- •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
Запитаня для самоперевірки
1. Назвіть характерні риси біотехнологічних процесів, які використовуються у біоенерготехнологіях.
2. Наведіть приклади використання біокаталітичних процесів у біоенерготехнологіях.
3. Охарактеризуйте продукти мікробного синтезу, які одержали найбільш широке застосування у біоенергетиці.
4. Дайте характеристику біотехнологічних особливостей одержання целюлаз: особливості організації процесу ферментації, стадій виділення та очищення кінцевих продуктів.
5. Охарактеризуйте технологічні особливості застосування целюлаз у процесах біоконверсії целюлози.
10. Проблеми безпеки біоенерготехнологій
Глобальний характер енергетичних проблем та все більша їх політизація висуває енергетичний фактор до числа основних при аналізі рівня екологічної безпеки.
Світова політика щодо біопалива останнім часом неоднозначна: з одного боку, вживають заходів із збільшення його виробництва, з іншого - накладаються обмеження на вирощування культур у зв'язку з загрозою світового голоду при використанні орних земель під енергетичні культури та через появу нових даних про можливий шкідливий вплив біопалива на довкілля.
Сьогодні з’являються повідомлення про те, що альтернативні джерела енергії несуть більшу небезпеку для екології і клімату Землі, аніж традиційні – нафта, природний газ і навіть вугілля. Деякі дослідники вважають, що попри усі переваги біопаливо має щонайменше два вагомі недоліки: по-перше, при згорянні біопаливо більше сприяє виникненню парникового ефекту, ніж стандартне викопне паливо, по-друге - території, придатні для засіву рослин, обмежені. І все ж, біопалива, володіють цілим рядом переваг перед нафтовими паливами, більшістю досліджень доведено, що вони знижують викиди шкідливих речовин в атмосферу, а так само парникових газів з урахуванням поглинання CO2 з атмосфери в період росту біомаси (хоча деякі британські вчені вважають, що при згорянні біодизеля з насіння ріпаку чи біоетанолу з кукурудзи виділяється на 50 % більше парникових газів порівняно із згорянням відповідної кількості нафти чи газу).
Оцінка балансу парникових газів починається зі строгого визначення граничних умов конкретної биотопливной системи, що рівняється з відповідної "традиційною" еталонною системою. Баланси парникових газів значно відрізняються для різних культур і місць розташування й залежать від методів виробництва сировини, технологій переробки й використання. Ресурси, що вводять, такі як азотні добрива, і спосіб одержання електроенергії (наприклад, з вугілля або нафти, у вигляді ядерної енергії), використовувані в процесі переробки сировини в біопаливо, можуть приводити до варіювання рівня викидів парникових газів.
У більшості досліджень показано, що виробництво біопалива з існуючої рослинної сировини приведе до скорочення викидів в інтервалі від 20 до 60 відсотків у порівнянні з викопним паливом за умови використання найбільш ефективних систем виробництва. При посівних площах рапсу в 1тис. га поглинання СО2 складе 20 тис. т. у рік, виділення кисню до 11 млн. л. з 1 га, а посів топінамбура площею 1 тис. га поглинає 8 тис. т. вуглекислого газу в рік.