Технология получения

БИОГАЗ, ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И

ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОМАССЫ

Для крупномасштабного преобразования солнечной энергии эффективными являются методы, основанные на использовании биосистем. Среди этих методов выделяются биотехнологии превращения биомассы в энергоносители, производство спирта, топлива на основе этанола. Представляют интерес принципиально новые технологии, ориентированные на модификацию и повышение эффективности процесса фотосинтеза, создание биотопливных элементов, а также получение водорода.

Наиболее широкое распространение получили технологии с использованием биомассы. Энергия получается при преобразовании энергии солнца в потенциальную энергию органического вещества. В качестве биотоплива используются древесина, растительное сырье, осадки городских сточных вод, сельскохозяйственные отходы в виде навоза и помета, остатков растительного урожая, твердые бытовые отходы.

Основные технологии использования биомассы представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1.

Вид биомассы	Технология переработки	Продукт
Сухая	Газификация	Горючие газы Метанол
Пиролиз	Горючие газы, смола, древесный уголь или полукокс
Гидролиз и дистилляция	Этиловый спирт
Влажная	Анаэробное сбраживание	Биогаз
Брикетирование	Топливные брикеты
Прессование	Этиловый спирт
Сбраживание и дистиляция

Процесс превращения биомассы в энергию был открыт в 1776 году ученым-физиком Вольта, который установил наличие метана в болотном газе.

Биогаз получают из органического сырья в ходе биометаногенеза в результате разложения сложных органических субстратов различной природы при участии микробной ассоциации. Он представляет собой смесь из 65-70% метана и 20-30% углекислоты, а также незначительных количеств сероводорода, азота, водорода. Теплотворная способность биогаза зависит от соотношения метана и углекислоты и составляет 5-7 Ккал/м³; 1 м³ биогаза эквивалентен 4 кВт·ч электроэнергии; 0,6 л керосина, 1,5 кг угля и 3,5 кг дров.

Неочищенный газ используется в быту для обогрева жилищ и приготовления пищи, а также применяется в качестве топлива в стационарных установках, вырабатывающих электроэнергию. Компримированный газ можно транспортировать и использовать в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания. Очищенный газ аналогичен природному газу. При получении биогаза решаются проблемы не только воспроизводства энергии, но и экологические. Это обусловлено утилизацией и переработкой отходов различных производств и технологий, включая сельскохозяйственные и промышленные.

В сложных процессах деструкции органических субстратов и образования метана участвует микробная ассоциация различных микроорганизмов. Они вызывают гидролиз сложной органической массы с образованием органических кислот (масляной, пропионовой, молочной), а также низшего сорта спиртов, аммиака, водорода; ацетогены, превращающие эти кислоты в уксусную кислоту, водород, окислы углерода и, наконец, собственно метаногены – микроорганизмы, восстанавливающие водородом кислоты, спирты и окислы углерода в метан. Это происходит по схеме:

СОН СН₄

Р и с. 3.1.

Субстратами для реализации восстановительных реакций являются водород и углекислота, а также окись углерода и вода, муравьиная кислота, метанол и др.

4Н₂ + СО₂ СН₄ + 2Н₂О

4СО + 2Н₂ОСН₄ + 3СО₂

4НСООНСН₄ + 3СО₂ + 2Н₂О

4СН₃ОН3СН₄ + СО₂ +2Н₂О

Дата добавления: 2014-01-07