News image News image News image News image News image News image News image News image


Чем топить: биотопливом или ассигнациями?
Новости и технологии - Наноматериалы

чем топить: биотопливом или ассигнациями?

Биотопливо сейчас в фаворе. Дескать, это топливо нулевой эмиссии парниковых газов, его применение позволит сократить добычу нефти и заменить её в автомобилях. Что оно полностью возобновляемо и его ресурсы неограниченны. Давайте посчитаем, так ли это.

У нас стоит теоретическая задача: получить биоэтанол из картофеля. Посчитаем, какие затраты энергии необходимы для получения этанола и сравним это число с количеством энергии, которую мы получим. Итак, дано 10 т картофеля. Это количество содержит примерно 1200 кг крахмала, из которого можно получить примерно 600 кг этанола. (теплотворная способность 25 МДж/кг) Это количество этанола эквивалентно примерно 351 кг дизельного топлива (ДТ) с теплотворной способностью 42,7 МДж/кг.

Для выделения 600 кг этанола необходимо перегнать 6000 кг спиртовой барды с концентрацией спирта 10%. Это не предел для дрожжей, но при более высоких концентрациях этанола их жизнедеятельность угнетается и процесс брожения сильно замедляется. Теплоёмкость воды – 4,2 кДж/кг*°С. Барда нагревается от 20 до 90 °С. Для нагрева 5400 кг воды потребуется 1587,6 МДж энергии, что эквивалентно 37 кг ДТ. Для нагревания спирта (теплоёмкость 2,46 кДж/кг*°С) потребуется 103,32 МДж или 2,42 кг ДТ. Теплота испарения спирта равна 839,3 кДж/моль, значит, для перегонки 600 кг спирта потребуется 10947 МДж энергии или 256,4 кг ДТ. Общая сумма энергии, потраченной на выработку спирта равна 295,82 кг ДТ. Казалось бы, неплохо: чистый выигрыш составляет 55,18 кг ДТ с каждых 10 тонн картофеля. Считаем дальше. Картофель содержит порядка 5% белков и аминокислот, что равно примерно 500 кг на 10 т. Средняя молярная масса аминокислоты равна 114 и в ней в среднем содержится 12,3% азота. Значит, в 10 т картофеля будет 61,4 кг азота в пересчёте на действующее вещество. При вегетации ещё большее количество азота необходимо для построения стебля растения. Общее количество азотных удобрений для выращивания 10 т картофеля равно примерно 200 кг в пересчёте на действующее вещество. Фиксация азота происходит через синтез аммиака, по примерному соотношению: 1 СН2 группа (молярная масса 14) даёт при конверсии 3 моль водорода (СН2 + 2Н2О = СО2 + 3Н2) и позволяет получить 2 моль аммиака (N2 + 3H2 = 2NH3). 2 моль аммиака – это 1 моль или 28 г азота, в пересчёте на элемент. Значит, для фиксации 200 кг азота, необходимого для выращивания картофеля, нужно 100 кг ДТ. (ДТ – это смесь алканов, общей формулой СnH2n+2. Это примерно равно СnH2n, так как при большой длине цепи количеством концевых водородов можно пренебречь. Даже при их полном учёте количество ДТ снизится максимум до 95-97 кг) Теперь чистые затраты топлива составляют 44,82 кг. Итак, при переработке 10 т картофеля на биоэтанол мы вынуждены затратить на 44, 82 кг топлива больше, чем можем получить.

Расчёт содержит неточности (на самом деле их даже много). Например, эффективность теплопередачи от пламени к перегоняемой барде составляет около 90%, что увеличит количество топлива для перегонки до 330 кг ДТ. Системы рекуперации тепла позволят сократить количество топлива примерно на 30 – 40% (230 – 197 кг). Вообще не учтены энергозатраты на обработку поля, перевозку и хранение картофеля, нейтрализацию барды после перегонки, нейтрализацию стоков при получении крахмала (а на 10 т – это не менее 6 т картофельного сока и до 10 – 12 т воды), а это всё необходимо включить в расчёт расходов. В общем, неточности нейтрализуют друг друга (одни из них увеличивают количество топлива, другие уменьшают) и суммарно не сильно влияют на итоговый результат.

Наконец, неограниченность и полная возобновляемость ресурсов для выращивания биологического сырья тоже под вопросом. Для получения урожая мы должны вносить дополнительно калийные и фосфорные удобрения, а это – невозобновляемые ископаемые продукты, запасы которых ограничены.

Теперь немного об этических проблемах расходования пищевого сырья на биотопливо. США по данным Википедии производит или готовится производить из кукурузы 28 млрд. литров топливного этанола в год. Пусть, современное производство порядка 20 млрд. литров. Это эквивалентно 30 млн. тонн переработанного крахмала или до 100 млн. тонн зерна. Самая миролюбивая страна окончательно победившей свободы и демократии предпочитает сжечь пищевые ресурсы, а не делиться ими с окружающими.

Менделеев в своё время посетовал, что топить нефтью – это всё равно, что топить ассигнациями. Биотопливо обходится ещё дороже.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

В масштабе нанометров даже не ядовитое

News image

Башни главного калибра размером в 500 нм на поверхности кристалла AlGaAs Арман Розенбери, Рон Тонуччи и ...

Блок-сополимеры (block-copolymers)

News image

Воображение древних людей породило множество мифологических чудовищ, сочетавших в себе части разных животных. Читая «Мифы Др...

Наноавтомобиль

News image

Для многих из нас 1985 год запомнился как год, когда наша страна, тогда еще именовавшая се...

Нанотехнологии помогут Ford снизить вес

News image

Ford надеется использовать наночастицы во множестве ключевых областей разработки транспортных средств — от облегченных пластиков дл...

Водные процедуры с полимерными наношарик

News image

Полистирол в быту является в разных формах. Коробочки для компакт-дисков, стаканчики для йогурта и материалы дл...

Наноспутники запустят в космос пачками

News image

В столице в среду начала работу научно-практическая конференция «Микротехнологии в авиации и космонавтике». Ученые продемонстрировали св...

Нанотехнологии на вашей кухне

News image

О потенциальной опасности традиционных антипригарных покрытий и подобных им PTFE-покрытий в России начали писать в на...

Нанотехнологии на основе эффекта лотоса

News image

В середине 70-х годов прошлого века немецкими учеными-ботаниками Боннского университета Вильгельмом Бартхлоттом (WilhelmBarthlott) и Кристофом Найнуйсом (C...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Medfield - атомная платформа третьего поколения

Компания Intel с громкого успеха начала освоение платформы для ультрамобильных персональных компьютеров, известных также как нетбуки, и MID-аппаратов – только по...

Волокнисто игольчатый композит

Текстильный материал черного цвета состоящий из случайно орентированых углеродних волокон и нитевидных кристалов. Электропроводен, стойкий к контактной электроэрозии, агресивным середам, эл...

Физики создали новую форму углерода

В графите каждый слой повернут относительно нижележащего на 60 градусов (на иллюстрации). В МЭГ этот угол равен 30 градусам. МЭГ состоит из углеродных сл...

Ученые слепили самого маленького в мире снеговика

Фигурка получилась высотой всего в одну сотую миллиметра – впятеро меньше толщины человеческого волоса. Как правило, дети состязаются друг с другом в ...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.