Биологические методы превращения биомассы
Из биологических методов превращения биомассы (переработка биомассы с большим содержанием влажности) наибольшее распространение получилианаэробная переработка, этанольная и ацетобутанольная ферментация.
Анаэробная переработка
В процессе анаэробной переработки или перегнивания (метановая ферментация) органические вещества участвующие в процессе разлагаются до СО2 и СН4. Процесс анаэробной переработки органических отходов происходит в отсутствии кислорода с участием различных групп бактерий. Получаемый в результате обогащенный метаном газ (биогаз) имеет теплоту сгорания 22,3—26,1 МДж/м3.
Производство заменителя природного газа анаэробной переработкой биомассы (с влажностью 90—95%) осуществляется в реакторе при непрерывном перемешивании в течение 15—20 сут при температуре 35 °С. При анаэробных условиях под действием смешанной популяции бактерий происходит превращение органического вещества (50%) в метан и диоксид углерода в соотношении 60:40.
Основные преимущества превращения биомассы методом анаэробной переработки: возможность переработки любого сырья, независимо от содержания влаги; осуществление процесса при низких температуре и давлении; простота и дешевизна технического оформления и управления процессом.
К основным недостаткам этого метода относится низкая степень конверсии, наличие значительного количества непрореагировавшей биомассы, низкий выход газа.
Однако совмещение методов биологической переработки и термохимической газификации биомассы позволяет осуществлять практически полное превращение органических компонентов биомассы (независимо от содержания в ней влаги и питательных веществ) в целевые продукты.
Этанольная ферментация
Одним из наиболее эффективных способов переработки биомассы является превращение ее в этанол, который широко используется как в качестве жидкого топлива, так и сырья для химической промышленности.
В течение длительного времени этанол получали исключительно путем переработки продуктов сельского хозяйства. Лишь в середине XX в. освоено производство синтетического этанола из нефти. Однако уже в 70-х годах в связи с истощением нефтяных ресурсов вновь обратились к производству топливного этанола из биомассы.
Получение этанола путем переработки биомассы включает:
1. гидролиз растительною сырья
2.последующее спиртовое сбраживание полученного продукта.
В результате процесса под действием микроорганизмов происходит расщепление органических соединений, в частности сахаров, с образованием этанола.
В качестве субстрата для производства этанола ферментацией может быть использована любая сельскохозяйственная культура с высоким содержанием крахмала или сахаров (кукуруза, картофель, сахарная свекла, зерно) или целлюлозные материалы (древесина, солома, бумага, отходы лесозаготовок) и др. Ввиду важности и возрастания роли этанола как альтернативного топлива и сырья для химической промышленности, а также, широких возможностей его производства из различных видов биомассы, вопросы биохимического механизма превращения биомассы в этанол, технология промышленного производства его ферментацией чрезвычайно важна.
Для того, чтобы этанол был конкурентоспособен по стоимости с бензином, необходимо наличие доступного, дешевого сырья и эффективных процессов переработки субстрата в этанол. На сегодняшний день наиболее эффективным и традиционным способом переработки является дрожжевая ферментация, а наиболее доступным сырьем—крахмалосодержащие материалы, сельскохозяйственные культуры, их отходы и др.
Ацетонобутональная ферментация
Одним из способов переработки биомассы является ацетонобутональная ферментация, в результате которой под действием микроорганизмов (в частности, культуры Clostridium) образуется ацетонобутанольная смесь, содержащая: уксусную и масляную кислоты, этанол, бутанол, ацетон, изопропанол, а также диоксид углерода и водород. Ацетон и бутанол используются в качестве добавки к бензину в любой пропорции (при этом не возникает необходимость модификации двигателя), т.к. это позволяет получить горючее с октановым числом ~96. По расчетам, при ферментации 133 тыс. т пшеницы можно произвести (тыс. т): ацетона— 10, бутанола— 15. газа (СО2 и Н2) —42 оставшиеся продукты могут быть использованы для производства корма для крупного рогатого скота—66.
При ферментации пшеницы получают также смесь ацетона, бутанола и этанола (АБЭ) за 1 т(~ 500 дол/т).
Получаемые продукты, кроме использования в качестве добавки к бензину, в будущем возможно смогут конкурировать с нефтехимикатами в качестве исходных продуктов для синтеза органических продуктов.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 674; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!