Рис. 3. Прогноз структури світового виробництва енергії на період до 2020 року
Біомасу як первинну енергетичну сировину використовують у незмінній формі для прямого спалювання або ж попередньо піддають хімічній та біохімічної переробці. Останнє стосується насіння олійних рослин, що переробляється на етерифіковані олії; картоплі та зерна, які є сировиною для виробництва етилового спирту як добавки у бензини тощо.
Основними видами твердого біопалива є:
- солома зернових, що попередньо пресується в рулони або великогабаритні тюки, залишки стеблової маси кукурудзи та соняшнику;
- відходи лісового виробництва та деревообробної промисловості, обрізки гілок і крон дерев, що швидко ростуть і вирощуються в так званих енергетичних лісах (верба, тополя);
- продукція енергетичних сільськогосподарських культур із відносно високим вмістом цукру та крохмалю (зернові, зерно кукурудзи, картопля, буряки, та ін.), що використовуються для виробництва етанолу;
- продукція олійних культур, з яких виробляють рослинну олію (ріпак, соняшник, олійний льон).
Солома, залишки стеблової маси кукурудзи та соняшнику є основним джерелом біомаси. Якщо прийняти, що для енергетичної мети можна використовувати біля 20% загальної кількості соломи, то на цій основі може бути заміщено певну частку загального споживання первинних енергоносіїв в Україні.
Структура використання соломи та відходів лісового виробництва, наприклад в Данії, така: фермерські котли споживають — 57,6%, теплові станції — 33,6% і решту електростанції.
Основними технологіями термічної переробки твердого палива є пряме спалювання і газифікація, яка полягає в хімічному розпаді органічних компонентів біомаси в умовах обмеженого доступу кисню з повітря. Отриманий газ використовується як моторне паливо для приводу електричних генераторів.
Вторинна енергетична сировина включає в себе головним чином біомасу рослинного або тваринного походження, яка утворилася в результаті «попередньої переробки» рослинних продуктів у процесі життєдіяльності тварин (гноївка, гній). Ця сировина використовується для виробництва біогазу методом безкисневої ферментації (сухого бродіння). При цьому 60% органічних речовин біомаси перетворюється на біогаз, залишок використовується як органічне добриво.
За прогнозами спеціалістів, в найближчому майбутньому передбачається до 12% світової потреби в дизельному паливі задовольняти за рахунок рідкого біопалива (біодизелю і біоетанолу).
Рослинні олії можуть використовуватись як рідке біопаливо для дизельних двигунів у непереробленій або переробленій (до ефірів) формі. Основними виробниками біодизелю в Європі є:
Німеччина— 450 тис. т.;
Франція— 364 тис. т.;
Італія— 210 тис. т. (2002 рік).
У 2006 році планується збільшення цієї продукції понад 6 млн. тонн.
Ефіри ріпакової олії служать для виготовлення паливних сумішей з мінеральним дизельним паливом як після метилової (RME), так і після етилової (КУА) переробки.
На підставі проведених порівняльних досліджень науковцями встановлено, що біопаливо марки RME є найбільш придатним паливом для дизельних двигунів. При його використанні вагомо знижуються димність, емісія твердих часток, вуглеводів, альдегідів і сірки. Вплив на навколишнє середовище спеціальних біодизельних сумішей є більш ощадним, ніж чистих дизельних палив.
У 2006 році в Україні ріпак вирощується на 800 тис. га. При сучасному рівні вирощування насіння ріпаку, яке зараз вивозиться за кордон, в Україні можливим є створення господарських та малих заводів — виробників біодизелю на районному рівні. З розвитком сировинної бази доцільним буде розширення виробництва на обласному рівні.
Повний технологічний процес переробки насіння ріпаку у біодизельне паливо включає три етапи:
- приймання сировини — насіння ріпаку, його зберігання та подача до ділянки пресування;
- пресування насіння на лінії вижимки, фільтрування олії, її зберігання та подача до ділянки етерифікації;
- виробництво біодизельного палива з олії на лінії етерифікації, його зберігання і відправка.
Вижимки (шроти) є цінним кормом для всіх видів тварин. Реакція етерифікації виконується під впливом каталізатора при додаванні метанола. Олія етерифікується метанолом у метилові ефіри зі звільненням гліцерину, який являє собою цінний продукт, придатний для харчових, фармацевтичних, косметичних та інших потреб. Ріпакове біодизельне паливо перемішується з традиційним дизельним паливом із додаванням певних присадок для стабілізації його якості.
Завод із виробництва біодизельного палива потужністю до 1000 т/рік реалізують в Україні фахівці Національного аграрного університету, Національного наукового центру „Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” та “Борзна-Агроінвест” Чернігівської області. Із проведених розрахунків випливає, що при витратах на вирощування і збирання ріпаку на рівні 525 грн./т собівартість біодизельного палива складе 1,75 грн./л, що практично дорівнює ринкової вартості дизельного палива в Україні.
Одним із шляхів доповнення і часткової заміни традиційних видів палива є використання біогазу. Важливим аргументом на користь даного джерела енергії є необхідність вирішення на сучасному рівні екологічних проблем, що виникають при утилізації відходів у сільському господарстві. Виробництво біогазу з різних видів сільськогосподарських відходів, головним чином гною, є традиційною технологією в ряді країн, що розвиваються.
В останні роки біогазові установки отримали розповсюдження і в промислово розвинутих країнах, особливо в Західної Європі, де використовуються невеликі установки з ємкістю реакторів від 100 до 300 м3, утилізуючих в основному відходи тваринництва. Зараз загальна кількість промислових біогазових установок близько 750 одиниць.
Досвід впровадження біогазових технологій в сільськогосподарську практику показує, що в ієрархії складових ефективності цього методу перше місце займає його екологічний ефект, потім реалізується ефект від отримання високоякісних добрив і тільки третє місце займає енергетична складова. Перероблені в біогазової установці органічні відходи практично не мають неприємного запаху і водночас є цінними за вмістом в них поживних речовин добривами. В Україні вже створено дослідні та промислові зразки обладнання для реалізації основних елементів систем екологічно енергійного тваринництва та рослинництва.
Використана література
1. Медведовський О.К., Іваненко П.І. Енергетичний аналіз інтенсивних технологій в сільськогосподарському виробництві.- К.: Урожай, 1988.— 208 с.
2. Л.В. Погорелый, В.Г. Бильский, Н.П. Кононенко Научные основы повышения производительности сельскохозяйственной техники. — К.: Урожай, 1989. — 240с.
3. Саакян Д.Н. Система показателей комплексной оценки мобильных агрегатов. — М., «Машиностроение», 1969. — 256с.
4. В.В. Гришко, В.І. Перебийніс та В.М. Рабштина /Енергозбереження в сільському господарстві (економіка, організація, управління). – Полтава: «Полтава», 1996. – 280 с.
5. В.В. Гришко / Проблеми управління ресурсовикористанням у галузях агропромислового комплексу /енергетичні аспекти/. – К. Інститут економіки Міністерства економіки України, 1997. – 188 с.
6. Медведовський О.К., Іваненко П.І. Енергетичний аналіз інтенсивних технологій в сільськогосподарському виробництві.- К.: Урожай, 1988.— 208 с.
7. Корчемний М. та інши. Енергозбереження в агропромисловому комплексі. – Тернопіль: 2001 – 657 с.