- •Міністерство освіти і науки україни національний університет харчових технологій
- •В.О. КРасінько біоенергетика та охорона довкілля конспект лекцій
- •Київ нухт 2013
- •1. Альтернативність біоенерготехнології
- •1.1. Джерела енергії. Розвиток нетрадиційних і відновних джерел енергії
- •1.2. Основні теорії і концепції в галузі технологічної біоенергетики
- •Глобальне споживання енергії
- •1.3. Характеристика паливно-енергетичного комплексу України
- •1.3.1. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії (нвде) у структурі пек України.
- •1.4. Проблеми вітчизняної та світової енергетики
- •1.5. Енергоощадні технології
- •Запитаня для самоперевірки
- •2. Біоенергетика і біоконверсія енергії
- •2.1. Напрями технологічної біоенергетики
- •Біоконверсія сонячної енергії
- •Сировинна база для біоенергетики
- •2.4. Біоконверсія продуктів фотосинтезу
- •Сумарний річний потенціал тваринницької сільськогосподарської біомаси в Україні
- •2.5. Вирішення питань охорони довкілля шляхом зниження парникового ефекту за використання біомаси як джерела енергії
- •2.6. Обмеження у використанні біомаси
- •Запитаня для самоперевірки
- •3. Альтернативність біопалива
- •Згідно статті 3 Закону України «Про альтернативні види палива» паливо визначається альтернативним, якщо воно:
- •Згідно статті 4 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів рідкого палива належать:
- •Згідно статті 5 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів газового палива належать:
- •3.1. Види біопалива
- •Перелік нормативно-правових документів, прийнятих в Україні, які регулюють відносини у сфері використання біопалива:
- •3.2. Тверде біопаливо
- •3.3. Одержання енергії з твердої біомаси
- •3.4 Рідке біопаливо
- •3.5. Характеристики моторних видів палива
- •3.6. Біоетанол
- •Запитаня для самоперевірки
- •4. Технологічні особливості одержання біоетанолу
- •4.1. Етапи виробництва біоетанолу на крохмалевмісній сировині
- •4.2. Виробництва біоетанолу на мелясі
- •4.3. Алкогольна ферментація гідролізатів деревини
- •4.4. Перспективи одержання біоетанолу в Україні
- •4.6. Продуценти біоетанолу
- •4.6.1. Метаболічна інженерія дріжджів Saccharomyces cerevisiae
- •4.7. Екологічні аспекти одержання біоетанолу
- •Характеристика продуктів переробки зернової барди 7
- •Запитаня для самоперевірки
- •5. Технологічні ососбливості одержання біодизелю
- •5.1. Сировинна база для одержання біодизелю
- •5.2. Технологічні особливості виробництва біодизелю
- •5.2.1. Виробництво чистого та модифікованого біодизелю з ріпаку
- •5.2.2.Технологія ріпаково-метильованого ефіру (рме)
- •5.3. Потенціал України у виробництві біодизелю
- •5.4. Переваги та недоліки біодизелю як пального
- •5.5. Питання охорони довкілля за виробництва біодизелю
- •Запитаня для самоперевірки
- •6. Метаногенез як біоенергетичний процес
- •6.1. Характеристика асоціації мікроорганізмів – продуцентів біогазу
- •6.2. Сировина для виробництва біогазу
- •6.3. Технологічні особливості виробництва біогазу
- •6.4. Промислові апарати для одержання біогазу
- •6.5. Переваги біогазових технологій
- •6.6. Недоліки біогазових технологій
- •Запитаня для самоперевірки
- •7. Біосинтез і фотосинтез енергетично багатих речовин
- •7.1. Біосистеми та процеси фотосинтезу і біосинтезу
- •7.2 Біопальне з біомаси водоростей
- •7.2.1. Можливості застосування та переваги використання мікроводоростей для виробництва біодизелю.
- •Запитаня для самоперевірки
- •8. Біоводень як перспективний вид біопалива
- •8.1. Біотехнологічні способи одержання водню
- •8.2. Фотобіоніка – створення штучних систем біоводню
- •8.3. Продуценти водню
- •8.4. Компоненти біосистем водню
- •8.5. Питання охорони довкілля за виробництва біоводню
- •Запитаня для самоперевірки
- •9. Технологічні основи одержання біопрепаратів на основі мікроорганізмів для інтенсифікації біоенергетичних процесів.
- •9.1. Використання біокаталітичних процесів у біоенерготехнологіях
- •9.2. Особливості одержання та застосування ферментів целюлолітичного комплексу у біоконверсії целюлозовмісної сировини в енергоносії
- •Очистка і характеристика ендоглюканаз із мікробних джерел 11
- •Очистка і характеристика целобіаз із мікробних джерел 11
- •Запитаня для самоперевірки
- •10. Проблеми безпеки біоенерготехнологій
- •10.1. Створення безвідходних або маловідходних біоенерготехнологій
- •10.2. Проблеми безпеки біопалива
- •10.3. Пошук нових технологічних рішень та біологічних агентів для подолання проблем біоенергетики
- •Проблеми виробництва рідкого біопалива
- •Запитаня для самоперевірки
- •Список рекомендованої літератури
3.1. Види біопалива
Біологічні види палива (біопаливо) – тверде, рідке та газове паливо, виготовлене з біологічно відновлювальної сировини (біомаси), яке може використовуватися як паливо або компонент інших видів палива До біопалив першого покоління належать біоетанол, біодизель; біопалив другого покоління — різні палива, отримані методами піролізу біомаси, за технологією BTL (Biomass to liquid) або інші палива, відмінні від метанолу, етанолу, біодизелю ; біопалив третього покоління — біоводень, палива, отримані з водоростей
Перелік нормативно-правових документів, прийнятих в Україні, які регулюють відносини у сфері використання біопалива:
Указ Президента України від 26.09.03 р. № 1094/2003 р. "Про заходи щодо розвитку виробництва палива з біологічної сировини";
Постанова Кабінету Міністрів України від 01.04.03 р. № 451 "Про затвердження Програми розвитку спиртової, лікеро-горілчаної та виноробної галузей на 2003-2007 роки";
Постанова Кабінету Міністрів України від 04.07.2000 р. № 1044 "Про затвердження програми "Етанол"";
Постанова Кабінету Міністрів України від 10.07.06 р. № 951 "Про перелік об'єктів, що фінансуються у 2006 році за рахунок субвенцій з державного бюджету місцевим бюджетам" відповідно до статті 54 Закону України "Про Державний бюджет України на 2006 рік";
Розпорядження Кабінету Міністрів України від 28.12.05 р. № 576-р "Про схвалення Концепції Програми розвитку виробництва дизельного біопалива на період до 2010 року";
Розпорядження Кабінету Міністрів України від 15.03.06 р. № 145-р "Про схвалення енергетичної стратегії України на період до 2030 року";
Розпорядження Кабінету Міністрів України від 24.12.05 р. № 566-р "Про схвалення Концепції Комплексної державної програми реструктуризації і розвитку бурякоцукрової галузі на період до 2010 року";
Наказ Мінфіну від 04.07.06 р. № 631 "Про визначення пріоритетних напрямів енергозбереження".
Найперспективніші види біопалива:
тверде біопаливо;
рідке біопаливо;
біодизель;
біоетанол (паливо на основі жирів тварин, рослин, мікробів та продуктів їх етерифікації);
газове біопаливо ;
біогаз (продукт матеноферментації відходів до сумішу метану та вуглекислого газу);
біоводень (термохімічне, біохімічне та біосинтетичне перетворення біомаси).
3.2. Тверде біопаливо
В Україні тверде біопаливо представлено переважно сільськогосподарськими відходами та відходами деревини лісової промисловості. Первинні лісові відходи (залишки при заготівлі деревини) – включають у себе кілька типів деревної біомаси – деревина з рубок догляду (часто все дерево), лісосічні відходи або порубкові залишки (гілки, вершини дерев) і пні. Вторинні лісові відходи (відходи переробки деревини) – різні види біомаси, що виникають при промисловій переробці деревини: тирса і тріска, кора, залишки деревини, чорний луг.
Потенціал лісової біомаси в Україні станом 2008 р. наведено на рис. 3.1.
Рис.
3.1. Потенціали лісової біомаси в Україні
8
Розподілення відходів сільського господарства за територією країни насамперед залежить від величини посівних площ та наявної кількості худоби в області. Велика частка потенці алу припадає на центральні регіони країни (рис. 3.2. та 3.3).
Тверді відходи сільського господарства також умовно поділяють на первинні відходи (ПВ) – це ті матеріали, які залишаються на полях як побічні продукти після збору врожаю первинних сільськогосподарських культур. Вони складаються із соломи злакових культур та ріпаку, стебел соняшнику і кукурудзи і вторинні відходи (ВВ) – являють собою специфічний вид відходів та включають різноманітні види біомаси. Кількість ВВ зростає в процесі підготовки продукції сільського господарства до виробництва продуктів харчування чи кормів. Це жом цукрових буряків, лушпиння соняшнику, рису, горіхова шкаралупа, відходи кавових і квасолевих бобів та інші види біомаси подібного типу.
Рис. 3.2. Потенціал первинних відходів сільського господарства в Україні 8
Відходи сільського господарства, які можуть використовуватися як тверде біопаливо, включають солому озимих та ярових культур, стовбури і початки кукурудзи, лушпиння та стовбури соняшника. Якщо говорити про солому, то вона використовується для таких цілей, як корм та підстилка для тварин. Та солома, що використовується для згаданих цілей, віднімалась від загальної кількості соломи. Припускається, що 30% від усієї соломи можна використовувати у якості палива. Крім того, частина стебел кукурудзи використовується для інших цілей. Отже, припускається, що 50% від решти кукурудзяних стебел можуть бути використані для виробництва енергії. Припускається також, що 100% соняшникового лушпиння і 80% стебел соняшника будуть використані як паливо.
Рис. 3.3. Потенціал вторинних відходів сільського господарства
в Україні 8
