Нефть – один из самых ценных источников энергии на земле, но, к сожалению, ее объемы ограничены и запасов хватит всего лишь на несколько десятков лет. Поэтому вполне логично, что в будущем потребуется аналогичная замена, а значит, на смену должны будут прийти более экологичные биологические источники энергии, ресурс которых постоянно возобновляется, то есть неисчерпаем.
Ежемесячный рост цен на нефть и ее производное – бензин, уже сейчас заставляет задуматься большинство автолюбителей, поэтому вскоре будет намечаться тенденция перехода на биотопливо. Данного источника энергии ничуть не меньше чем нефти, но существует существенный недостаток, ведь его источники не сосредоточены на одной определенной территории, а разбросаны по всем земному шару. А вторым недостатком биотоплива является то, что чаще всего оно встречается именно в твердом виде, а значит его сложно переправлять по уже существующем нефте и газопроводам, а также и поместить в баки для горючего. Вот почему не раз предлагался метод, по созданию технологий, которые сделают органику удобной для использования, как в промышленности, так и в обиходе.
Самым распространенным углеводородным продуктом является биоклетчатка, которая в больших количествах содержится в растениях, а в ее основе лежит не что иное, как целлюлоза. Это органическое соединение чем-то напоминает сахар и крахмал, но его огромнейшим плюсом является повышенная калорийность, которая обеспечивает выделение больших объемов энергии. Органическое топливо, состоящее из биоклетчатки помимо того, что достаточно дешевое и общедоступно, а значит, поставить производство на поток не составит никакого труда. К сожалению, и бесконечные плюсы, когда-то кончаются, целлюлоза представляет из себя твердое вещество, то есть его будет сложно адаптировать под автомобильные двигатели. В настоящее время целлюлоза является начальным продуктом в производстве моторного биотоплива. Гидролизный спирт в химии или Биоэтанол — продукт брожения сахаристых продуктов в гидролизе целлюлозы. А Метанол образуется при сухой перегонке древесины и прочего целлюлозного сырья, также этот процесс называют пиролизом.
Но производство жидкого топлива на основе биоклетчатки требует длительной химической переработки продукта, а также большого вклада со стороны завода производителя и больших энергетических затрат на всю перегонку, что уменьшает выход необходимого продукта, что сказывается на конечной цене. Вот почему, подобное производство жидкого вида биотоплива, основанное на перегонке целлюлозы достаточно дорого, а средние цены на нефть, заставляют производителей выживать на грани рентабельности. Этот продукт нашел себе применение в основном в Латинской Америки и то только из-за нехватки нефти в этих регионах, а также из-за отсутствия высокопродуктивного хозяйства. Возможна перегонка целлюлозного биотоплива без какой-либо переработки сразу в спирт, что значительно повышает процент КПД и снижает стоимость.
Если раньше в поездах и даже автомобилях использовались топки для угля, дерева и прочего твердого горючего, то топливная система автомобиля нашего времени обязательно компактная, проста в использовании и автоматизирована.
Учеными было разработано совершенно новое топливо по своему агрегатному состоянию на основе то же целлюлозы, но уже измельченной в мелкий порошок, что делает ее доступной для топливных систем. Правда, у целлюлозы развитая волокнистая структура молекулы, что делает ее пыль – веществом, обладающим низкой плотностью, но еще и повышенной вязкостью, не имеющим постоянного объема, а также склонным к образованию комков. Целлюлозе с легкостью придают форму мелкодисперсного порошка, который удобен в применении, если изменить его молекулярную структуру.
Неполный гидролиз заставляет полимерные молекулы целлюлозы разрываться, с сохранением формы цепей, без дальнейшего превращения в сахара — результат полного гидролиза. Подобные продукты неполного гидролиза клетчатки получили название микрокристаллической целлюлозы или МКЦ. Физические свойствам МКЦ напоминают крахмал, так как образуются коллоидные растворы с водой. Структура твердого порошка МКЦ не состоит из волокон, и она легко измельчаться в порошок. При измельчении и дальнейшей сушке раствора МКЦ методом распыления в сухом и теплом воздухе, то соединение становится в виде сферических микрогранул.
Микрогранулированная МКЦ представляет собой легкосыпучий порошок, по свойствам плотности схожий с нефтяным горючим. Подобная сыпучесть МКЦ, связанная со сферическим строением частиц создают эффект жидкости. Подобное свойство напоминает нам крахмал или алюминиевую пудру, пересыпать и перемешивать которые очень легко, помимо этого при ударе они еще и разбрызгиваются словно жидкости.
МКЦ с формой легкосыпучего порошка можно использовать в топливной системе любой установки, но для этого необходимо внести небольшие изменения в систему насосов и дозаторов, а также потребуется установка топливопроводов большего диаметра, внутри которых будет находиться внутреннее покрытие, надежно защищенное от трения песчинок. Псевдотекучесть топлива, состоящего из микрогранул МКЦ, можно применять и в стандартных автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Для целлюлозной пыли можно изменить даже серийные двигатели. Там потребуется замена только топливной системы, а также дополнительная оснастка цилиндров дозаторами, а также системами по распылению. МКЦ можно направлять в цилиндры при помощи струи сжатого воздуха, которые будут образовываться в системе насоса высокого давления.
Такая газоструйная система по распылению топлива адаптирована как под порошковое топливо, в частности МКЦ, так и под жидкое топливо: бензин, дизельное топливо, масло, водно-топливные эмульсии и спирт.
Целлюлозный порошок МКЦ – отличное применение для растительной клетчатки в роли возобновляемого ресурса. Порошок МКЦ может стать незаменимым моторным топливом на основе целлюлозы, которое еще и удобно для транспортировки к местам промышленного использования. Также МКЦ намного удобнее в роли возобновляемого сырья, чем любое другое твердое горючее органического происхождения. Из МКЦ путем синтеза можно получать недорогие биологические разлагаемые зеленые полимеры. МКЦ может выступать в роли инертного наполнителя в производстве синтетических материалов, делая их значительно дешевле, а также увеличивая возможности биоразложения. МКЦ может становиться компонентом для строительных материалов, а добавление МКЦ в бетон, смеси для штукатурки, гипсокартон и прочие материалы, уменьшают их вес и улучшают их тепло- и шумоизолирующие свойства.
Растительная клетчатка в форме порошка МКЦ становится возобновляемым естественным источником углеводородного сырья, который ничуть не уступает ископаемым углеводородам. В России подобные технологии найдут себе применение, и МКЦ может успешно заменить другие источники энергии, ведь РФ богата растительной клетчаткой. В процессе производства МКЦ можно использовать целлюлозу из абсолютно любых источников, без затрат на ее получение ценных твердых пород древесины. Растительную клетчатку можно выделять из любых быстрорастущих растений, в том числе и из сухой травы и соломы, хвои и опавших листьев с деревьев, а также прочих подобных источников биоклетчатки, доступных а всей территории РФ. В первую очередь стоит задумать о практическом применении целлюлозных богатств Сибири, ведь здесь запасы клетчатки практически неограниченны.