지속적으로 재생 가능한 연료 공급원으로서의 바이오매스. 계획, 설명

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바이오매스는 식물과 동물 유래의 모든 유기물질을 합친 용어이다. 바이오매스는 XNUMX차(식물, 동물, 미생물 등)와 XNUMX차(XNUMX차 바이오매스를 처리하면서 발생하는 폐기물)와 사람과 동물의 폐기물로 구분됩니다. 차례로, 폐기물은 XNUMX차 바이오매스(짚, 상판, 톱밥, 나무 칩, 증류소 잔여물 등) 처리에서 발생하는 폐기물과 XNUMX차 동물과 인간의 생리적 대사 산물로 나뉩니다.

러시아 국민 경제의 다양한 부문에서 연간 유기 폐기물의 양은 390억 250천만 톤 이상이며, 농업 생산은 150억 100천만 톤을 생산하며, 그 중 700억 60천만 톤은 가축 및 가금류 사육에서, 10억 톤은 작물 생산에서 발생합니다. 목재 및 목재 가공은 XNUMX억 톤, 도시 고형 폐기물 - XNUMX천만 톤, 도시 폐수 - XNUMX천만 톤을 생산합니다(주어진 모든 값은 절대 건조 물질에 대해 제공됨).

XNUMX차 및 XNUMX차 바이오매스에 저장된 에너지는 여러 가지 방법으로 기술적으로 편리한 유형의 연료 또는 에너지로 변환될 수 있습니다.

식물성 탄화수소(식물성 기름, 고분자량 지방산 및 그 에스테르, 포화 및 불포화 탄화수소 등) 획득. 예를 들어, 러시아 남부 지역의 경우 디젤 연료에 유채기름을 첨가할 수 있습니다.
바이오매스(고체, 최대 60%)를 연료로 열화학적 전환: 직접 연소, 열분해, 가스화, 액화, 열분해.
바이오매스(습도 75% 이상)를 연료로 전환하는 생명공학적 전환: 저원자 알코올, 지방산, 바이오가스.

러시아 경제 발전의 현 단계에서 국가 과학 기술 프로그램 "환경 청정 에너지"에 따라 재생 가능 에너지는 마지막 두 방향으로 발전하고 있습니다.

바이오매스의 열화학적 전환

고체 바이오매스의 가스화를 위한 장비의 가장 활발한 개발 및 제작은 발전기 가스로 작동하는 자율적인 열 및 발전소를 만드는 것을 목표로 진행되고 있습니다.

이러한 가스 발생기를 기반으로 중앙 집중식 에너지 공급과 무관한 자율 설비 또는 스테이션을 만들어 원자재가 있고 에너지 공급이 부족한 국가의 모든 지역의 소비자에게 열과 전기를 공급할 수 있습니다. 이러한 지역에는 주로 시베리아, 극북 지역뿐만 아니라 임업(톱밥, 나무껍질, 나무 조각, 채찍, 그루터기) 및 작물 생산(짚, 해바라기 줄기, 옥수수 등)으로 인한 폐기물이 있는 대부분의 농촌 지역이 포함됩니다. ).

바이오매스의 생명공학적 전환

생명공학적 전환은 일반적으로 바이오매스를 사용하며, 무엇보다도 수분 함량이 75% 이상인 다양한 유기 폐기물을 사용합니다.

바이오매스를 연료와 에너지로 생물학적으로 전환하는 것은 두 가지 주요 방향으로 발전하고 있습니다.

에탄올, 저급지방산, 탄화수소, 지질을 생산하기 위한 발효 - 이 방향은 실제로 오랫동안 성공적으로 사용되어 왔습니다.
바이오가스를 얻습니다.

현재 바이오가스 생산은 주로 가축, 가금류, 농작물 생산, 식품, 주류 산업, 도시 폐수 및 퇴적물에서 발생하는 폐기물의 처리 및 처리와 관련되어 있습니다.

개발 중인 기술에 따르면, 주요 단계가 생산 조건에서 테스트되었으며, 액체 분뇨는 응고제-응집제로 전처리되어 대량의 유기 물질을 응집시킵니다. 후자는 25 및 50m3/h 용량의 원심분리기로 제거됩니다. 수분 함량이 70%인 결과 페이스트는 열 퇴비화를 거쳐 유기 비료(33~35t/일)를 생산합니다. 습도 99%의 액체 부분은 고정된 미생물이 있는 "5세대" 소화조에서 2500일의 체류 시간으로 발효됩니다. 예상 바이오가스 생산량은 23m25/일이며 발열량은 3~360kJ/m370(정상 조건에서)입니다. 발효된 덩어리(3-20m5)는 표면적이 6헥타르인 연못 시스템에서 추가로 정제됩니다. 이 기술을 사용하면 자본 투자 규모가 6~XNUMX배 감소합니다. 연못의 표면적과 토지 회수량이 XNUMX배 감소합니다. "XNUMX세대" 소화조를 만들고 미생물총을 고정하기 위한 기질 운반체를 선택할 때 진지한 연구가 필요합니다.

러시아의 다중 구조 농업 생산의 창출과 농민 및 자립 농민의 새로운 소유자의 출현으로 인해 소규모이고 운영하기 쉬운 바이오가스 시스템 생산의 개발, 창출 및 숙달이 필요했습니다.

자연 조건에서 동물 배설물을 포함한 모든 유형의 바이오매스는 분해되는 유기체, 곰팡이 및 박테리아의 영향으로 기본 화합물로 분해되어 토양 부식질에서 발생합니다. 이 공정에서는 습기, 열 및 빛의 부재가 선호됩니다. 공정의 마지막 단계에서는 호기성 또는 혐기성으로 분류된 다양한 박테리아의 작용으로 완전한 분해가 발생합니다. 호기성 박테리아는 주로 산소가 있는 상태에서 발생하며, 이들의 참여로 바이오매스 탄소는 CO로 산화됩니다.₂. 외부 환경으로부터 산소 공급이 부족한 밀폐된 공간에서는 탄수화물 분해로 인해 존재하는 혐기성 박테리아가 발생합니다.

궁극적으로 활성으로 인해 탄소는 완전히 산화된 CO로 나누어집니다.₂ 완전히 복원된 CH₄. 수용성 질소 화합물과 같은 영양소는 토양 부식질 비료로 유지됩니다. 미생물에 의해 수행되는 바이오매스 분해 반응은 발효 공정을 의미하기도 하지만, 혐기성 조건에서 발생하는 공정의 경우 "발효"("발효")라는 용어가 선호되는 경우가 많습니다.

바이오가스 - 혼합물 CH₄ 및 CO₂, 특수 장치인 바이오가스 발생기(그림 5.1)로 형성되며, 최대 메탄 방출을 보장하는 방식으로 설계 및 제어됩니다(문헌에서는 이러한 장치에 대한 "메탄 탱크"라는 이름도 찾을 수 있습니다). 바이오가스를 연소하여 얻은 에너지는 건조 원료가 보유한 원래 에너지의 60~90%에 달할 수 있습니다. 그러나 가스는 95%의 물을 함유한 액체 덩어리에서 얻어지므로 실제로 수율을 결정하는 것은 매우 어렵습니다. 이 공정의 또 다른 매우 중요한 이점은 폐기물에 원래 물질보다 질병을 유발하는 유기체가 훨씬 적게 포함되어 있다는 것입니다. 그러나 혐기성 소화 과정에서 모든 기생충과 병원성 미생물이 죽는 것은 아닙니다.

바이오가스 생산은 적절한 바이오가스 발생기가 기존 폐기물 처리 과정에서 작동할 때 경제적으로 실현 가능하고 바람직해집니다. 이러한 흐름의 예로는 하수 시스템, 돼지 농장, 도살장 등의 폐수가 포함됩니다. 이 경우 비용 효율성은 사전 폐기물 수집이나 공급 프로세스의 구성 및 관리가 필요하지 않기 때문입니다. 폐기물의 양과 시기는 이미 알려져 있으며, 남은 것은 이를 바이오가스와 비료로 처리하는 것뿐입니다.

그림 5.1. 바이오가스 발생기의 유형(확대하려면 클릭): 1 - 재료 입력; 2 - 가스 파이프라인; 3 - 탈착식 덮개; 4 - 가공된 재료의 출력; 5 - 분할 벽; 6 - 발효기; 7 - 가스; 8 - 수신기; 9 - 밸브; 10 - 교반기; 11 - 유리; 12 - 가공 제품 용기; 13 - 가스 발생기; 14 - 가스 공급; 15 - 버너; 16 - 열교환기; 17 - 물가스 탱크

다양한 규모의 설비에서 바이오가스 생산이 가능합니다. 이는 완전한 생태주기의 구현을 달성하는 것이 바람직한 농공업 단지에서 특히 효과적입니다. 이러한 단지에서 분뇨는 개방형 분지에서 혐기성 소화 후 호기성 처리를 거칩니다. 바이오가스는 조명, 전력 기계, 운송, 발전기 및 난방에 사용됩니다. 수영장에서는 조류를 키워 가축에게 먹이를 줄 수 있습니다. 호기성 발효 후 완전히 처리된 폐기물은 비료로 사용되기 전에 물고기 우리와 물새 연못에 공급될 수 있습니다.

이러한 계획 구현의 성공 여부는 전체 프로젝트의 체계적 정교화 품질, 설계 표준화 정도 및 유지 관리의 규칙성에 직접적으로 달려 있습니다.

저자: 마고메도프 A.M.

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즉, 대부분의 플라스틱 유형을 다양한 스펙트럼 및 작업에 사용할 수 있는 가장 유용한 연료로 변환하는 것입니다. 동시에 전문가들이 특성과 특성면에서 가솔린 및 디젤을 연상시키는 플라스틱을 연료로 변환하는 새로운 기술 프로세스를 발명하고 테스트했다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이 기술 프로세스는 폴리프로필렌을 최종 변환 제품으로 사용하는 것과 관련이 있습니다.

폴리프로필렌은 어린이 장난감, 의료 기기 및 환경 친화적인 기기에서 흔히 볼 수 있는 상당히 일반적인 재료이며 값이 싸고 변경하기 쉽습니다. 변형제로서 과학자들은 액체의 성질과 기체의 성질을 모두 지닌 소위 초임계수를 심해 압력의 716배의 평균 압력에서 화씨 932도에서 2,300도 사이로 가열하여 사용할 것을 제안했습니다.

이러한 폴리프로필렌의 화학적 변형으로 플라스틱을 연료로 전환하는 것이 가능해집니다. 특히 전문가에 따르면 다양한 분야에서 널리 사용되는 거의 모든 플라스틱이 이러한 절차에 적합하기 때문입니다. 프로젝트 완료에 대한 소식을 기다리는 것이 남아 있습니다.

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