
- •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
6.6. Недоліки біогазових технологій
1. Висока вартість біогазових установок.
2. Необхідність точного дотримання технологічних режимів у процесі ферментації.
3. Неузгодженість юридичних та адміністративних положень у сфері отримання «зелених», «червоних» та «жовтих» сертифікатів на дофінансування чистої теплової енергії.
4. Ускладнені формально-юридичні процедури у сфері дозволів на побудову біогазової установки.
5. Низька освіта суспільства у сфері використання ВДЕ вцілому і біогазу зокрема.
6. Недостатня популяризація в мас-медіа технічних, формально-юридичних, фінансових рішень, що стосуються біогазових установок.
Запитаня для самоперевірки
1. Дайте визначення поняття «біогаз».
2. Охарактеризуйте типи метанової ферментації.
3. Дайте характеристику асоціації мікроорганізмів – продуцентів біогазу.
4. Охарактеризуйте джерела сировини для виробництва біогазу.
5. Дайте характеристику основних структурних елементів схеми типової біогазової установки.
6. Охарактеризуйте промислові апарати для одержання біогазу.
7. Зазначте переваги та недоліки біогазових технологій.
7. Біосинтез і фотосинтез енергетично багатих речовин
Нині пошукові дослідження спрямовані на диверсифікованість джерел поновлюваної біомаси, що може бути використана у біотехнологічних виробництвах і процесах, поліпшення якості поновлюваної (рослинної) сировини.
До перспективних джерел біомаси варто віднести багаторічні швидкорослі рослини, одноклітинні фотосинтезуючі водорості, рослини зі зміненою структурою клітинної стінки, сільськогосподарські й муніципальні відходи тощо. Перспективною сировиною для промислової біотехнології є синтез-газ, у який шляхом піролизу може бути конвертована будь-яка біомаса.
Отже новітні напрями досліджень у біоенергетиці стосуються:
пошуку і створення методами селекції й генетичної інженерії нових різновидів і сортів (біотехнологічних/біоенергетичних) рослин, водоростей, використовуваних як сировина для біотехнологічних процесів;
розроблення методів мікробіологічної трансформації синтезу-газу;
дослідження шляхів збільшення фотосинтетичної ефективності й швидкості синтезу ліпідів морськими мікроводоростями й одержання мікроводоростей із заданими властивостями для промислового культивування (змішані й монокультури).
7.1. Біосистеми та процеси фотосинтезу і біосинтезу
Сучасні проблемно-орієнтовані й прикладні дослідження біосистем та процесів фотосинтезу і біосинтезу спрямовані на:
розроблення методів одержання молекул біополімерів і нових матеріалів на основі гідробіонтів;
пошук штамів мікроводоростей оптимальних для цілей виробництва біопалива;
розробку інноваційних методів культивування клітинних ліній хребетних і безхребетних морських організмів, а також мікробних симбіонтів для одержання біологічно активних сполук.
Перспективним є розроблення технологій виробництва біопалива 3-го покоління на основі водоростей, включаючи:
створення спеціалізованих технологій і нормативної документації для виробництва біопалива з водоростей, риб, нерибних об'єктів і нехарчових відходів від оброблення сировини;
розроблення економічної технології високопродуктивного культивування біомаси з визначенням оптимальних параметрів споживання CO2 і режими освітленості;
розроблення технології розділення й очищення для переробки відходів виробництва біопалива з одержанням таких компонентів, як омега 3 -жирні кислоти, вуглеводи, вітаміни, білки.
Інфраструктурні рішення полягають у:
створенні центрів трансферу технологій в області аквакультуры й морської біотехнології для забезпечення ефективної взаємодії між розроблювачами й виробниками;
створення пилотных установок і дослідно-промислових виробництв, зокрема фотореакторів для виробництва біомаси мікроводоростей