Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
85ed3add3d2c01aa56fd50434f088231 original.4943233
|
Сурет 2.4 Қант зауыттары мен айдау қондырғыларындағы өндіріс кезеңдері. Прадо және Мейрелес материалдары бойынша [14]. Жүгеріден бірінші ұрпақ биоэтанолын өндіру үшін қант қамысы үшін қолданылатын процесті бейімдеу қажет, өйткені крахмалды ферменттеу алдында қантқа гидролиздеу үшін алдын ала өңдеуге ұшырауы тиіс. Ұсақтау кезеңінде шикізатты ұсақ бөлшектерге ұсақтайды. Бұл бөлшектер сумен және ферменттермен араласады (амилаза), және қоспа крахмалды сұйылтуға арналған жоғары температураларда (140-180°C) дайындалады. Қоспа қанттардан өтеді, онда крахмал молекулаларын ашытылатын қантқа айналдыру үшін глюкоамилаз ферменті қосылады. ферментация және дистилляция кезеңдері қант қамысын өңдеу кезінде қолданылатын кезеңдерге ұқсас. Жоғары пісіру температурасы жоғары пайдалану шығындарын білдіреді, бұл қант қамысынан этанолмен салыстырғанда крахмалдан жасалған этанолды экономикалық тұрғыдан аз тиімді етеді. Бірінші буын этанолы таза отын ретінде пайдаланылуы мүмкін немесе бензинмен және отынның басқа түрлерімен араласуы мүмкін. Бірінші буын этанол өндірісіндегі ең соңғы жетістіктерге пераксид ашытқысын (Saccharomyces cerevisiae) пайдалану арқылы этанол өндірісін жақсартудың арқасында, атап айтқанда, геномды және жаһандық шифрын шешу технологиясын өзгерту арқылы қол жеткізілді. Ферментация саласындағы аса маңызды әзірлемелердің арасында гравитацияның жоғары технологиясын енгізу, бастапқы шикізат ретінде лигноцеллюлозды гидролизаттарды пайдалану және тығыздығы жоғары жасушаларды үздіксіз процестерде қолдану. Мұндай технологиялар әрбір процестер үшін жеке қасиеттері бар тұрақты ашытқы штаммдарын таңдаудан және құрастырудан жеңеді[15]. 2.2.2.2 Дәстүрлі биодизель Дизель отыны мен керосинге өте ұқсас қасиеттері бар отын алуға бағытталған бірнеше процестер 14 әзірленуде, олардың бірі биодизельді отын болып табылады. Биодизельді американдық сынақ және материалдар қоғамы (АСМҚ) "жаңартылатын шикізаттан алынған және өсімдік майларынан немесе мал майларынан алынған ұзақ ағатын май қышқылдарының алкил эфирлерінің қоспасынан тұратын синтетикалық сұйық отын"ретінде анықтайды. Ол сондай-ақ іштен жану қозғалтқыштарына немесе басқа түрдегі энергия алуға арналған қазбалы отынды алмастыра алатын жаңартылатын биомассадан туынды ретінде айқындалуы мүмкін. Дәстүрлі биодизель шикі өсімдік майларынан, басқалардың арасында, соя бұршақтарынан, рапстан, пальма майынан немесе күнбағыстан, сондай-ақ мал майларынан және өңделген өсімдік майынан алынуы мүмкін. Спирттермен трансэстерияланған өсімдік майлары биодизельдің ең көп таралған түрі болып табылады. Трансэстерификацияның мақсаты өсімдік майының молекулалық құрылымын, физикалық-химиялық сипаттамаларын минералды майға келтіру арқылы өзгерту болып табылады. Трансэстерификация реакциясы өсімдік майын биодизельді отынды құрайтын май қышқылдарының метилдік немесе этил эфиріне айналдыру болып табылады. Реакция қышқылдық, негізгі немесе ферментативті катализатордың және қысқа тізбекті спирттің қатысуымен жүреді. Реакцияның осы түрінде ең көп пайдаланылатын спирттер уытты және қазбалы отыннан алынатын метанол және этанол, зиянсыз еріткіш болып табылады. Май қышқылы күрделі эфир (биодизель) мен су түзе отырып, қысқа тізбекті спиртпен реакцияға түседі. Сонымен қатар, глицерин жанама өнім ретінде қалыптасады, әсіресе косметикалық салада қолданылады. Трансэстерификация реакциясы бөлме температурасында жүргізген кезде баяу болуы мүмкін, бірақ ол реакцияның соңында алынуы және қайта пайдаланылуы мүмкін, әсіресе негізгі жылу немесе катализаторларды пайдалана отырып тездетілуі мүмкін. Тазартылмаған өсімдік майының әрбір 100 кг массасының типтік теңгерімінде 100- 105 кг биодизель және 10 кг глицерин өндіру үшін 10-15 кг спирт талап етіледі [16]. Трансэстерифицирленген майды (биодизельді) пайдаланудың үлкен артықшылығы қозғалтқыштарды түрлендіру қажеттілігінсіз минералды дизельді ауыстыру мүмкіндігі болып табылады. Биодизель- қазбалы отынмен (мұнайдан жасалған дизель) ең үйлесімді сипаттамаларының кейбірі бар биоотын түрлерінің бірі. Мысалы, биодизельдің жоғары жылу шығару қабілеті (39-41 МДж / кг) Мұнай дизель отынымен (43 МДж / кг) салыстырылады және тұтану нүктесі, цетандық сан және кинематикалық тұтқырлығы сияқты басқа да маңызды параметрлер оның қазба баламасына ұқсас [17]. Сондықтан, бұл отын қазбалы отынмен кез келген пропорцияда араласады, сол инфрақұрылымды пайдалануға болады және отын үлкен жүк көтергіштігі көлік құралдарындағы қозғалтқыштармен толығымен үйлесімді. Майлы өнімдерден алынатын, әр түрлі шикізаттан жасалған биодизельдің ағымдағы әлемдік өндірісі жылына 6 млрд. литрге жетеді және биоотынның жалпы өндірісінің 10% - ын құрайды. Бразилияда үкімет биодизельді бензинмен араластыруға талап қойды, ол 2006 жылы шамамен 100 млн. м3-ден 2009 жылы 1,4 млрд. м3-ге дейін өндірістің ұлғаюына ықпал етті, алайда биодизель өндірісінің тұрақтылығын көрсету мәселесі әлі алда тұр. [1]. Бірінші буындағы биодизель өндірісіндегі ең соңғы жетістіктер метанолды пайдаланудан бірінші буындағы уыттылығы салдарынан этанолды пайдалануға көшуді, жаңа катализаторларды сынақтан өткізуді және әр түрлі шикізатты, әсіресе тағамдық емес шикізатты пайдалануды қамтиды. Әдетте, неғұрлым тығыздалған май биодизельдің үздік қасиеттерін қамтамасыз етеді, әсіресе цетан саны мен тұрақтылығына қатысты, олардың балқу немесе тамшылау нүктелері жоғары болса да олар неғұрлым суық климаттық жағдайларда проблема болуы мүмкін. Сондықтан, соя мен кастор майын пайдалану аз жүзеге асырылады, ал талл және пальма майы қолайлы балама болып табылады [1]. Сондықтан да биодизель өндірісін оңтайландыруға және осылайша оның құнын төмендетуге әкелуі мүмкін бірқатар тәсілдерді зерделеу қажет. 2.2.2.3 Биогаз және биометан Биогаз органикалық қалдықтар, қи және сарқынды сулар сияқты бастапқы шикізатты анаэробтық ашыту жолымен немесе жүгері, шөп және бидай сияқты арнайы экологиялық таза ауыл шаруашылығы дақылдарынан алынуы мүмкін. Анаэробты ашыту процесі немесе биометанизациялау биологиялық қатты заттардан әртүрлі қалдықтардың ластануын азайту үшін өңдеудің тартымды стратегиясын білдіреді және әртүрлі органикалық субстраттардан биоотынның жаңартылатын көзін қамтамасыз ете отырып, қоғамға пайда әкелуі мүмкін. Негізінен, микроорганизмдер биореакторда ацидогенді және метаногенді бактериялар арасында бөлініп сақталады. Биомассаны биометанизациялау процесі биохимиялық айналулар сериясымен жүзеге асырылады, оларды гидролиз, қышқылдану және күйік пайда болатын бірінші сатыға және ацетат, сутегі және көміртегі диоксиді метанға айналатын екінші сатыға бөлуге болады. Биометанизациялау жолымен алынған 15 биогаз өнімінің құрамында 60-тан 80% метан бар. Биогаз жылу мен электр қуатын өндіру үшін жиі қолданылады, бірақ оның CO 2 мен күкіртсутегін (H 2 S) алып тастау арқылы және оны газ тарату желісіне айдау арқылы биометанға түрлендіруге болады. Биометанды табиғи газдағы көлік құралдары үшін отын ретінде де пайдаланылуы мүмкін. pH, температура және тежегіш параметрлер сияқты биогаз өндірісінің тиімділігіне әсер ететін көптеген факторлар бар (мысалы, жоғары органикалық жүктеме) [18]. Биогаз өндірісіндегі соңғы үрдістер шығуды арттыру және шығындарды азайту үшін осы жұмыс шарттарын оңтайландыруға бағытталған. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|