Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Biotechnologie pozyskiwania źródeł energii odnawialnej.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Biotechnologie pozyskiwania źródeł energii odnawialnej."— Zapis prezentacji:

1 Biotechnologie pozyskiwania źródeł energii odnawialnej

2 Biologiczne źródła energii, paliw gazowych i ciekłych

3 Sposoby pozyskiwania energii z surowców biologicznych

4 Zawartość energetyczna różnych paliw PaliwoEnergia (GJ/t) Gaz ziemny55 Węgiel28 Benzyna47 Olej napędowy43 Drewno15 Papier17 Gnojowica16 Słoma14 Trzcina cukrowa14 Odpady komunalne 9 Odpady przemysłowe16 Siano 4

5 ŹródłoTyp paliwaOrganizmWydajność (sm/ha/rok) Drzewa leśne Drzewa szybkorosnące Trawy wieloletnie Odpady ze zbóż Odpady komunalne Rośliny uprawiane Rośliny wodne Drobnoustroje Drewno Słoma Odpady Sacharoza Skrobia Olej Materiał roślinny Wodór Olej Różne gatunki Wierzba Topola Miscanthus sp. Hemmthria Pennisetum Łodygi trzciny cukrowej Słoma kukurydziana, ryżowa, jęczmienna itp.. - Trzcina cukrowa Buraki cukrowe Kukurydza Ziemniaki Rzepak Słonecznik Soja Lilia wodna Tatarak Cyjanobakterie, Mikroglony Botryococcus braunii 10 –35 6 – – – – – 70 8 – – 21 2 – 3 52 –

6 Fermentacja metanowa ścieki odpady płynne osady ściekowe odpady komunalne odpady z przemysłu rolno-spożywczego ścieki oczyszczone osady ustabilizowane biogaz

7 Fermentacja metanowa Przekształcenie związków organicznych o różnym stopniu utlenienia do metanu i CO 2 w warunkach beztlenowych. Proces jest kilkuetapowy, prowadzony przez konsorcjum bakterii. Ostatni etap – bakterie metanowe Produkt końcowy – biogaz, zawierający 55 – 75% metanu, 20 – 40% CO 2, % wodoru

8 Fermentacja metanowa CO 2 + H 2 CH 4 + 2H 2 O 4HCOOH CH 4 + 3CO 2 + 2H 2 O 4CH 3 OH 3CH 4 + CO 2 + 2H 2 O CH 3 COOH CH 4 + CO 2 Reakcje metanogenezy z różnych substratów Reakcje te prowadzone są przez drobnoustroje należące do Archebacteria, Będące ścisłymi beztlenowcami; większość z nich jest organizmami termofilnymi. Wykorzystują one CO 2 jako źródło węgla, NH 4 + jako źródło azotu i H 2 S jako źródło siarki.

9 Współzależność bakterii acetogennych i metanowych Fermentacja metanowa

10 Rodzaje reaktorów i techniki fermentacji anaerobowej

11 Schemat przydomowej wytwornicy biogazu

12 INSTALACJA DO WYTWARZANIA BIOGAZU Z ORGANICZNYCH ODPADÓW STAŁYCH (SALZBURG, AUSTRIA) W instalacji przerabianych jest rocznie ton odpadów w jednofazowym procesie fermentacji beztlenowej. Odpady rozdrobnione do 40 mm są transportowane do dozownika, mieszane ze szlamem fermentacyjnym. i podgrzewane do 55 C, a następnie wprowadzane do bioreaktora. Wydajność 135 m 3 biogazu/T odpadów. Przetworzenie na energię elektryczną – 250 kWh ze 135 m 3 biogazu.

13 Schemat instalacji wykorzystującej odpady browarnicze do wytwarzania energii w obiegu zamkniętym

14 SubstratWydajność biogazu m 3 /m 3 /dzień Czas zatrzymania (h) Osad ściekowy pierwotny Osad ściekowy wtórny Odpady komunalne Obornik bydlęcy Obornik świński 0,9 – 3,0 0,7 – 2,4 2,4 – 3,6 1,0 5 – – Efektywność wytwarzania biogazu

15 RoślinaWydajność (kg/ha/rok) Wieloletnie Kakaowiec860 Drzewo oliwne Awokado Palma kokosowa Palma makauba Palma olejowa Roczne Kukurydza145 Bawełna273 Soja375 Słonecznik800 Orzeszki ziemne890 Rzepak Rycyna Jojoba Wytwarzanie oleju przez rośliny

16 Organizmy wytwarzające i akumulujące oleje mogące znaleźć zastosowanie jako paliwo Oleje wytwarzane biologicznie Rośliny Hevea brasiliensis (kauczukowiec) 3 – 10 t/ha/rok Eucalyptus globus Drobnoustroje Glony (oleje terpenoidowe) Botrycoccus braunii53 – 75% s.m. Chlorella vulgaris40 – 58% s.m. Phaedodactylum tricornutum31% s.m. Hydrokraking i destylacja oleju z Botrycoccus braunii daje 62% benzyn, 15% paliwa lotniczego, 15% oleju napędowego, 3% olejów cięzkich Drożdże Apiatrichium curvatum (triacyloglicerole) do 80& s.m.

17 Komórki drożdży Apiatrichium curvatum wytwarzające i magazynujące duże ilości lipidów

18 Biodiesel Porównanie właściwości oleju napędowego, olei roślinnych i modyfikowanych olei roślinnych CechaOlej napędowy Olej rzepakowy Olej słoneczniko wy Olej sojowyKrakowany olej sojowy Modyfikowa ny olej kokosowy Gęstość (kg/l) Lepkość (cSt) Punkt zapłonu ( C) Liczba cetanowa Wartość energetycz na (MJ/kg) 0,85 2,8 – 3,5 64 – – ,78 – – – – ,86 – 0,92 34 – – – ,88 – 0,91 33 – – – ,88 7,74 Brak danych 43 40,6 0,81 2,58 BD 60,5 47,5

19 Biodiesel Modyfikacje olei roślinnych mające na celu polepszenie cech paliwowych 1.Mieszanie z olejem napędowym i alkoholami (obniżenie lepkości) Problem – separacja faz 2.Mikroemulgacja – dyspersja mieszaniny oleju, oleju napędowego, środka powierzchniowo-czynnego i krótkołancuchowego alkoholu 3.Piroliza (ogrzewanie w temp. 300 – 500 C w obecności katalizatora) Rozpad triacylogliceroli. Problem – wydajność (do 80%), koszt 4. Transestryfikacja. Tworzenie estrów metylowych lub etylowych.

20 Transestryfikacja triacyloglicerydów Warunki: stosunek molowy metanol lub etanol: olej 6:1, kataliza alkaliczna (NaOH lub KOH), kwasowa (HCL lub H2SO4), lub enzymatyczna (lipaza).

21 CechaOlej napędowy Estry metylowe z oleju rzepakowego Estry etylowe z oleju rzepak. Estry metylowe z oleju słoneczn. Biodiesel EN Gęstość (kg/l) Lepkość (cSt) Punkt zapłonu ( C) Liczba cetanowa Wartość energetyczn a (MJ/kg) ,8-3, ,5-46 0,77-0,88 6,1-7, ,88 6, ,5 0,89 4, ,88 3,5-5,0 >101 >51 Brak danych Porównanie właściwości oleju napędowego i estrów z olei roślinnych

22 Wytwarzanie wodoru w układach biologicznych Technologie wytwarzania wodoru: - reforming metanu - zgazowanie węgla - termokatalityczna przeróbka pary wodnej (katalizator zeolitowy) - elektroliza wody - gazyfikacja biomasy - piroliza biomasy - bezpośrednie wytwarzanie przez drobnoustroje Drobnoustroje wytwarzające wodór: glony zielone; bakterie fotosyntetyzujące (np. Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides), inne bakterie (np. Clostridium butylicum, Clostridium bifermentans, Enterobacter aerogenes; warunki beztlenowe, substraty – mąka, skrobia, wydajność – 4 – 6 g z kg Substratu).

23 Wytwarzanie wodoru w układach biologicznych Szlaki wytwarzania wodoru przez drobnoustroje fotosyntetyzujące a/ szlak bezpośredni; w warunkach niskiego poziomu siarki; b/ szlak pośredni c/ szlak z wykorzystaniem fotosystemu


Pobierz ppt "Biotechnologie pozyskiwania źródeł energii odnawialnej."

Podobne prezentacje


Reklamy Google