Моторное биотопливо из целлюлозного порошка

Концепция «порошкового моторного биотоплива» позволяет получить доступное и доступное возобновляемое горючее для движков. Порошковое биотопливо предугадывает внедрение жесткой растительной клетчатки в форме плотного лекгосыпучего порошка из микрокристаллической целлюлозы и сжигаемого в циллиндрах поршневых движков. Это новый шаг в развитии биотопливной промышленности.

Повсевременно растущий недостаток нефти и экологические препядствия связанные с ископаемым топливом вынуждают разработчиков к поискам доступной и экологически незапятанной кандидатуры нефтяному горючему.
Подходящим заменителем нефти может служить возобновляемое горючее растительного происхождения. Один из часто встречающихся и обширно доступных типов био топливного сырья — растительная клетчатка, состоящая в главном из полисахарида — целлюлозы. Суммарный прирост сухой растительной биомассы на порядок превосходит все потребляемые ископаемые энергоэлементы, включая уран, что позволяет использовать целлюлозное биотопливо в промышленных масштабах, не нанося вред экосистеме, при условии грамотной эксплуатации природных ресурсов не причиняющих необратимого вреда экосистеме.
В перспективе растительная клетчатка могла бы занять в индустрии нишу естественного возобновляемого углеводородного ресурса.
На данный момент биотопливо медлительно, но уверенно заходит в оборот, но в главном в качестве твердого котельного горючего, в виде щепы, брикетов либо топливных гранул (пеллет). Жесткое битопливо в ряде регионов стоит меньше, чем нефтяное горючее, это способствует его распространению. Несколько труднее обстоят дела с топливом для движков, из-за того, что большая часть обычных моторов рассчитаны на жидкое горючее и из-за больших производственных издержек, цена водянистого растительного биотоплива балансирует на грани рентабельности при текущих ценах на нефть.
Высочайшая цена водянистого моторного биотоплива препятствует его широкому распространению. Хотя в перспективе с возникновением методов прямого синтеза водянистого горючего из целлюлозы, может быть, оно станет дешевле, но радикальное падение цены синтетического горючего маловероятно, к тому же технологии прямого синтеза на данный момент лишь на стадии тестов.
Существенно понизить цена моторного биотоплива позволяет отказ от хим переработки растительной клетчатки и внедрение ее в жестком виде. Но большая часть современных силовых установок не рассчитаны на потребление твердого горючего. На топливных гранулках могут работать только судовые паротурбинные либо паровые движки. Большая толика употребления горючего приходится на авто, движки внутреннего сгорания в принципе не могут работать на гранулированном горючем, а серийных паровых авто движков нет, и их создание может востребовать очень огромных инвестиций.
Сделать жесткое горючее применимым для ДВС, позволяет его подготовительная газификация. Авто с газогенераторами на растительном горючем были обширно всераспространены в первой половине прошедшего века, но позднее от газогенераторов отказались. Из за большой массы и габаритов газогенераторов, низкой эффективности и трудности в эксплуатации газогенераторные авто, разумеется, проигрывали машинам на водянистом горючем, невзирая на дешевизну и доступность растительного горючего.

Порошковое биотопливо
Топливные системы современных автомобилей должны быть легкими и малогабаритными, для жидкостных движков простота и компактность топливных систем получается из-за текучести горючего. Непокладистое обычное жесткое горючее нереально перемещать по топливопроводам с таковой же легкостью как жидкость. Но жесткое горючее не непременно должно состоять из больших частиц, жесткое горючее может иметь вид порошка. Как понятно порошки, в особенности мелкодисперсные практически такие же покладистые вещества, как и воды. «Псевдотекучесть» лекгосыпучих порошков присваивает порошковому жесткому горючему аналогию с жидкостью, и соответственно топливная система рассчитанная на порошок имеет те же плюсы что и жидкостная.
Плотный легкосыпучий порошок трудно получить из целлюлозы способом механического измельчения. Целлюлоза — волокнистое вещество и порошок, приобретенный истиранием, имеет высшую вязкость и низкую плотность, которая к тому же не неизменная.
Но хим модификация целлюлозы, разрывающая длинноватые полимерные цепочки ее молекул, позволяет получить так именуемую — «микрокристаллическую целлюлозу». Микрокристаллическая целлюлоза — «МКЦ», вещество больше схожее по смеси на крахмал, чем на клетчатку. МКЦ не имеет механической прочности и вязкости природной целлюлозы, смешиваясь с водой, она образует однородную суспензию либо коллоидный раствор, в жестком состоянии просто измельчается. В отличие от порошковой клетчатки размельченная МКЦ имеет консистенцию плотного легкосыпучего порошка, схожего на крахмал, пудру, либо какао порошок.

Принцип деяния
Легкосыпучий порошок МКЦ может течь по топливопроводам подобно воды, что позволяет сконструировать порошковую топливную систему не достаточно отличающуюся от жидкостной.
Порошковая топливная система так же как жидкостная состоит из топливного бака, топливопроводов, и системы подачи горючего, подающей топливную пыль вовнутрь цилиндров. В отличие от жидкостной топливной системы, порошковая имеет два бустерных насоса на выходе из бака, на входе в движок, и огромную толщину топливопровода, выстланного изнутри антифрикционным фторопластовым покрытием. Для подачи горючего в движок служит механический дозатор — распылитель, работающий от привода системы рассредотачивания.
Для распыления порошкового горючего служит — «газоструйная система распыления», распыляющая и воспламеняющая порции порошка струями жаркого сжатого воздуха. Сжатый воздух аккумулируется в маленьких камерах, куда поступает во время начала рабочего хода. Для запуска мотора может употребляться сжатый газ из баллонов либо хим газогенератор на концентрированном растворе перекиси — 60% либо нитрата гидроксиламмоия. Но для запуска мотора можно использовать вспомогательное жидкое горючее, что автоматом решает делему с запасным источником газа для газоструйной системы распыления.
Одно из плюсов газоструйной системы распыления в возможности с схожей эффективностью распылять и воспламенять как порошковое горючее, так и жидкое горючее: бензин, дизельное горючее, сырую нефть, мазут, растительное масло, водно-масляные эмульсии либо водно-спиртовые смеси. Это позволяет сделать на ее базе удачный в эксплуатации многотопливный движок.

Метод получения
Микрокристаллическую целлюлозу из клетчатки можно получить раз различными методами, в производстве МКЦ для мед целей обычно употребляется гидролиз сильными минеральными кислотами. Мед МКЦ служащую инертным наполнителем для пилюль и пищевым впитывающим компонентом получают гидролизом хлопка в соляной кислоте.
Более действенным способом деструкции может служить окисление азотной кислотой. Азотная кислота сильный окислитель, она не просто разрушает молекулярную структуру целлюлозы, а практически спаливает некие молекулы, просто разрывая полимерные цепи. Гидролиз азотной кислотой более резвый и удачный для промышленных целей, но просит дорогого кислотоупорного оборудования.
Другой метод гидролиза целлюлозы — хим деструкция способом окисления, приводящая к разрыву полимерных молекул без сильных кислот. Окислителями могут служить хим вещества, такие как перекись либо атмосферный кислород. Интенсивность окисления усиливают примеси щелочей, содействующие хим превращению части молекул целлюлозы в остатки кислоты. Окислению кислородом воздуха могут содействовать примеси оксидов с промежными степенями окисления, способные отдавать кислород молекулам кислорода и катализаторы содействующие окислению целлюлозы. Гидролиз целлюлозы способом каталитического окисления не освоен, но он может быть более комфортен благодаря отсутствию в производственном цикле сильных кислот.
Гидролиз целлюлозы можно проводить способом термохимической деструкции в высококипящих растворителях, с примесями используемых реагентов, реагирующих с молекулами целлюлозы разрывая полимерные цепи. Этот метод не освоен, но он может быть очень комфортен для синтеза МКЦ на малых производственных линиях личных производителей, за счет собственной простоты.

Новое направление биотопливной отрасли
Новые технологии синтеза микрокристаллической целлюлозы и модернизированные движки, потребляющие порошковое горючее могут послужить основой нового направления биотопливной промышленности. На данный момент это набор возможных технологий и способов, которые не прошли стадию отбора и опытно конструкторских работ, на стадии обобщенной теории — концепции, но тривиальная выгода этого направления позволяет рассчитывать на его предстоящее развитие.
Предлагаемая создателем концепция порошкового моторного биотоплива позволяет сгладить противоречия, возникающие при переходе транспорта на биотопливо. Производственные издержки на хим модификацию биоклетчатки для получения порошка МКЦ существенно меньше, чем на получение синтетического либо био водянистого горючего из био сырья. Соответственно цена порошкового биотоплива должна быть в два-три раза меньше водянистого, что может содействовать массовому переходу транспорта на возобновляемые энергоэлементы. Внедрение твердого биотоплива в форме порошка не просит сотворения принципно нового мотора, что связанно с большенными и длительными инвестициями, а позволяет модернизировать серийные авто. Дооснащение автомобильей порошковыми топливными системами относительно недорого. Его ориентировочная цена должна быть от тыщи до нескольких тыщ баксов, зависимо от типа автомобиля, что делает его инвестиционно симпатичным.
Порошковое биотопливо — экологически незапятнанное, и сырье для его производства везде доступно, что позволяет избегать фондоемких промышленных объектов при развитии порошковой топливной промышленности.
Другое преимущество порошкового биотоплива в его эксплуатационной безопасности. Не токсично, пожароо и взрывоопасность не на много выше дров, хотя распыленный в воздухе порошок может быть взрывоопасным.
Главные недочеты концепции порошкового биотоплива в ее не отработанности, необходимости издержек на инфраструктуру, большая конкурентность со стороны других направлений альтернативного моторного горючего.
Новизна концепции порошкового горючего и как следствие отсутствие опыта работы с подобными топливными системами может служить источником огромного количества маленьких недочетов в изделиях первого поколения, хотя задачи возникающие в процессе отработки технологии решаемые и возникновение принципных камешков преткновения маловероятно.
Порошковое горючее востребует сотворения инфраструктуры для транспортировки, хранения и реализации. Существующую жидкостную инфраструктуру, трубопроводы, емкости, заправочные станции, под порошок переработать нереально, что востребует дополнительных издержек.
Концепцию порошкового биотоплива могут очень потеснить конкурирующие направления, такие как принципно новые энергоэлементы, сжатый воздух, водородное горючее, если получится решить делему хранения. Новые технологии производства синтетического горючего, прямой синтез водянистого горючего из био сырья, либо новые био технологии синтеза. Конкурентнсть порошковому горючему со стороны водянистого либо газообразного горючего обостряет их всесторонняя освоенность и наличие инфраструктуры. Конкурентноспособным направлением может быть новое поколение газогенераторов на биотопливе, более легких и малогабаритных, принципных препятствий в этом направлении нет и его практическая реализация дешевле. Измененные газогенераторы могут составить сильную конкурентнсть концепции порошкового биотоплива, невзирая на то, что их КПД ниже.
Биоклетчатка в форме порошка МКЦ может служить не только лишь другим моторным топливом, да и отыскать более различное применение в качестве горючего и хим сырья, потому что плотный сыпучий порошок во всем удобнее для индустрии естественных товаров из клетчатки, играя роль естественного углеводородного сырья способного соперничать с нефтью.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий


gazogenerator.com