Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Кіріспе: биоотын
Прамод Кумар1 и Викаш Бабу2,* 1 Биотехнология факультеті, Үнді Рурки технологиялық институты, Рурки-247667 (Үндістан) 2 Биотехнология факультеті, Graphic Era University, Дехрадун-248002 От ашылғаннан бастап биоотын бұрыннан және кеңінен қолданылды. Көп жылдан бері қатты түрдегі ағаш биоотын үшін шикізат ретінде және негізінен тамақ дайындау және жылыту үшін пайдаланып келеді. Кейінірек эволюцияланған биоотын түрі сұйық май пайда болды,ол күн сайын үйлер мен жолдарды жарықтандыру үшін пайдаланылды. Осы мақсатта пайдаланылған биоотынның ежелгі түрлерінің бірі-зәйтүн және кит майы; оны негізінен өсімдіктер мен жануарлардан алып, керосинді алмастырғанға дейін өте ұзақ уақыт бойы пайдаланды [1, 2]. Сонымен қатар, он сегізінші ғасырдың соңынан биоотынның басқа түрлері басым бола бастады; этанол кеңінен қолданылуына байланысты, әсіресе көлік секторында кеңінен қолданылатын биоотын түрлерінің бірі болып табылады [3]. Жүгеріден алынған этанол алғаш рет тасымалдау үшін, негізінен автомобильдер үшін қолданылған. Кейіннен биоотынды алу көздері ретінде жержаңғақ, сора, астық және картоп сияқты бірнеше басқа азықтық дақылдар қолданылды. [4]. Кейінірек жиырмасыншы ғасырда пайда болған биодизель биоотын түрін ашты[5]. Қазіргі уақытта бұл екі класс биоотынның ең ірі пайдаланылатын түрлері болып табылады. Жиырмасыншы ғасыр зерттеу кезеңі болды және пайдаланылатын ресурстар қорына байланысты алаңдаушылық маңызды мәселе болған жоқ. Алайда, халықтың өсуі мен урбанизацияның арқасында энергетикалық шешімді іздеу аса маңызды сала болды. Энергетикаға негізгі үлес көлік, индустриялық және ауыл шаруашылығы секторларынан күтіледі Отынның қазбалы түрлері барлық қажеттілікті қанағаттандыру үшін негізгі көздер болып табылады, бірақ үнемі өсіп келе жатқан сұраныс пен отынның осындай түрлерінің шектеулі қоры бізді жаңартылатын және тұрақты энергия өндірісі үшін баламалы тәсілдерді пайдалануға мәжбүр етеді [6]. Сондықтан, биоотын осы проблеманың тамаша шешімдерінің бірі болып саналады. Жақында табиғи өсіру орындарынан шығарылған немесе тірі организмдердің жанама өнімі болып табылатын биологиялық материалдан алынған отын жер қабатының астында миллион жыл бойы көмілген және жоғары қысым мен температураның әсерінен отын түріне айналған қазбалы отыннан алынған өнімдерге қарағанда биоотын ретінде жіктеледі. Жаңартылатын және жетілдіру мен әзірлеудің зор мүмкіндіктеріне байланысты биоотын қазбалы отынның шектеулі және локализацияланған қолжетімділігімен салыстырғанда энергияның перспективалы көзіне айналуда. Сонымен қатар, биоотын шетелдік энергия көздеріне тәуелділікті шешу, сондай-ақ экологиялық проблемаларды шешу үшін қолайлы болуы мүмкін. Биоотынның энергия көздерінде үлкен жасырын әлеует бар, әсіресе ол ауыл шаруашылығын тиімді жүргізумен және ғылыми қолданумен ұштасқан кезде, бұл адамзатты азық-түлік талшығы мен энергиясы үшін қажетті түрлі шикізатпен жабдықтауға мүмкіндік береді [7]. Әдетте биоотын деп аталатын биомассадан алуға болатын отынның бірнеше түрі бар және этанол, метанол немесе биодизель және метан және сутегі сияқты газ тәрізді отынның сұйық түрлерін қамтиды. Шикізатты қолдану мен пайдалануға байланысты биоотынды екі кезеңге бөлуге болады: бірінші буын және екінші буын биоотыны [8]. Бірінші ұрпақ биоотынының ең көп таралған түрлері-этанол, майлы қышқылдың метил эфирі (МЭЖК немесе биодизель) және таза өсімдік майы (ЧРМ). Әлемде пайдаланылатын биоотынның ең көп таралған түрі биоэтанол болып табылады, оның әлемдік өндірісінің көлемі 2000 жылы 17 мың млн. литрден 2008 жылы 68 мың млн. литрге дейін ұлғайды. [9, 10]. Этанол өндірісі үшін шикізаттың негізгі түрлері-қант қамысы, бидай, қант қызылшасы, рапс, соя және пальма майы [11]. Этанолдың әлемдік өндірісінің басым бөлігі негізгі шикізат ретінде жүгеріні немесе қант қамысын пайдаланатын Құрама Штаттар мен Бразилияға келеді, ал Еуропа оны картоп, бидай немесе қант қызылшасынан шығарады. Биодизельге келетін болсақ, негізгі өндіруші - Еуропа, онда көшбасшы Германия болып табылады, оның өндірісі елдің отынға деген қажеттілігінің 3% - ын қанағаттандырады [12]. Рапс кеңінен қолданылатын шикізат ретінде пайдаланылады, шамамен 70% еуропалық биодизель өндірісі, одан кейін соя, шамамен 17% 2 өндіріс. Өнімнің аз көлемі күнбағыс және пальма майынан алынады [13]. Таза өсімдік майы биоотынның салыстырмалы жаңа ресурсы болып табылады және соңғы уақытта ол ерте шектеулі жергілікті өндіріспен байланысты үлкен маңызға ие болып жатыр. Осы түрдін негізгі сипаттамалары: бірінші экономикалық құндылығы және екінші гектар өніме байланысты жоғары өнім алу мүмкіндігі болып табылады. Бұл қасиеттер оны дамушы елдердің нарықтарына жарамды етеді. Жақсы мысал Малайзия мен Индонезия сияқты елдер, олардың Еуропа мен Солтүстік Америка елдерімен салыстырғанда, жұмыс күші мен өндіріс құны төмен болып табылады.Соңғы уақытта осы елдерден келетін импортқа мән берілді [14]. CO2 шығарындыларын шектеуі және ішкі энергетикалық қауіпсіздікті қамтамасыз етуі бірінші буын биоотынының негізгі артықшылықтары болып табылады. Дегенмен, шикізаттың болуы, биоәртүрлілікке қолайсыз әсер ету және ауыл шаруашылығы алқаптары үшін бәсекелестік негізгі кедергілер болып табылады. Бұдан басқа, бірінші буын биоотынына байланысты негізгі проблемалар олар өндірілетін ресурстардың тұрақтылығы, сондай-ақ олардың азық-түлік мәдениеті үшін тікелей бәсекелестігі және экожүйелерге байланысты экологиялық қатерлер болып табылады. Қазіргі уақытта биоотынға қатысты жақсы негізделген талдау бар, оған сәйкес парниктік газдар шығарындыларын азайтуы және шығарындыларының таза өмірлік циклін (ПГ) ескере отырып, олар өте тиімді болуы тиіс, олар сөзсіз, әлеуметтік және экологиялық тұрақтылық өлшемдеріне сәйкес келуі тиіс. Қант қамысынан жасалған биоэтанолды қоспағанда, бірінші буындағы биоотынның бірде-бірі болашақ көлік отыны үшін тиімді болып табылмайды. Бұл проблемалардың барлығы екінші буын биоотын деп аталатын биоотын өндірісінің келесі сатысын тудырды [15]. Шикізатты және өсіру технологиясын таңдаудың арқасында екінші буын биоотын қалдықтарды және тасталған жерлерді пайдалану сияқты үлкен артықшылықтарға ие, сондықтан биоотынның екінші ұрпағы биоотын өндірісінде үнемділік, әлеуметтік және экологиялық критерийлерді қанағаттандыра алады және соны қолдану үшін орасан зор жол салады. Бірақ екінші буындағы биоотынды ақталмаған пайдалану әдеттегі азық-түлік дақылдарының сұранысына және ресурстардың тұрақсыздығына әсер етуі мүмкін. Сондықтан, оларды пайдалану үшін кейбір бақылау көрсеткіштерін белгілеу өте маңызды, мысалы, ең төменгі өмірлік цикл ішінде ПГ қысқарту, жер пайдаланудағы өзгерістер және әлеуметтік және экономикалық стандарттарды ескере отырып, қатаң шектеулер қойылуы тиіс. Күріш қауызы, жүгері ұны, ағаш өңдеу үгінділері мен қалдықтары, күнжара қант қамысы және т. б. сияқты ауыл шаруашылығының биоөнімдерінен алынуы мүмкін лигноцеллюлоза материалы бар шикізатты, тағамдық емес биомассаны пайдалануға арналған өлшемдер бірнеше стратегиялық жолды қолдану арқылы екінші ұрпақ биоотынында жақсы ескеріледі.[16]. АҚШ-тың Қоршаған ортаны қорғау жөніндегі агенттігінің (EPA) 2009 жылғы есебіне сәйкес (қоршаған ортаны қорғау жөніндегі агенттік) целлюлозды этанол Бразилияның қант қамыстарынан жасалған биоэтанолдан басқа, бірінші буындағы кез келген биоотынға қарағанда анағұрлым перспективалы болып табылады. Бұдан басқа, қалдықтар мен шламдағы органикалық заттардың жоғары құрамында көмірсулар мен белоктардың жоғары жеткілікті үлесінің болуына байланысты бастапқы шикізат ретінде пайдалану үшін жақсы әлеуетке ие. Анаэробты тұнбаны қолдану биоэнергия өндірісі үшін өте пайдалы [17]. Қалдықтарды қайта өңдеудегі шағын модификация қосымша экономикалық артықшылықтары бар сірке қышқылы және туыстық органикалық қышқылдар сияқты басқа қосылыстарды бере алады [18]. Сірке қышқылы және органикалық қышқыл биоотын мен химиялық заттардың әртүрлі түрлерін өндіретін микробтардың бірнеше түрлерінің өсуі үшін көміртегі көздері ретінде әрекет ететін өте маңызды өнеркәсіптік аралық заттар. Осы көздерден басқа, микробтық инженерия саласындағы соңғы прогрестің арқасында балдырлардан алынған шикізат биоотын өндірісі үшін айтарлықтай әлеуетті көрсетеді [19]. Балдырлардың өсу жағдайларының жан-жақты сипатына байланысты, ол тұзды су, сарқынды сулар, жағалаудағы теңіз суы және ұңғымасыз жерлер сияқты қоршаған ортаның кез келген қатал жағдайларында өсу арқасында ол зор әлеуетке ие [20]. Сонымен қатар, балдырлар биомассасы әсіресе биодизель өндіру үшін қажетті липидтердің жоғары шығуын алу үшін қолайлы [21]. Балдырлар шикізатының өндірісі әдеттегі азық-түлік дақылдарының сұранысына әлсіз әсер ететіндіктен, бұл оны биоотын өндірісі үшін неғұрлым жарамды етеді. Тұтастай алғанда, шикізат көздерін, жердің қол жетімділігін, жұмыс күшін, әлеуметтік-экономикалық жағдайларды және биоотынның қолайлы түрін таңдауды ескере отыратын, нақты қолдануды қамтитын жиынтық әдіс 3 отынға деген қажеттілікті тұрақты қанағаттандыра алатын зор мүмкіндікке ие. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|