curs1 Bioresurse

of 46 /46
BIORESURSE CONF. DR. ING. RODICA ELENA CECLAN DEPARTAMENTUL INGINERIE CHIMICA SI BIOCHIMICA, POLIZU, C004 [email protected]

Embed Size (px)

description

Bioresurse

Transcript of curs1 Bioresurse

  • BIORESURSE

    CONF. DR. ING.

    RODICA ELENA CECLAN

    DEPARTAMENTUL

    INGINERIE CHIMICA SI BIOCHIMICA,

    POLIZU, C004

    [email protected]

  • EVALUAREActivitatile evaluate si ponderea fiecareia (conform Regulamentului studiilor de licen) :

    Prezenta: 20% Tema de casa: 20% Activitate in cursul semestrului: 10% Verificare finala: 50%

    Cerintele minimale pentru promovare predarea temelor de casa/proiectului; obinerea a 50 % din punctajul semestrial; obinerea a 50 % din punctajul verificrii finale

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 2

  • OBIECTIV CURS Familiarizarea cu problemele tehnice specifice legate de

    producerea/separarea/utilizarea bioresurselor.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 3

  • CUPRINS ORIENTATIV Notiuni introductive

    Managementul holistic al carbonului

    Elemente privind fotosinteza bioresurselor vegetale primare; ciclul carbonului in natura

    Tendinte privind metode de diminuare a emisiilor industriale de bioxid de carbon

    Analiza energetica a bioresurselor

    Considerente economice privind energia bioregenerabila /biohidrogenul; Elemente privind analiza ciclului de viata

    Metode de pretratare ale bioresurselor de origine vegetala

    Bioresurse regenerabile pentru industria chimica si petrochimica

    Bioresurse pentru combustibili neconventionali

    Bioresurse pentru obtinerea hidrogenului

    Sisteme integrate de producere/conversie in energie a biomasei

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 4

  • BIBLIOGRAFIE Graziani, M.; Fornasiero, P.; Renewable resources and renewable

    energy: a global challenge, CRC Press, 2007, ISBN-13: 978-0-8493-9689-2

    Rosillo-Calle, F.; de Groot, P.; Hemstock, S. L.; Woods, J.; The Biomass Assessment Handbook -Bioenergy for a SustainableEnvironment, Earthscan, 2007, ISBN-13: 978-1-84407-285-9

    Lowenstein, M. Z.; Energy Applications of Biomass, Elsevier, 2005, ISBN 0-85334-409-4

    Vertes, A., Biomass to biofuels : strategies for global industries, John Wiley & Sons, Ltd, 2010, ISBN 978-0-470-51312-5

    Srensen, B.; Renewable Energy - Its physics, engineering, use, environmental impacts, economy and planning aspects, ThirdEdition, Elsevier Science, 2004, ISBN 0-12-656150-8

    Demirbas, A.; Biofuels - Securing the Planets Future Energy Needs, Springer, 2009, ISBN 978-1-84882-010-4

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 5

  • SURSE DE ENERGIE

    Energia joaca un rol vital in viata de zi cu zi, reprezentandprincipala forta care sustine viata in univers. Practic, toateformele vii exista intr-un proces continuu de producere, consum, folosire si stocare a energiei. Orice comunitate umana se confrunta cu problemagospodaririi si conservarii energiei si a surselor sale. Producerea si conservarea energiei este, in consecinta, un subiect esential, atat pentru cercetatori, cat si pentruemiterea politicilor/reglementarilor corespunzatoare.Conservarea surselor de energie de la o generatie la alta stala baza principiului durabilitatii, inclusiv a energiei durabile.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 6

  • RESURSEResursele naturale ale Pamantului pot fi considerate un capital natural al planetei, care trebuie conservat. Conservarea capitalului natural presupune gospodarirea luicorecta, prin consumarea cumpatata a acestor resurse, mai ales a celor neregenerabile. Resursele neregenerabile ale Terrei sunt:

    petrolul, gazele naturale, carbunele, metalele, mineralele si terenurile.

    Aceste resurse pot fi considerate epuizate atunci cand costulenergiei necesare pentru a le extrage din pamant depasestevaloarea energetica a resursei in sine.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 7

  • Lumea se confrunta in prezent cu o dubla criza: a epuizarii resurselor de combustibili fosili si a degradarii mediului inconjurator.

    Dorinta de a depasi aceste probleme a condus la cresterea atentiei cese acorda asa numitei energii regenerabile, datorita impactului benefic asupra mediului inconjurator, precum si a faptului ca acest tip de energie provine din surse regenerabile, ca de pilda uleiurile mineralenoi sau uzate, comestibile sau necomestibile.Tipuri de energie regenerabila:

    energia solara, energia eoliana, energia geotermala, energia hidraulica, energia nucleara, hidrogenul, biomasa.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 8

  • CONSUMUL DE ENERGIE IN LUME

    Consumul maxim de energie este cel al energiei obtinute din petrol, care este o sursa de energie neregenerabila pe termenscurt si mult diminuata.Tendinta viitoare este catre surse de energie alternativa. 98% din emisiile de carbon in mediu provindin combustibili fosili: petrol, gaze naturale, carbune. Inlocuirea lor cu combustibli regenerabili(alternativi) ar reduce considerabil emisiilede bioxid de carbon si alti poluanti gazosi(in general acizi) din mediul inconjurator.

    2013 - 2014Bioresurse 1 9

  • Eforturi pentru:

    Dezvoltare tehnologii avansate pentru ardereacombustibililor fosili (ardere cu inalta eficienta).

    Folosire energii alternative (nucleara, eoliana, solara, geotermala)

    Cresterea eficientei energetice Tehnici de sechestrare a bioxidului de carbon

    rezultat in procesele de ardere a combustibililorfosili.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 10

  • Sistemul mondial actual de energie nu este un sistem durabil.Motive:

    Repartizarea neechitabila a surselor de energie Considerente economice, geopolitice, privind poluarea mediului

    inconjurator.Continutul energetic al resurselor regenerabile existente este cu treiordine de marime superior necesarului curent de energieEnergiile regenerabile/alternative de tipul biomasa, hidro, eoliana, solare (termica si fotovoltaica), geotermala, marina rol esential in viitor.2040:

    cca. 50% din resursele globale de energie resurse regenerabile 80% din productia globala de energie va folosi resurse regenerabile.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 11

  • SCENARIUL ENERGIEI REGENERABILEGLOBALE ESTIMAT PANA IN 2040

    2013 - 2014Bioresurse 1

    1

    2

    2001 2010 2020 2030 2040Biomasa [%] 10.8 12.4 15.7 20.1 24.6Hidro scara mare [%] 0.2 2.5 2.7 2.8 2.7Geotermala [%] 0.4 0.8 1.6 2.7 3.7Hidro scara mica [%] 0.1 0.2 0.4 0.9 1.4Eoliana [%] 0.0 0.4 2.3 4.4 5.2Solara - energie termica [%] 0.0 0.1 0.6 19.8 3.6Fotovoltaica [%] 0.0 0.0 0.2 1.8 5.9Solara energie electrica [%] 0.0 0.0 0.0 0.1 0.5Marina (maree, valuri, ocean) [%] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2Total surse energie regenerabila [%] 13.6 16.5 23.6 34.7 47.7Contributie energie regenerabila [%] 13.6 16.6 23.6 34.7 47.7

  • FURNIZAREA DE ENERGIE LA NIVEL MONDIAL

    2013 - 2014 Bioresurse 1

    1

    3

    RES totalEnergie conventionala

    BiomasaFotovoltaicaEolianaGeotermalaSolara TermoHidro mariHidro miciSolara termo electr.Marina (maree/valuri)

  • SURSE REGENERABILE / ALTERNATIVE DE ENERGIE (SRE)

    Se numesc si surse alternative intrucat folosesc resurse domestice siau potential sa genereze energie cu zero emisii in aer si zero gaze responsabile de efectul de sera.Caracterististici:

    SRE pot fi regenerate rapid. Sunt distribuite mult mai uniform decat resursele fosile sau nucleare. Prin folosirea lor scade gradul de poluare a mediului. Provin din procese naturale mecanice, termice, de crestere biologica

    repetitive - regenerabilitateSRE: biomasa, hidro, eoliana, solare (termica si fotovoltaica), geotermala, marina (valuri, maree), biogaz, energie termica a oceanelor.Tehnologiile de energiei regenerabila produc energie ce poate fi comercializata, prin conversia unor procese naturale (radiatie solara, vant, plante) in forme utile de energie

    2013 - 2014Bioresurse 1 1

    4

  • SURSE DE ENERGIE REGENERABILA SIFOLOSIREA ACESTORA

    NecombustibileCombustibile

    2013 - 2014 Bioresurse 1 15

    Sursa de energie Conversie energie/optiuni de utilizare

    Energie hidro Generare energie electrica

    Biomasa moderna Generare energie electrica si termica, piroliza, gazeificare, digestie

    Geotermala Incalzire urbana, generare energie electrica, hidrotermica,

    Solara Sisteme solare casnice, uscatoare solare, cuptoare solare

    Solara directa Fotovoltaice, generare energie termica, incalzire apa

    Eoliana Generare energie electrica, generatoare eoliene, mori de vant, pompe hidraulice

    Valuri Diverse proiecte

    Maree Baraje, energie flux/reflux

  • REPARTITIA SURSELOR DE ENERGIEREGENERABILA

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 16

  • SURSE NECOMBUSTIBILE DE ENERGIEREGENERABILA

    Hidro limitate in anumite regiuni geograficeEolieneSolare

    Termica Fotovoltaica 25.1% din energia electrica generata in 2040

    GeotermalaMarina

    Valuri Maree Energia termica a oceanelor.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 17

  • ENERGIA HIDRAULICAO centrala hidroelectrica este un sistem cu inalta eficienta de conversie a energiei hidro in energie electricaSunt nepoluante, dar prezinta riscuri de inundatiiCentralele hidroelectrice si centralele nucleare sunt maicompetitive economic decat centralele termoelectrice(combustibili fosili), datorita potentialului lor productiv ridicat sieficientei lor economice.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 18

  • ENERGIA GEOTERMALAReprezinta energia provenind din interiorul pamantului, deveninddisponibila datorita unor anomalii a crustei terestre: vulcani, gheizere, fumaroles, i izvoare termaleEnergia geotermala este curata, ieftina si regenerabilaFolosita la incalzire incinte, apa calda menajera, productie de CO2 sigheata carbonica, pompe de caldura, incalzire sere, bazine de inot, bazine balneologice, procese industriale, generare de energieelectrica.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 19

  • ENERGIA EOLIANAUtilizare straveche mori de vant pentru procese de macinare sau pompareapa.

    Resursa semnificativa, nepoluanta si regenerabila, gratuita, sigura, prinfolosirea ei in locul energiei din combustibili fosili scade efectul de sera .

    Limitari geografice si meteorologice, uneori de mediu (pasari moarte, poluareaer prin raspandire unor poluanti particulati de tipul hartie, praf, paie)

    Sectorul cu cea mai mare crestere pe plan mondial, crestere anuala de 26% (1991 2005 crestere de la 2GW la 60 GW, 2010 2030 de la 70 GW la 200 GW a capacitatii instalate globale)

    2013 - 2014 Bioresurse 1

    2

    0

  • ENERGIE SOLARAEnergia radianta transmisa de Soare si interceptata de PamantUna din cele mai abundente surse de energieDisponibilitatea fluxului de energie solara variaza cu anotimpul, momentul din zi, pozitie, orientarea suprafetei colectoare.Energia se produce in sisteme de tipul incalzire solara, uscator solar, inclazire solara cu apa, sisteme fotovoltaice (conversie directa energiesolara in energie electrica), centrale termice solare (folosesc energiasolara spre a produce abur, utilizat pentru producerea energieielectrice).Componenta majora a oricarui sistem solar este colectorul de energiesolara. Acesta este un tip special de schimbator de caldura, care transforma energia radianta solara in energie interna a fluidului de transport din schimbator.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 21

  • ALTE SURSE DE ENERGIENECOMBUSTIBILEEnergia apei

    Hidro Marina

    Valuri Maree

    Energia termica a oceanelor (ETO)Sistemele folosind ETO convertesc radiatia solara in energieelectrica, folosind gradientul termic natural al oceanelor ca fortamotoare a ciclului producator de energie electrica. Un gradient de 20 K intre suprafata oceanului si zona de adancime a sapoate produce o cantitate semnificativa de energie.ETO este deci o resursa rgenerabila vasta, cu un potential uriasde a produce energie electricaForta ascensionala si forta loviturlor de berbec alte surse de energie alternativa ale apei.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 22

  • SURSE DE ENERGIEBIOREGENERABILE/COMBUSTIBILEMateriale bioregenerabile surse de energie regenerabila combustibile:

    Materiale lignocelulozice Culturi agricole Iarba Reziduuri animale Biogaz

    Resursele de biomas includ diverse materiale naturale i derivate, cum ar fi specii lemnoase i ierboase, deeuri de lemn, resturi rezultate, reziduuri agricole i industriale,deeuri dehrtie, deeuri municipale solide, rumegu, solidebiologice, iarb, deeuri de la prelucrarea produselor alimentare, deeuri animale, plante acvatice i alge

    Componentele organice majore ale biomasei sunt celuloza, hemiceluloza i lignina.

    Producia mondial de biomas este estimata la 146 miliarde de tone/an,cea mai mare parte provenind din dezvoltarea plantelor slbatice.2013 - 2014 Bioresurse 1 2

    3

  • BIOGAZBiogazul este un combustibil prietenos cu mediul inconjurator, ieftin si versatil. Consta in principal dintr-un amestec de metan si bioxid de carbon (cca 90% din gazul rezultat), rezultat prin digestia anaeroba a unorreziduuri biodegradabile (biomasa, namoluri, reziduuri de origineanimala, efluenti industriali.Metanul si bioxidul de carbon sunt gaze ce produc efect de sera. Bioxidul de carbon este recirculat in instalatie, dar metanul poatecontribui la incalzirea globala . Captarea si folosirea drept combustibil a biogazului este beneficadin punct de vedere a valorii combustibilului in sine si posibilitateaconversiei metanului in bioxid de carbon, intr-o instalatie cu carbon recirculabil.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 24

  • COMPOZITIA BIOGAZULUI SIA GAZELOR REZIDUALE

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 25

  • BIOHIDROGENFolosirea hidrogenului drept combustibil poate imbunatati clima in general sicalitatea aerului in particular.

    Poate fi utilizat cu inalta eficienta energetica, folosind pile de combustie, dreptcombustibil pentru autovehicole.

    Tehnologiile disponibile pentru producerea hidrogenului din biomasa suntprezentate in tabelul urmator:

    2013 - 2014 Bioresurse 1

    2

    6

    Specie de biomasa Proces de conversieCoji de nuca Gazeificare cu aburReziduuri de masline (ulei) PirolizaReziduuri de ceai PirolizaPaie PirolizaReziduuri solide municipale Reformare cu apa supercriticaReziduuri de cereale Reformare cu apa supercriticaReziduuri de celuloza si hartie Fermentatie microbianaMateriale plastice rezuduale din petrol Reformare cu apa supercriticaDejectii animale Fermentatie microbiana

  • PROPRIETATI ALE PETROLULUI/RESURSEREGENERABILE DE BIO-CARBURANTI

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 27

  • MATERII PRIME REGENERABILEPENTRU BIO-CARBURANTI

    Materii prime bioregenerabile DescriereRecolte cu continut de zaharoza

    Trestie de zahar, Sfecla de zahar, melasa de sfecla, sorg dulce

    Recolte amidonoase Porumb, cartofi, rezuduuri alimentareamidonoase

    Material lignocelulozice Tulpini de porumb, paie de grau, recolteperene

    Uleiuri vegetale Produse din soia, rapita, palmierGrasimi animale Seu, untura, ulei de pesteProduse reciclate Untura uzata, uleiuri alimentare uzateUlei de piroliza Reziduuri de lemn, de biomasa, de solide

    organice

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 28

  • BIOMASABiomasa este denumirea data tuturor materialelor vii de pe pamantBiomasa reprezinta material organic care a inmagazinat energieluminoasa de la soare sub forma de energie chimica. Este produsa de plantele verzi, ce convertesc energia luminoasa solara in material vegetal prin fotosintezaBiomasa ofera o sursa de energie regenerabila curata, ce ar puteaimbunatati dramatic calitatea mediului inconjurator, ca si securitateaenergetica si economica. Energia provenind prin prelucrarea biomasei

    genereaza mult mai putine emisii in aer decat combustibilii fosili, produce o cantitate mai mica de reziduuri ce ar trebui depozitate, si scade dependenta umanitatii de combustibilii fosili (multi de import).

    Obtinerea de energie din biomasa genereaza multe locuri de munca sirevitatlizeaza zonele rurale.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 29

  • Biomasa este o resursa atractiva pentru ca: Este regenerabila si poate fi dezvoltata durabil in viitor Are proprietati ce influenteaza pozitiv mediul, emisii reduse

    de gaze generatoare de efect de sera, emisii reduse de NOxsi SOx , in functie de cantitatea de combustibili fosiliinlocuita.

    Potential economic semnificativ, considerand crestereapreturilor combustibililor fosili in viitor

    Efect negativ : Daca se efectueaza combustia in cuptoare clasice, pot fi

    generati compusi nedoriti: hidrocarburi aromatice policiclice, dioxine, furani, compusi organici volatili, metale grele

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 30

  • CONSUM DE ENERGIEPROVENIND DIN BIOMASA

    Tari industrializate 3%Tari dezvoltate 35%Total in lume 14%

    Un consum major de biomasa este al populatiei rurale (reprezentandcca 50% din populatia globului, care folosesc biomasa, mai ales cealemnoasa, drept combustibil.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 31

  • Exista trei modalitati de folosire a biomasei ; Combustie/piroliza genereaza caldura si energie electrica. Gazeificare generare metan, hidrogen, monoxid de carbon Conversie termochimica sau biochimica in combustibili lichizi

    (biocombustibili)-etanol, metanol, biodiesel.Bio-carburant combustibil lichid sau gazos pentru sectorultransporturi, obtinut din biomasa.Deosebirea intre bio-carburanti si carburantii fosili este in continutullor de oxigen, care la primii este de cca 10-45% (masa), iar la cei fosilieste nul. Bioetanolul poate inlocui benzina, iar biodieselul motorinaEnergia produsa folosind biomasa are provenienta din figura:

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 32

  • In tarile industrializate, procesele importante de prelucrare a biomaseisunt:

    Combustia directa a reziduurilor - generare energie electrica Obtinere bio-etanol, bio-metanol - carburanti lichizi Producerea combinata de energie termica si electrica din culturi pentru

    generarea energiei.

    Generarea energiei electrice din biomasa in viitor se bazeaza petehnologia integrata gazeificare/turbine cu gaz, care ofera eficientaridicata procesului de conversie a energiei. Tehnologiile de procesare a biomasei in vederea conversiei sale in energie (electrica, mecanica) sunt:

    combustia directa, gazeificare avansata si piroliza.

    Biomasa - abur turbina generator energie electrica

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 33

  • DEFINITII BIOMASADefinitia 1: Termenul de biomasa (Greaca, bio viata + maza - masa) se refera

    la materiale organice nefosilizate si biodegradabile, originare din plante, animale si microorganisme derivand din surse biologice.

    Definitia 2: Termenul de biomasa se refera la lemn, culturi lemnoase cu rotatiescurta, deseuri agricole, specii ierbacee cu rotatie scurta, deseuri de lemn, rumegus, deseuri de hartie, deseuri industriale, deseuri muinicipale solide, biosolide, iarba, deseuri de la prelucrarea produselor alimentare, planteacvatice si alge, deseuri animale.

    Definitia 3: Biomasa reprezinta materiale organice care stocheaza energialuminoasa a soarelui sub forma de energie chimica prin procesul de fotosinteza. Fotosinteza este un proces de fixare a carbonului prin reducereabioxidului de carbon. Energia stocata in biomasa poate fi eliberata prinmijloace termochimice si biochimice. Include toate materialele organice care provin din plante, arbori, culturi agricole si alge

    Biomasa include produsi, produsi secundari, reziduuri agricole, forestiere, fractiuni organice nefosilizate/biodegradabile ale reziduurilor solidemunicipale sau industriale. Include de asemeni gaze si lichide recuperate de la descompunerea materialelor organice nefosilizate/biodegradabile.

    Biomasa este o sursa importanta recunoscuta de energie regenerabila

    2013 - 2014Bioresurse 1

    3

    4

  • CICLUL CARBONULUI, FOTOSINTEZA; PRINCIPALEETAPE ALE TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE A

    BIOMASEI

    2013 - 2014

    Bioresurse 1

    3

    5

  • CLASIFICARE GENERALA A SPECIILOR DE BIOMASA IN FUNCTIEDE DIVERSITATEA BIOLOGICA, SURSA SI ORIGINE

    Grup de biomasa Sub-grupe/varietati/ specii de biomasa

    1. Lemn si biomasa lemnoasa Conifere sau foioase; angiosperme sau gimnosperme; radacini, ramuri, frunze, scoarta, rumegus, brichete, etc din diverse specii lemnoase

    2. Biomasa ierboasa / agricola Culturi anuale sau perene procesate sau nu:2.1 Ierburi si flori (alfalfa, bambus, trestie, ierburi, etc)2.2 Paie (fasole, in, porumb, menta, ovaz, orez, secara, floarea soarelui, grau, etc)2.3 Alte reziduuri ( fructe, coji, seminte, turte, etc)

    3. Biomasa acvatica Alge marine sau de apa dulce; macroalge (albastre, verzi, maro, rosii) sau microalge, buruieni acvatice, fucus, zambilede apa, etc)

    4. Biomasa reziduala de provenienta animala si umana

    Oase, carne de pe oase, gunoi aviar, diverse dejectii, etc.

    5. Biomasa contaminata sireziduuri de biomasa (semi-biomasa)

    Reziduuri municipale solide, lemn din demolari, combustibilirziduali, reziduuir sanitare, reziduuri de celuloza si hartie, reziduuri din tabacarii, etc)

    6. Amestecuri de biomasa Amestecuri din varietatile sus-mentionate

    2013 - 2014

    Bioresurse 1

    3

    6

  • AVANTAJE SI DEZAVANTAJE ALE BIOMASEI SIBIOCOMBUSTIBILILOR

    Avantaje Dezavantaje

    Sursa de energie regenerabila pentru biomasa naturala Resursa incompleta de energie regenerabila pentru biomasa in raportcu evaluarea completa a ciclului de viata

    Conversie neutra a CO2 si beneficii privind schimbarile climatice Lipsa unei terminologii, clasificari ale sistemelor si unor standardeacceptate general acceptate la nivel mondial

    Continut redus de cenusa, C, S, N Cunoasterea insuficienta si variabilitatea compozitiei, proprietatilor sicalitatii biomasei

    Concentratii mari de substante volatile, Ca, H, Mg, O si P Continut mare de umiditate, Cl, K, Na, Mn

    Reactivitate mare in timpul conversiei Densitate energetica redusa

    Diminuarea emisiilor periculoase (CH4, CO2, Nox, Sox) si reziduuriseparate

    Posibila competitie cu alimentele si productia de alimente

    Captarea unor substante periculoase de catre cenusa, in timbularderii

    Posibila degradare a solurilor si pierdere a biodiversitatii

    Resursa cu disponibilitate uriasa si pret relativ redus Mirosuri, potentiale emisii gazoase si lichide a componentilorpericulosi in timpul depozitarii

    Diversificarea aprovizionarii cu combustibili si a siguranteienergetice

    Potentiale probleme tehnologice in timpul tratamentului termic

    Revitalizare rurala prin crearea de noi locuri de munca Disponibilitate regionala/locala

    Folosirea potentilala a oceanelor si a solurilor de calitate redusa, casi restaurarea solurilor degradate

    Costuri mari de colectare, transport, depozitare si pre-tratare

    Reducerea reziduurilor continand biomasa Utilizare neclara pentru produsii reziduali.

    Resursa ieftina pentru producerea de absorbanti, ingrasaminte, agenti de neutralizare, materiale de constructie, materii prime pentrusinteze sau recuperarea anumitor elemente si compusi.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 37

  • COMPONENTELEBIOMASEIComponentele biomasei sunt:

    celuloza (formula bruta: CH1.67O0.83 ), hemiceluloza ( CH1.64O0.78 ), lignina ( C10H11O3.5 ), lipide, proteine, zaharuri, amidon, apa, hidrocarburi, cenusa anorganica, etc.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 38

  • COMPOZITIABIOMASEI

    Substante Starea si tipulconstituentilor

    Faze si componente

    Organice 1.1 Solide, ne-cristaline1.2 Solide, cristaline

    Ingrediente structurale: celuloza, hemiceluloza, lignina, extractive, etcMinerale organice, ca oxalati de ca, Mg, K, Na

    Anorganice 2.1 Solide, cristaline

    2.2 Solide semi-cristaline2.3 Solide, amorfe

    Specii minerale: fosfati, carbonati, silicati, cloruri, sulfati, oxihidroxizi, nitrati, etcUnii silicati, fosfati, hidroxizi

    Faze amorfe ca: diverse sticle, silicati, etcFluide Fluide: lichide, gaze Amestecuri, gaze, incluziuni G-L, asociate atat

    cu compusi organici cat si anorganici

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 39

  • CARACTERIZAREA BIOMASEICriterii de caracterizare:

    Compozitie si structura Reactivitate Chimia cenusei

    Proprietati fizice, chimice, termice, minerale.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 40

    Prorietati macroscopice Prorietati microscopice

    Analiza elementara Date termiceCapacitatea calorica Date de cinetica chimicaUmiditatea Date de compozitie mineralaDimensiunea particulelorDensitatea in gramadaTemperatura de topireCenusa

  • CARACTERIZAREA BIOMASEIHeterogenitatea caracteristica inerenta a biomasei

    Proprietati fizice

    densitate , porozitate, aria interna legate de specia de biomasa; densitatea in gramada, marimea particulelor, distributia granulometrica

    legate de metoda de prelucrareProprietati chimice : analiza elementara, analiza produsilor de piroliza, capacitatea termica maxima, caldura de piroliza, capacitatea termica a volatilelor si a carbunelui

    Proprietati termice: caldura specifica, conductivitatea termica, emisivitatea variaza cu umiditatea, temperatura si gradul de degradare termica a materialelor.

    Produsii de degradare termica ai biomasei constau in umiditate, volatile, carbune si cenusa. Volatilele la randul lor se impart in gaze (hidrocarburiusoare, monoxid de carbon, bioxid de carbon, hidrogen, umiditate) sigudroane. Cantitatile diverselor fractiuni depind de temperatura si viteza de incalzire la piroliza, sau de specie si conditiile sale de crestere

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 41

  • ANALIZE BIOMASA COMBUSTIBILAParametri:

    (a) dimensiunea particule si greutatea specifica,

    (b) continut de cenusa,

    (c) continut de umiditate,

    (d) continut de extractive,

    (f) continut elemente (C, H, O and N), and

    (g) continut constituenti structurali (celuloza, hemiceluloza si lignina)

    Dimensiunea particulelor/greutate specifica

    Dimensiunea particulelor de biomasa intr-un proces de combustie profitabilar trebui sa fie cca. 0.6 cm.

    Biomasa este mult mai usoara decat carbunele.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 42

  • Continut de cenusa Cenusa depinde de tipul de planta si de gradul de

    contaminare a solului in care aceasta a crescut. Continutul mediu de cenusa al lemnului este de 0,5% Compusii insolubili, ca si umiditatea, scad eficienta

    combustiei si favorizeaza formarea carbonului. Continutul ridicat de cenusa nu este favorabil in combustie.

    Continut de umiditate Descreste capacitatea termica a biomasei Procentul de umiditate al speciilor de lemn: 40 - 70%.

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 43

  • Continut elemente (C, H, O, N) Capacitatea termica depinde de starea de oxidare a combustibililor

    naturali, in care atomii de carbon sunt predominanti.

    Continut constituenti structurali Biomasa combustibila este compusa din biopolimeri (celuloza,

    hemiceluloza, lignina). Lignina din peretii celulari, ca si continutul de carbon, influenteaza favorabil capacitatea termica.

    Continut extractive (componenti ai biomasei solubili in apa sauetanol, in timpul unui proces de extractie exhaustiv. Include componenete non-structurale ale biomasei componente nelegatechimic ale biomasei, care include, de pilda zaharoza, nitrati.nitriti, proteine, cenusa, clorofila, ceruri)

    Afecteaza capacitatea termica a biomasei. Continut mare de extractive biomasa dezirabila drept

    combustibil2013 - 2014

    Bioresurse 1 44

  • UMIDITATE, CENUSA, CAPACITATE TERMICA

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 45

    Coji de migdalePielite migdaleLemn de fagCoji arahideLemn stejarScoarta stejarSamburi maslineTurta ulei maslineCoji fisticPaie de orezLemn de molidSwitchgrassPaie de grau

    Denumire combustibil comuna/stiintifica Umiditate Cenusa Capacit.termica(% masice) (% masice) (MJ/kg)

  • OPTIMIZAREA SI VALORIFICAREA BIOMASEI

    2013 - 2014

    Bioresurse 1 46