Энергия биомассы

Биомасса как альтернативный источник энергии

Биомасса – это все возобновляемые за короткое время органические материалы. Это шестой по запасам из всех доступных источников энергии после угля, горючих сланцев, урана, нефти и природного газа. Биомассу обычно делят на две категории:

— Древесная биомасса. Эта категория включает лесоматериалы: необработанные, а также те которые остались от переработки дерево- и пиломатериалов; молодые деревья, которые быстро растут и посаженные специально для вырубки (ива, тополь).

— Не древесная биомасса. Это муниципальные и промышленные отходы, также продукты жизнедеятельности, которые остались после выращивания с/х животных, кроме того сюда относятся с/х, водные растения, зерновые, с которых остается много растительной части, которая пригодна для сжигания (кукуруза, свекла, рапс).

Большая часть топливной биомассы (до 80%), это конечно древесина, она употребляется для обогрева и приготовления пищи в странах которые развиваются.

Часто для получения энергии в котел подается не цельная древесина, а размельченная, ранулированная или вообще, спрессованная в брикеты. Эти гранулы позволяют автоматически подавать топливо в котел, а также перерабатываются с очень маленьким количеством отходов при большей теплоотдаче.

Но древесину можно не только сжигать. Применяя технологию пиролиза (т.е. нагревание до 500-800 градусов при полном отсутствии кислорода) можно выделить из древесины горючие газы (метан), которые затем используют для получения биоэнергии с еще большим КПД.

Топливо для автомобилей можно получить из кукурузы, рапса, сои. Значительную его часть добывают из стеблей сахарного тростника в Южной Америке. Этанол, метанол, бутанол – это перспектива в развинии новых видов топлива, считают ученые из организации по защите природы. Биотопливо ничем не уступает топливу из нефти, а выбросы углекислого газа значительно ниже.

Изменения бензинового двигателя под биотопливо незначительны и сравнительно не затратны. Современные автомобилестроители сейчас выпускают двигатели, которые работают и на бензине, и на биотопливе. Популярны сейчас смеси ископаемого и биотоплива. В Дания и Швеция, например, популярна смесь — 85% биотоплива и 15% бензина.

Потенциал использования как источника энергетической биомассы отходов сельского хозяйства огромен. Части растений, которые не используются в пищу и навоз животных — это второй по значимости после древесины источник биомассы в мире. К отходам относят: солому, поврежденные растения, навоз животных и другое. Ежегодно уборка урожая приносит миллионы тонн соломы, только половина рационально используется. Для производства биоэнергии могут использоваться также промышленные отходы, которые содержат биомассу. Они остаются после производства спирта, хлопка, тканей и др.

На территории Российской Федерации имеется огромное количество сырья для генерации энергии из биомассы. Только в результате деятельности сельскохозяйственных и животноводческих предприятий ежегодно вырабатывается около 250 млн. тонн органических отходов, из которых можно получить первоклассное биотопливо.

В условиях Белгородской области особенно перспективным направлением является переработка отходов агропромышленного комплекса. Суммарный годовой объем отходов отраслей птицеводства, свиноводства и разведения КРС в регионе превышает 15 миллионов тонн. Белгородская область является крупнейшим в России производителем мяса птицы и свинины. На территории региона, которая составляет 1% территории страны, уже производится порядка 1,2 тыс. тонн в год мясной продукции, т.е. 25% всего российского производства.

Интенсивное развитие животноводства и птицеводства привело к появлению проблемы переработки сельскохозяйственных отходов. Между тем, энергетический потенциал переработки отходов составляет более 200 МВт электрической мощности, 80 млн. кубометров биогаза в год. Производимых на территории региона отходов достаточно для самообеспечения всей инфраструктуры животноводческих и птицеводческих комплексов энергией, теплом, топливом, а также для получения собственных высококачественных органобактериальных удобрений, способных обеспечить высокие урожаи, восстановить урожайность почвы. Таким образом, природный потенциал Белгородской области достаточен для того, чтобы развивать возобновляемую энергетику. И биогазовые установки — отличное решение этой задачи.

Биогазовая энергетика – надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному электроснабжению. Сырьем для производства биогаза могут стать отходы животноводства, растениеводства, пищевой промышленности и канализационные стоки.
Органические отходы перерабатываются в биогаз на биогазовой установке.

При этом вы получаете:

  • несколько видов энергоресурсов: электроэнергию, тепло, газ, моторное топливо
  • решение проблем утилизации органических отходов с разделением их на чистую воду, биогумус и минеральные удобрения с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей
  • независимость от растущих тарифов и возможных сбоев в поставках газа и электроэнергии
  • Расчетный срок службы — до 40 лет.

  • Срок окупаемости — от 3 до 7 лет (при условии комплексного использования конечной продукции)
  • Себестоимость производства тепла и электроэнергии — 0,5-0,6 руб. за кВтч

Процесс получения биогаза из органических отходов позволяет предотвратить выброс в атмосферу метана, который в 20 раз сильнее влияет на парниковый эффект, чем углекислый газ, и находится в атмосфере порядка 12 лет. Производство 1000 м куб. биогаза обеспечивает замещение 10 т выбросов СО2. Помимо выбросов метана, накопление органических отходов ведет к проблемам окисления почв, отчуждению сельскохозяйственных земель и загрязнению грунтовых вод. Переработка отходов АПК в биогаз и удобрения решает эту проблему.

Работа биогазовой установки непрерывна и регулируется автоматикой.

Все компоненты подаются в приёмные резервуары. После смешивания сырьё поступает в ферментаторы через теплообменники, находящиеся в насосной станции. В результате процесса ферментации вырабатывается биогаз, который подаётся в резервуары дображивания, где завершает процесс ферментации. Газ через систему охлаждения и очистки поступает в блочную ТЭЦ, где вырабатываются электроэнергия и тепло, а продукт ферментации (биологические удобрения) — в хранилище удобрений.

В результате технологического цикла образуются биогаз и биологические удобрения. Биогаз – горючая смесь газов, образующаяся при разложении органических субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).

Количество биогаза зависит от состава субстратов и содержания в них органических веществ. На 1 м3 биогаза производится от 2 до 4 кВт э/э. Химический состав биогаза: 50-87 % метана, 13-50 % углекислого газа, незначительные примеси водорода, сероводорода и аммиака. В результате очистки получается биометан, который является аналогом природного газа. 10-15 % образующегося биогаза идет на обслуживание ферментатора (поддержание температуры 35-40 0С). Из оставшегося биогаза вырабатывается электрическая и тепловая энергия.

Химический состав биогаза:

Содержание веществ в сырой массе удобрения

кг/тонну

Азот общий

5,1

Азот органический

2,15

Азот активный (NH4-N)

3,05

Р205 Р=0,96 кг/тонну

2,20

К2О K=3,8 кг/тонну

4,60

MgO Mg=0,18 кг/тонну

0,30

Органические вещества, вода и микропримеси

Остальное

Преимущества биоудобрений перед другими органическими удобрениями (навозом, пометом, торфом)

  • Высокий коэффициент усвояемости растениями
  • Отсутствие семян сорняков, приводящих к потере урожая
  • Отсутствие патогенной микрофлоры
  • Наличие микрофлоры, способствующей интенсивному росту растений
  • Отсутствие адаптационного периода для эффективного воздействия
  • Стойкость к вымыванию из почвы питательных элементов
  • Максимальное сохранение и накопление азота
  • Высокая экологичность.

Биомассы — Возобновляемый источник энергии из растений и животных

Биомасса — это органический материал, получаемый из растений и животных (микроорганизмов).

Биомассы содержат запасы энергии солнца. Растения поглощают энергию солнца в процессе, называемом фотосинтезом. Химическая энергия растений передается животным и людям, которые едят их.

Биомасса является возобновляемым источником энергии, потому что мы всегда можем вырастить больше деревьев и посевов, и отходы будет существовать всегда. Некоторые виды топлива получаются из древесины, злаковых культур, навоза и некоторого мусора.

При сжигании химической энергии биомассы выбрасывается в виде тепла. Если у вас есть камин, то древесина, которую вы сжигаете в нем, — это топливо биомасс. Древесные отходы или мусор могут быть использованы для производства пара для подачи электроэнергии, или для отопления и производственных нужд.

Преобразование в другие формы энергии биомассы

Сжигание биомассы не единственный способ получения ее энергии. Биомасса может быть преобразована в другие виды топлива, такие как метан или транспортное топливо, например, этанол и биодизель.

Газ метан является основным ингредиентом природного газа. Так как некоторые виды бактерий умеют превращать органические вещества (например, сено) в метан, его иногда называют «биогаз».

Из сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза и сахарный тростник, можно производить этанол. Биодизель, другое транспортное топливо, может быть получен из оставшихся пищевых продуктов: растительных масел и животных жиров.

Древесина и древесные отходы

Сжигание древесины: ничего нового.

Наиболее распространенной формой биомассы является древесина. Тысячи лет люди жгли древесину для отопления домов и приготовления пищи. Дерево было основным источником энергии до середины XIX века. Древесина продолжает оставаться основным источником энергии во многих развивающихся странах.

Многие производственные предприятия в деревообрабатывающей и бумажной промышленности используют отходы древесины для производства электроэнергии. Это экономит компании деньги, т.к.

решает вопрос с утилизацией ее отходов, и позволяет сократить затраты на электроэнергию.

Отходы для производства энергии

Энергия из мусора

Биомассы (или биогенные) материалы содержит такой мусор, как бумага, картон, оберточная бумага, трава, листья, древесина и кожаные изделия, а также не биогенные горючие материалы, главным образом пластмасса и другие синтетические материалы из нефти.

Заводы по производству энергии из отходов и удаления отходов

Но выработка электроэнергии не является основным преимуществом заводов по производству энергии из отходов. Это на самом деле более затратно, чем производить ее из угля, на атомной или гидроэлектростанции.

Основным преимуществом сжигания отходов является то, что это уменьшает объем мусора, который мы хороним на свалках. Заводы по производству энергии из отходов утилизируют отходы от 40 миллионов человек.

Биогаз

Сбор газа со свалок

Свалки могут быть источником энергии. Анаэробные бактерии, которые живут в продуктах разложения органических отходов, могут производить биогаз, который содержит метан.

Метан – такой же насыщенный газ, как и природный газ, который используется для отопления, приготовления пищи и производства электроэнергии. Метан не имеет цвета и запаха и является очень сильным парниковым газом. Природный газ обладает неприятным запахом, поэтому его утечку из трубопроводов легко обнаружить. Биогаз также может быть опасен для людей или окружающей среды. Необходимо контролировать выделение метана для безопасности и борьбы с загрязнением.

На некоторых свалках просто сжигают метан, чтобы избавиться от него. Но метан также может использоваться в качестве источника энергии.

Одним из наиболее перспективных источников энергии на Земле является биомасса.

Биомасса — это термин, объединяющий все органические вещества растительного и животного происхождения. Она делится на первичную (растения, животные, микроорганизмы и т.д.) и вторичную (отходы при переработке первичной биомассы и продукты жизнедеятельности человека и животных).

Получение энергии из биомассы является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей во многих странах мира. Этому способствуют такие ее свойства, как большой энергетический потенциал и возобновляемость. А также тот фактор, что она может быть произведена и использована без значительных финансовых затрат, что немаловажно для малоразвитых стран.

В зависимости от влажности биомасса перерабатывается термохимическими или биологическими способами. Биомасса с низкой влажностью (сельскохозяйственные и городские твердые отходы) перерабатывается термохимическими процессами: прямым сжиганием, пиролизом (термическое разложение), ожижением, гидролизом. В результате получают водяной пар, электроэнергию, топливный газ, водород, жидкое топливо, древесный уголь, глюкозу. Биомасса с высокой влажностью (сточные воды, бытовые отходы, продукты гидролиза органических остатков) перерабатывается биологическими процессами: анаэробным сбраживанием и ферментацией. В результате этих процессов получают биогаз (метан и углекислый газ), органические кислоты, спирты, ацетон. Биогаз может использоваться как топливо в двигателях внутреннего сгорания для производства механической и/или электрической энергии. В настоящее время в мире действуют десятки установок для получения биогаза из мусора с использованием его в основном для производства электроэнергии и тепла суммарной мощностью сотни МВт.

Одним из самых широко применяемых методов переработки биомассы является прямое сжигание (древесины и древесных отходов, соломы, торфа, городских твердых отходов и др.). В сельскохозяйственном производстве в качестве источников тепла можно принять любые растительные отходы, непригодные для использования по прямому назначению или не нашедшие иного хозяйственного применения. Теплотворная способность сжигания 1 т сухого вещества соломы эквивалентна 415 кг сырой нефти, теплотворность 1 кг пшеничной соломы и сухих кукурузных стеблей равна 15,5 МДж, соевой соломы — 14,9, рисовой шелухи — 14,3, подсолнечной лузги — 17,2 МДж. По этому показателю растительные отходы полеводства приближаются к дровам — 14,6-15,9 МДж/кг и превосходят бурый уголь — 12,5 МДж/кг.

А) источники формирования биомассы

Человек издавна пользовался теплотой, которая выделяется при сжигании растений, для приготовления пищи и обогрева жилья. Позже он научился до­бывать уголь, нефть, газ, т.е. ископаемые энергоресурсы органического про­исхождения, сформировавшиеся в течение десятков миллионов лет. В настоя­щее время они постепенно расходуются без восстановления.

Термин биомасса стал применяться в последние десятилетия. Под ним подразумевают все возобновляющиеся органические вещества растительного и животного происхождения. Возобновление органического вещества в расте­ниях обеспечивается путем фотосинтеза. При этом энергия фотонов солнечно­го света преобразуется в энергию возбужденных состояний электронов пиг­мента за счет электромагнитных процессов, а в итоге энергия аккумулируется в химических соединениях. В этих процессах не выполняется механическая работа, а только происходит перегруппировка электронных состояний, в ре­зультате чего создаются энергоемкие органические вещества. Связанная хи­мическая энергия может быть использована в ходе различных термо-и биохимических процессов.

По существующим оценкам, энергосодержание ежегодного прироста биомассы на земле эквивалентно 3 • 1021 Дж, что в 10 раз превышает годовое потребление энергии человечеством.

На территории Республики Беларусь практически реализуемый энергети­ческий потенциал биомассы, включая отходы при лесозаготовках, в животно­водстве и растениеводстве, составляет 3,5 млн. т у.т./год. Но отдельныеевропейские страны значительно превышают этот уровень. Например, Дания, обеспечивает 5% энергобаланса за счет биомассы, и в перспективе намечено довести ее использование до 15%. Австрия, имеющая большие площади лесов, покрывает 26,7% энергобаланса, применяя биомассу. В Финляндии и Швеции 19% от общего потребления первичной энергии приходится на биомассу.

Основная часть биомассы формируется в лесах — до 68%, культивируе­мые сельскохозяйственные площади обеспечивают еще 8%.

Во всем мире биомасса удовлетворяет 14% потребляемой энергии. Ее до­ля в энергобалансе различных стран неодинакова. На развитые страны прихо­дится всего 3%. В развивающихся го­сударствах биомасса обеспечивает в среднем 14% энергопотребления. Ряд стран Африки используют 80-95% биомассы в качестве энергоносителя. В Латинской Америке доля биомассы в виде топлива достигает 30-40%, в Ин­дии — 50% и т.д.

Различают первичную и вторичную биомассу. К первичной относятся растения, животные, микроорганизмы и т.д. Вторичная включает в себя отхо­ды при переработке первичной биомассы и продукты жизнедеятельности че­ловека и животных. Таким же образом на первичные и вторичные подразде­ляются отходы. В состав первичных включаются отходы первичной биомассы (отходы сахарного тростника, стебли кукурузы, солома, ботва, опилки, щепа, пни деревьев, спиртовая барда и т.д.).Вторичные состоят из продуктов фи­зиологического обмена животных и человека.

Рассмотрим источники формирования биомассы. Продукты леса, кото­рые можно безболезненно использовать в качестве биотоплива, состоят из погибших деревьев, отбраковки, отходов при заготовке. В биомассе отходов древесины содержится большое количество влаги (до 50%). В процессе воздушной сушки содержание влаги снижается до 20%. Древесные отходы имеют небольшое количество золы — 0,5-1,0%, в коре ее больше — 2-10%. Содержание азота — до 1,5%, серы — 0,1%, т.е. значительно ниже, чем в каменном угле. Теплота сгорания отходов лесозаготовки составляет 18000-19000 кДж/кг, а отходы древесины (горбыль, кора) выделяют при сгорании 19000-22000 кДж/кг.

Сплошная вырубка леса около населенных пунктов приводит к обезлесиванию, которое затем трудно преодолеть. Такая картина наблюдается в тропи­ческой зоне Латинской Америки, Африки, в некоторых странах Юго-Восточной Азии.

Вырубанию лесов есть альтернатива — лесные энергетические хозяйства. Для таких хозяйств отводятся специальные участки.

На них плотнее, чем обычно, высаживаются саженцы быстрорастущих пород деревьев: тополя осинообразного, сосны ладанной, ивы, черной псевдоакации, ореха, эвкалипта и других. Выбор породы зависит от климатической зоны. В течение 5-6 лет осуществляется интенсивное выращивание деревьев с применением полива и внесением удобрений.

Выросшие деревья убираются, перерабатываются на щепу и подвергают­ся дальнейшей термохимический обработке. Прирост биомассы в 4-6 раз пре­вышает тот, который происходит в обычных лесах. Эксплуатация подобных хозяйств в США доказала их эффективность, достигающую 90-95%. В сере­дине 80-х годов проектировалось отвести под лесоводческие энергетические хозяйства более 20 тыс. га. Страны Европейского Союза располагают 20 млн.гектаров сельскохозяйственных площадей, которые могут быть заняты подоб­ными плантациями в связи с достигнутой высокой урожайностью продоволь­ственных культур и сокращением площадей под ними.

В Швеции энергетические посадки ивовых деревьев организованы на 16 тыс. га болотных земель. Уборка ежегодного прироста древесины осуществ­ляется в зимнее время комбайнами, когда болота замерзают. Посадка ивы на площади 324 га с целью получения биомассы осуществлена в Великобритании в графстве Северный Йоркшир. Убранная биомасса служит топливом на ТЭС мощностью 10 МВт. Культивация ивы обусловлена тем, что при ее обрезке невысоко от земли растение начинает сильно куститься, давая большой при­рост биомассы. В Германии для производства биотоплива убирают камыш, урожайность которого достигает 40 т/га.

Важным источником биомассы является трава. Она произрастает на тер­ритории, сопоставимой с той, которую занимают на планете леса. Здесь также возможно культивировать быстрорастущие виды.

Злаковые растения, включая хлебные злаки, кукурузу, сладкое сорго и их отходы в виде соломы, стеблей, шелухи, уже в настоящее время имеют огромные масштабы использования.

Большие возможности имеет сахарная промышленность для поставки энергетического сырья. Сюда входят и первичная биомасса в виде сахарного тростника, свеклы, и вторичная, т.е. обрезки, отжимки, патока. Европейские страны имеют возможность выделить до 20 млн. т сахарной свеклы для энерге­тической конверсии.

Отходы животноводства и птицеводства также представляют значитель­ную долю энергетической биомассы. Их количество в России составляет 150 млн. г в год, на Украине — 60 млн. т в год, в США — до 1/4 всего объема орга­нических отходов, т.е. 250 млн. т. Количество отходов животноводства и пти­цеводства в Республике Беларусь эквивалентно 0,9 Мт н.э. Если эти отходы не подвергать энер­гетической конверсии, то их накопление и хранение представляет серьезную экологическую угрозу.

В Республике Беларусь уже бывали случаи прорыва отходов из хранилищ и загрязнения близлежащих рек и водоемов.

Перспективны запасы биомассы, формируемой в мировом океане в виде водорослей.

Оказывается, продуктам из сои можно найти самое разнообразное применение — вплоть до сугубо технических. Например, американские инженеры сумели получить из соевых бобов масло, пригодное для использования в гидравлических системах, и теперь это масло используется для движения лифтов, работающих внутри статуи Свободы. Положительные стороны этого подхода — масло из соевых бобов, в отличие от использовавшегося ранее машинного масла на основе производных нефти абсолютно чисто с экологической точки зрения. При попадании в окружающую среду соевое масло без остатка разлагается. Соя является возобновимым ресурсом, в отличие от нефти. Кроме того, соевое масло, в отличие от минерального— негорючее. Ранее те же ученые ухитрились получить из сои основу для чернил для струйных принтеров.

Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 13 | Нарушение авторских прав

lektsii.net — Лекции.Нет — 2014-2019 год. (0.017 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав

Способы переработки биомассы

Выделяют следующие группы источников биомассы:

1) древесина, древесные отходы, торф, листья;

2) отходы жизнедеятельности людей, включая производственную деятельность (бытовые отходы, лигнин и др.);

3) отходы с производства (куриный помёт, стебли, ботва);

4) специально выращиваемые высокоурожайные агрокультуры и растения. Для использования сухой биомассы наиболее эффективны термохимические технологии (сжигание, газификация, пиролиз). Для влажной биомассы — биохимические технологии переработки с получением биогаза (разложение органического сырья) или жидких биотоплив (сбраживания).

Биомасса с низкой влажностью (сельскохозяйственные и городские твердые отходы) перерабатываются термохимическими процессами, рассмотренными ранее: прямым сжиганием, газификацией, пиролизом, ожижением. В результате получают водяной пар, электроэнергию, топливный газ, водород (метанол), жидкое топливо, газ, древесный уголь.

Биомасса с высокой влажностью (сточные воды, бытовые отходы, продукты гидролиза органических остатков) перерабатываются биологическими процессами:

— анаэробная переработка,

-этанольная ферментация,

— ацетонобутанольная ферментация.

В результате этих процессов получают биогаз (СН4, СО2), органические кислоты, этанол, ацетон, бутанол

Прямое сжигание является одним из самых широко применяемых методов переработки биомассы (древесины и древесных отходов, соломы, городских твердых отходов и др.). Топливо, вырабатываемое из городских твердых отходов, используют в сочетании с углем на небольших электростанциях.

В процессе биологической переработки биомассы для роста и метаболизма бактериям необходимы питательные вещества (азот и фосфор). Для биологической переработки почти всех видов биомасс требуется дополнительное введение питательных веществ.

С точки зрения получения заменителей жидкого и газообразного ископаемого топлива наибольший интерес представляет технология переработки биомассы с образованием в качестве конечных продуктов этанола, метанола, синтетического природного газа и биогаза.

Из биологических методов превращения биомассы наибольшее распространение получают анаэробная переработка и этанольная ферментация.

В процессе анаэробной переработки или перегнивания (метановая ферментация) органические вещества разлагаются до СО2 и CH4. Возможность получения высококалорийного топливного газа (СН4) путем биохимической переработки биомассы, частности экскрементов крупного рогатого скота, реализована сравнительно недавно. Процесс анаэробной переработки органических отходов происходит в отсутствии кислорода с участием

различных групп бактерий. В качестве сырья – органические отходы сельскохозяйственного производства; различных отраслей промышленности; городов и посёлков. Состав биогаза: 70% — CH4; 30% — CO2; небольшие количества H2S; H2; N2. Теплотворная способность от 5 тыс до 8 тыс. ккал/м3. На 1 т. органического вещества образуется 250-500 м3 биогаза.

Промышленное получение биогаза из органических отходов имеет ещё ряд существенных преимуществ: фактически происходит санитарная обработка сточных вод (особенно животноводческих и комунально-бытовых), уничтожаются патогенная микрофлора и семена сорняков.

Метановое брожение отличает высокий КПД превращения энергии органических веществ в биогаз, достигающий 80-90%. С помощью газогенераторов (КПД-83%) его можно трансформировать в электроэнергию (33%) и тепловую (55%) энергию. Пригоден он и для ДВС и дизельных двигателей.

В настоящее время биогазовые установки, перерабатывающие в основном отходы животноводческих ферм, имеют Германия, Финляндия, Франция, Бельгия, Швеция, Италия.

В биогазовых установках для переработки отходов сельскохозяйственного производства применяют в основном обычную одноступенчатую схему, а для промышленных установок, перерабатывающих стоки, применяют современные технологии с подготовкой массы к сбраживанию и стабилизации вводимых в реактор микроорганизмов. Подавляющее число установок работают в мезафильном режиме (т.е. сбраживание осуществляется при t=35oC). Перспективным считается сбраживание при температуре окружающей среды (психрофильный процесс).

Одним из способов переработки биомассы является ацетонобутанольная ферментация, в результате которой под действием микроорганизмов образуется уксусная и масляная кислота, этанол, бутанол, ацетон, изопропанол, а также

диоксид углерода и водород.

Заключение

Ресурсы ежегодно возобновляемой растительной биомассы энергетически в 25 раз превышают добычу нефти. В настоящее время сжигание растительной биомассы составляет ~10% от потребляемых энергоресурсов. В будущем ожидается существенное расширение использования биомассы в виде продуктов ее переработки (жидких, твердых топлив и др.), и в первую очередь отходов, которые скапливаются и разлагаются, загрязняя окружающую среду.

Биомасса перерабатывается в топливные и химические продукты различными методами: пиролизом, гидролизом, газификацией, гидрогенизацией и др. Эти процессы осуществляются на передвижных или стационарных установках.

В Норвегии применяются передвижные установки на лесосеках, где перерабатываются растительные отходы методом пиролиза. Производительность отдельной установки от 10 до 30 т древесного угля в сутки. При пиролизе из 1 т отходов (щепа) получается 280 кг угля, 200 кг смолы пиролиза и около 222 кг газообразного топлива. Газообразное топливо используется для поддержания процесса пиролиза. Смола пиролиза применяется как котельное топливо или подвергается гидрооблагораживанию под давлением водорода для получения бензина и дизельного топлива. Стационарные установки пиролиза могут иметь до 40 печей и рассчитаны на переработку 300—350 тыс. т органических отходов в год.

В США имеется экспериментальная установка, где из 1000 кг древесной щепы получается 300 кг топлива типа сырой нефти.

В ряде стран (Италия, ФРГ, Аргентина и др.) созданы специальные энергетические плантации быстрорастущих пород древесины и других пород на землях, не пригодных для сельского хозяйства.

Плантации ивы в Швеции на заболоченных землях дают 25 т древесины с 1 га в год. Сбор древесины осуществляется через 2 года специальными

комбайнами в зимнее время года, когда заболоченная земля замерзает. С 1 млн. га получается 15 млн. т древесины в виде сухого древесного топлива, что эквивалентно 20% энергии, необходимой для этой страны.

В рамках Западно-Европейской программы развития возобновляемых энергоресурсов в Италии пущен крупный биоэнергетический комплекс, рассчитанный на ежегодную переработку 300 тыс.

т быстрорастущей биомассы и органических отходов. Помимо газа и тяжелых остатков будет получено 20 тыс. т жидкого топлива. В Германии имеются большие плантации рапса, из которого получают смазочные масла и дизельное топливо.

В Латинской Америке, США и Франции из биомассы (отходов сахарного тростника, кукурузы и др.) получают этанол, используя обычно процессы брожения. В Бразилии получается более 10 млн. т этанола, который применяют как основное топливо для автомобилей (96%-ный этанол) или в смеси с бензином — топливо “Газохол” (22 % этанола с 78 % бензина).

В США из кукурузы получают более 3 млн. т этанола, который применяют в качестве добавки к бензину (5—10%) для повышения октанового числа и улучшения процессов сгорания.

Моторные топлива, полученные из растительной биомассы, экологически чистые, так как не содержат серу, а образующийся при их сгорании диоксид углерода вновь вовлекается в образование растений и не накапливается в атмосфере. Утилизация растительных отходов и отходов пластмасс оздоровляет экологическую обстановку. Это делает возможным получить дополнительное количество моторного топлива из отходов растительного и вторичного сырья.

Дата добавления: 2015-06-01; просмотров: 3125;

Добавить комментарий

Закрыть меню