Іермохімічні процеси

Біомаса може спалюватися або піддаватися піролізу безпосередньо після попереднього сортування й здрібніння. Однак, вона може бути ще й оброблена хімічно для того, щоб одержати вихідний матеріал для спиртової ферментації або вторинне паливо. Розглянемо декілька найбільш важливих прикладів з великого числа можливих.

Гідрогенізація. Здрібнену, що розклалася або переварену біомасу, наприклад гній, нагрівають в атмосфері водню до температури близько 600

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

°С при тиску близько 5 МПа. Одержувані при цьому горючі гази, переважно метан і етан, при спалюванні дають близько 6 МДж на 1 кг сухої сировини.

Гідрогенізація із застосуванням CO і пари. Ведеться аналогічно попередньому процесу, але нагрівання провадиться в атмосфері CO і водяної пари при температурі 400 °С и тиску 5 МПа. Із продуктів реакції отримують синтетичну нафту, яку можна використовувати як паливо.

Гідроліз під впливом кислот і ферментів. Целюлоза, що складає основну масу сухого залишку рослин (від 30 до 50%), важко піддається гідролізу й зброджуванню за допомогою мікроорганізмів. Перетворення целюлози в цукри, які можуть сброджуватися, можливо шляхом нагрівання в сірчаній кислоті або під впливом ферменту целюлози деяких мікроорганізмів. Отримані продукти можна використовувати як їжу для великої рогатої худоби.

Метиловий спирт як паливо.

Метиловий спирт (метанол) - отрутна рідина, одержувана в процесі каталітичної реакції між Н2 і CO при температурі 330 °С и тиску 15 МПа:

2Н2 + CO = CH3OH Ці гази - компоненти синтетичного газу, вони можуть виходити при газифікації біомаси. Метанол можна використовувати як замінник бензину з теплотою згоряння 23 МДж/кг.

Спиртова ферментація (шумування)

Етиловий спирт (етанол) C2H5OH у природних умовах утворюється з сахарів відповідними мікроорганізмами в кислому середовищі, pH - від 4 до

5. Подібний процес спиртової ферментації в усьому світі використовують для одержання питного спирту. Найбільш часто використовуються мікроорганізми - дріжджі виду Saccharomyces cerevisiae, які гинуть при

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

концентрації спирту вище 10%, тому для підвищення концентрації використовують перегонку або фракціонування. Після перегонки (дистиляції) виходить кипляча при постійній температурі суміш: 95% етанола й 5% води. Збезводнений етанол у промислових умовах виробляється шляхом спільної перегонки з розчинником типу бензолу. При шумуванні губиться лише 0,5% енергетичного потенціалу сахарів, інші втрати енергії пов'язані з перегонкою. Необхідну теплову енергію можна одержати, спалюючи відходи біомаси, що залишаються.

Вихід етанолу з деяких технічних культур

Культура	Вихід етанолу з 1 т
Цукровий очерет	70
Маніок	180
Солодке сорго	86
Солодка картопля	125
Зернові (кукурудза)	370
Плодові	160