Como funciona o biocombustível? 10 Passos para a Produção de Biocombustíveis

A uso de bioenergia está em alta, mas como funciona o biocombustível? Este artigo descreve como os resíduos orgânicos podem ser convertidos em fontes de energia renováveis que pode ser aplicado de várias maneiras diferentes.

Existem diferentes variedades de biocombustíveis e todos funcionam de maneira semelhante. De um modo geral, a frase refere-se à produção de combustível renovável a partir de fontes de biomassa.

Existem vários benefícios no uso de processos biológicos em oposição aos geográficos (como combustíveis fósseis fazer). O etanol e o biodiesel são os dois biocombustíveis mais usados ​​no mundo.

Diferentes formas de biomassa são usadas como matéria-prima para essas fontes de energia renováveis. Esterco animal, cana-de-açúcar, amido de milho e óleo vegetal são exemplos disso.

Existem outras possíveis fontes de biocombustíveis, no entanto. Para a geração de biocombustíveis, há muita pesquisa e desenvolvimento em algas e resíduos florestais.

Pesquisa e desenvolvimento globais estão sendo feitos em biocombustíveis em geral como uma potencial fonte futura de energia. Dada a sua crescente aceitação, é fundamental compreender como funcionam os biocombustíveis.

Como funciona o biocombustível?

Existem diferentes tipos de biocombustíveis e eles funcionam de maneira diferente.

• Etanol
• biodiesel
• biogás
• Biocombustíveis sólidos

1. Etanol

Um tipo de biocombustível chamado etanol é produzido a partir de matéria vegetal fermentada, como milho ou cana-de-açúcar. Os carboidratos no material vegetal são decompostos por fermentação para produzir etanol, que é posteriormente purificado por destilação. Um combustível para motores de combustão interna pode então ser feito misturando etanol refinado com gasolina.

Como o etanol é cerca de 30% menos eficiente que a gasolina por unidade de volume, é preciso etanol mais puro para percorrer a mesma distância que a gasolina. O etanol puro só pode ser usado em motores de carros, caminhões leves e motocicletas, e somente quando esses motores forem especialmente modificados para esse fim.

2. Biodiesel

A eficiência do biodiesel também é inferior à da gasolina. No entanto, muito depende da composição e qualidade do combustível. A porcentagem de biodiesel na mistura de gasolina está listada após o prefixo B- nos rótulos de biodiesel nos postos de gasolina. Por exemplo, B20 é um combustível diesel que contém 20% de biodiesel.

A necessidade de modificação do motor diminui com a diminuição da porcentagem de adição de biodiesel. A longo prazo, o uso de biodiesel puro causaria alguns problemas de manutenção e desempenho. Esses problemas de manutenção podem ser resolvidos.

3. Biogás

A digestão anaeróbica, que inclui a dissolução de material orgânico como restos de comida, esgoto ou resíduos agrícolas sem oxigênio, é o procedimento mais comumente usado para criar biogás. Metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) são combinados para produzir biogás.

A seguir estão as matérias-primas mais comuns utilizadas para criar biogás:

• Resíduos de alimentos e outros resíduos orgânicos e residências e empresas
• esterco de gado
• Culturas energéticas, incluindo salgueiro, choupo e miscanthus
• Esgoto e águas residuais
• Milho, Trigo e Grama
• Resíduos Industriais de Processamento de Alimentos e Fábricas de Papel
• Resíduos de Aterro Sanitário

As matérias-primas precisas usadas serão determinadas pelos objetivos específicos da operação de biogás, disponibilidade de recursos e localização geográfica. A produção de biogás pode ocorrer em pequena escala (doméstica, agrícola) ou grande (industrial, municipal).

Existem várias aplicações para o biogás, incluindo:

• Como combustível de transporte, sozinho ou em combinação com diesel ou gás natural.
• Como fonte de combustível para a produção de eletricidade e calor em residências, empresas e usinas de energia.
• Durante operações industriais, como a criação de bioplásticos, produtos químicos e fertilizantes.
• Para limpar e desinfetar águas residuais.
• Além disso, o “biometano”, ou metano puro, pode ser produzido a partir do biogás e usado para fornecer gás com qualidade de gasoduto.

Em geral, o biogás é uma fonte de energia flexível e sustentável que pode apoiar a independência energética, melhorar a qualidade do ar e reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

4. Biocombustíveis sólidos

Combustíveis derivados de biomassa sólida, como madeira, plantas e resíduos, são conhecidos como biocombustíveis sólidos. Eles podem ser queimados para gerar calor e energia, entre outras coisas, e também podem ser utilizados de várias outras maneiras.

O biocombustível sólido é queimado em uma caldeira durante o processo de combustão para produzir calor. O vapor produzido por esse calor é então usado para acionar uma turbina. A turbina produz eletricidade, que o sistema de energia pode posteriormente usar para abastecer residências e empresas.

Os biocombustíveis sólidos podem ser queimados em usinas de energia especificamente construídas como uma alternativa aos combustíveis fósseis comuns e como meio de reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

O tipo de biocombustível utilizado, a tecnologia de combustão e a sustentabilidade de seu processo de produção afetam a eficácia de um processo e quanta influência o biocombustível tem no meio ambiente.

Os biocombustíveis sólidos são frequentemente utilizados em sistemas de aquecimento comercial e doméstico, bem como em aplicações industriais e de geração de energia.

Como matéria-prima, eles também podem ser usados ​​para fazer biocombustíveis como bioetanol e biodiesel.

10 Passos para a Produção de Biocombustíveis

Existem dez processos ao todo para obter um produto final de biocombustível que você pode colocar em seu carro.

• Localizando uma Fonte de Petróleo
• Testando o óleo
• Filtração de Óleo
• Produzindo um lote de teste
• Aquisição de ferramentas de produção
• Obtenção de Produtos Químicos
• Pré-tratamento de óleo
• Processamento de Biodiesel
• Precauções
• Lavagem e Secagem de Biodiesel
• Manuseio de Glicerina

1. Localizando uma Fonte de Petróleo

Encontrar um suprimento de petróleo para começar é a questão mais fundamental que as pessoas têm. A maioria das pessoas compra seu óleo vegetal em restaurantes próximos.

No entanto, antes de discutir onde encontrar combustível bruto, devemos garantir que o óleo usado que recebemos seja pré-filtrado para um mínimo de 400 mícrons.

Desidratados têm baixas quantidades de ácidos graxos livres. Aconselhamos a compra de óleo alimentar usado em estabelecimentos que o substituem semanalmente. Isso o ajudará a localizar óleo de qualidade superior.

Os óleos de canola, milho e amendoim também estão disponíveis para os consumidores.

Gordura animal, sebo ou banha de porco são fontes adicionais para a obtenção de óleo usado. No entanto, como essas fontes têm maiores proporções de ponto de gel, o que pode fazer o motor entupir em temperaturas mais altas, não aconselhamos que você colete o óleo usado nelas.

2. Testando o óleo

Precisamos verificar a qualidade do óleo depois de recebê-lo para garantir que possamos usá-lo. É crucial testar o óleo primeiro. Existem inúmeras opções de teste disponíveis. Testar o óleo para ácido e água são os dois mais importantes.

Simplesmente aqueça o óleo em uma panela para verificar se há bolhas para ver se há água presente. Devemos estudar a titulação para medir os níveis de acidez.

Titulação é o termo para o procedimento usado para medir o nível de acidez. Para isso, uma amostra de óleo deve ser misturada com uma quantidade exata de álcool de pH neutro. O nível de ácido seria então determinado usando um filtro de pH; normalmente, a fenolftaleína é usada.

É crucial verificar os níveis de acidez. A base química que adicionamos posteriormente pode ser neutralizada pela alta quantidade de ácido se o óleo tiver um alto nível de acidez. Conhecer o nível de acidez nos permite calcular e adicionar a quantidade exata de base química necessária para transformá-lo em biocombustível.

3. Filtração de óleo

O óleo torna-se mais puro e eficaz após a filtragem. Devemos garantir que o óleo esteja livre de impurezas como flocos de comida. De todas as opções para filtrar o óleo, aconselhamos trazer um tambor de 55 galões com filtro de tambor de metal.

Compreender o tamanho dos filtros é crucial. Aconselhamos que as perfurações sejam as menores possíveis. O filtro ideal seria um de 400 mícrons.

4. Produzindo um Lote de Teste

Fazer um lote de teste seria uma boa ideia antes de começar. Isso demonstrará se o óleo que você adquiriu recentemente é valioso ou não para a fabricação de biocombustível.

Fazer um lote de teste é relativamente simples porque todos os ingredientes geralmente estão disponíveis em mercearias locais.

5. Adquirindo Ferramentas de Produção

Fazer biocombustível não é difícil para você se você tiver as ferramentas certas. Você precisaria dos seguintes itens para tornar tudo isso possível:

• Recipientes para coleta de óleo: Para manusear e armazenar o óleo coletado. Para isso, você pode reaproveitar um velho barril ou tambor de óleo. Peça a um vizinho que lhe empreste um, se ele tiver um que não esteja usando, se você não encontrar um no galpão. Na pior situação, passe no ferro-velho do bairro!
• Capacidade de transporte de petróleo: para mover o óleo da área de coleta de óleo (restaurantes) para a área de produção de óleo (quintal é uma sugestão). Normalmente, o barril de óleo pode caber em seu caminhão.
• Filtros de óleo: Para remover o óleo para que possa ser processado. 400 micrômetros.
• Um processador de biocombustível: Ao combinar produtos químicos com o óleo, este dispositivo ajudará a transformar seu óleo em biocombustível.
• Um barril de petróleo: Este é limpo de impurezas usando um tanque de lavagem de biocombustível.
• Um tanque para armazenamento de biocombustível: Estes são necessários para manter o óleo filtrado após a lavagem e filtragem.
• Bombas de transferência: Eles são usados ​​para transportar óleo entre vários contêineres e existem em vários tamanhos e formas.
• Kit de titulação: Para medir a acidez.

6. Obtendo Cquímicos

O metanol é utilizado no processo químico. O biodiesel é criado quando o metanol se combina com o óleo vegetal usado.

Você também precisaria de hidróxido de sódio ou potássio, além de metanol. Ambos são acessíveis em lojas de materiais de encanamento. O Hidróxido de Potássio torna a glicerina mais líquida e dissolve-se facilmente em metanol, por isso aconselhamos que você adquira um pouco.

Um catalisador será usado por qualquer um desses hidróxidos para iniciar a reação química entre o metanol e o óleo.

7. Pré-tratamento do óleo

Antes que o óleo possa ser processado em biodiesel, ele deve ser preparado para o processamento. Na Etapa 2, falamos sobre o cálculo do teor de água e ácido do óleo.

Devemos agora ver como lidar com óleo aguado e/ou alto teor de ácido.

Desaguadora

Embora existam vários métodos para desidratar o óleo, deixar o óleo assentar é o mais simples. Com tempo suficiente, a água apenas afunda e pode ser removida porque a água e o óleo não se dão muito bem.

O óleo também pode ser aquecido para acelerar esse processo. Isso facilita a dispersão das moléculas de água fora da suspensão, permitindo que as moléculas de óleo se expandam.

Abaixando o nível de ácido

Antes de usar o óleo para fabricar biodiesel, você deve pensar em diminuir o nível de ácido no óleo se o óleo que você recebe tiver uma alta concentração de ácidos graxos livres. A matéria-prima com alto teor de ácidos graxos livres pode ser convertida em biodiesel, no entanto, o processo é um tanto trabalhoso.

A razão para isso é que, quando você tiver biodiesel, ainda terá muito sabão para lidar porque acaba usando muito solvente em excesso.

Existem duas técnicas para diminuir a acidez do seu óleo:

• Decapagem cáustica
• Esterificação ácida

1. Limpeza com cáustico

Para isso, parte da base sólida (hidróxido de sódio ou potássio) deve ser dissolvida em água antes de ser adicionada ao óleo. Como resultado, os ácidos graxos livres de óleo se juntarão à base sólida e produzirão sabão. Após o óleo ter sido desidratado e o sabão removido, ele pode ser usado para fazer biodiesel.

Embora eficaz, esse método resultará em menos biodiesel porque parte do óleo será convertido em sabão.

Embora algumas instalações de biodiesel proíbam a decapagem cáustica como método de redução de ácidos graxos livres, sabemos que isso pode ser feito e funciona. Algumas pessoas simplesmente preferem a segunda abordagem.

2. Esterificação ácida

Os ácidos graxos livres (FFAs) no óleo são modificados durante esse procedimento usando ácido sulfúrico para que ainda possam ser convertidos em biodiesel. Este método é adequado ao trabalhar com óleo que possui uma grande quantidade de ácidos graxos livres. Ele foi escolhido porque, ao invés de converter FFA em sabão, apenas altera as cadeias ácidas para transformá-las em biocombustível ou biodiesel.

8. Biodiesel Processing

O principal objetivo das fases anteriores era se preparar para esta. Este é o principal método de transformar óleo em biodiesel. As reações reais que permitem fazer biodiesel de óleo orgânico acontecem aqui, onde a mágica acontece.

Você precisa praticar uma excelente segurança antes de partirmos. Vejamos algumas medidas de segurança que você deve tomar.

Precauções

Você estará lidando com alguns líquidos bastante corrosivos, metanol, álcool forte, um pouco de calor e a transferência de substâncias combustíveis de um recipiente para outro. Recomenda-se manter um extintor de incêndio à mão que possa apagar uma queimadura à base de óleo.

Em área bem ventilada, longe de crianças e animais domésticos, e com os devidos equipamentos de segurança, o biodiesel deve ser preferencialmente processado.

Antes de fabricar grandes quantidades de biodiesel, verifique com o governo local e o corpo de bombeiros para certificar-se de que quaisquer aditivos, álcool e outras substâncias sejam manuseados e usados ​​de acordo com as regras e regulamentos locais.

A garantia do fabricante pode ser anulada se o biodiesel caseiro for usado em um carro com motor a diesel. Portanto, experimente se o seu caminhão antigo estiver fora do período de garantia.

Quando produzido adequadamente, o biodiesel costuma ser bastante saudável. É menos prejudicial do que o sal de mesa e se decompõe mais rapidamente do que o açúcar. Não é considerado perigoso se derramado porque tem um ponto de inflamação maior do que o diesel de petróleo comum.

9. Lavagem e Secagem de Biodiesel

Ao produzir biodiesel, freqüentemente injetamos mais metanol do que precisamos. Para ter certeza de que a reação química terminou, faça isso.

Depois de colocada a reação, uma quantidade significativa do metanol passa a ser um componente do Biodiesel original, porém, agora tem uma pequena variação. Metanol em excesso acabará em glicerina. Além disso, parte do metanol extra permanece no biodiesel.

• Biodiesel de Lavagem
• Secagem de Biodiesel

1. Lavagem de Biodiesel

Moléculas de metanol gostam mais de água do que de biodiesel quando é empregado.

O metanol dissolvido na água é levado para o lençol de água, onde todo o resto está sobre ele pela água. Se você lavá-lo por tempo suficiente, o excesso de metanol e outros materiais aos quais ele estava grudado serão completamente removidos.

A técnica é essencialmente a mesma quando se utiliza um sistema de lavagem a seco. Glicerina, sabão e metanol são capturados ou absorvidos pela resina ou pó seco, mas o biodiesel pode passar.

2. Secagem do Biodiesel

Vamos discutir como se livrar da água agora que você deseja.

Em primeiro lugar, existem inúmeras maneiras de secar o biodiesel. Eles estão espalhados pela internet se você fizer uma busca rápida. Para fazer biodiesel, vamos apenas discutir alguns dos métodos mais fáceis de fazê-lo.

Traga seu biodiesel para fora sob luz solar direta como uma das melhores maneiras de conseguir isso. Deixe a Mãe Natureza e a magia trabalharem juntas. O calor do sol ajudará toda a água a evaporar rapidamente se o tempo estiver seco o suficiente.

Seu biodiesel estará pronto para uso assim que estiver seco e isento de glicerina.

10. Manuseio da glicerina

Gestão de resíduos instalações podem receber a glicerina usada. A instalação possui um dispositivo de processamento exclusivo chamado digestor anaeróbico, também conhecido como digestor de metano.

Em essência, todo o esgoto bruto é combinado em um aparato de mistura considerável antes de ser movido para um tanque considerável onde as bactérias comem e decompõem o esgoto bruto.

O gás metano é então criado como um subproduto pelas bactérias. Nas usinas de metano, o metano é capturado e queimado.

As bactérias usam glicerina bruta como alimento, o que aumenta a produção de metano. Agora temos uma opção verde para descartar toda a nossa glicerina porque a instalação de gerenciamento de resíduos foi capaz de aceitar tudo.

Conclusão

Em conclusão, os biocombustíveis podem ser utilizados para transporte, energia, iluminação e aquecimento. As duas etapas da fotossíntese - a reação da luz e a reação do escuro ocorrem nos cloroplastos das células. Os biocombustíveis podem ser produzidos a partir de uma variedade de produtos biológicos, incluindo madeira, gramíneas, óleos, açúcares e amidos.

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