01 марта 2016г.
В последнее время активно развиваются технологии переработки отходов лесной и деревоперерабатывающей промышленности. Древесная биомасса наиболее широко распространена в природе. Биомасса является возобновляемым сырьем, может использоваться для разных целей, в том числе энергетических – для производства тепла, электроэнергии, в т.ч. и для получения биотоплив для автомобильного транспорта.
Россия занимает первое место в мире по запасам древесной биомассы. Еще в середине прошлого столетия в СССР была создана гидролизная промышленность (более 40 гидролизных и биохимических заводов), где в качестве сырья использовались отходы деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, сельскохозяйственные отходы, а также некоторые виды отходов пищевой продукции.
Рациональное использовании топлив из древесины способствует уменьшить выбросов в атмосферу углекислого газа. Кроме того, биотоплива являются надѐжным источником энергии, что, следовательно, положительно отражается на социально-экономических показателях локальных территорий.
Биотоплива могут быть получены из биомассы различного происхождения:
a.обычные продукты сельскохозяйственных производств, такие как семена масличных культур и культур, богатых сахаром и крахмалом;
b. лигноцеллюлозных продуктов и отходов.
Древесина в основном состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Наиболее чистыми видами целлюлозы являются вата и фильтровальная бумага (до 96 %). Целлюлоза более распространена в природе и обходится дешевле. В меньшей степени конкурирует с сельскохозяйственными культурами, из которых получают продукты питания. Наиболее очевидным преимуществом развития и повышения качества биотоплив, получаемых из целлюлозы, является более полное и эффективное использование земельных угодий (в том числе с бедным почвенным слоем) для выращивания энергетических лесонасаждений быстрорастущих видов деревьев (тополь, ива и др.).
Целлюлоза и гемицеллюлоза могут быть преобразованы в этанол в отличие от лигнина. Содержание целлюлозы в древесной и травяной биомассе может меняться от 30 % до 70 %. Остаток представляет органическую часть - лигнин, который можно использовать для выработки энергии или получения биосинтетического топлива.
Целлюлозный этанол отвечает многим, если не всем требованиям, предъявляемым к транспортным топливам. Однако в связи со сложной структурой клетки растению целлюлозную биомассу значительно сложнее превратить в сахара, чем крахмал. Что является основным препятствием для широкого производства топливного этанола.
Традиционные технологии по переработке целлюлозной биомассы в этанол достаточно сложны и имеют высокую стоимость.
Производство этанола из биомассы в основном базируется на технологиях, открытых в 30-е годы в Германии, а позже активно применяемых в России вплоть до последнего времени. Процесс состоит из трѐх фаз:
1. кислотная предварительная обработка биомассы;
2. гидролиз;
3. ферментация.
Последние исследования и новые технологии позволили значительно уменьшить стоимость энзимов (ферментов) и повысить эффективность процесса за счет одновременно проходящей ферментации и сахарофикации.
Современным экологическим, земельным и социально-экономическим требованиям отвечают биотоплива следующего – второго поколения.
Одним из основных преимуществ использования биотоплива второго поколения по сравнению с топливом первого поколения является возможность использования разнообразных видов биомассы. Однако, следует отметить, что основными недостатками ряда биотоплив являются их низкая удельная теплота сгорания и высокая влажность. В этой связи возрастает повышенный интерес к термохимическим методам переработки биомассы, среди которых в центре внимания стоит пиролиз и газификация с целью получения генераторного газа [2, 3, 5].
Одним из радикальных способов удовлетворить все возрастающие потребности в биотопливах второго поколения в глобальном масштабе является строительство крупных централизованных установок, работающих по технологиям газификации биомассы Фишер-Тропша FT [1, 4]. Подобные установки требуют больших потоков сырья для поддержания их эффективной работоспособности. В связи, с как правило низкой, энергетической плотностью сырой биомассы и значительным потенциальным уроном экологии связанным с дальними транспортировками биомассы, решение о месте нахождения биомассовой газификации и FT установок должно приниматься с высокой тщательностью и анализом возможных цепочек снабжения сырьем.
Интерес к газификационным технологиям все более смещается от производства только тепловой энергии к возможности комбинированной выработки тепловой и электрической энергии и биотоплив для транспорта. Продолжаются поиски оптимальных решений для достижения требуемых уровней очистки при минимальных затратах установки.
Список литературы
1. Беляев С.В. Биотоплива второго поколения: европейский опыт / С.В. Беляев, Г.А. Давыдков, С.Н. Перский // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. - Петрозаводск : ПетрГУ, 2012. - Т.2, №.8 (129). - С.61-64. - ISSN 1998-1643.
2. Ir. H.A.M. Knoef. Gasification of biomass & waste – practical experience. Proc. of III International Slovak Biomass Forum, 3-4 February 2003.
3. Review of Finnish biomass gasification technologies. OPET Report 4. VTT, ESPOO 2002.
4. Second generation transport biofuels.report of a DTI global watch mission. March 2006
5. Paisley M.A., Overend R.P., Welch M., Igoe B.M. FERCO’s Silva gas biomass gasification process commercialization opportunities for power, fuels, and chemicals. Proc. of Second World Biomass Conference, 10-14 May 2004, Rome, Italy.
