Энергетика және қоршаған орта

Өсімдіктерден биоотынға дейін: Биомассаны алдын-ала өңдеу туралы түсініктеме

Өсімдіктерден биоотынға дейін: Биомассаны алдын-ала өңдеу туралы түсініктеме



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.

Биоэтанол зауыты Seal Sands, Тизайд, Ұлыбритания [Сурет көзі:Ник Брэмхолл, Flickr]

Биомассаның жаңартылатын энергиясы қазір бүкіл әлемде жаңартылатын энергияны дамытудың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Бұл процесс үшін пайдаланылатын отын, шикізат деп аталады, лигноцеллюлоздық биомассадан тұрады, яғни құрамында целлюлоза, гемицеллюлоза және лигнин полимерлері бар күрделі құрылымды өсімдіктер. Әдетте, бұл сабан, жүгері қопсытқышы, коммутатор немесе ағаш қалдықтары сияқты материалдар, көбіне биоотын өндіру үшін қолданылады, мысалы биоэтанол, олар қанттар алкогольге айналатын ашыту процесіне ұшырауы керек (этанол форма болып табылады) алкоголь). Көптеген көлік кепілдіктері ең көп дегенде 5 пайыз биоэтанол / 95 пайыз бензин қоспасын қабылдайды. Мықты қоспалар болуы мүмкін, бірақ олар сәтті болу үшін, әдетте, көлік құралын өзгертуді қажет етеді.

Ферменттеу процесіне дейін қанттарды лигниннен бірнеше алдын-ала өңдеу процестері арқылы босату керек. Бұл процестер интегралды биорафинирлеу процестері арқылы әр түрлі субөнімдерді өндіре алады.

Целлюлоза мен гемицеллюлозаның көмірсутекті полимерлерінде және хош иісті полимер лигнинінде лигнинмен тығыз байланысқан көміртекті қанттар бар. Яғни олар лигноцеллюлозаның ішінде қалып қойды. Демек, оларды қанттарға (қарапайым моносахаридтерге) бөлу үшін, оларды биоотынға пайдалану үшін алдымен лигниннен ажырату керек, содан кейін оларды қышқыл немесе ферменттер көмегімен гидролиздеу керек.

Бұл процедураның алғашқы сатысы механикалық болып табылады. Өсімдіктер олардың мөлшерін кішірейту, кристаллдылығын азайту, полимерлеуді азайту және қышқылдың немесе фермент гидролизінің әсерін арттыру үшін ұсақталып ұнтақталуы керек. Бұл сонымен қатар биомассаның энергия тығыздығын жақсартады, сондықтан оны өрістен нүктеге пайдалануға оңай тасымалдауға болады. Әдетте, биомасса түйіршіктерге, текшелерге немесе шайбаларға айналады (мөлшері мен формасы бойынша шайбалы хоккей шайбасына ұқсас). Оларды жылу және қысыммен өңдеу арқылы «био-көмірге» немесе «био майға» айналдыруға болады.

Фракция - бұл биомассаны лигринге, целлюлозаға және гемицеллюлозаға айналдыру процесі, оны биорефинерде оңай өңдеуге болады.

Келесі қадам - ​​би жарылысы, онда биомассаның талшықты құрылымы жоғары қысымды будың көмегімен ыдырайды, содан кейін тез депрессияға ұшырайды. Бұл талшықты бұзады, осылайша келесі алдын-ала өңдеу процестеріне мүмкіндік береді. Осындай нәтижеге жетудің басқа әдістеріне биомасса жоғары температура мен қысым кезінде сұйық аммиакпен өңделетін аммиак талшығының жарылуы және биомасса көмірқышқыл газымен өңделетін аса маңызды көмірқышқыл газының жарылуы жатады.

АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігі (USDA) Ауылшаруашылық зерттеулер қызметі ғалымдары өсімдік қанттарынан этанолды ашыту тиімділігін тексеру үшін жүгері сабағы қоспасына жаңа ашытқы штамын қосады [Сурет көзі:АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігі, Flickr]

Сілтілік гидролиз ұзақ уақыт бойы төмен температурада сілтінің жоғары концентрациясымен биомассаны өңдеуді қамтиды. Осы мақсатта қолданылатын заттарға натрий гидроксиді, кальций гидроксиді немесе аммиак жатады. Бұл процестің артықшылықтарына температура мен қысымның төмендеуі, қанттардың аз деградациясы және көптеген күйдіргіш тұздарды қалпына келтіру мүмкіндігі жатады. Алайда ұзақ уақыт қажет және сілтінің жоғары концентрациясы негізгі кемшіліктер болып табылады.

Төмен температуралық тік дәрежелену (LTSD) - бұл аз мөлшерде улы емес химиялық заттарды қолданатын Bio-Process Innovation Inc компаниясы жасаған процесс. Бір тонналық пилоттық зауытты компания АҚШ-тың Индиана штатында салған, бірақ қазіргі уақытта бұл процесс басқа жерлерде биорефинаж зауыттарында қолдануға кеңінен қол жетімді.

Біріктірілген еріткіштің күшейтілген лигноселлюлозалық фракциясы (CELF) фракциялау үшін тетрагидрофуран (THF) деп аталатын органикалық қосылысты сұйылтылған күкірт қышқылымен бірге қолданады. Ол ашыту үшін жоғары қант өндіре алады. Ол сонымен қатар фурфурал (ауылшаруашылық гербицидтерін жеткізуге көмек ретінде және химиялық еріткіш ретінде қолданыла алады), 5-гидроксиметилфурфурал және левулин қышқылын қоса, бірқатар пайдалы органикалық қосылыстарды өндіре алады, оларды каталитикалық жолмен химиялық немесе жанармайға айналдыруға болады. Бұл процесті Калифорния Университеті әзірледі және CogniTek лицензиялады. Процесті коммерциализациялау үшін MG Fuels деп аталатын компания құрылды.

Лигнин мен гемицеллюлозаны еритін ету үшін Organosolv этанол, метанол, бутанол және сірке қышқылы сияқты органикалық еріткіштерді пайдаланады. Патенттелген органозолвтік процесті американдық, ғылым және технологиялар AST компаниясы әзірледі және патенттеді, бірақ ол тек қана пилоттық деңгейде. Процесс лигноцеллюлозалық биомассаны қанттарға, таза лигнинге, целлюлозаға және биохимияға айналдырады және қанттың 95 пайыздан жоғары шығымын алу үшін фракция мен гидролизден тұрады.

Озонолиз - бұл фермент гидролизіне дейін биомассаны озонмен өңдеу.

Пиролиз - қыздыру арқылы химиялық ыдырауды қамтитын ең танымал процестердің бірі. Жарқылды пиролиз бұған 1-2 секунд ішінде 500 ° C дейінгі температураны қолдана отырып қол жеткізеді. Қазіргі уақытта мобильді пиролиз қондырғылары бүкіл әлем бойынша бірқатар ұйымдарда қолданылады, сонымен қатар биоотын өндірісі үшін жергілікті деңгейде дамушы елдерде орналастырылады. Торрефакция - пиролиздің жұмсақ түрі, мұнда термохимиялық процесс оттегі болмаған кезде 200-350 ° C температурада жүреді, ол көбінесе «био көмір» деп аталатын, торрефидті биомасса немесе чар түзеді.


Бейнені қараңыз: Өсімдіктердің тіршілігіне не қажет? (Тамыз 2022).