Energija in okolje

Od rastlin do biogoriva: razlaga predhodne obdelave biomase

Od rastlin do biogoriva: razlaga predhodne obdelave biomase



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.

Tovarna bioetanola v Seal Sands, Teeside, Združeno kraljestvo [Vir slike:Nick Bramhall, Flickr]

Obnovljiva energija iz biomase je zdaj ključna sestavina razvoja obnovljivih virov energije po vsem svetu. Gorivo, uporabljeno za ta postopek, znano kot surovine, je sestavljeno iz lignocelulozne biomase, to je rastlin s kompleksno strukturo, ki vsebujejo polimere celuloze, hemiceluloze in lignina. Običajno gre za materiale, kot so slama, koruza, travna trava ali lesni odpadki, ki se večinoma uporabljajo za proizvodnjo biogoriv, ​​kot je bioetanol, ki mora biti podvržen procesu fermentacije, pri katerem se sladkor pretvori v alkohol (etanol je oblika alkohola). Večina garancij za vozila sprejema največ 5 odstotkov mešanice bioetanola / 95 odstotkov bencina. Možne mešanice so možne, vendar običajno zahtevajo modifikacijo vozila, da bi bile uspešne.

Pred postopkom fermentacije se morajo sladkorji sprostiti iz lignina s številnimi postopki predobdelave. Ti procesi lahko z integriranimi procesi biorafinerije proizvajajo tudi različne stranske proizvode.

Polimeri ogljikovih hidratov celuloza in hemiceluloza ter aromatični polimer lignin vsebujejo ogljikove sladkorje, ki so tesno vezani na lignin. Se pravi, da so ujeti v lignocelulozi. To pomeni, da jih je treba najprej odklopiti od lignina in nato hidrolizirati s kislino ali encimi, da se razgradijo v sladkorje (enostavne monosaharide), da se lahko uporabijo za biogorivo.

Začetni korak v tem postopku je mehanski. Rastline je treba drobiti in zmleti, da se zmanjša njihova velikost, zmanjša kristalnost, zmanjša polimerizacija in poveča učinek hidrolize kisline ali encimov. S tem se tudi izboljša energijska gostota biomase, tako da jo je lažje prenašati s polja do točke do uporabe. Običajno se biomasa pretvori v pelete, kocke ali ploščke (po velikosti in obliki podobne plošči za hokej na ledu). S toplotno in tlačno obdelavo jih lahko spremenimo tudi v „bio-premog“ ali „bio-olje“.

Frakcioniranje je postopek, pri katerem se biomasa pretvori v lignin, celulozo in hemicelulozo, ki jih je lažje predelati v biorafineriji.

Naslednji korak je eksplozija pare, pri kateri se vlaknasta struktura biomase razbije z visokotlačno paro in nato hitro razbremeni. To uniči vlaknato in s tem omogoči nadaljnje postopke predobdelave. Druge metode za doseganje enakega rezultata vključujejo eksplozijo amoniakovih vlaken, pri kateri je biomasa obdelana s tekočim amoniakom pri visoki temperaturi in tlaku ter superkritična eksplozija ogljikovega dioksida, pri kateri je biomasa obdelana z ogljikovim dioksidom.

Znanstveniki ameriškega ministrstva za kmetijstvo (USDA) Znanstveniki za kmetijske raziskave mešanici koruznih storžev dodajo nov kvas, da preizkusijo njegovo učinkovitost pri fermentaciji etanola iz rastlinskih sladkorjev [Vir slike:Ministrstvo za kmetijstvo ZDA, Flickr]

Alkalna hidroliza vključuje dolgotrajno obdelavo biomase z visoko koncentracijo alkalije pri nizki temperaturi. Snovi, ki se uporabljajo v ta namen, vključujejo natrijev hidroksid, kalcijev hidroksid ali amoniak. Prednosti tega postopka so nižje temperature in tlaki, manj razgradnje sladkorjev in sposobnost rekuperacije mnogih kavstičnih soli. Vendar pa sta glavni pomanjkljivosti dolgotrajno časovno obdobje in visoka koncentracija alkalij.

Nizkotemperaturno strmo razločitev (LTSD) je postopek, ki ga je razvila družba Bio-Process Innovation Inc in uporablja majhne količine nestrupenih kemikalij. Eno tonsko pilotsko napravo je zgradilo podjetje v Indiani v ZDA, vendar je postopek zdaj široko na voljo za uporabo v drugih rafinerijah.

Lignocelulozna frakcionacija z izboljšanim sotapilom (CELF) za frakcioniranje uporablja organsko spojino, imenovano tetrahidrofuran (THF), v kombinaciji z razredčeno žveplovo kislino. Lahko proizvede visok sladkor za fermentacijo. Prav tako lahko proizvede številne uporabne organske spojine, vključno s furfuralom (ki ga lahko uporabimo kot pomoč pri dostavi kmetijskih herbicidov in kot kemično topilo), 5-hidroksimetilfurfuralom in levulinsko kislino, ki jo je mogoče katalizatorsko pretvoriti v kemikalije ali gorivo. Ta postopek je razvila Kalifornijska univerza in licenco CogniTek. Za komercializacijo postopka je bilo ustanovljeno podjetje z imenom MG Fuels.

Organosolv uporablja organska topila, kot so etanol, metanol, butanol in ocetna kislina, da lignin in hemiceluloza postanejo topni. Ameriški, znanstveni in tehnološki AST je razvil in patentiral patentiran organosolv postopek, čeprav je trenutno le na pilotni ravni. Postopek pretvori lignocelulozno biomaso v sladkor, čisti lignin, celulozo in biokemijo ter vključuje frakcioniranje in hidrolizo, da se proizvede več kot 95-odstotni donos sladkorjev.

Ozonoliza je obdelava biomase z ozonom pred encimsko hidrolizo.

Piroliza je eden najbolj znanih procesov, ki vključuje kemično razgradnjo s segrevanjem. Hitra piroliza to doseže v 1-2 sekundah pri temperaturah do 500 ° C. Mobilne enote za pirolizo se trenutno uporabljajo v številnih organizacijah po vsem svetu in so na lokalni ravni razporejene v državah v razvoju za doseganje proizvodnje biogoriv v skupnosti. Torrefakcija je blažja oblika pirolize, pri kateri se termokemični postopek izvaja pri 200-350 ° C v odsotnosti kisika, ki tvori torrificirano biomaso ali oglen, bolj znan kot "bio premog".


Poglej si posnetek: БИОГОРИВА - ПРОЕКТ (Avgust 2022).