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Como realizar uma utilização de alto valor da energia de biomassa?
- Jun 23, 2018 -

Quando se trata de energia renovável, as pessoas sempre pensam em energia solar e energia eólica em primeiro lugar. Hoje, a China promoveu vigorosamente a construção da civilização ecológica, e a utilização da biomassa trouxe novas oportunidades de desenvolvimento. A energia de biomassa é baixa em carbono e meio ambiente -friendly, que pode fundamentalmente mudar a situação atual de uso de energia e criar grande riqueza.


1. Estimativa total de recursos de biomassa

Os recursos de biomassa são divididos principalmente em 5 categorias, conforme mostrado na tabela 1.



Tabela 1 Estimativa total de recursos de biomassa na China


O primeiro tipo de talos de culturas (caule de milho, palha, palha, palha de sorgo, farelo, etc.), feijão, caule de algodão, este tipo de recursos de biomassa, embora mais (7-900 milhões - t), mas também levar em conta as culturas de palha no campo de volta, alimentação e aplicação de matérias-primas industriais, etc, o resto pode ser usado em energia de biomassa e produtos químicos de base biológica, 310 milhões de toneladas, o equivalente a 150 milhões de tec.


A segunda categoria é o lixo florestal, representando cerca de 40 milhões t / a;


O terceiro tipo de excremento de gado e aves é rico em recursos de biomassa, chegando a 500 milhões de toneladas em meio seco e pode produzir 220 bilhões de m3 de metano.


O quarto tipo é o esgoto doméstico e o efluente orgânico industrial, que contém 25 milhões de toneladas de resíduos sólidos.


A quinta categoria é o lixo sólido municipal, que pode ser usado por cerca de 100 milhões de toneladas.


Juntos, esses cinco tipos constituem a distribuição dos principais recursos de biomassa na China, com o total atingindo de 800 a 1 bilhão de toneladas de carvão padrão.




Os componentes importantes da biomassa são os carboidratos, entre os quais o teor excessivo de oxigênio é uma das maiores características da biomassa (tabela 2).



A Tabela 2 registrou a biomassa (base seca)


Veja a partir da tabela 2, o produto da fotossíntese, compostos de carbono em proporção de oxigênio na água é tão alta quanto 40%, de modo que o estado natural da densidade de energia de carboidratos é baixa, a eficiência térmica líquida (LHV) apenas cerca de 16%. Portanto, ao projetar uma utilização eficiente dos recursos de biomassa, as duas questões a seguir devem receber prioridade:


1. Os recursos de biomassa devem ser convertidos em materiais com maior densidade de energia (chamados de enriquecimento de hidrocarbonetos ou processo de desoxigenação), que são fáceis de transportar e transportar;

2. Quando a biomassa muda de seu estado natural para uma forma de material com alta densidade de energia, as etapas de conversão e perda são minimizadas.




O caminho viável de utilização de alto valor de energia de biomassa

Atualmente, o desenvolvimento humano e a utilização da técnica de recursos de biomassa tem seis categorias principais, respectivamente: combustão direta, digestão anaeróbica (metano), fermentação de açúcar (produção de etanol), extração de óleo e biodiesel, óleo de pirólise (produção), gaseificação (syngas) Atualmente, existem três maneiras possíveis de desenvolver e utilizar energia de biomassa com alto valor.


1. A produção de metano biológico (biogás) é realizada através do processo de fermentação de biogás, que é essencialmente o metabolismo material e processo de conversão de energia de microorganismos.No processo de decomposição e metabolismo, micróbios de biogás obtêm energia e materiais para atender seu próprio crescimento e reprodução, e a maioria deles é convertida em metano e dióxido de carbono.


Análises científicas mostram que cerca de 90% da matéria orgânica é convertida em biogás.10% é usada por micróbios de biogás para consumo próprio. A produção de biogás a partir de materiais de fermentação é realmente alcançada por meio de uma série de reações bioquímicas complexas.


Para entender a partir da perspectiva da geração de energia, pense assim: a essência do processo de fermentação do biogás, é a função metabólica da comunidade microbiana, através do rearranjo de moléculas e átomos, o teor de oxigênio tão alto quanto 40% do biomassa (através da fórmula é a seguinte: CH1.4 O0.6) para oxigênio, carbono, hidrogênio, dois elementos no processo de enriquecimento, o produto é a densidade de energia é muito maior do que as matérias-primas de partida (biomassa) de hidrocarbonetos - metano.


Como quase 90% da matéria orgânica pode ser convertida em metano, esse é um dos poucos processos altamente eficientes. O valor teórico da eficiência de conversão de energia da fermentação de biogás é superior a 65%. Essa é uma das razões mais importantes pelas quais a tecnologia foi recentemente promovido internacionalmente.




Biomassa gera eletricidade


Geração de energia de biomassa refere-se ao uso de matérias-primas de biomassa para substituir o carbono de carvão, após a combustão para impulsionar as unidades de turbinas a vapor de usinas térmicas para geração de energia. A energia de biomassa é mais viável principalmente porque pode utilizar a infra-estrutura existente de usinas térmicas e Reduzir o investimento total substancialmente.Biomass geração de energia na China refere-se principalmente a biomassa (como palha, recursos de resíduos florestais) queima geração de energia.Nos países estrangeiros, as matérias-primas para geração de energia de biomassa são divididos em três partes:

1) a biomassa queima diretamente como lenha;

2) o bio-óleo obtido da "pirólise" de biomassa pode ser transportado para outros locais ou pode ser queimado no local para acionar a turbina a vapor para gerar eletricidade;

3) o gás de síntese (hidrogênio e monóxido de carbono) produzido pela "gaseificação" de biomassa pode ser queimado para acionar as turbinas para gerar eletricidade.


3. Produção de baixo custo de etanol celulósico


Antes de encontrar uma alternativa eficaz à química nas próximas décadas, um dos combustíveis biológicos ainda é a primeira escolha, qualquer etanol descartado como combustível líquido na situação atual da idéia é infantil, ou pelo menos não é realista. dividido em primeira e segunda geração.


A primeira geração utilizava principalmente amido (grãos, batata e outros alimentos humanos) como matéria-prima. Por causa da segurança alimentar, os países agora estão migrando para o etanol combustível de segunda geração, que é feito de celulose. Atualmente, o maior problema do etanol celulósico é que o custo é muito alto. O custo por tonelada na China é entre 9.000 yuans e 12.000 yuans. Há três razões para o alto custo (excluindo a flutuação de preço das matérias-primas e o custo de transporte das matérias-primas):

1) alto custo de pré-tratamento de materiais de celulose;

2) alto custo de celulase, até 2000-3500 yuan;

3) o baixo teor de açúcar do hidrolisado de celulose e o baixo teor de licor do líquido fermentado levam ao aumento do custo de destilação.


Iii. Problemas a serem resolvidos na utilização de alto valor da energia de biomassa


1. O controle da eficiência de conversão de energia de qualquer forma e uso de energia deve ser transformado de uma forma para outra, e parte da energia deve ser perdida em cada etapa de transformação. Isto é especialmente verdadeiro para a energia de biomassa. é a captura de energia luminosa pelos organismos. Portanto, um dos problemas básicos da energia da biomassa é a eficiência de conversão.


A biomassa pode ser transformada em energia ou químicos. Os métodos básicos de transformação são dois: químicos e biológicos. Seja químico ou biológico, o núcleo é o catalisador. O catalisador é a chave para economizar energia e melhorar a eficiência.


Por exemplo, na produção de metano biológico, quanto mais ativa a população de bactérias metânicas em termos de enzimas, menos enzimas elas usam. Na produção de etanol celulósico, a gaseificação da celulose produz syngas (uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono) que também depende de um catalisador altamente eficiente e dedicado para converter em combustível líquido.




2. Modificação da estrutura lignocelulósica da planta e composição do componente


O problema central da estrutura e composição do material lignocelulósico é como melhorar o conteúdo de celulose e reduzir o teor de lignina. Isso é especialmente benéfico para a produção de etanol celulósico. Mudanças no conteúdo relativo têm um efeito positivo nas taxas de pré-tratamento e de produção de álcool.


conclusão

A exploração e utilização de energia de biomassa é um novo campo de pesquisa de interdisciplinaridade e fusão. A indústria de energia de biomassa, como uma indústria estratégica emergente na China, tem sido vigorosamente promovida pelo estado, caracterizada por tecnologia intensiva, capital intensivo, trabalho intensivo, industrial. fábricas de cadeia e força motriz forte.