Upload
ecolife-journal
View
289
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Современные технологии конверсии биомассы в
топливоС.Д.Варфоломеев
А.И.Папуша
Биомассы, отходы
Химическое и биотехнологическое
преобразование
СО2
Биотопливо – энергоносители из возобновляемого сырья
Топливо для автомобилей, авиации и реактивных двигателей
Биогаз
Альтернативное электричество
- Преобразование солнечной энергии
-Постоянно возобновляемое сырье
- Глобальная стабилизация CO2
2020г. – 15-20%2030г. – 25-30%Мировой рынок
Распределение нефти по продуктам переработки*
1 баррель сырой нефти (42 галлона) дает 45 галлоновнефтепродуктов.Их распределениеНазвание кол-во, доля, галлон %
Бензин 19 42.2Диз. топл. 11 24.4Реакт. топл. 4 8.9Сжиж. газ 2 2.2Итого: авт. топл. 68.8
* U.S. Energy Information Administration (EIA) 2011.10.02.
Возобновляемая энергия в России
Органические отходы и
торф
500 млн тонн/год-ОТХОДЫ ТорфВСЕГО (запасы) 175 миллиардов тонн350 млн тонн возобновляемого торфа в год
Получение электричества из солнечной
энергии
Конверсия органических отходов в топливо-кардинальное решение экологической и энергетической проблем
Хеми-и лигно-целлюлозы - основные резервы для производства биотоплива
Органические отходы
Гранулы
Био нефть,экобиобензин
Этанол
Бутанол
Биокетали
Газификация (CO, H2)
Углеводороды
СССР: Гидролиз биомассы и промышленное производство этанола – 22 предприятия
Реактор 80 м3
0,5% H2SO4, ~ 200o Cτгидролиза ~ 30 – 50 мин
Этанол, фурфурол,дрожжевая биомасса
Преобразование биомассы в топливо
Лигно-целлюлозные материалы
Тепловая газификация
Анаэробный пиролиз
Анаэробная микробная конверсия(биогаз)
Химические и ферментативные методы
Гидролиз
Растворимые углеводы
Этанол Бутанол
Высокооктановые добавки
Растворение в органической
фазе
Грануляция и структуризация
биомассы
Современное биотопливо – комбинация химии и биотехнологии
Биоспирты Биодизель Биокетали Биоводород-биофотолиз воды Бионефть и синтетическая нефть Биобензин Новое авиационное топливо Технологии ракетного двигателя
Биоэтанол и биобутанол
Криоиммобилизированные клетки
“Неподвижные” клетки Макропористые структуры,
проникновение субстратов и продуктов Живые клетки, кофакторы (ATP, NAD),
сложные химические трансформации Нет роста клеток Разделение, изоляция и очистка
продуктов
Патент Российской Федерации № 2391402 (10.06.2010) Иммобилизированный биокатализатор для изготовления этанола из пентоз
Новое биотопливо. Биопродукты с увеличенным
октановым числом
Биокетали – новое биотопливо.Химическая модификация глицерина и углеводов –преобразование в соединении, растворимые в традиционном топливе
Растворимые в углеводородах, углеводы и полиолы
О
О
СН3
СН3
О
О
СН3
СН3
ОН
О
О
С2Н5
СН3
ОН
О
О О
ОСН3
СН3
СН3
СН3
CH2
О О
ОСН3
СН3
СН3 СН3
О
OCHО
OCH
O
O
OCH
O
O
HО
О
О
Биофотолиз воды- раздельное производство водорода и кислорода
Биофотолиз воды с использованием сопряженных микробных культур
222 22 OHOH hv +=→
2CO 2H
2O
свет Фотосинтетические культуры
80 литров H2/м2 день
Анаэробное производство водорода
Проект ИСКУСТВЕННЫЙ ЛИСТ «Искуственный лист" основан на клетках Chlorella vulgaris
иммобилизированных в поливинил алкоголь криогеле
Листы криогеля ПВА, полученные замораживанием и оттаиванием
раствора полимера
Устройство фильтрации для иммобилизации клеток Chlorella vulgaris
Слои криогеля ПВА PVA с иммобилизированными клетками Chlorella vulgaris
Пиролиз отходов, производство бионефти и
синтетической нефти
Био нефть(биомасса)Синтетическое топливо(полимеры)
Новые методы быстрого нагрева
- Микроволновое излучение- Индукционные токи высокой
частоты
Индукционный ток высокой частоты
Время нагрева5-20 сек
T-скачок до 800 oC
Реактор
Мгновенный пиролиз полимеров,биомассы (бионефть)
Мгновенный пиролиз полиэтилена – прямое формирование моторного
топлива
Электромобиль-принципиально новая структура энергетики
Рост потребности в электроэнергии Стимулирование освоения
возобновляемых источников энергии Технологии ракетного двигателя
Городские электромобили
Прототип «Eliica» (Япония)
Мощность 640 л.с. Развивает скорость 370 км/ч
Экономичность электромобилей
. По данным «JD Power and Associates», владельцы машин на электоротяге
тратят на топливо около $18 в месяц, тогда как для водителей машин с ДВС этот показатель
достигает $167 в месяц.
На фирме Конгран (учредитель ИБХФ РАН) – резиденте Сколково, разработан прототипсуперконденсатора с высокой плотностью энергии
Технологии ракетного двигателя
Технологии ракетного двигателя Реактивный двигатель – новый тип
химического реактора Jet – el –технология (производство
электричества) Jet – syn gas Температура 800-2500 oC
Высокая скорость и производительность
Российское космическое агентство (РКА), д.т.н. А.И. Папуша
Технологии ракетного двигателя
Биомасса (80% воды) Смесь воды и угля Нефтеные отходы Генерация синтетического газа Попутный газ(91% N2)
Технологии ракетного двигателя
Эффективность сгорания до 99.999 % Реагенты топлива с большим
содержанием воды, до 80% (20) Высокая минеральная компонента, до
80% (43) Стабильное горение Мобильный блок
Базовый исполнительный модуль
Габариты 4,5х1,8х2,0 м
Проблемы
Государственное регулирование инвестиционной политики,налоговых льгот,акцизов
Технологизация процессов,переход на опытно-промышленный и промышленный уровень
Создание системы стандартизации топлив