К основным видам топлива, получаемым из биологического сырья относят, прежде всего, биоэтанол (этиловый спирт), дизельное топливо (биодизель) и биогаз. В технологиях производства этих видов топлива широко применяются термопласты, в качестве конструкционных материалов для изготовления технологического оборудования.

Биоэтанол

Производство этилового спирта из растительного сырья представляет собой традиционную, хорошо известную с давних времен, технологию спиртового брожения продуктов, содержащих углеводы (винограда, фруктов и пр.) и крахмалосодержащих веществ (крахмала, кукурузного зерна, картофеля и т.д.), которое происходит при воздействии дрожжей и ферментов.

В ходе данного процесса происходит следующее преобразование:

C₆H₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии: подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п. ферментация. На подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путем — глюкамилаза, амилосубтилин.

В производстве биоэтанола термопласты применяются, главным образом, в качестве конструкционных материалов для изготовления емкостного оборудования как для хранения готового продукта – этилового спирта, так и для хранения и транспортировки отходов – барды и сивушных масел.

Кроме того, в последнее время термопласты применяются в качестве облицовочного материала бункеров для крахмалистого сырья.

Применение термопластов для этих целей обусловлено их следующими преимуществами по сравнению с традиционными материалами:

•  Отсутствие коррозии
•  Стойкость к агрессивным химическим соединениям
•  Низкая абсорбция
•  Низкий объемный вес
•  Низкий коэффициент поверхностного трения
•  Стойкость к абразивному износу

Наиболее часто для изготовления емкостного оборудования используются следующие виды термопластов:

Полипропилен сополимер (PP-B)
Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

 Для облицовки бункеров крахмалосодержащего сырья применяются:

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
Высокомолекулярный полиэтилен (PE500)


Биодизель

Для производства дизельного топлива из растительного сырья (т.н. биодизеля) используют в масличные культуры – подсолнечник, рапс и т.д. Получаемое из этих культур растительное масло переэтерифицируется метанолом, реже или этанолом или изопропиловым спиртом (приблизительно в пропорции на 1 т масла 200 кг метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60°С и нормальном давлении.

Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:

•  После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров должно быть выше 96 %.
•  Для быстрой и полной переэтерификации метанол берется с избытком, поэтому метиловые эфиры необходимо очистить от него
•  Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без предварительной очистки от продуктов омыления недопустимо.  Мыло засорит фильтр и образует нагар, смолы в камере сгорания. При этом сепарации и центрифугирования недостаточно. Для очистки необходима вода или сорбент.
•  Заключительный этап - сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, вызывающих коррозию металлических деталей
•  Хранить биодизель более 3 месяцев не рекомендуется — разлагается

При производстве биодизеля в результате реакции этерификации получается смесь, которой дают отстояться. Легкие верхние фракции продукта и являются рапсовым метил-эфиром, или биодизельным топливом. Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, которую часто неправильно называют глицерином. На самом деле до чистого глицерина её ещё нужно «довести», без чего её хранение и утилизация представляют серьёзную проблему из-за повышенной щелочности и содержания метанола. Те же проблемы возникают при использовании для этерификации этанола.

В связи с повышенной агрессивностью продуктов этерификации, в качестве емкостного оборудования, используемого в производстве и хранении биодизеля, все чаще используются термопласты. Кроме того инженерные термопласты широко применяются в качестве облицовочных материалов бункеров и силосов для хранения сырья для производства биодизеля.


Облицовка бункера листовым ПЭНД

Применение термопластов для этих целей обусловлено их следующими преимуществами по сравнению с традиционными материалами:

•  Отсутствие коррозии
•  Стойкость к агрессивным химическим соединениям
•  Низкая абсорбция
•  Низкий объемный вес
•  Низкий коэффициент поверхностного трения
•  Стойкость к абразивному износу

Наиболее часто для изготовления емкостного оборудования используются следующие виды термопластов:

Полипропилен блоксополимер (PP-B)
Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

Для облицовки бункеров для хранения и транспортировки сырья применяются:

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
Высокомолекулярный полиэтилен (PE500)


Биогаз

Существуют промышленные и кустарные установки для получения биогаза. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространённый промышленный метод — анаэробное сбраживание в метантенках.

Промышленная биогазовая установка состоит из следующих элементов:

•  Емкость гомогенизации
•  Загрузчик твердого (жидкого)сырья
•  Реактор
•  Мешалки
•  Газгольдер
•  Системы смешивания воды и отопления
•  Газовая система
•  Насосная станция
•  Сепаратор
•  Приборы контроля
•  КИПиА с визуализацией
•  Система безопасности


Принцип работы установки

 Отходы периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный железобетонный резервуар оборудованный миксерами. В реакторе живут полезные бактерии, которые питаются отходами. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма — отходов, подогрев до 35 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.

В связи с высокой агрессивностью используемых отходов и продуктов брожения, для облицовки бункеров для хранения сырья и метантенков (газгольдеров) широко используются инженерные термопласты.

Применение термопластов для этих целей обусловлено их следующими преимуществами по сравнению с традиционными материалами:

•  Отсутствие коррозии
•  Стойкость к агрессивным химическим соединениям
•  Низкая абсорбция
•  Низкий объемный вес
•  Низкий коэффициент поверхностного трения
•  Стойкость к абразивному износу

Наиболее часто для изготовления емкостного оборудования используются следующие виды термопластов:

Полипропилен блоксополимер (PP-B)
Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

Для облицовки бункеров для хранения и транспортировки сырья применяются:

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
Высокомолекулярный полиэтилен (PE500)