View
115
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
Tehnologii de obtinerebiocombustibili
INCDO-INOE 2000 INSTITUTUL DE CERCETARI PENTRU INSTRUMENTATIE ANALITICA
ICIA CLUJ-NAPOCA
Adriana Gog, Marius Roman, Cecilia Roman, MirceaChintoanu, Gabriela Pitl, Bela Abraham
ICIA CLUJ-NAPOCA www.icia.ro
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Introducere
Biocombustibilii sunt combustibili solizi, lichizi sau gazosi obtinuti din biomasaplante oleaginoase, ierboase sau lemnoase, deseuri agricole si forestiere,deseuri organice municipale si industriale.
Teoretic, biocombustibilii pot fi obtinuti din orice sursa biologica de carbon
Biocombustibilii alcooli, eteri, esteri
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibilii- prezent si viitor-
Industria biocombustibililor este in continua schimbare si dezvoltare stranslegata de costurile materiilor prime, emisiile de gaze cu efect de sera (CO2), durabilitate
Modificarea legislatiei privind biocombustibilii in vederea sustinerii productiei
Dezvoltarea proceselor de obtinere a biocombustibililor de generatie viitoaresau utilizarea de materii prime noi ofera unele solutii alternative
Competitia viitoare dintre combustibilii alternativi se va baza in principal peprobleme legate de emisiile de gaze cu efect de sera, durabilitate si pepozitia competitiva in raport cu combustibilii petrolieri
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Valorificarea biomasei
PlantePlante oleaginoaseoleaginoase
CulturiCulturi agricoleagricoleDeseuriDeseuri agricoleagricole
BiomasaBiomasa lemnoasalemnoasaDeseuriDeseuri lemnoaselemnoase
DeseuriDeseuri industrialeindustrialesisi municipalemunicipale
Biomasa
RecoltareRecoltare,,
ColectareColectare,,
DepozitareDepozitare
Procesare primara Tehnologii de conversie
BiochimicaBiochimica((fermentatiefermentatie))
ThermochimicaThermochimica((gazificaregazificare))
ChimicaChimica((transesterificaretransesterificare))
Produsi finali
CombustibiliCombustibili -- transporttransport(biodiesel, (biodiesel, bioetanolbioetanol))
CalduraCalduraElectricitateElectricitate
CombustibiliCombustibili solizisolizi((peletipeleti de de lemnlemn))
CompusiCompusi chimicichimici valorosivalorosi((farmaceuticifarmaceutici, , polimeripolimeri))
FizicoFizico--chimicachimica((extractieextractie))
ProdusiProdusi secundarisecundari
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Procesarea biomasei
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biomasa
Extractia de compusi chimici
ObtinereBiodiesel
Glicerina
Fermentatiazaharurilor
Conversietermochimica
• Etanol• Acid lactic
Compusichimici
• Proteine• Vitamine• Arome• Farmaceutice
Bio-SNG
Compusichimici
Compusichimici
Procesarea biomasei
Importanta biomasei pe langa posibilitatile numeroase de valorificare a biomasei pentru obtinerea de biocombustibili, aceasta poate fi procesata si pentruobtinerea unei game variate de compusi chimici de mare interes, in proceseseparate (extractia) sau cuplate cu procesele de obtinere biocombustibili.
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Tipuri de biocombustibili
Biocombustibili de generatia I• Obtinuti din carbohidrati, amidon, ulei vegetal, grasimi animale prin tehnologii
conventionalesfecla de zahar, cereale, plante oleaginoase: rapita, floarea soarelui,
soia, etc.Uleiuri vegetale (utilizare directa) Biodiesel (transesterificarea uleiurilor vegetale si a grasimilor animale)Bioetanol (fermentatie)Bio-ETBEBiogaz (CH4 - digestia anaeroba a materiilor organice)
Dezavantaj major: biomasa utilizata este comuna cu cea folosita
pentru alimentatie
BiomasaBiomasa
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibil Materia prima Tehnologia de conversie
Ulei vegetal pur Culturi de plante oleaginoase (rapita, soia, floarea soarelui, palmier, jatropha, canola, ricin etc.)
Extractie prin presare la rece
Biodiesel - Culturi de plante oleaginoase(rapita, soia, floarea soarelui, palmier, jatropha, canola, ricin etc.)
- Uleiuri arse, reziduale
- Extractie prin presare la rece, purificare si transesterificare
- Hidrogenare
Bioetanol Sfecla de zahar, trestie de zahar, cereale
Hidroliza si fermentatie
Biogaz Biomasa (umeda Digestie anaeroba
Bio-ETBE Bioetanol Sinteza chimica
Biocombustibili de generatia I
Tipuri de biocombustibili
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibili de generatia a II-a
materii lignocelulozice, recoltarea plantelor care nu sunt destinate
alimentatiei, biomasa reziduala
Bioetanol celulozic
Biocombustibili sintetici
Biogaz din material lignocelulozic
Biohidrogen din material lignocelulozic
Tipuri de biocombustibili
BiomasaBiomasa
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibil Materia prima Tehnologia de conversie
BioetanolBioetanol celulozic
Biomasa lignocelulozica sideseuri de biomasa
Hidroliza avansata si fermentatie
BiogazSNG (Gaz Natural Sintetic)
Biomasa lignocelulozica sideseuri de natura lignocelulozica
Piroliza/Gazificare
Biodiesel Biomass to Liquid (BTL), Diesel Fischer-Tropsch (FT), (bio)dieselsintetic
Biomasa lignocelulozica sideseuri de natura lignocelulozica
Piroliza/Gazificare si sinteza
Biohidrogen Biomasa lignocelulozica sideseuri de biomasa
Gazificare si sinteza / Procesbiologic
Alti biocombustibiliBiometanol, alcooli superiori, biodimetileter (Bio-DME
Biomasa lignoocelulozica sideseuri de natura lignocelulozica
Gazificare si sinteza
Biocombustibili de generatia a II-aBiocombustibili de generatia a II-a
Tipuri de biocombustibili
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibili de generatia a III-a
materii prime modificate genetic: plante oleaginoase cu o productivitate crescuta de ulei, biomasa lemnoasa cu continut mai mic de ligninapentru îmbunatatirea procesului de prelucrare
Biocombustibil obtinut din alge.
Tipuri de biocombustibili
Biocombustibili de generatia a IV-a
bazata pe culturi încrucisate sau modificate genetic care absorb înmod specific cantitati foarte mari de CO2
Bio-H2 din fermentatia biomasei selectionateBio-H2 din fotoliza apei utilizând microorganisme drept catalizator
BiomasaBiomasa
BiomasaBiomasa
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biodiesel - obtinere
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza alcalina Obtinerea de biodiesel pe cale enzimatica
Obtinerea de biodiesel prin transesterificarea alcalina/enzimatica a uleiurilor vegetale
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Beneficiile biodieselului
Reducerea emisiilor poluante (GHG) combustibil ultra curat, nu continenici sulf si nici aromatice
Toxicitatea Biodieselul nu este toxic.
Biodegradabilitatea Biodieselul este de 4 ori mai biodegradabil decatmotorina clasica.
Siguranta mai mare in ceea ce priveste stocarea, manevrarea si utilizarea punctul de inflamabilitate mai ridicat (130 ºC fata de 60 ºC pentru
motorina)
Reducerea dependentei energetice de piata mondiala a petrolului
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Principalele dezavantaje ale biodieselului:
Viscozitate mai mare pompare mai dificila Valori mai ridicate pentru temperatura de tulburare si punctul de lichefiere
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazuteconsum mai ridicat
Procent mai ridicat al emisiilor de oxizi de azot (NOx)
Puterea mai mica a motorului 5% mai mica comparativ cu dieselul clasic
Depunerile de la nivelul injectorului
Grad de uzura mai ridicat al motorului.
Costuri de productie mai mari
Biodiesel - dezavantaje
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biomasa lignocelulozicaUtilizarea lemnului deseuri lemnoase care pot fi valorificate ulterior pentru
obtinerea de biocombustibili
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biomasa lignocelulozica
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Procesarea biomaseilignocelulozice
H2SO3H2SO3
HClHClH2SO4H2SO4
H2SO3H2SO3
HClHClH2SO4H2SO4
Proces in 2 etapeProces in 2 etape
H2SO4 conc.H2SO4 conc.
SolventiorganiciSolventiorganici
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Bioetanol celulozicPretratarea biomasei lignocelulozice – scop
de a face celuloza mai accesibila hidrolizei enzimatice si de a solubiliza zaharurile din constitutia hemicelulozei
Pretratamentul biomasei: metode termice, enzimatice, acideHidroliza enzimatica
cu celulaze care initial hidrolizeaza celuloza la celobioza (dizaharid de glucoza) si ulterior celobioza este hidrolizata la glucoza
PretratamentPretratament
Hidroliza enzimaticaHidroliza enzimatica
FermentatieFermentatie
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibili de generatia a III-a - Algele
Posibilitati de valorificare a algelor
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibili de generatia a III-a - Algele
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibili de generatia a III-a - Algele
Selectia algelor trebuie sa tina cont de clima, energia solara, calitatea apei, viteza de crestere a algelor, continutul de ulei, compozitia uleiului de alge, cerintele pentru mediul de crestere, posibilitatea cresterii in bioreactoare.
Parametrii importanti pentru crestrea algelor: nivelul energiei solare, timpulde expunere la lumina (ciclul zi/noapte), temperatura si debitul apei din proces, continutul de CO2, continutul de macroelemente din mediul de crestere (C, N, P, Mg, Ca, K, Na, Cl), continutul de microelemente din mediul de crestere (Fe, B, Zn, Mn, Mo, Cu, Co, Cd,V, Al, Ni, Cr, Br, I, etc), continutul de vitamine.
Extractia uleiului de alge: procese clasice disponibile comercial (extractiaprin presare la rece), tehnologii noi (extractia cu microunde, ultrasunete, cu fluide supercritice)
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Biocombustibili- Apecte sintetice
Sursa: IEE Leipzig, 2007
AVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI AAVANTAJELE UTILIZARII BIOCARBURANTILOR SI A ALTOR CARBURANTI REGENERABILIALTOR CARBURANTI REGENERABILI –– 27 27 NoiembrieNoiembrie 2008, ISPE Bucuresti2008, ISPE Bucuresti
Va multumesc pentru atentie !
Recommended