Ενέργεια & Περιβάλλον

Από φυτά έως βιοκαύσιμα: Μια εξήγηση της προεπεξεργασίας βιομάζας

Από φυτά έως βιοκαύσιμα: Μια εξήγηση της προεπεξεργασίας βιομάζας


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.

Εργοστάσιο βιοαιθανόλης στο Seal Sands, Teeside, UK [Πηγή εικόνας:Nick Bramhall, Flickr]

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας από βιομάζα αποτελούν πλέον βασικό συστατικό της ανάπτυξης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας παγκοσμίως. Το καύσιμο που χρησιμοποιείται για αυτήν τη διαδικασία, γνωστό ως πρώτη ύλη, αποτελείται από λιγνοκυτταρίνη βιομάζα, δηλαδή φυτά με σύνθετη δομή που περιέχει πολυμερή κυτταρίνης, ημικυτταρίνης και λιγνίνης. Συνήθως, αυτά είναι υλικά όπως άχυρο, καλαμπόκι, χόρτο ή απορρίμματα ξύλου, τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή βιοκαυσίμων, όπως η βιοαιθανόλη, η οποία πρέπει να υποβληθεί σε μια διαδικασία ζύμωσης στην οποία τα σάκχαρα μετατρέπονται σε αλκοόλ (η αιθανόλη είναι μια μορφή αλκοόλ). Οι περισσότερες εγγυήσεις οχημάτων δέχονται μέγιστο μείγμα 5% βιοαιθανόλης / 95% βενζίνης. Πιο δυνατά μίγματα είναι δυνατά, αλλά συνήθως απαιτούν τροποποίηση του οχήματος για να είναι επιτυχής.

Πριν από τη διαδικασία ζύμωσης, τα σάκχαρα πρέπει να απελευθερωθούν από τη λιγνίνη μέσω ορισμένων διαδικασιών προεπεξεργασίας. Αυτές οι διεργασίες μπορούν επίσης να παράγουν διάφορα υποπροϊόντα μέσω ολοκληρωμένων διαδικασιών βιοδιυλιστηρίων.

Τα υδατάνθρακα πολυμερή κυτταρίνη και ημικυτταρίνη και η αρωματική πολυμερή λιγνίνη περιέχουν σάκχαρα άνθρακα που συνδέονται στενά με τη λιγνίνη. Δηλαδή παγιδεύονται εντός της λιγνοκυτταρίνης. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει πρώτα να αποσυνδεθούν από τη λιγνίνη και μετά να υδρολυθούν χρησιμοποιώντας οξύ ή ένζυμα, προκειμένου να τα διασπάσουν σε σάκχαρα (απλοί μονοσακχαρίτες) έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για βιοκαύσιμα.

Το αρχικό βήμα αυτής της διαδικασίας είναι μηχανικό. Τα φυτά πρέπει να τεμαχίζονται και να αλέθονται προκειμένου να μειωθεί το μέγεθός τους, να μειωθεί η κρυσταλλικότητα, να μειωθεί ο πολυμερισμός και να αυξηθεί η επίδραση της υδρόλυσης οξέος ή ενζύμου. Αυτό βελτιώνει επίσης την ενεργειακή πυκνότητα της βιομάζας, έτσι ώστε να μπορεί να μεταφέρεται ευκολότερα από πεδίο σε σημείο προς χρήση. Συνήθως, η βιομάζα μετατρέπεται σε σφαιρίδια, κύβους ή ξωτικά (παρόμοια σε μέγεθος και σχήμα με μια σφαίρα χόκεϊ επί πάγου). Μπορούν επίσης να μετατραπούν σε «βιο-άνθρακα» ή «βιο-λάδι» μέσω θερμικής και πίεσης.

Η κλασμάτωση είναι η διαδικασία κατά την οποία η βιομάζα μετατρέπεται σε λιγνίνη, κυτταρίνη και ημικυτταρίνη, η οποία μπορεί να υποστεί ευκολότερη επεξεργασία σε ένα βιοεπεξεργαστή.

Το επόμενο βήμα είναι η έκρηξη ατμού, στην οποία η ινώδης δομή της βιομάζας διασπάται με ατμό υψηλής πίεσης και μετά αποσυμπιέζεται γρήγορα. Αυτό καταστρέφει τα ινώδη, επιτρέποντας έτσι τις επόμενες διαδικασίες προεπεξεργασίας. Άλλες μέθοδοι για την επίτευξη του ίδιου αποτελέσματος περιλαμβάνουν έκρηξη ινών αμμωνίας, στην οποία η βιομάζα υποβάλλεται σε επεξεργασία με υγρή αμμωνία σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση, και υπερ-κρίσιμη έκρηξη διοξειδίου του άνθρακα στην οποία η βιομάζα υποβάλλεται σε επεξεργασία με διοξείδιο του άνθρακα.

Οι επιστήμονες της Υπηρεσίας Γεωργικής Έρευνας του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ (USDA) προσθέτουν ένα νέο στέλεχος ζύμης σε ένα μείγμα καλαμποκιού για να δοκιμάσουν την αποτελεσματικότητά του στη ζύμωση αιθανόλης από φυτικά σάκχαρα [Πηγή εικόνας:Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ, Flickr]

Η αλκαλική υδρόλυση περιλαμβάνει την επεξεργασία της βιομάζας με υψηλή συγκέντρωση αλκαλικού σε χαμηλή θερμοκρασία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι ουσίες που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό περιλαμβάνουν υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του ασβεστίου ή αμμωνία. Τα πλεονεκτήματα αυτής της διαδικασίας περιλαμβάνουν χαμηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις, λιγότερη υποβάθμιση των σακχάρων και την ικανότητα ανάκτησης πολλών από τα καυστικά άλατα. Ωστόσο, η μεγάλη χρονική περίοδος που απαιτείται και η υψηλή συγκέντρωση αλκαλικών είναι τα κύρια μειονεκτήματα.

Η χαμηλή θερμοκρασία Steep Delignification (LTSD) είναι μια διαδικασία που αναπτύχθηκε από την Bio-Process Innovation Inc που χρησιμοποιεί μικρές ποσότητες μη τοξικών χημικών. Ένα πιλοτικό εργοστάσιο ενός τόνου κατασκευάστηκε από την εταιρεία στην Ιντιάνα των Η.Π.Α., αλλά η διαδικασία είναι τώρα ευρέως εμπορικά διαθέσιμη για χρήση σε βιοκαύσιμα αλλού.

Η συντεταγμένη ενισχυμένη λιγνοκυτταρική κλασμάτωση (CELF) χρησιμοποιεί μια οργανική ένωση που ονομάζεται τετραϋδροφουράνιο (THF) σε συνδυασμό με αραιό θειικό οξύ για κλασμάτωση. Μπορεί να παράγει υψηλή ζάχαρη για ζύμωση. Μπορεί επίσης να παράγει έναν αριθμό χρήσιμων οργανικών ενώσεων συμπεριλαμβανομένης της φουρφουράλης (η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βοήθημα στην παροχή γεωργικών ζιζανιοκτόνων και ως χημικός διαλύτης), 5-υδροξυμεθυλοφουρφουράλη και λεβουλινικό οξύ που μπορούν καταλυτικά να μετατραπούν σε χημικά ή καύσιμα. Αυτή η διαδικασία αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και αδειοδοτήθηκε από την CogniTek. Μια εταιρεία με την επωνυμία MG Fuels ιδρύθηκε για να εμπορευματοποιήσει τη διαδικασία.

Το Organosolv χρησιμοποιεί οργανικούς διαλύτες όπως αιθανόλη, μεθανόλη, βουτανόλη και οξικό οξύ για να κάνει τη λιγνίνη και την ημικυτταρίνη διαλυτή. Έχει αναπτυχθεί και κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια διαδικασία οργανολύματος από την American, Science and Technology AST, αν και αυτή τη στιγμή είναι μόνο σε πιλοτική κλίμακα. Η διαδικασία μετατρέπει τη λιγνοκυτταρίνη βιομάζα σε σάκχαρα, καθαρή λιγνίνη, πολτό και βιοχημική και περιλαμβάνει κλασμάτωση και υδρόλυση για να παράγει περισσότερο από 95 τοις εκατό απόδοση σακχάρων.

Η οζονόλυση είναι η επεξεργασία της βιομάζας με όζον πριν από την ενζυμική υδρόλυση.

Η πυρόλυση είναι μια από τις πιο γνωστές διαδικασίες, που περιλαμβάνει χημική αποσύνθεση με θέρμανση. Η πυρόλυση φλας επιτυγχάνει αυτό εντός 1-2 δευτερολέπτων χρησιμοποιώντας θερμοκρασίες έως 500 ° C. Οι φορητές μονάδες πυρόλυσης χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε διάφορους οργανισμούς παγκοσμίως, καθώς επίσης αναπτύσσονται σε τοπικό επίπεδο σε αναπτυσσόμενες χώρες για την επίτευξη κοινοτικής κλίμακας παραγωγής βιοκαυσίμων. Το Torrefaction είναι μια ηπιότερη μορφή πυρόλυσης, κατά την οποία η θερμοχημική διεργασία διεξάγεται στους 200-350 ° C απουσία οξυγόνου που παράγει πυρόσβεστη βιομάζα ή άνθρακα, πιο γνωστό ως «βιο άνθρακας».


Δες το βίντεο: Πώς θα ζεσταθούμε φθηνότερα-Πέλλετ u0026 Βιομάζα (Σεπτέμβριος 2022).


Σχόλια:

  1. Capaneus

    But yourselves, do you understand?

  2. Rygemann

    Ζητώ συγνώμη, αλλά θα μπορούσατε να περιγράψετε με λίγες λεπτομέρειες.

  3. Malakree

    Θέλω να πω, επιτρέπετε το λάθος. Εισαγάγετε θα το συζητήσουμε. Γράψτε μου στο PM.

  4. Westbroc

    Να σε βοηθήσει;

  5. Fesar

    Σωστά! Goes!

  6. Justyn

    Ζητώ συγγνώμη, αλλά, κατά τη γνώμη μου, κάνετε ένα λάθος. Ας συζητήσουμε. Γράψε μου στο PM, θα τα πούμε.



Γράψε ένα μήνυμα