Биохимические процессы переработки биомассы

К этим процессам относят: спиртовую ферментацию и анаэробное сбраживание.

Спиртовая ферментация – процесс получения жидкого топлива в виде этилового спирта (С₂Н₅ОН), представляющего собой летучее жидкое вещество, имеющее крепость 96%. После очистки спирта посредством специальных "молекулярных сит" получается спирт, имеющий крепость 99,6% - этанол. Из тонны ржи получается 375л спирта, из 1 т проса – 510 литров. Средний современный биозавод по производству этанола может произвести до 150 мил. литров топлива в год. Одно из направлений использования этанола – топливо для автомобилей.

Биогаз представляет собой смесь 55 – 75% метана и 25 – 45% двуокиси углерода. КПД процесса анаэробного сбраживания составляет 90%. Его теплота сгорания составляет от 21 до 27 МДж/м³. Из 1 тонны свежих отходов крупного рогатого скота (при влажности 85%) можно получить от 45 до 60 м³ биогаза. По своей энергетической ценности 1 м³ биогаза эквивалентен: 0,8 м³ природного газа, 0,7 кг мазута или 1,4 кВт∙ч электроэнергии.

На рисунке 7.6. представлена принципиальная схема процесса производства биогаза в биогазогенераторной установке.

Рисунок 7.6. Принципиальная схема получения биогаза:

1 – приемник органических отходов; 2 – биогазогенератор; 3 – приемник продуктов переработки; 4 – котел-подогреватель биомассы; 5 – газгольдер;

СБ – субстракт; БГ – Биогаз; ВД – горячая вода.

Биогазогенератор работает следующим образом: субстракт (навоз) накапливается в приемном бункере 1 и по мере накопления необходимой массы подается в биогазогенератор 2, где он нагревается до температуры 40 – 50^оС и происходит процесс анаэробного сбраживания. Метановое брожение происходит в реакторе в течении 5 ─ 15 суток. Образовавшийся биогаз собирается в водяном газгольдере 5. Для поддержания оптимального температурного режима в биогазогенераторе используется котел-подогреватель 4, работающий на производимом биогазе. Отходы, образовавшиеся в биогазогенераторе, в дальнейшем могут быть использованы в качестве удобрения.

1) осуществляется санитарная обработка сточных вод (особенно животноводческих и коммунально-бытовых), в которых содержание органических веществ снижается в 10 раз;

2) анаэробная переработка отходов животноводства, растениеводства приводит к минерализации и связывание основных компонентов удобрений (азота и фосфора) и их сохранению (в отличие от традиционных способов приготовления органических удобрений методами компостирования, при которых теряется до 30-40% азота);

3) биогаз с высокой эффективностью может быть использован для получения тепловой и электрической энергии, а также в двигателях внутреннего сгорания;

4) биогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов.

В Республике Беларусь еще в 1992 году в Брестской области введена в строй первая в РБ биогазовая установка «Кобос». Она, перерабатывая 50 м³ навоза в сутки, производит 500 м³ биогаза. На ее основе создается более крупная биогазовая установка — ежесуточной мощностью до 200 м³ биогаза. В скором времени в РБ будут смонтированы новые биогазовые установки. В частности, в селекционно-гибридном центре "Западный" на Брестчине, на Гомельской птицефабрике и под Минском, на племптицезаводе "Белорусский".

Всего в республике можно получать примерно 2 миллиарда кубометров биогаза.

Агрохимические процессы.

Они в основном связаны с получением в процессе жизнедеятельности растений урожая, который в дальнейшем можно использовать для производства жидкого топлива в виде масел и растворителей с минимальной переработкой.

Одним из таких направлений является получение топлива для дизельных двигателей из семян подсолнечника или рапса. Такое топливо называется биодизельным.

Для получения биодизельного топлива смешивают в реакторной колонне 9 частей масла, полученного из семян, с 1 частью метилового спирта, добавив немного щелочи, и смесь подогревают до 60^оС. В результате полученная смесь распадается на жидкое топливо, представляющее собой метилэфиры жирных кислот, и на оседающий на дно глицерин, который используется в производстве лекарств и красок.

Лучшим сырьем для биодизельного топлива считается не только подсолнечник, но а рапс. Из 1 тонны семян рапса можно получить 500 литров рапсового масла.