Енергија и животна средина

Од биљака до биогорива: Објашњење предтретмана биомасе

Од биљака до биогорива: Објашњење предтретмана биомасе


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Погон биоетанола у Сеал Сандс, Теесиде, УК [Извор слике:Ницк Брамхалл, Флицкр]

Обновљива енергија из биомасе сада је кључна компонента развоја обновљиве енергије широм света. Гориво које се користи за овај процес, познато као сировина, састоји се од лигноцелулозне биомасе, односно биљака сложене структуре које садрже полимере целулозе, хемицелулозе и лигнина. То су обично материјали као што су слама, кукурузни остаци, рукавци или дрвни отпад, који се углавном користе за производњу биогорива, као што је биоетанол, који морају бити подвргнути процесу ферментације у којем се шећери претварају у алкохол (етанол као облик алкохола). Већина гаранција за возила прихвата максимално 5 посто мешавине биоетанола / 95 посто бензина. Могући су јачи мешавине, али обично захтевају модификацију возила како би били успешни.

Пре процеса ферментације, шећери се морају ослободити из лигнина кроз бројне процесе претходне обраде. Ови процеси такође могу произвести различите нуспроизводе кроз интегрисане процесе биорафинерије.

Полимери угљених хидрата целулоза и хемицелулоза и ароматични полимер лигнин садрже угљеничне шећере који су чврсто везани за лигнин. То ће рећи да су заробљени унутар лигноцелулозе. То значи да се прво морају одвојити од лигнина, а затим хидролизовати помоћу киселине или ензима, како би се разложили на шећере (једноставне моносахариде) како би могли да се користе за биогориво.

Почетни корак у овом поступку је механички. Биљке морају бити уситњене и млевене како би се смањила њихова величина, смањила кристалност, смањила полимеризација и повећао ефекат хидролизе киселине или ензима. Ово такође побољшава густину енергије биомасе, тако да се може лакше транспортовати од поља до места употребе. Типично се биомаса претвара у пелете, коцке или пак (сличне величине и облика као хокејашки пак). Такође се могу претворити у „био-угаљ“ или „био-уље“ третманом топлотом и притиском.

Фракционисање је процес у коме се биомаса претвара у лигнин, целулозу и хемицелулозу, које се лакше могу прерадити у биорафинерији.

Следећи корак је експлозија паре, при којој се влакнаста структура биомасе рашчлањује паром високог притиска, а затим брзо растерећује. Ово уништава влакнаст, омогућавајући тако наредне процесе предтретмана. Остале методе постизања истог резултата укључују експлозију амонијачних влакана, при којој се биомаса третира течним амонијаком при високој температури и притиску, и суперкритична експлозија угљен-диоксида у којој се биомаса третира угљен-диоксидом.

Научници америчког Министарства пољопривреде (УСДА) научно-истраживачке службе за пољопривреду додају нови сок квасца у мешавину кукурузних клипова како би тестирали његову ефикасност у ферментацији етанола из биљних шећера [Извор слике:Министарство пољопривреде САД, Флицкр]

Алкална хидролиза подразумева дуготрајну обраду биомасе високом концентрацијом алкалне киселине на ниској температури. У ове сврхе се користе натријум хидроксид, калцијум хидроксид или амонијак. Предности овог поступка укључују ниже температуре и притиске, мању разградњу шећера и способност обнављања многих каустичних соли. Међутим, дуготрајни временски период и висока концентрација алкалних састојака су главни недостаци.

Стрма делигнификација при ниским температурама (ЛТСД) је процес који је развила компанија Био-Процесс Инноватион Инц који користи мале количине нетоксичних хемикалија. Компанија је изградила пилот постројење од једне тоне у Индијани, САД, али је поступак сада широко доступан на тржишту за употребу у биорафинеријама другде.

Лигноцелулозна фракција, појачана ко-растварачем (ЦЕЛФ), користи органско једињење звано тетрахидрофуран (ТХФ) у комбинацији са разблаженом сумпорном киселином за фракционисање. Може произвести висок шећер за ферментацију. Такође може да произведе низ корисних органских једињења, укључујући фурфурал (који се може користити као помоћ у испоруци пољопривредних хербицида и као хемијски растварач), 5-хидроксиметилфурфурал и левулинску киселину која се може каталитички претворити у хемикалије или гориво. Овај процес је развио Универзитет у Калифорнији, а лиценцирао ЦогниТек. Основана је компанија која се зове МГ Фуелс да би комерцијализовала поступак.

Органосолв користи органске раствараче као што су етанол, метанол, бутанол и сирћетна киселина да би лигнин и хемицелулоза постали растворљиви. Амерички, научни и технолошки АСТ је развио и патентирао патентирани поступак органо солва, иако је тренутно само на пилот нивоу. Процес претвара лигноцелулозну биомасу у шећере, чисти лигнин, пулпу и биохемијске састојке, а укључује фракционисање и хидролизу да би се добио више од 95 процената приноса шећера.

Озонолиза је третман биомасе озоном пре хидролизе ензима.

Пиролиза је један од најпознатијих процеса који укључује хемијско разлагање загревањем. Фласх пиролиза то постиже у року од 1-2 секунде, користећи температуре до 500 ° Ц. Покретне јединице за пиролизу тренутно се користе у бројним организацијама широм света, као и на локалном нивоу у земљама у развоју за постизање производње биогорива у заједници. Торефакција је блажи облик пиролизе, у којем се термохемијски процес спроводи на 200-350 ° Ц у одсуству кисеоника који ствара торрефиковану биомасу или угљен, познатији као „био угаљ“.


Погледајте видео: Mala biogas postrojenja za farme u Srbiji kao izvor dodatnog prihoda (Децембар 2022).