كيف يعمل الوقود الحيوي وكيفية صنع الوقود الحيوي!

 كيف يعمل الوقود الحيوي, يشير الوقود الحيوي إلى الوقود السائل المنتج من الكتلة الحيوية (المواد العضوية). الإيثانول والديزل الحيوي هما الشكلان الأكثر شيوعا للوقود الحيوي. يتكون وقود الديزل الحيوي من الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية في حين أن الإيثانول مشتق من نشا الذرة وقصب السكر.

من أين يأتي الوقود الحيوي؟

ويمكن أيضا الحصول على الوقود الحيوي من مواد مثل الخشب والمنتجات الزراعية إلى جانب منتجاتها الثانوية ونفاياتها. ولا تزال البحوث جارية بحثا عن مصادر جديدة للوقود الأحيائي ولتحسين أساليب الإنتاج القائمة.

كيف يعمل الوقود الحيوي؟

يعمل الوقود الحيوي تماما مثل البنزين الذي يمكن حرقه لإنتاج الطاقة التي يمكن استخدامها لتشغيل السيارات أو تدفئة منازلك. والفرق الوحيد هنا هو أن الوقود الحيوي يتم الحصول عليه من النباتات التي تم حصادها مؤخرا. هذه قفزة كبيرة في الحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري.

عملية إنتاج الوقود الحيوي خطوة بخطوة

هناك بعض الخطوات الأساسية التي يتم اتباعها أثناء صنع الإيثانول على نطاق واسع:

تخمير السكريات

تقطير

تجفاف

ومع ذلك ، فإن إنتاج وقود الديزل الحيوي ينطوي على عملية تسمى الأسترة العابرة. وهو ينطوي على تفاعل كيميائي من الأحماض الدهنية طويلة السلسلة مع الكحول الذي ينتج استرات الأحماض الدهنية.

يمكن استخدام كل من هذه الأنواع من الوقود لتزويد السيارات والقطارات والطيران بالوقود.

أكبر مشكلة تواجهها هذه الأنواع من الوقود الحيوي هي انخفاض كفاءتها وفعاليتها من حيث التكلفة مقارنة بالوقود النفطي. لذلك ، عادة ما يتم استخدامها كمزيج مع الوقود الأحفوري.

كيف تعمل طاقة الوقود الحيوي؟

ايثانول

للحصول على مقارنة أفضل ، يكون الإيثانول أقل كفاءة بنسبة 30٪ وفقا لوحدة الحجم من الوقود العادي. هذا يعني أن هناك حاجة إلى المزيد من الإيثانول النقي للحصول على نفس عدد الكيلومترات الغازية التي نحصل عليها من استخدام البنزين. يقتصر استخدام الإيثانول على السيارات والشاحنات والدراجات النارية في الوقت الحالي ، وتحديدا للمحركات التي يمكنها التكيف مع الإيثانول.

في معظم الأحيان ، يستخدم الإيثانول كخليط في البنزين. يتم تصنيف الوقود المختلط مع E- كبادئة في محطات الوقود ، تليها النسبة المئوية للإيثانول المختلط في الخليط. على سبيل المثال ، يعني E70 أن الخليط يحتوي على 70٪ من الإيثانول و 30٪ من البنزين.

عندما يتم خلط الإيثانول مع البنزين ، فإنه يزيد من مستويات الأوكتان في الوقود مما يساعد المحرك على الحصول على أداء أعلى.

وتسمى المخاليط التي تحتوي على نسبة منخفضة من الإيثانول فيها أيضا جاسوهول. هذه لا تتطلب أي تعديلات على المحرك. مع ارتفاع نسبة الإيثانول في الوقود ، يتطلب المحرك المزيد من التعديلات.

وقود الديزل الحيوي

كفاءة وقود الديزل الحيوي هي أيضا أقل من كفاءة البنزين. ومع ذلك ، فإنه يعتمد بشكل كبير على جودة ومزج الوقود. يتم تصنيف وقود الديزل الحيوي مع B- كبادئة في محطات الوقود ، تليها النسبة المئوية للديزل الحيوي في مزيج الوقود. على سبيل المثال ، B20 هو 20 ٪ من وقود الديزل الحيوي في وقود الديزل.

كلما انخفضت النسبة المئوية للديزل الحيوي المضاف ، انخفضت الحاجة إلى تعديل المحرك. إذا استخدمنا وقود الديزل الحيوي النقي ، على المدى الطويل ، فإن ذلك سيؤدي إلى بعض مشاكل الأداء والصيانة. يمكن العناية بمشاكل الصيانة هذه. وقود الديزل الحيوي هو أكثر شيوعا في الاتحاد الأوروبي منه في الولايات المتحدة.

اقرأ المزيد عن وقود الديزل الحيوي: وقود الديزل الحيوي. التعريف والإيجابيات والسلبيات

كيف تصنع الوقود الحيوي الخاص بك؟

لقد قدمنا لك حتى الآن تسليط الضوء على كيفية إنتاج الوقود الحيوي وكيف يعمل.

الآن سنجعلك تتعلم كيف يمكنك صنع الوقود الحيوي الخاص بك واستبداله بالبنزين.

لن تضطر أبدا إلى زيارة محطات الوقود مرة أخرى ويمكنك أن تكون مكتفيا ذاتيا.

سنذهب إلى دليل خطوة بخطوة لصنع الوقود الحيوي ، ومجموعات بدء التشغيل التي ستحتاج إليها وتحليل التكلفة والفائدة من أجلك لاتخاذ قرار أفضل وأكثر أمانا.

10 خطوات لصنع الوقود الحيوي الخاص بك

هناك ما مجموعه عشر خطوات من شأنها أن تتيح لك الحصول على منتج نهائي من الوقود الحيوي يمكنك استخدامه في سيارتك.

1. العثور على مصدر للنفط

المشكلة الأساسية التي يواجهها الناس هي العثور على مصدر للنفط للبدء منه. يذهب معظم الناس للحصول على الزيت النباتي من المطاعم المحلية.

ولكن قبل أن نصل إلى المكان الذي يمكننا فيه الحصول على الوقود الخام ، علينا أن نتأكد من أن نفايات النفط التي نحصل عليها يجب أن تكون كذلك.

يتم تصفيتها مسبقا إلى حوالي 400 ميكرون

منزوع الماء

لديك مستويات منخفضة من الأحماض الدهنية الحرة

نوصيك بالحصول على زيت النفايات من المطاعم التي تغير زيوتها كل أسبوع. هذا سوف يساعدك على العثور على زيت أفضل جودة.

يمكن للناس أيضا الحصول على زيوت الكانولا أو الذرة أو الفول السوداني.

المصادر الأخرى للحصول على زيت النفايات هي من الدهون الحيوانية أو الشحم أو شحم الخنزير. ومع ذلك ، لا نوصي بالحصول على زيت النفايات من هذه المصادر نظرا لأن لديهم نسب أعلى من نقطة الجل التي يمكن أن تتسبب في انسداد المحرك في درجات حرارة أعلى.

2. اختبار الزيت

بعد الحصول على الزيت ، نحتاج إلى اختبار جودته للتأكد من أنه يمكننا استخدامه. من المهم جدا اختبار الزيت أولا.

هناك عدة أنواع من الاختبارات التي يمكن القيام بها. أهمها اختبار الزيت بحثا عن الماء والحمض.

لاختبار الزيت بحثا عن الماء ، ما عليك سوى تسخينه في مقلاة والبحث عن الفقاعات.

للتحقق من مستويات الحموضة ، نحتاج إلى تعلم المعايرة بالتحليل الحجمي.

الطريقة المستخدمة للتحقق من مستوى الحموضة تسمى المعايرة بالتحليل الحجمي. وهذا ينطوي على أخذ عينة من الزيت وإضافته إلى كمية مماثلة تماما من الكحول المحايد لدرجة الحموضة. ثم نستخدم مرشح الأس الهيدروجيني لتحديد مستوى الحمض ، وغالبا ما نستخدم الفينول فثالين.

من المهم جدا التحقق من مستويات الحموضة. إذا كان الزيت يحتوي على مستويات عالية من الحموضة ، فإن المادة الكيميائية الأساسية التي نضيفها لاحقا يمكن أن يتم تحييدها من خلال المستوى العالي من الحمض. من خلال معرفة مستوى الحموضة ، يمكننا قياس وإضافة المادة الكيميائية الأساسية الدقيقة اللازمة لتحويلها إلى وقود حيوي.

3. تصفية الزيت

تصفية الزيت تجعله أكثر نقاء وكفاءة. نحن بحاجة إلى التأكد من أن الزيت لا يحتوي على جزيئات الطعام والملوثات الأخرى فيه.

من بين العديد من الطرق لتصفية الزيت ، نقترح عليك أن تأخذ أسطوانة سعة 55 جالون تحتوي على فلتر أسطوانة معدني عليها.

الشيء المهم هو معرفة حجم المرشحات. نوصي بأنه كلما كانت الثقوب أصغر ، كان ذلك أفضل. مرشح 400 ميكرون سيعمل بشكل أفضل.

4. جعل دفعة اختبار

قبل البدء ، سيكون من الحكمة إجراء دفعة اختبار. سيظهر هذا ما إذا كان هذا الزيت الذي حصلت عليه للتو يستحق تحويله إلى وقود حيوي أم لا.

من السهل جدا إجراء دفعة اختبار لأن كل ما هو مطلوب لجعلها عادة ما يكون متاحا في محلات البقالة القريبة.

5. الحصول على معدات الإنتاج

إذا كان لديك المعدات المناسبة ، فليس من الصعب عليك صنع الوقود الحيوي. قائمة الأشياء التي تحتاجها لجعل كل هذا ممكنا هي:

حاويات جمع الزيت: للتعامل مع وتخزين النفط الذي تم الحصول عليه. يمكنك إعادة تدوير برميل / أسطوانة نفط قديمة لهذا الغرض. إذا لم تتمكن من العثور عليها في السقيفة ، فاطلب من أحد الجيران إعارتك واحدة لا يستخدمونها. أسوأ سيناريو ، قم بزيارة أقرب ساحة خردة!

القدرة على نقل النفط: لنقل الزيت من منطقة التجميع (المطاعم) إلى المنطقة التي ستنتج فيها الزيت (اقتراح: الفناء الخلفي). عادة ، يمكن لشاحنتك حمل برميل النفط.

فلاتر الزيت: لتصفية الزيت للمعالجة. 400 ميكرون.

معالج الوقود الحيوي: سيساعد ذلك في تحويل الزيت إلى وقود حيوي عن طريق خلط المواد الكيميائية مع الزيت.

وعاء غسيل الوقود الحيوي: يستخدم هذا لغسل الملوثات من برميل النفط.

حاوية تخزين الوقود الحيوي: بعد الغسيل والتصفية ، ستحتاج إليها لتخزين الزيت المصفى.

نقل المضخات: أنها تأتي في جميع أنواع الأشكال والأحجام. يتم استخدامها لنقل النفط بين حاويات مختلفة.

مجموعة المعايرة بالتحليل الحجمي: للتحقق من مستوى الحموضة.

انظر أيضا أنواع وأمثلة وقود الكتلة الحيوية

6. الحصول على المواد الكيميائية

كجزء من التفاعل الكيميائي ، يتم استخدام الميثانول.

يتفاعل الميثانول مع نفايات الزيت النباتي من أجل صنع وقود الديزل الحيوي.

بخلاف الميثانول ، سيطلب منك تناول هيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم. كلاهما متوفر في متاجر السباكة. نقترح عليك الحصول على هيدروكسيد البوتاسيوم ، لأنه يجعل الجلسرين أكثر روني ويذوب بسهولة في الميثانول.

أي واحد من هذه الهيدروكسيدات سيكون بمثابة حافز لبدء التفاعل الكيميائي بين الميثانول والنفط.

7. المعالجة المسبقة للزيت

من الضروري التأكد من أنه جاهز للمعالجة قبل أن يتحول الزيت إلى وقود الديزل الحيوي. في الخطوة 2 ناقشنا قياس محتوى الماء والحمض للزيت.

الآن حان الوقت لاستكشاف كيفية التعامل مع الزيت المسقى و / أو المحتوى العالي من الحمض.

نزح المياه

هناك عدة طرق لنزح المياه من الزيت ، وأبسط الطرق منها جميعا هي ترك الزيت يستقر.

الماء والزيت لا يحبان بعضهما البعض حقا ومع مرور الوقت الكافي ، تغرق المياه في القاع ويمكن إزالتها بعد ذلك.

يمكنك أيضا تسخين الزيت لتسريع هذه العملية. هذا يسمح لجزيئات الزيت بالتوسع ، مما يسهل على جزيئات الماء أن تسقط من التعليق.

تقليل مستوى الحمض

إذا كان الزيت الذي تحصل عليه يحتوي على مستويات عالية من الأحماض الدهنية الحرة ، فيجب عليك التفكير في تقليل مستوى الحمض في الزيت قبل استخدامه لصنع وقود الديزل الحيوي. يمكن تصنيع وقود الديزل الحيوي من المواد الأولية للأحماض الدهنية الحرة العالية ، ولكنه نوع من المتاعب.

التفسير هو أنك في نهاية المطاف تستخدم الكثير من المذيبات الإضافية التي سيظل لديك الكثير من الصابون للتعامل معها بحلول الوقت الذي يكون لديك فيه وقود الديزل الحيوي.

هناك طرق 2 للحد من حموضة الزيت الخاص بك. التجريد الكاوي والأسترة الحمضية.

التجريد الكاوي

يتضمن ذلك إذابة بعض القاعدة الصلبة (هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم) في الماء ، ثم إضافة هذا الخليط إلى الزيت. سيؤدي ذلك إلى ارتباط الأحماض الدهنية الخالية من الزيت بالقاعدة الصلبة وتشكيل الصابون. ثم تتم إزالة الصابون من الزيت ، ويتم نزح الزيت من الماء ، ويمكن بعد ذلك صنع وقود الديزل الحيوي به.

على الرغم من كفاءته ، إلا أن هذا النهج سيقلل من إنتاجية وقود الديزل الحيوي الذي ستحصل عليه منه حيث يتم تحويل جزء من الزيت إلى صابون.

في حين يتم تثبيط التجريد الكاوي في بعض مصانع الديزل الحيوي كوسيلة للحد من الأحماض الدهنية الحرة ، فإننا نعلم أنه يمكن القيام بذلك وهو فعال. يفضل البعض فقط استخدام الطريقة الثانية.

أسترة الحمض

تستخدم هذه العملية حمض الكبريتيك لتغيير الأحماض الدهنية الحرة (FFA's) في الزيت بحيث لا يزال من الممكن تحويلها إلى وقود الديزل الحيوي. عند العمل مع الزيت الذي يحتوي على نسبة عالية من الأحماض الدهنية الحرة ، هذا هو النهج المفضل. السبب في اختياره هو أنه بدلا من تحويل FFA إلى صابون ، فإنه ببساطة يعدل سلاسل الأحماض ويجعلها تتحول إلى وقود حيوي أو ديزل حيوي.

8. معالجة وقود الديزل الحيوي

كل تلك المراحل السابقة كانت أساسا للتحضير لهذه المرحلة. هذه هي المعالجة الرئيسية للنفط في وقود الديزل الحيوي. هذا هو المكان الذي يحدث فيه السحر وحيث تحدث التفاعلات الفعلية ، مما يسمح لك بإنشاء وقود الديزل الحيوي للنفط العضوي.

من الأهمية بمكان أن تمارس السلامة الجيدة قبل أن نبدأ. دعونا نلقي نظرة على بعض الاحتياطات التي ستحتاج إلى اتخاذها.

الاحتياطات

ستعمل مع بعض السوائل الكاوية نسبيا ، وكحول يسمى الميثانول ، وكمية لا بأس بها من الحرارة ، وانتقال المواد القابلة للاشتعال من حاوية إلى أخرى. ينصح بوجود طفاية حريق حولها قادرة على إخماد الحروق القائمة على الزيت.

من الناحية المثالية ، ستتم معالجة وقود الديزل الحيوي في بيئة جيدة التهوية ؛ بعيدا عن الأطفال والحيوانات الأليفة ، مع معدات السلامة المناسبة.

حتى يتم إنتاج كميات كبيرة من وقود الديزل الحيوي، استشر البلدية المحلية وإدارة الإطفاء لضمان معالجة جميع المواد المضافة أو الكحول أو المركبات الأخرى التي تستخدمها واستخدامها وفقا للقوانين واللوائح المعمول بها في منطقتك.

قد يؤدي استخدام وقود الديزل الحيوي محلي الصنع في سيارة تعمل بمحرك ديزل إلى إلغاء ضمان الشركة المصنعة. لذا جربها إذا كان لديك شاحنة قديمة خارج ضمانها.

وقود الديزل الحيوي نفسه عموما صحي جدا عند صنعه بشكل صحيح. إنه أقل سمية من ملح الطعام ويتحلل بشكل أسرع من السكر. لديها نقطة وميض أعلى (النقطة التي تشتعل فيها) من الديزل النفطي العادي ، ولا تعتبر ضارة إذا انسكبت.

9. غسل وتجفيف وقود الديزل الحيوي

عندما يتم تصنيع وقود الديزل الحيوي ، فإننا غالبا ما نضيف المزيد من الميثانول أكثر مما نحتاج. هذا لضمان اكتمال التفاعل الكيميائي. بمجرد حدوث التفاعل ، أصبح الكثير من الميثانول الآن جزءا من وقود الديزل الحيوي الأصلي (على الرغم من أنه مختلف قليلا الآن). سوف ينتهي الميثانول الزائد في الجلسرين. هناك أيضا جزء من الميثانول الزائد الذي يبقى في وقود الديزل الحيوي.

غسل وقود الديزل الحيوي

عندما يتم استخدام الماء ، تحب جزيئات الميثانول الماء أكثر من وقود الديزل الحيوي.

يجلب الماء الميثانول المذاب إلى أسفل في ورقة الماء ، مع كل الأشياء الأخرى التي تجلس عليه. اغسله بما فيه الكفاية وسوف يغسل كل هذا الميثانول الزائد مباشرة مع جميع الأشياء الأخرى التي كان يتمسك بها.

عند استخدام نظام الغسيل الجاف ، تحدث نفس العملية أيضا بشكل أساسي. يمتص الراتنج الجاف أو المسحوق أو يمسك بالغليسرين والصابون والميثانول مع السماح للديزل الحيوي بالانزلاق.

تجفيف وقود الديزل الحيوي

الآن بعد أن أردت التخلص من الماء ، دعنا نتحدث عن كيفية القيام بذلك.

أولا ، يمكن تجفيف وقود الديزل الحيوي بمليون طريقة مختلفة. إذا قمت بإجراء بحث سريع ، فستجدهم مشتتين في جميع أنحاء الإنترنت. سنتحدث فقط عن بعض الطرق الأكثر بساطة للقيام بذلك لأغراضنا المتمثلة في صنع وقود الديزل الحيوي.

واحدة من أفضل الطرق للقيام بذلك هي إحضار وقود الديزل الحيوي الخاص بك في الشمس الساطعة. دع السحر يعمل مع الطبيعة الأم. إذا كان الطقس جافا بما فيه الكفاية ، فإن حرارة الشمس ستساعد على تبخر كل الماء بسهولة نسبية.

بعد التجفيف ، وإزالة الجلسرين ، يكون وقود الديزل الحيوي جاهزا للاستخدام.

10. التعامل مع الجلسرين

يمكن إعطاء نفايات الجلسرين لمصانع إدارة النفايات.

يمتلك النبات نظام معالجة خاص يسمى الهاضم اللاهوائي (المعروف أيضا باسم هاضم الميثان).

في الأساس ، يتم خلط جميع مياه الصرف الصحي الخام في آلة خلط كبيرة ثم يتم نقلها إلى خزان كبير حيث تتغذى البكتيريا على مياه الصرف الصحي الخام وتكسرها.

ثم تنتج البكتيريا غاز الميثان كمنتج ثانوي. يتم صيد الميثان وحرقه في محطات توليد الطاقة من الميثان.

يعمل الجلسرين الخام على البكتيريا كغذاء ويؤدي إلى مزيد من إنتاج الميثان. ونتيجة لذلك ، تمكن مصنع إدارة النفايات من أخذ كل الجلسرين لدينا ولدينا الآن طريقة صديقة للبيئة للتخلص من كل ذلك.