3.2 Конвертирование биомассы в топливо без промежуточных этапов.
Существует несколько способов добычи энергии из биомассы, однако все они трудоемки и неэффективны. Но недавно ученые из университета в Массачусетсе разработали метод прямого выделения энергоносителей из органических соединений.
Описание метода
В основе данной процедуры лежит разложение целлюлозы с образованием целого ряда сложных химических соединений. Часть из них содержит кислород и под действием катализатора проходит процесс окисления. Остальные, в зависимости от состава, декарбонилизируются, дегидрируются, проходят процесс олигомеризации и т.д. Совокупным результатом является образование устойчивых ароматических соединений, которые могут быть использованы в качестве топлива.
Исходное сырье для реакции – очищенный и измельченный порошок целлюлозы и катализатор ZSM5. При нагревании смеси до температуры в 600 º C начинается бурная реакция, которая продолжается в течение 2-2,5 минут. В это время в пробирке происходит селективный каталитический пиролиз целлюлозы.
Корректируя пропорции исходных веществ и условия протекания реакции, ученым удалось получить в результате разложения целлюлозы ряд ароматических газов. Среди них – этилбензол, толуол, нафталин и еще несколько разновидностей, которые могут быть использованы в качестве топлива. Побочным продуктом реакции является вода, CO 2 и твердый осадок из углерода.
Перспективы использования данной разработки
Существенным минусом данного метода является то, что целлюлоза преобразуется не в готовое топливо, а в ароматические соединения. Кроме того, что они уступают по эффективности стандартным энергоносителям, количество данных соединений в топливе должно быть строго ограничено. Например, по законам США, их может быть не более 25% от общей массы.
Другим минусом является то, что реакция происходит с подготовленным порошком целлюлозы – достаточно дорогостоящим сырьем. Но ученые намерены совершенствовать свой метод и добиться в будущем эффективного селективного разложения любой биомассы, независимо от источника ее происхождения.
Однако положительным моментом является сам доказанный факт возможности преобразования органики в топливо без дополнительных процедур переработки. Сейчас органическое сырье в обязательном порядке проходит долгий процесс брожения, прежде чем превратится в топливо. А новый метод позволит значительно сократить затраты времени на преобразование органики в пригодный для использования энергоноситель.
4 Применение биомассы в энергетике
Биомасса — шестой по запасам из доступных на настоящий момент источников энергии после горючих сланцев, урана, угля, нефти и природного газа. Приближённо полная биологическая масса земли оценивается в 2,4·1012 тонн.
Биомасса — пятый по производительности возобновимый источник энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро и геотермальной энергии. Ежегодно на земле образуется около 170 млрд т. первичной биологической массы и приблизительно тот же объём разрушается.
Биомасса — крупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс (более 500 млн т.у.т./год)
Биомасса применяется для производства тепла, электроэнергии, биотоплива, биогаза (метана, водорода).
Основная часть топливной биомассы (до 80%), это прежде всего древесина, употребляется для обогрева жилищ и приготовления пищи в развивающихся странах.