadzić wodę po części aluminiowej, wylać wodę i ponownie napełnić rurki – układ musi być„zalany”. Następnie umieszczamy łódkę na wodzie i zapalamy znajdujący się pod silnikiempodgrzewacz (Rys. 17.). Zbudowana przez nas łódka powinna samodzielnie pływać do momentuwypalenia się podgrzewacza. Rys. 17.WYJAŚNIENIE Nasza łódź zasilana jest przez bardzo prosty silnik cieplny. Silnik ten zamienia energiętermiczną na energię mechaniczną. Składa się on z małej kotłowni podłączonej do rury wydechowej(słomki). Kiedy podpalamy podgrzewacz/świeczkę, nasz kocioł nagrzewa się powodując powstaniepary wodnej wewnątrz. Wypycha ona wodę z rurki wprawiając w ruch łódź przez impuls wodnykierunkowy. Para wodna wewnątrz tworzy podciśnienie, co sprawia, że silnik pobiera wodęz powrotem przez rurki wypływowe zalewając chłodną wodą układ. W ten sposób cykl się powtarza. 30

×