Էներգիա և շրջակա միջավայր

Բույսերից մինչև կենսավառելիք. Կենսազանգվածի նախամշակման բացատրություն

Բույսերից մինչև կենսավառելիք. Կենսազանգվածի նախամշակման բացատրություն

Կենսաէթանոլի գործարան Seal Sands- ում, Teeside, Մեծ Բրիտանիա [Պատկերի աղբյուրը ՝Նիկ Բրամհալ, Flickr]

Կենսազանգվածի վերականգնվող էներգիան այժմ ամբողջ աշխարհում վերականգնվող էներգիայի զարգացման հիմնական բաղադրիչն է: Այս գործընթացի համար օգտագործվող վառելիքը, որը հայտնի է որպես նախնական ֆոնդեր, բաղկացած է լիգնոցելյուլոզային կենսազանգվածից, այսինքն ՝ բարդ կառուցվածք ունեցող բույսերից, որոնք պարունակում են ցելյուլոզայի, հեմիցելյուլոզայի և լիգնինի պոլիմերներ: Սովորաբար, դրանք նյութեր են, ինչպիսիք են ծղոտը, եգիպտացորենի մթերումը, խոտի խիտը կամ փայտի թափոնները, որոնք հիմնականում օգտագործվում են կենսավառելիքի արտադրության համար, ինչպիսիք են բիոէթանոլը, որոնք պետք է ենթարկվեն խմորման գործընթացին, երբ շաքարերը վերածվում են ալկոհոլի (էթանոլը որպես ձև է): ալկոհոլի): Ավտոմեքենաների երաշխիքներից շատերն ընդունում են առավելագույնը 5 տոկոս բիոէթանոլ / 95 տոկոս բենզինային խառնուրդ: Հնարավոր են ավելի ուժեղ խառնուրդներ, բայց դրանք հաջողակ լինելու համար սովորաբար պահանջում են փոխել մեքենան:

Խմորման գործընթացից առաջ շաքարերը պետք է դուրս գան լիգնինից ՝ նախնական բուժման մի շարք գործընթացների միջոցով: Այս գործընթացները կարող են նաև արտադրել տարբեր ենթամթերքներ `կենսազտիչի ինտեգրված գործընթացների միջոցով:

Ածխաջրածին պոլիմերները ցելյուլոզա և հեմիցելյուլոզա և անուշաբույր պոլիմերային լիգնին պարունակում են ածխածնի շաքարեր, որոնք սերտորեն կապված են լիգնինի հետ: Ասել է թե ՝ նրանք թակարդում են լիգնոցելյուլոզայի մեջ: Սա նշանակում է, որ դրանք նախ պետք է անջատվեն լիգնինից, ապա հիդրոլիզացվեն ՝ օգտագործելով թթու կամ ֆերմենտներ, որպեսզի դրանք բաժանվեն շաքարերի (պարզ մոնոսախարիդների), որպեսզի դրանք կարողանան օգտագործվել կենսավառելիքի համար:

Այս ընթացակարգի նախնական քայլը մեխանիկական է: Բույսերը պետք է մանրացնել և աղալ, որպեսզի դրանց չափը նվազեցվի, բյուրեղայնությունը նվազի, պոլիմերացումը նվազեցվի և թթվի կամ ֆերմենտի հիդրոլիզի ազդեցությունը մեծանա: Սա նաև բարելավում է կենսազանգվածի էներգիայի խտությունը, որպեսզի այն ավելի հեշտությամբ տեղափոխվի դաշտից կետ ՝ օգտագործման համար: Սովորաբար, կենսազանգվածը վերածվում է գնդիկների, խորանարդի կամ ձագերի (չափով և ձևով նման է սառույցի հոկեյի տապակին): Դրանք կարող են նաև ջերմային և ճնշման միջոցով վերածվել «բիոզարածնի» կամ «բիո յուղի»:

Կոտորակումն այն գործընթացն է, որի ընթացքում կենսազանգվածը վերածվում է լիգնինի, ցելյուլոզայի և հեմիցելյուլոզայի, որոնք ավելի հեշտությամբ կարող են մշակվել կենսաֆաբրիկայում:

Հաջորդ քայլը գոլորշու պայթյունն է, որի ընթացքում կենսազանգվածի մանրաթելային կառուցվածքը քայքայվում է բարձր ճնշման գոլորշուով, ապա արագ ճնշվում Սա ոչնչացնում է մանրաթելերը ՝ դրանով իսկ հնարավորություն տալով հետագա նախնական բուժման գործընթացներին: Նույն արդյունքի հասնելու այլ մեթոդներից են ամոնիակի մանրաթելերի պայթյունը, որի դեպքում կենսազանգվածը բուժվում է հեղուկ ամոնիակով `բարձր ջերմաստիճանում և ճնշման տակ, և գերկարճորեն ածխածնի երկօքսիդի պայթյունով, որի դեպքում կենսազանգվածը բուժվում է ածխաթթու գազով:

ԱՄՆ Գյուղատնտեսության դեպարտամենտի (USDA) Գյուղատնտեսական հետազոտությունների ծառայության գիտնականները եգիպտացորենի խառնուրդին ավելացնում են նոր խմորիչ շտամ `բուսական շաքարներից էթանոլի խմորման մեջ դրա արդյունավետությունը ստուգելու համար [Պատկերի աղբյուրը ՝ԱՄՆ գյուղատնտեսության նախարարություն, Flickr]

Ալկալային հիդրոլիզը ենթադրում է երկար ժամանակահատվածում ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում ալկալինի բարձր կոնցենտրացիայով կենսազանգվածի բուժում: Այս նպատակով օգտագործվող նյութերը ներառում են նատրիումի հիդրօքսիդ, կալցիումի հիդրօքսիդ կամ ամոնիակ: Այս գործընթացի առավելությունները ներառում են ցածր ջերմաստիճան և ճնշում, շաքարի պակաս քայքայում և կծու աղերից շատերը վերականգնելու ունակություն: Այնուամենայնիվ, պահանջվող երկար ժամանակահատվածը և ալկալինի մեծ խտությունը հիմնական թերություններն են:

Lowածր ջերմաստիճանի կտրուկ ապամոնտաժումը (LTSD) Bio-Process Innovation Inc- ի կողմից մշակված գործընթաց է, որն օգտագործում է փոքր քանակությամբ ոչ թունավոր քիմիական նյութեր: Ընկերությունը ԱՄՆ-ի Ինդիանա նահանգում կառուցեց մեկ տոննա փորձնական գործարան, բայց գործընթացն այժմ լայնորեն հասանելի է առևտրի համար `այլ վայրերում կենսաբուծարաններում օգտագործելու համար:

Co-solvent Enhanced Lignocellulosic Factionation (CELF) ֆրակցիայի համար օգտագործում է օրգանական միացություն, որը կոչվում է tetrahydrofuran (THF), նոսր ծծմբական թթվի հետ համատեղ: Այն կարող է խմորման համար բարձր շաքար արտադրել: Այն կարող է նաև արտադրել մի շարք օգտակար օրգանական միացություններ, ներառյալ ֆուրֆուրալը (որը կարող է օգտագործվել որպես գյուղատնտեսական թունաքիմիկատների մատակարարման օժանդակ միջոց և որպես քիմիական լուծիչ), 5-հիդրօքսիմեթիլֆուրֆուրալ և լեվուլինաթթու, որոնք կարող են կատալիտիկ կերպով վերածվել քիմիական նյութերի կամ վառելիքի: Այս գործընթացը մշակվել է Կալիֆոռնիայի համալսարանի կողմից և արտոնագրվել է CogniTek- ի կողմից: Գործընթացը առեւտրայնացնելու համար ստեղծվել է մի ընկերություն, որը կոչվում է MG Fuels:

Organosolv- ն օգտագործում է օրգանական լուծիչներ, ինչպիսիք են էթանոլը, մեթանոլը, բութանոլը և քացախաթթուն `լիգնինը և հեմիցելյուլոզան լուծելի դարձնելու համար: Արտոնագրված օրգանոլվացման գործընթացը մշակվել և արտոնագրվել է American, Science and Technology AST- ի կողմից, չնայած ներկայումս այն միայն պիլոտային մասշտաբի է: Գործընթացը վերափոխում է լիգնոցելյուլոզային կենսազանգվածը շաքարերի, մաքուր լիգնինի, պալպի և կենսաքիմիական նյութերի և ներառում է կոտորակում և հիդրոիզացում `շաքարի ավելի քան 95 տոկոս բերք ստանալու համար:

Օզոնոլիզը ֆերմենտի հիդրոլիզից առաջ կենսազանգվածի օզոնով բուժումն է:

Պիրոլիզը ամենահայտնի գործընթացներից մեկն է, որը ներառում է ջեռուցման միջոցով քիմիական տարրալուծում: Ֆլեշ պիրոլիզը դրան հասնում է 1-2 վայրկյանի ընթացքում `օգտագործելով մինչև 500 ° C ջերմաստիճան: Պիրոլիզի շարժական ստորաբաժանումները ներկայումս օգտագործվում են ամբողջ աշխարհի մի շարք կազմակերպությունների շրջանում, ինչպես նաև տեղական մակարդակում են տեղակայված զարգացող երկրներում `համայնքային մասշտաբով կենսավառելիք արտադրելու համար: Torrefaction- ը պիրոլիզի ավելի մեղմ ձև է, որի ընթացքում ջերմաքիմիական գործընթացն իրականացվում է 200-350 ° C ջերմաստիճանում `թթվածնի բացակայության դեպքում, որն առաջացնում է տրոհված կենսազանգված կամ ածուխ, որն առավել հայտնի է որպես« բիո ածուխ »:


Դիտեք տեսանյութը: Սովորենք անգլերենԴաս 1Present Simple (Հունվարի 2022).