Как и из чего сделать топливо для ракеты

Как и из чего сделать топливо для ракеты Как и из чего «сделать» дизельное топливо

Рост цен на топливо будит в голове фантазии на тему, как было бы хорошо избавиться от «заправочной зависимости». Как вам, например, такой фантастический проект: заехал в болото, побуксовал и между делом собрал выделившийся метан в специальный баллон? Все, теперь можно обратно на асфальт – до следующего болота топлива хватит. Так бы и катался от топи до топи, подпитывая свой автомобиль газообразными продуктами гниения. Увы, все это лишь мечты. В свете вышесказанного возникает только один вопрос: любите ли вы японскую кухню?..

Так вот, судя по всему, фотограф Щуси Ямада к кухне своей родной страны Японии относится очень положительно. Да что там, не исключено, что он любит ее даже больше, чем болотный оффроуд. И именно поэтому, отправившись в автономное кругосветное путешествие на своей дизельной Toyota Land Cruiser 100, он прокладывал курс не между красивейшими болотами земного шара, а от одного японского ресторана к другому. И что в этом удивительного, спросите вы. А то, что в ресторанах Ямада-сан заправляет не только свой организм, но и… автомобиль! Да, при желании он, наверное, мог бы написать книгу о том, как в разных частях света представляют себе кулинарные традиции Страны восходящего солнца, но цель его путешествия несколько иная – Щуси Ямада тестирует в реальных условиях сконструированный им же автономный аппарат по выработке биодизельного топлива.

Все верно: японскому фотографу удалось собственноручно сконструировать и собрать работоспособную установку, производящую вполне пригодную для использования «солярку» из отработанного фритюрного масла. И что самое главное – все это хитрое устройство помещается в багажнике машины и не требует для своей работы ничего, кроме получаемого даром масла и некоторых недорогих химических компонентов, о которых чуть позже. В общем, в каком-то смысле практически вечный двигатель!.. При этом закон сохранения энергии остается нерушим: масло-то поступает в систему из ресторанных кухонь (то есть со стороны). Тем более что там (на кухнях) оно уже выполнило свою историческую миссию и в любом случае подлежит утилизации. Вот, стало быть, Ямада его и утилизирует…

Зря улыбаетесь – так, передвигаясь от ресторана к ресторану, японский путешественник уже почти полностью обогнул наш земной шарик, проделав почти тридцать тысяч километров (и это без учета морских переправ). Океаны логично разделили огромный путь на несколько этапов, каждый из которых Щуси проделывал с новой командой, в состав которой входят «старший помощник» и переводчик. Впрочем, благодаря языковым границам переводчики менялись даже чаще (на отрезке маршрута по странам СНГ капитана сопровождают японский фотограф Юсуке и преподавательница японского языка из Киргизии Назира).

Путь самурая

А начиналось все вот так: создав год назад работоспособную установку, Щуси Ямада первым делом «обкатал» ее в ближних поездках по окрестностям Токио. И лишь убедившись, что все работает как положено, изобретатель решился на «кругосветку». А поскольку он принял твердое решение, что будет заправлять свой автомобиль только на кухнях, то никакого жесткого графика заранее не намечалось – все зависело от того, сколько масла будет предоставлено путешественнику и где его будет проще собирать. Ну а на случай, если в каком-то месте достаточного количества фритюрной «отработки» вдруг сразу не окажется, Щуси придумал истинно японский выход: сидеть на месте и терпеливо ждать, пока оно наберется... При этом путешественник не просто собирался проехать «масляный круг почета вокруг планеты». В его планы входили встречи с журналистами и участие в тематических выставках (конечно, если таковые будут совпадать с графиком).

Первый этап этого «великого масляного путешествия» состоялся в декабре прошлого года. Он получился совсем коротким: от Токио до Нагои, где автомобиль погрузили в контейнер и отправили морем в Канаду. Дальнейший путь продолжился в феврале из Ванкувера. Стояла зима, и погода преподнесла первые неприятные сюрпризы: уже при легком минусе растительное масло начинало густеть, а на сильном морозе и вовсе застывало. Как следствие заправлять «маслоперегонный аппарат» приходилось в тепле, а при сборе масла впрок требовалось сразу же добавлять специальные присадки (в противном случае его невозможно было перелить из канистр в бак без предварительного разогрева).

В общем, на диком севере путешественники долго не задержались и вскоре очутились в ЛосАнджелесе. Ранней весной этот город был прекрасен и располагал к тому, чтобы побыть здесь подольше. Тем более что стало уже по-настоящему тепло, а множество ресторанов были готовы предоставить буквально неисчерпаемые запасы фритюрной «отработки». Но путешествие на то и путешествие, чтобы двигаться вперед. А потому перламутрово-зеленый Land Cruiser отправился наматывать североамериканские мили с запада на восток по южным штатам, а затем по восточному побережью. В конце апреля он добрался до Вашингтона. Собственно, в американской столице путь по Новому Свету и завершился – Toyota поплыла через Атлантику, чтобы в июне из Лиссабона стартовать на следующий этап.

Однако задержка в этом городе вышла несколько продолжительнее, чем предполагалась. Как ни странно, в португальской столице оказалось довольно трудно достать необходимое количество масла! Осложнял ситуацию и языковой барьер. А так как путешественники планировали сразу же отправиться через Средиземное море на юг, то по расчетам им требовалось не менее 400 л пищевой «отработки». В общем, сырье для топлива собирали по самым разным лиссабонским заведениям общепита больше недели. Зачем был нужен такой запас? Да просто потому, что в Африке этого продукта вообще не достать, а тем более бесплатно. Причина банальна – на Черном континенте жарят на одном и том же масле до тех пор, пока оно есть, а затем подливают новое и продолжают жарить дальше, считая «плановую замену» непозволительной причудой заевшихся белых. Даже в Марокко, наиболее европеизированной стране Северной Африки, пополнять запас топлива удавалось только в «Шератоне» и других отелях высшего класса.

Впрочем, эта проблема была не единственной, с которой столкнулись японские путешественники. Едва ли не большей неприятностью была изнуряющая жара Сахары. «Мы просто не привыкли к 50-градусной температуре, – рассказывает Щуси Ямада. – Впрочем, для переработки масла это был скорее плюс – требовалось меньше энергии на его нагрев». Но как бы то ни было, а в Африке японские путешественники решили не задерживаться и, сделав круг по Марокко, вернулись в Испанию продолжать европейское турне. Посетив по пути Италию и Францию, они переправились на Британские острова, поколесили там, вновь проехали по тоннелю под Ла-Маншем и затем через Германию, Чехию и Украину добрались до Москвы, где собственно мы с ними и встретились. В общей сложности с начала пробега «маслопотребляющая» Toyota накатала порядка двадцати тысяч километров.

Российская столица задержала путешественников на неделю с хвостиком. Здесь хоть и не Африка, но к маслу отечественный общепит традиционно относится бережно и зря ценный продукт на альтернативное топливо не переводит. Опытным путем Ямада выяснил, что крупный московский ресторан в неделю «производит» порядка пятидесяти литров отработанного масла. В общем, как и в Лиссабоне, собирать его пришлось с миру по нитке. Более того, зная, что в российской провинции с этим сырьем дело обстоит еще хуже, и когда случится полноценная заправка в следующий раз – никто точно предсказать не может, Щуси набрал в Москве порядка семисот литров и лишь после этого двинулся в дальнейший путь на восток. Добравшись до Уральских гор, путешественники забрали южнее, прокатились по степям Казахстана и затем вновь вернулись в Россию, после чего сделали еще одну длительную остановку в Новосибирске. Сейчас Щуси со своей командой направляется во Владивосток, чтобы оттуда доставить машину домой, в Японию.

Материальная часть

Автомобиль, на котором пустились в странствие японцы, ничем, кроме химической установки, расположенной в его багажнике, и измененного салона, не отличается от стандартной Toyota LC 100 с 4,2-литровой 24-клапанной рядной турбодизельной «шестеркой» 1HD-FTE под капотом. Причем сам двигатель никаким образом не переделывался. По словам Щуси, разницы в тяге или динамике автомобиля нет, и понять, что именно в данный момент сгорает в цилиндрах, можно только по запаху выхлопа (при работе на масле из выхлопной трубы тянет подгорелыми семечками). Расход топлива тоже остается стабильным – те же 12–14 л на «сотню», которые при неспешном равномерном движении по шоссе иногда удается снизить до десяти.

А теперь заглянем в салон автомобиля… Во втором ряду осталось только одно посадочное место – всю заднюю часть машины занимают химический реактор (в нем растительное масло превращается в полноценное дизельное топливо) и канистры с резервным сырьем, а также запасные расходные элементы. Тут же едет автономный дизель-генератор на тот случай, если на стоянке нет возможности запитать установку от стационарной сети. Важная особенность химической установки в том, что она может потреблять электричество и от городской электросети, и от дизель-генератора, и от бортовой сети автомобиля. Процесс может идти как во время стоянки, так и при движении машины и не требует особого внимания со стороны экипажа. Нагреватель потребляет до 2 кВт, остальные элементы системы – по 200–400 Вт. При этом установка остается энергетически и экономически выгодной даже при полностью автономном цикле без внешней электросети. Но бережливые японцы все-таки предпочитают питать свой реактор электричеством извне.

Химия и физика В принципе растительное масло (как и любой другой органический жир) могло бы быть полноценным горючим для дизельного двигателя и само по себе, если бы не высокая вязкость. А потому вся суть превращения этого продукта в моторное топливо сводится к одной простой вещи: понижению этой самой вязкости, что, однако, сделать не совсем просто.

Дело в том, что с точки зрения химии растительное масло – это смесь триглицеридов, то есть соединений сложных эфиров глицерина с одноосновными жирными кислотами. А поскольку именно глицерин придает маслу повышенную вязкость, то, стало быть, его надо каким-то образом оттуда удалить. Самый простой и дешевый способ, применяемый как в промышленном производстве биодизеля, так и в установке японского изобретателя – переэтерификация, то есть замещение глицерина спиртом. В данном случае спирт – метиловый. Он хотя и ядовит, но, во-первых, дешев, а во-вторых, с ним проще провести реакцию в походных условиях. При смешивании масла со спиртом и нагревании свыше 60 градусов (в присутствии щелочи как катализатора) образуется смесь метиловых эфиров, а глицерин выпадает в осадок. Именно эти метиловые эфиры и есть вожделенное биодизельное топливо.

Баки для исходных компонентов Щуси расположил в правой части своей установки: первый, на 100 литров, для отработанного фритюрного масла, а второй, на 20 литров, – для метанола (именно в пропорции 5:1 необходимо смешивать эти вещества для правильного прохождения реакции). Однако сразу преобразовать такие объемы не позволяет дефицит места в багажнике. Поэтому главный резервуар, в котором проходит химическая реакция, имеет объем всего 40 л, а все исходное сырье, включая и катализатор из отдельной емкости, поступает в него автоматически в правильном соотношении. После полуторачасового нагревания и шестичасового охлаждения смесь разделяется на биодизель и глицерин (последнего на выходе получается столько же, сколько метанола на входе).

После чего глицерин как более тяжелое вещество опускается вниз и затем просто сливается в отдельную емкость. В промышленном производстве глицерин обычно собирают, очищают, а затем используют в качестве сырья для химической и косметической промышленности. Однако в условиях дальнего путешествия это нерационально. Поэтому изобретатель утилизирует глицерин оригинальным и безопасным для природы способом: в отдельной емкости его перерабатывают специальные бактерии, дающие на выходе подобие гумуса, который можно уже просто высыпать на землю. Но на этом процесс получения биодизельного топлива не заканчивается. Полученную смесь метиловых эфиров требуется дополнительно очистить – в ней все еще присутствуют остатки глицерина, мыло (образуется попутно в процессе реакции из-за случайного, но неизбежного попадания в систему воды) и другие примеси. Основной промышленный способ разделения «мух и котлет» на сегодняшний день – многократная промывка большим количеством воды с последующей фильтрацией и осушением.

Однако поскольку эта технология совершенно неприемлема для портативной автомобильной установки, японскому изобретателю пришлось немало поработать, создавая систему сухой фильтрации. Результат его трудов занимает в багажнике Toyota все пространство слева от главного резервуара. Здесь полуфабрикат биотоплива попадает сначала в специальную центрифугу, а затем проходит через систему из четырех фильтров со специальным сорбентом, задерживающим все лишние остатки (комплекта картриджей для этого устройства хватает на 10 тыс. км). Только после этого метиловые эфиры можно считать достаточно чистыми для того, чтобы заливать их в бак автомобиля. Вы спросите, во сколько же обходится полученное таким образом дизельное топливо? По предварительным подсчетам Щуси, при бесплатном масле литр топлива обходится примерно в 50 американских центов. Но это без учета амортизации самой установки по производству биодизеля…

РАБОТА ЕЩЕ НЕ ЗАКОНЧЕНА

О биодизельном топливе впервые я узнал три года назад. В первый раз проехал на нем 500 км, никакой разницы в поведении машины по сравнению с соляркой не заметил и решил, что можно рискнуть на марафонскую дистанцию. Например, пересечь всю Японию с севера на юг, используя только биотопливо. Сказано – сделано. Правда, тогда я не вырабатывал горючее самостоятельно, а заправлялся на стационарных колонках. Зная, что в Европе биодизель очень популярен, я решил отправиться туда и два года назад совершил вояж по десяти странам Европы. Однако использовать один лишь растительный дизель в тот раз у меня не получилось. В Испании, например, биотопливных заправок практически не было, а во Франции под маркой «биодизель» продавалось топливо не чисто растительного происхождения, а в смеси с обычным дизельным. Тогда у меня впервые мелькнула мысль об автономной установке по производству биодизеля, ведь во многих местах, к примеру в России, Америке, Африке, его нет вообще. Поэтому для путешествия по всему миру на биотопливе необходим автономный компактный аппарат по его производству. Единственная сложность – промышленность такие установки не выпускает. Но раньше, чем я задумался о создании такой установки, одна из японских раллийных команд предложила мне место пилота на «Дакаре-2007». Я согласился, предложив в ответ использовать растительный дизель в качестве горючего для «боевой» машины. Тема биотоплива для спортивных моторов была диковинкой, но после некоторых раздумий они согласились. В результате одной из наших техничек на «Дакаре» была цистерна с биодизелем из Европы. Гонку я провел отлично, без единой проблемы с двигателем, и сумел подняться на «бронзовую ступень» пьедестала в дизельном зачете. После «Дакара» я принялся за автономную топливную установку, и через 10 месяцев этот аппарат был готов. Работа оказалась нелегкой. Мне не хватало специальных знаний, поэтому я общался со многими специалистами в области химического машиностроения по всему миру. Изучал теорию, строил тестовые образцы оборудования, проверял их. Проблема была в том, что практически все подобные современные устройства используют в процессе очистки топлива большое количество воды. В автомобиле просто нет для него места, поэтому мне пришлось самому разрабатывать систему сухой очистки (до меня подобными изысканиями занимались в мире всего несколько человек). Так получилась компактная установка, которая помещается в багажник. Но работа еще не закончена. Это экспериментальный прототип, который я продолжаю совершенствовать по ходу поездки.

Глобальная проблема

Понятно, что своим пробегом японец пытается привлечь внимание общественности к необходимости замены традиционного топлива произведенным из возобновляемых ресурсов. Слов нет, это правильная и, я бы даже сказал, благородная идея. Но есть несколько нюансов. Для начала прикиньте в уме, сколько отработанного масла потребуется для того, чтобы бесперебойно заправлять дизельные автомобили хотя бы одного города, и справятся ли с такой задачей все вместе взятые рестораны этого населенного пункта? Опыт биотопливного пробега показал, что даже если будет налажен централизованный сбор и переработка фритюрного масла, общепит сможет удовлетворить лишь мизерную часть потребности в «сырье». В общем, капля в море. Впрочем, это еще совсем не повод не заниматься переработкой кухонных отходов. Другое дело, что эту самую «каплю» придется чем-то дополнять.

И тут возникает еще больше вопросов. Дело в том, что биотопливные темы в мире поднимаются с середины 70-х (то есть со времен первого нефтяного кризиса). Уже тогда были обозначены два перспективных направления: использование этилового спирта вместо бензина и растительного масла вместо дизельного топлива. Впереди планеты всей тогда оказалась Бразилия, очень быстро наладившая производство топливного этанола из сахарного тростника и с завидной оперативностью переоснастившая свой автопарк для езды на спирте (как в этой стране обошли «традиционную российскую проблему», история умалчивает). Когда же нефть вновь подешевела, бразильские автомобили с легкостью перешли на двойное «питание», и теперь охотно потребляют смесь бензина и этанола.

В Европе биотопливом начали активно заниматься с 1992 года, и в отдельных странах (например, в Германии) к сегодняшнему дню эти разработки достигли заметных высот. Вообще же нужно сказать, что в Старом Свете приоритетным направлением было признано производство биодизеля из растительного масла. Более того, в 2007 году здесь было изготовлено (по данным Global Petroleum Club) 5713 миллионов литров биотоплива.

Но тут забили тревогу экологи. Казалось бы, им-то, наоборот, радоваться надо: в отличие от минерального топлива биологическое дает более чистый выхлоп и не загрязняет почву и воду при попадании в них (не говоря уже о сохранении невосполнимых ископаемых ресурсов). Но все оказалось сложнее. Наиболее энергетически выгодный биодизель получается из пальмового масла, которое дает масличная пальма, произрастающая главным образом в Юго-Восточной Азии (именно из такого масла производится львиная доля биодизельного топлива во всем мире). Разумеется, столь выгодную и перспективную культуру в последние годы стали выращивать все активнее, расширяя посадочные площади за счет окружающего леса. И тут обнаружился весьма неприятный побочный эффект. Экологическая угроза от вырубки дождевых тропических лесов, которые активно поглощают углекислый газ и тем самым снижают парниковый эффект на нашей планете, на деле оказалась гораздо страшнее, чем вред от выхлопных газов всех транспортных и промышленных дизелей, работающих на традиционном топливе... В общем, тупик.

Другие же масличные культуры, наиболее перспективной из которых в европейском климате считается рапс, гораздо менее выгодны как с энергетической, так и с экономической точки зрения. Судите сами: с гектара посадок масличной пальмы можно получить до 5950 л масла, а с гектара рапсового поля – до 1190 л. К слову, тот же подсолнечник дает всего 952 л. Как следствие для полного замещения минерального топлива рапсовым потребуется многократное увеличение пахотных площадей. Плюс повышение урожайности путем внесения большего количества химических удобрений, а также генной модификации растений. В общем, тоже путь с весьма туманной экологической перспективой. Не случайно же, по данным экспертов Международного социально-экологического союза, без вреда для природы из масличных растений в мире можно производить не более 20% требуемого дизельного топлива. При этом по их же подсчетам в России, где сельское хозяйство во многих регионах находится в запустении (в том числе и изза высоких цен на горючее), крестьяне без ущерба для природы и производства пищевых культур могли бы сами обеспечивать себя дешевым биотопливом. Что ж, уже хорошо.

А что в этой ситуации делать горожанам, да и вообще – что делать? Однозначного ответа на этот вопрос на сегодняшний день просто нет. Перейти всем миром по примеру Бразилии на этанол проблематично – дешевый сахарный тростник растет далеко не везде. Гнать технический спирт из более дорогого зерна чревато еще большим увеличением цен на зерно, в том числе и продовольственное. С точки зрения экспертовэкологов, лучшим решением этой проблемы стал бы гидролизный спирт из отходов деревообработки (попросту говоря, опилок) и другой бросовой биомассы, содержащей целлюлозу. Но тут, по крайней мере в нашей стране, хватает сложностей юридического плана: существующие на сегодняшний день акцизы уничтожают идею в зародыше.

А что касается дизельного топлива, то здесь наиболее перспективный источник сырья – маслосодержащие водоросли (правда, технология все еще находится в начальной стадии разработки). Также существует еще одна потенциально интересная инновация, предложенная в 2005 году немецким фермером и изобретателем Кристианом Кохом, применяя которую можно превратить в солярку практически любые органические и пластиковые отходы, попутно решая проблему утилизации бытового мусора. Впрочем, все это темы для отдельных материалов. Развитие науки не стоит на месте, а значит, у нас еще будет повод вернуться к этой важной для всех проблеме.


текст: Евгений КОНСТАНТИНОВ
фото: Евгений КОНСТАНТИНОВ
из архива Щуси ЯМАДЫ

Как и из чего сделать топливо для ракеты 597
Как и из чего сделать топливо для ракеты 334
Как и из чего сделать топливо для ракеты 781
Как и из чего сделать топливо для ракеты 281
Как и из чего сделать топливо для ракеты 499
Как и из чего сделать топливо для ракеты 340
Как и из чего сделать топливо для ракеты 762
Как и из чего сделать топливо для ракеты 910
Как и из чего сделать топливо для ракеты 817
Как и из чего сделать топливо для ракеты 69
Как и из чего сделать топливо для ракеты 73
Как и из чего сделать топливо для ракеты 597
Как и из чего сделать топливо для ракеты 369
Как и из чего сделать топливо для ракеты 856
Как и из чего сделать топливо для ракеты 72
Как и из чего сделать топливо для ракеты 580
Как и из чего сделать топливо для ракеты 797
Как и из чего сделать топливо для ракеты 141
Как и из чего сделать топливо для ракеты 81

Похожие записи:

  • Поздравления с днём рождения знакомой прикольные короткие
  • И пусть же станет мне подарком
  • Лазеры своими руками схема
  • Как лечит уху в домашних условиях
  • Из 8 клапанного на 16 как сделать