![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Методы конверсии биомассы. Сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные, принято называть биомассой.Стр 1 из 7Следующая ⇒ Нетрадиционная энергетика Биоэнергетика
Методы конверсии биомассы. Сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные, принято называть биомассой. Основа биомассы - органические соединения углерода, которые в процессе взаимодействия с кислородом при cгорании или в результате естественного метаболизма выделяют теплоту. Первоначальная энергия биомассы возникает в процессе фотосинтеза под действием солнечного излучения. В обобщенном виде эту реакцию можно представить следующим образом:
Солнечная радиация С02+2Н2О => О2+СН2О+Н20 Среди основных энерготехнологических методов переработки биомассы можно выделить (рис. 7): · термохимический метод; · биохимический метод; · агрохимический метод.
Рис. 7. Классификация основных типов энергетических процессов, связанных с переработкой биомассы
Термохимический метод переработки биомассы. Пиролиз – процесс нагревания биомассы либо в отсутствие воздуха, либо за счет сгорания некоторой ее части при ограниченном доступе воздуха или кислорода. КПД процесса пиролиза достигает 80-90%. В качестве исходного энергетического продукта в процессе пиролиза могут использоваться: · органическое топливо (уголь, сланцы, торф и т.д.); · древесные отходы; · сельскохозяйственные отходы (солома, ботва растений и т.п.); · биобрикеты т.д. Состав получаемых при этом вторичных энергетических продуктов чрезвычайно разнообразен. Изменение состава продуктов пиролиза зависит от температурных условий, типа вводимого в процесс сырья, способов ведения процесса. Разновидности топлива, получаемого в результате пиролиза, имеют несколько меньшую по сравнению с исходной биомассой суммарную энергию сгорания, но отличаются большей универсальностью применения: · лучшей управляемостью процесса горения и соответственно повышением его энергоэффективности; · большей технологичностью, более широким диапазоном возможных потребителей и соответственно более высокими экономическими и качественными показателями. Газификация – способ ведения процесса пиролиза, при котором основным энергетическим продуктом является горючий газ. Газогенератор – устройство, в котором реализуется процесс газификации. В состав образующегося в газогенераторе генераторного газа входят следующие горючие компоненты: окись углерода, водород, газообразные углеводороды, метан. Следует указать, что верхняя граница температуры прохождения реакции газогенерации ограничена значениями 1100-1200 0С (температура плавления золы). Биохимический метод переработки биомассы. Анаэробное разложение – процесс получения энергии из биомассы микроорганизмами (анаэробными бактериями) в отсутствие или при недостатке кислорода и света. Полезный энергетический продукт этого процесса – биогаз. Основное уравнение, описывающее процесс анаэробного разложения биомассы (на примере целлюлозы) имеет следующий вид:
С6Н10О5 + Н2О => 3СО2 + 3СН4. Спиртовая ферментация – процесс получения этилового спирта в качестве энергетического продукта. Этиловый спирт (этанол) С2Н5ОН – летучее жидкое топливо, которое можно использовать вместо бензина. В естественных условиях этанол образуется из сахаров соответствующими микроорганизмами в кислой среде (рН от 4 до5). Основная реакция превращения сахарозы в этанол имеет следующий вид: Дрожжи С12Н22О11 + Н2О = 4С2Н5ОН + 4СО2. Жидкие топлива, и в частности этанол, отличаются чрезвычайной технологической эффективностью из-за удобства использования и хорошего управления процессом горения в двигателях внутреннего сгорания. В качестве заменителя бензина этанол можно использовать в виде: · 95%-го этанола в модернизированных двигателях; · Смеси 100 %-го (обезвоженного) этанола с бензином в соотношении один к десяти в традиционных двигателях. В настоящее время стоимость топливного этанола сравнима со стоимостью бензина, причем наблюдается тенденция ее снижения. Вместе с тем этанол характеризуется более высоким октановым числом. Фотолиз– процесс разложения воды на водород и кислород под действием света. Если водород сгорает или взрывается в качестве топлива при смешении с воздухом, то происходит рекомбинация О2 и Н2. Некоторые биологические организмы продуцируют или могут при определенных условиях продуцировать водород путем биофотолиза. Подобный результат можно получить химическим путем без участия живых организмов в лабораторных условиях. Промышленного внедрения эти технологии еще не получили. Агрохимический метод переработки биомассы. Экстракция топлив- процесс получения жидких или твердых топлив прямо от растений или животных. Продукцию растений можно разделить на следующие категории: - семена - подсолнечник с массовым содержанием масла до 50 %; - орехи - пальмовое масло, копра кокосов с массовым - плоды - оливки; - листья - эвкалипт с массовым содержанием масла до 25 %; - сок растений - сок каучука; - продукты переработки отходов растений - масла и Возможна организация ферм по производству агрохимических топлив на основе перечисленных выше растений. Вместе с тем получаемые таким образом продукты по своим химическим свойствам могут быть гораздо ценнее, чем просто топливо. В связи с этим более предпочтительным представляется способ получения агрохимических топлив, который основан на культивировании специализированных микроводорослей. Исследования возможности использования микроводорослей в процессе экстракции топлив показали, сто содержание в них углеводородов – основного горючего компонента – может быть довольно значительным. Так, в сухих клетках зеленой расы микроводоросли «ботриококкус браунии» содержится от 1 до 36% углеводородов, а в сухих клетках коричневой расы – до 86%. Предполагается, что залежи нефти обязаны своим происхождением предкам именно этих микроводорослей. Углеводороды, вырабатываемые «ботриококкус браунии», в основном локализованы на наружной поверхности клетки и могут быть удалены механическими методами. Оставшуюся биомассу можно подвергнуть гидрокрекингу, в результате которого получают 65% газолина, 15% авиационного топлива, 3% остаточных масел.
|