GAZEIFICAREA BIOMASEI

EVALUAREA Activitate individual (referat + prezentare) Activitate practic (laborator) Examen final 30 % din nota final 30 % din nota final 40 % din nota final

Surse finite sau neregenerabile

Surse regenerabile

CEREREA MONDIALA DE ENERGIE PRIMARA

CARBUNELE

PETROLUL

GAZUL NATURAL

URANIU

ENERGIA HIDRAULICA

BIOMASA O important surs regenerabil de energie Utilizarea biomasei ca surs de energie este de interes datorit urmtoarelor beneficii: Biomasa este o sursa regenerabil de energie, cu potenial durabil i relativ ecologic. O gama foarte mare de materiale diverse, sunt disponibile din biomasa oferind utilizatorului spre exploatare multe caracteristici structurale noi. Utilizarea sporit a biomasei ar putea extinde durata de via a rezervelor de petrol brut. Combustibilii din biomas au un coninut neglijabil sulf i, prin urmare, nu contribuie la emisiile de dioxid de sulf, care provoac ploile acide. Combustia biomasei produce mai puin cenu dect arderea crbunelui, iar cenua produs poate fi folosit ca sol aditiv la ferme, etc Combustia deeurilor agricole i forestiere precum i a deeurilor solide municipale pentru producerea de energie este o utilizare eficient a deeurilor care reduce problema semnificativ de eliminare a acestora, n special n zonele urbane. Biomasa este o resurs intern care nu este supus fluctuaiilor preului mondial sau incertitudinilor de aprovizionare din importurile de combustibili. Biomasa este o surs curat, regenerabil de energie, care ar putea mbunti mediul nostru, securitatea economiei i energiei Utilizarea biomasei ar putea fi o modalitate de a preveni producerea unei cantiti mari de dioxid de carbon n atmosfer.

CONVERSIA BIOMASEI

COMBUSTIA SAU ARDEREA DIRECTA PIROLIZA

LICHEFIEREA DIRECTGAZEIFICAREA Comparaie ntre randamente produselor rezultate la piroliza si gazeificareTipul procesului Condiii % Lichide % Carbune % Gaze

Piroliza rapid

Temperaturi moderate (~ 500 C), timp de reziden extrem de scurt (~ 1s)Temperaturi moderate (~ 500 C), timp de staionare moderat (~ 11 20 s)

75

12

13

Piroliza moderat

50

20

30

Piroliza lent (carbonizare)Gazeificarea

Temperaturi sczut (~ 400 C), timp exterm de lung de staionare a soliduluiTemperaturi ridicate (~ 800 C), timp lung de staionare a solidului i gazelor

30

35

35

5

10

85

Aplicaiile industriale ale gazelor de sintezTipul gazului de sintez Gaze cu puterea caloric mic Gaze cu puterea caloric medie Gaze cu puterea caloric mare Puterea caloric (MJ/m3) 3,5 10 Aplicaii industriale

Combustibil pentru turbine de gaz i combustibil pentru procesele de topire Combustibil pentru turbine de gaz, producerea de hidrogen, ca amestec de alimentare n celulele de combustie, sinteze chimice i de combustibili, ca substitut al gazului natural prin metanare Combustibil pentru turbine de gaz, ca substitut al gazului natural, producerea de hidrogen, ca amestec de alimentare n celulele de combustie, sinteze chimice i de combustibili

10 20

20 35

Substitut de gaz natural (SNG)

> 35

ca substitut al gazului natural, sinteze chimice, producerea de hidrogen, ca amestec de alimentare n celulele de combustie

b) PROCESE DE CONVERSIE CHIMIC A BIOMASEI

Hidroliza biomasei catalizat enzimatic este o reacie mult mai lenta dect hidroliz acid. Acest proces necesit ca biomasa s fie disponibil n particule cu o dimensiune ct mai mic i este inhibat de lignin i derivaii ligninei. Mai mult dect att, recuperarea enzimelor este dificil. Hidroliza acid biomasei este limitat de coroziunea acizilor i problemele costisitoare de recuperarea a acidului

Exist multe dificulti n hidroliza ntr-o singur etap a biomasei. Aceste dificulti sunt date de: efectele de ecranare ale ligninei i hemicelulozei, hidrofobia ligninei, cristalinitatea celulozei interferena creat de produi secundari (taninuri, amidon). Pentru a depi aceste dificulti, a fost realizat hidroliza n doua etape. n prima etapa are loc separarea hemicelulozei (deoarece se separ mai uor dect celuloza, aceasta etapa se numeste prehidroliza. n etapa a doua are loc hidroliza propriu-zis (acid puternic, la temperaturi ridicate). Prin acest procedeu se urmrete maximizarea productiei n pentoze si hexoze i minimizarea produsilor de contaminare. n procesul de prehidroliz se utilizeaz acizi minerali diluai (HCl, H2SO4), acid acetic i ap, la temperaturi de 423-433 K

c) PROCESE DE CONVERSIE BIOCHIMIC A BIOMASEI Procesele biochimice se refer n principal la: fermentatie aerobica, care produce compost, dioxid de carbon i ap, fermentatie anaerob, care produce ngrminte i gaze (CH4/CO2) fermentatia alcoolic, care produce etanol (C2H5OH), dioxid de carbon (CO2) i deeuri. Fermentatia anaerob este folosita pentru producerea de biogaz. n fermentatia anaerob, deeurile sunt pstrate fr oxigen timp de aproximativ 2-8 sptmni la aproximativ 310 K, nu rezolv numai problemele legate de poluare, dar produce, de asemenea, de energie i a ngrmintelor organice dintr-o surs regenerabil. n timpul fermentrii, sunt produse gaze. Compoziiei gazului este metan 65-70%, dioxid de carbon 35-30% i urme neglijabile de alte gaze (de exemplu, H2S i H2) i este saturat cu ap. Gazul are o putere calorica de aproximativ 26 MJ/m3. Bioconversia anaerob a materialelor lignocelulozice la metan i dioxid de carbon se realizeaz n mai multe etape de ctre o serie de microorganisme: hydrolitice, acidogene, homoacidogenice i metanogene. Activitatea bacteriilor metanogene, care sunt capabile de a converti acizii organici n metan i dioxid de carbon, depinde de mai muli factori ca: temperatura, pH-ul, concentraia substratului i minerale. Pentru bacteriile metanogene, intervalue pHului este ntre 6.6 i 7.6, n timp ce activitatea maxima a fost observat la un pH ntre 7.2 i 7.6.

Digestia anaerob este un proces ce are loc n absena oxigenului, prin care o populaie mixt de bacterii catalizeaz scindarea polimerilor din materia organic cu formarea unui gaz ce conine n principal metan i dioxid de carbon i mici cantiti de amoniac, hidrogen sulfurat i mercaptani. Procesul are loc n mai multe etape: 1. descompunerea ntr-un mediu nu neaprat anaerob a materialului biomasic complex de ctre o populaie eterogen de microorganisme. Aceast descompunere cuprinde hidroliza materialului celulozic la glucide simple, a proteinelor la aminoacizi, a lipidelor la acizi grai, a amidonului i ligninei la compui aromatici. Rezultatul primei etape este o biomas solubil n ap. 2. nlturarea atomilor de hidrogen ai materialului biomasic (conversia glucidelor n acid acetic), nlturarea grupei carboxil a aminoacizilor i scindarea acizilor grai cu mas molecular mare n acizi cu mas molecular mai mic, obinndu-se n final acidul acetic. Aceste reacii sunt reacii de fermentaie realizate de ctre bacterii acidofile. 3. formarea biogazului din acid acetic, printr-un set de reacii de fermentare realizate de ctre bacteriile metanogene. Aceste bacterii necesit un mediu strict anaerob. Primele dou etape pot dura cteva ore sau zile, iar ultima etap cteva sptmni, n funcie de natura materiei prime. Activitatea bacteriilor este inhibat de prezena srurilor metalelor, penicilinei, sulfurilor solubile sau a amoniacului n concentraie mare.

Principalele filiere de conversie a biomasei