Comment fonctionne le biocarburant ? 10 étapes pour la production de biocarburants

L' utilisation de la bioénergie est en augmentation, mais comment fonctionne le biocarburant ? Cet article décrit comment les déchets organiques peuvent être convertis en sources d'énergie renouvelables qui peut être appliqué de différentes manières.

Différentes variétés de biocarburants existent, et elles fonctionnent toutes de la même manière. D'une manière générale, l'expression fait référence à la production de carburant renouvelable à partir de sources de biomasse.

Il y a plusieurs avantages à utiliser des processus biologiques par opposition aux processus géographiques (comme combustibles fossiles faire). L'éthanol et le biodiesel sont les deux biocarburants les plus utilisés dans le monde.

Différentes formes de biomasse sont utilisées comme matière première pour ces sources d'énergie renouvelables. Le fumier animal, la canne à sucre, la fécule de maïs et l'huile végétale en sont des exemples.

Il existe cependant d'autres sources de biocarburants possibles. Pour la production de biocarburants, de nombreuses recherches et développements sont en cours sur les algues et les déchets forestiers.

La recherche et le développement mondiaux sont en cours sur les biocarburants en général en tant que future source d'énergie potentielle. Compte tenu de leur acceptation croissante, il est essentiel de comprendre le fonctionnement des biocarburants.

Comment fonctionne le biocarburant ?

Il existe différents types de biocarburants et ils fonctionnent différemment.

• Ethanol
• Biodiesel
• biogaz
• Biocombustibles solides

1. Éthanol

Un type de biocarburant appelé éthanol est produit à partir de matière végétale fermentée, comme le maïs ou la canne à sucre. Les glucides contenus dans le matériel végétal sont décomposés par fermentation pour produire de l'éthanol, qui est ensuite purifié par distillation. Un carburant pour les moteurs à combustion interne peut alors être fabriqué en mélangeant de l'éthanol raffiné avec de l'essence.

Comme l'éthanol est environ 30 % moins efficace que l'essence par unité de volume, il faut plus d'éthanol pur pour parcourir la même distance que l'essence. L'éthanol pur ne peut être utilisé que dans les moteurs de voitures, de camions légers et de motos, et uniquement lorsque ces moteurs ont été spécialement modifiés à cet effet.

2. Biodiesel

L'efficacité du biodiesel est également inférieure à celle de l'essence. Cependant, cela dépend beaucoup de la composition et de la qualité du carburant. Le pourcentage de biodiesel dans le mélange d'essence est indiqué après le préfixe B- sur les étiquettes de biodiesel dans les stations-service. Par exemple, le B20 est un carburant diesel qui contient 20 % de biodiesel.

La nécessité de modifier le moteur diminue avec la diminution du pourcentage d'ajout de biodiesel. À long terme, l'utilisation de biodiesel pur entraînerait des problèmes d'entretien et de performance. Ces problèmes de maintenance peuvent être résolus.

3. Biogaz

La digestion anaérobie, qui comprend la dissolution de matières organiques telles que les déchets alimentaires, les eaux usées ou les déchets agricoles sans oxygène, est la procédure la plus couramment utilisée pour créer biogaz. Le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2) sont combinés pour produire du biogaz.

Voici les matières premières les plus typiques utilisées pour créer du biogaz :

• Résidus alimentaires et autres déchets organiques et habitations et entreprises
• Fumier de bétail
• Cultures énergétiques, y compris le saule, le peuplier et le miscanthus
• Eaux usées et eaux usées
• Maïs, blé et herbe
• Déchets industriels provenant de la transformation des aliments et des papeteries
• Déchets d'enfouissement

Les matières premières précises utilisées seront déterminées par les objectifs spécifiques de l'exploitation de biogaz, la disponibilité des ressources et l'emplacement géographique. La production de biogaz peut avoir lieu à petite échelle (domestique, agricole) ou à grande échelle (industrielle, municipale).

Il existe plusieurs applications pour le biogaz, notamment :

• Comme carburant de transport, seul ou en combinaison avec du diesel ou du gaz naturel.
• Comme source de combustible pour la production d'électricité et de chaleur dans les maisons, les entreprises et les centrales électriques.
• Lors d'opérations industrielles telles que la création de bioplastiques, de produits chimiques et d'engrais.
• Pour nettoyer et désinfecter les eaux usées.
• De plus, le « biométhane », ou méthane pur, peut être produit à partir de biogaz et utilisé pour fournir du gaz de qualité pipelinière.

En général, le biogaz est une source d'énergie flexible et durable qui peut soutenir l'indépendance énergétique, améliorer la qualité de l'air et réduire les émissions de gaz à effet de serre.

4. Biocombustibles solides

Les combustibles dérivés de la biomasse solide, tels que le bois, les plantes et les déchets, sont appelés biocombustibles solides. Ils peuvent être brûlés pour générer de la chaleur et de l'électricité, entre autres, et ils peuvent également être utilisés de diverses autres manières.

Le biocombustible solide est brûlé dans une chaudière pendant le processus de combustion pour produire de la chaleur. La vapeur produite par cette chaleur est ensuite utilisée pour entraîner une turbine. La turbine produit de l'électricité, que le système électrique peut ensuite utiliser pour alimenter les foyers et les entreprises.

Les biocombustibles solides peuvent être brûlés dans des centrales électriques qui ont été spécialement construites comme alternative aux combustibles fossiles ordinaires et comme moyen de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Le type de biocarburant utilisé, la technologie de combustion et la durabilité de son processus de production affectent tous l'efficacité d'un processus et l'influence du biocarburant sur l'environnement.

Les biocombustibles solides sont fréquemment utilisés dans les systèmes de chauffage commerciaux et domestiques, ainsi que dans les applications industrielles et de production d'électricité.

En tant que matière première, ils peuvent également être utilisés pour fabriquer des biocarburants comme le bioéthanol et le biodiesel.

10 étapes pour la production de biocarburants

Il existe dix processus en tout pour obtenir un produit fini de biocarburant que vous pouvez mettre dans votre voiture.

• Localisation d'une source de pétrole
• Tester l'huile
• Filtration d'huile
• Produire un lot d'essai
• Acquérir des outils de production
• Obtenir des produits chimiques
• Prétraitement de l'huile
• Traitement du biodiesel
• Précautions :
• Lavage et séchage du biodiesel
• Manipulation de la glycérine

1. Localiser une source de pétrole

Trouver un approvisionnement en pétrole pour commencer est le problème le plus fondamental auquel les gens sont confrontés. La majorité des gens achètent leur huile végétale dans les restaurants à proximité.

Cependant, avant de discuter de l'endroit où trouver du carburant brut, nous devons nous assurer que l'huile usée que nous recevons est préfiltrée à un minimum de 400 microns.

Déshydratés ont de faibles quantités d'acides gras libres. Nous vous conseillons d'acheter de l'huile de cuisson usagée auprès d'établissements qui changent leur huile chaque semaine. Cela vous aidera à localiser l'huile de qualité supérieure.

Les huiles de canola, de maïs et d'arachide sont également disponibles pour les consommateurs.

La graisse animale, le suif ou le saindoux sont des sources supplémentaires à partir desquelles obtenir de l'huile usée. Cependant, étant donné que ces sources ont des rapports de point de gel plus élevés, ce qui pourrait obstruer votre moteur à des températures plus élevées, nous vous déconseillons de collecter l'huile usée qu'elles contiennent.

2. Tester l'huile

Nous devons vérifier la qualité de l'huile après l'avoir reçue pour nous assurer que nous pouvons l'utiliser. Il est crucial de tester l'huile en premier. De nombreuses options de test sont disponibles. Tester l'huile pour l'acide et l'eau est les deux plus importants.

Faites simplement chauffer l'huile dans une casserole pour vérifier s'il y a des bulles et voir s'il y a de l'eau. Il faut étudier le titrage pour mesurer les niveaux d'acidité.

Le titrage est le terme désignant la procédure utilisée pour mesurer le niveau d'acidité. Pour ce faire, un échantillon d'huile doit être mélangé avec une quantité exacte d'alcool au pH neutre. Le niveau d'acide serait alors déterminé à l'aide d'un filtre pH; généralement, la phénolphtaléine est utilisée.

Il est crucial de vérifier les niveaux d'acidité. Le produit chimique de base que nous ajoutons plus tard peut être neutralisé par la grande quantité d'acide si l'huile a un niveau d'acidité élevé. Connaître le niveau d'acidité nous permet de calculer et d'ajouter la quantité précise de produit chimique de base nécessaire pour le transformer en biocarburant.

3. Filtration d'huile

L'huile devient plus pure et plus efficace après filtrage. Nous devons nous assurer que l'huile est exempte d'impuretés comme les flocons alimentaires. Parmi toutes les options de filtrage de l'huile, nous vous conseillons d'apporter un tambour de 55 gallons avec un filtre à tambour métallique dessus.

Comprendre la taille des filtres est crucial. Nous conseillons que les perforations soient aussi petites que possible. Le filtre idéal serait un filtre de 400 microns.

4. Produire un lot d'essai

Faire un lot de test serait une bonne idée avant de se lancer. Cela démontrera si oui ou non l'huile que vous avez récemment acquise est utile pour la fabrication de biocarburant.

Faire un lot de test est relativement simple car tous les ingrédients sont généralement disponibles dans vos épiceries locales.

5. Acquisition d'outils de production

Faire du biocarburant n'est pas difficile pour vous si vous avez les bons outils. Vous auriez besoin des éléments suivants pour rendre tout cela possible :

• Récipients pour recueillir l'huile : Pour la manipulation et le stockage de l'huile collectée. Pour cela, vous pouvez réutiliser un ancien baril ou baril de pétrole. Demandez à un voisin de vous en prêter un s'il en a un qu'il n'utilise pas si vous n'en trouvez pas dans le cabanon. Dans le pire des cas, arrêtez-vous à la casse du quartier !
• Capacité à transporter de l'huile : pour déplacer le pétrole de la zone de collecte de pétrole (restaurants) vers la zone de production de pétrole (l'arrière-cour est une suggestion). En règle générale, le baril de pétrole peut tenir dans votre camion.
• Filtres à huile : Pour enlever l'huile afin qu'elle puisse être traitée. 400 micromètres.
• Un transformateur de biocarburant : En combinant des produits chimiques avec l'huile, cet appareil aidera à transformer votre huile en biocarburant.
• Un baril de pétrole : Celle-ci est nettoyée des impuretés à l'aide d'une cuve de lavage de biocarburant.
• Une citerne pour le stockage du biocarburant : Ceux-ci sont nécessaires pour retenir l'huile filtrée après le lavage et le filtrage.
• Pompes de transfert: Ils sont utilisés pour transporter l'huile entre divers conteneurs et existent dans une variété de tailles et de formes.
• Kit de titrage : Pour mesurer l'acidité.

6. Obtention de Cproduits chimiques

Le méthanol est utilisé dans le processus chimique. Le biodiesel est créé lorsque le méthanol se combine avec de l'huile végétale usagée.

Vous auriez également besoin d'hydroxyde de sodium ou de potassium, en plus du méthanol. Ils sont tous deux accessibles dans les magasins de fournitures de plomberie. L'hydroxyde de potassium rend la glycérine plus coulante et se dissout facilement dans le méthanol, nous vous conseillons donc de vous en procurer.

Un catalyseur sera utilisé par l'un quelconque de ces hydroxydes pour initier la réaction chimique entre le méthanol et l'huile.

7. Prétraitement de l'huile

Avant que l'huile puisse être transformée en biodiesel, elle doit être préparée pour le traitement. À l'étape 2, nous avons parlé du calcul de la teneur en eau et en acide de l'huile.

Nous devons maintenant examiner comment gérer l'huile diluée et/ou la teneur élevée en acide.

déshydratation

Bien qu'il existe différentes méthodes pour déshydrater l'huile, laisser l'huile se déposer est la plus simple. Avec suffisamment de temps, l'eau coule au fond et peut être évacuée car l'eau et l'huile ne font pas bon ménage.

L'huile peut également être chauffée pour accélérer ce processus. Cela facilite la dispersion des molécules d'eau hors de la suspension en permettant aux molécules d'huile de se dilater.

Abaisser le niveau d'acide

Avant d'utiliser l'huile pour fabriquer du biodiesel, vous devriez penser à abaisser le niveau d'acide dans l'huile si l'huile que vous recevez a une forte concentration d'acides gras libres. Les matières premières à haute teneur en acides gras libres peuvent être converties en biodiesel, cependant, le processus est quelque peu laborieux.

La raison en est qu'au moment où vous aurez du biodiesel, vous aurez encore beaucoup de savon à traiter car vous finirez par utiliser tellement de solvant en excès.

Il existe deux techniques pour diminuer l'acidité de votre huile :

• Décapage caustique
• Estérification acide

1. Nettoyage avec caustique

Pour ce faire, une partie de la base solide (hydroxyde de sodium ou de potassium) doit être dissoute dans l'eau avant d'être ajoutée à l'huile. En conséquence, les acides gras sans huile rejoindront la base solide et produiront du savon. Une fois l'huile déshydratée et le savon retiré, elle peut être utilisée pour fabriquer du biodiesel.

Bien qu'efficace, cette méthode se traduira par moins de biodiesel car une partie de l'huile sera convertie en savon.

Bien que certaines installations de biodiesel interdisent le décapage caustique comme méthode de réduction des acides gras libres, nous savons que cela peut être fait et que cela fonctionne. Certaines personnes préfèrent simplement la deuxième approche.

2. Estérification acide

Les acides gras libres (FFA) de l'huile sont modifiés au cours de cette procédure à l'aide d'acide sulfurique afin qu'ils puissent encore être convertis en biodiesel. Cette méthode convient lorsque vous travaillez avec de l'huile contenant une grande quantité d'acides gras libres. Il a été choisi car, plutôt que de convertir les FFA en savon, il ne fait que modifier les chaînes acides pour les faire se transformer en biocarburant ou biodiesel.

8. Biodiesel Ptraitement

Le but principal des phases précédentes était de se préparer pour celle-ci. C'est la principale méthode de transformation du pétrole en biodiesel. Les réactions réelles qui vous permettent de faire du biodiesel à l'huile organique se produisent ici, là où la magie opère.

Vous devez pratiquer une excellente sécurité avant de partir. Regardons quelques mesures de sécurité que vous devriez prendre.

Précautions :

Vous manipulerez des liquides plutôt corrosifs, du méthanol, de l'alcool fort, un peu de chaleur et le transfert de substances combustibles d'un contenant à un autre. Il est recommandé de garder un extincteur à portée de main qui peut éteindre une brûlure à base d'huile.

Dans une zone bien ventilée, loin des enfants et des animaux domestiques, et avec l'équipement de sécurité approprié, le biodiesel doit de préférence être traité.

Avant de fabriquer de grandes quantités de biodiesel, vérifiez auprès de votre gouvernement local et des pompiers pour vous assurer que tous les additifs, alcools et autres substances sont manipulés et utilisés conformément aux règles et réglementations locales.

La garantie du fabricant peut être annulée si du biodiesel fait maison est utilisé dans une voiture à moteur diesel. Alors essayez-le si votre ancien camion a dépassé sa période de garantie.

Lorsqu'il est produit correctement, le biodiesel est souvent très sain. Il est moins nocif que le sel de table et se décompose plus rapidement que le sucre. Il n'est pas considéré comme dangereux en cas de déversement car il a un point d'éclair plus élevé que le pétrodiesel ordinaire.

9. Lavage et séchage du biodiesel

Lors de la production de biodiesel, nous injectons souvent plus de méthanol que nécessaire. Pour être sûr que la réaction chimique est terminée, faites ceci.

Après la mise en place de la réaction, une quantité importante de méthanol est maintenant un composant du biodiesel d'origine, cependant, il a maintenant une petite variation. Le méthanol en excès se retrouvera dans la glycérine. De plus, une partie du méthanol supplémentaire reste dans le biodiesel.

• Laver le biodiesel
• Séchage du biodiesel

1. Laver le biodiesel

Les molécules de méthanol aiment davantage l'eau que le biodiesel lorsqu'il est utilisé.

Le méthanol dissous dans l'eau est ramené dans la nappe phréatique où tout le reste est au-dessus par l'eau. Si vous le lavez assez longtemps, l'excès de méthanol et d'autres matériaux sur lesquels il s'accrochait sera complètement éliminé.

La technique est essentiellement la même lors de l'utilisation d'un système de lavage à sec. La glycérine, le savon et le méthanol sont capturés ou absorbés par la résine ou la poudre sèche, mais le biodiesel est autorisé à passer.

2. Séchage du biodiesel

Discutons de la façon de se débarrasser de l'eau maintenant que vous le souhaitez.

Tout d'abord, il existe d'innombrables façons de sécher le biodiesel. Ils sont dispersés sur Internet si vous effectuez une recherche rapide. Pour fabriquer du biodiesel, nous discuterons simplement de certaines des méthodes les plus simples pour le faire.

Apportez votre biodiesel à l'extérieur en plein soleil comme l'un des meilleurs moyens d'y parvenir. Laissez Mère Nature et la magie travailler ensemble. La chaleur du soleil aidera toute l'eau à s'évaporer assez rapidement si le temps est suffisamment sec.

Votre biodiesel est prêt à l'emploi une fois séché et sans glycérine.

10. Manipulation de la glycérine

La gestion des déchets installations peuvent recevoir la glycérine usagée. L'installation dispose d'un dispositif de traitement unique appelé digesteur anaérobie, également appelé digesteur de méthane.

Essentiellement, toutes les eaux usées brutes sont combinées dans un appareil de mélange important avant d'être déplacées vers un réservoir important où les bactéries mangent et décomposent les eaux usées brutes.

Le gaz méthane est alors créé comme sous-produit par les bactéries. Dans les centrales au méthane, le méthane est capté et brûlé.

Les bactéries utilisent la glycérine brute comme nourriture, ce qui augmente la production de méthane. Nous avons maintenant une option verte pour éliminer toute notre glycérine car l'installation de gestion des déchets a pu tout accepter.

Conclusion

En conclusion, les biocarburants peuvent être utilisés pour le transport, l'électricité, l'éclairage et la chaleur. Les deux étapes de la photosynthèse - la réaction à la lumière et la réaction à l'obscurité se déroulent dans les chloroplastes des cellules. Les biocarburants peuvent être fabriqués à partir d'une variété de produits biologiques, y compris le bois, les herbes, les huiles, les sucres et les amidons.

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