ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ
ENERGY OF BIOMASS
ВОДОРОД - ЦЕННЫЙ ПОБОЧНЫЙ ПРОДУКТ ПРОИЗВОДСТВА БИОБУТАНОЛА
В.Б. Акопян, А.Е. Сычев
ОАО «ГосНИИсинтезбелок», Москва, 109004, ул. А. Солженицына, 27 Тел: 8 (903) 506 0633, e-mail: akopyan1941@mail.ru
HYDROGEN - THE VALUABLE BY-PRODUCT OF BIOBUTANOL PRODUCTION
V.B. Akopyan, A.E. Sitchev
Institute of Protein Biosynthesis, 27 A. Solzhenitsyn str., 109004, Moscow, Russia. Тel: 8 (903) 506 0633, e-mail: akopyan1941@mail.ru
Поиск новых альтернативных источников энергии и разработка технологий их реализации нередко ставит новые задачи, решение которых могло бы существенно повысить коэффициент использования сырья и снизить давление производства на окружающую среду.
Водород, например, составляет около 10% массы живых систем. В ряде случаев в процессах обмена веществ его количества оказываются превышающими потребности организмов, и этот газ в молекулярной форме выделяется в атмосферу. Ярким примером этому служит выделение больших количеств водорода при анаэробном сбраживании. В частности, в процессе получения бутанола методом бутанольно-ацетонового сбраживания углеводов образуются не только органические растворители бутанол-ацетон-этанол, но также двуокись углерода и водород. Газы эти легко разделяются известными способами и, будучи востребованными, используются в промышленности.
Горючее нового поколения - биобутанол - производят обычно из сахарной свеклы, зерновых, картофеля и другого крахмалсодержащего пищевого сырья использованием бактерий Clostridium acetobutylicum. В России разработана новая технология получения бутанола из древесины, трансформированной в биодоступные сахара ферментативным гидролизом. Высвобождающийся при этом лигнин - ценное сырье для производства топливных пеллет, ванилина, активированного угля, удобрений и т.д. Освобожденные от лигнина сахара используются в процессе получения бутанола как основное и единственное питательное вещество для синтезирующих органические растворители микроорганизмов.
Выделяющийся при брожении водород не только находит применение как промышленное сырье, но и весьма перспективен в качестве топлива. В топливных элементах, например, давно используемых в
космических программах, реакция окисления водорода в мембранном электрохимическом процессе позволяет получать электричество, тепло и воду.
В процессе биосинтеза бутанола на каждую его тонну выделяется 50 кг водорода. Средний по производительности завод рассчитан на производство примерно 50 тонн биобутанола в сутки. Образующегося в минуту водорода на таком заводе достаточно для заполнения 10 баллонов объемом в 40 литров под давлением в 150 атм, или около 15 000 баллонов в сутки. Очевидно, что баллонный, самый распространенный метод хранения и транспортировки водорода, как, впрочем, и другие известные на сегодня, оказываются в рассматриваемом случае практически неприемлемыми.
Бесспорно, производство биобутанола экономически выгодно располагать в непосредственной близости от источников сырья - древесных отходов. Но при этом оно нередко оказывается удаленным от других промышленных объектов, в частности тех, которые используют в качестве сырья водород.
Известные сложности хранения и транспортировки водорода в большинстве случаев делают целесообразным использование полученного «биоводорода» для внутренних нужд самого производства, в частности для получения тепла. Так, при сжигании водорода, образовавшегося в течение часа в виде отхода процесса брожения на заводе средней производительности по бутанолу, можно получить примерно 2 Гкал тепла, или 4 тонны пара, что позволяет экономить около 2000 рублей ежечасно (32 миллиона рублей в год), ощутимо снижать себестоимость основного продукта и делать его более привлекательным. Однако постоянно появляющиеся сообщения о новых разработках в этой области позволяют надеяться на более эффективное использование «биоводорода» в перспективе.
В.Б. Акопян, А.Е. Сычев. Водород - ценный побочный продукт производства биобутанола
Searches of new alternative energy sources and development of their realization technologies quite often raise different problems, decision of which could increase the ratio of raw material processing and decrease the industrial pressure upon an environment. Hydrogen, for example, makes up about 10 weights of living systems. In processes of metabolism its quantity time-to-time exceeds needs of organisms, and this gas in the molecular form escapes in an atmosphere. As a striking example is the formation of high quantity of hydrogen at anaerobic fermentation. In particular, during butanol production according the method of butanol-acetone-ethanol fermentation, not only butanol-acetone-ethanol but also carbon dioxide and hydrogen are formed. These gases are easily separated and purified by known ways and being demanded, are used in different industrial technologies.
Biobutanol - the new advanced biofuel - is usually manufactured from a sugar beet, grain, potato, and other starch reach foodstuffs by using bacteria Clostridium acetobutylicum. In Russia is developed and proposed the new technology of biobutanol production from a wood transformed into bio-accessible sugar by enzymatic hydrolysis. Liberated in thus process lignin is valuable raw material for fabrication pellets, vanillin, activated coal, fertilizers, etc. Sugars from wood are used for butanol production as the basic and unique nutrient for organic solvents synthesizing microorganisms.
Hydrogen which produced during fermentation not only used as industrial raw material but also is rather
perspective as a fuel. In fuel cells, for example, for a long time used in space programs, reaction of hydrogen oxidation in membrane electrochemical process allows to product electricity, heat and water.
During butanol biosynthesis on each ton of this solvent is formed 50 kg of hydrogen. Average output factory is produced approximately 50 tons butanol per day, thus hydrogen formed every minute in this factory is enough for filling 10 cylinders of 40 liters capacity under pressure of 150 atm, or about 15 000 cylinders per day. Naturally, that method of storage and transportation of hydrogen by cylinders or by other known to day methods appears practically unacceptable. Biobutanol production factory from wood waste undoubtedly is profitable to dispose not far from sources of raw material. However in this case as a rule, factory appears fare from other industrial targets, in particular those who uses hydrogen as raw material.
Because of well known difficulties of storage and transportation of hydrogen it is often preferable to use it for inside factory needs, in particular for heat production. So, at burning out the hydrogen produced within hour at a average biobutanol output factory is possible to receive approximately 2 Giga-calorie heats or 4 tons steam that gives possibility to save about 2000 rubles (57 US $) per hour (32 millions rubles per year) and to lower the cost price of basic product. Information about new technologies in this area allows hoping for the better use of "biobutanol" in future.
EP SHANGHAI 2009 - 7-Я МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ВЫСТАВКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ
gp^Shanghqi
± Я " - -
(О
* Л и. 4
Время проведения: 08.07.2009 - 10.07.2009
Место проведения: Китай, Шанхай
Темы: Энергетика, Электроника и электроэнергетика
EP Shanghai 2009 будет проходить в Международном выставочном центре г. Шанхай совместно с 6-й Международной выставкой по электрооборудованию Electrical Shanghai.
Выставка проводится попеременно в Пекине и Шанхае. Среди спонсоров и организаторов выставки крупнейшие энергетические компании КНР и государственные организации.
Общая площадь EP Shanghai 2007 достигла 14000 кв. м. 300 компаний из 21 страны мира представили свое оборудование и услуги многочисленным посетителям, которых было зарегистрировано 26800 человек. С национальными павильонами на выставке в этом году решили принять участие Германия, Корея, США и Великобритания. Одновременно с EP Shanghai 2007 проводились конференция и ряд технических семинаров. 91% участников EP Shanghai 2007 оценили отдачу работы на выставке не только на отлично, но и даже поторопились забронировать площадь на выставке 2008 г.
Профили выставки:
• Оборудование для выработки электроэнергии на ТЭС, ГЭС и АЭС.
• Оборудование и технологии передачи и распределения электроэнергии.
• Системы электроснабжения (SCADA/DMS/EMS).
• Контрольно-испытательное оборудование и приборы.
• Инженерно-строительные услуги «под ключ».
• Нетрадиционные источники электроэнергии - ветровая, геотермальная, солнечная, приливная и т.д.
• Информационные технологии для энергетики.
• Телекоммуникационное оборудование для энергетики.
• Технологии энергосбережения и охраны окружающей среды.
• Промышленное оборудование для выработки электроэнергии (турбины, дизели и т.д.).
• Оборудование и материалы для производства электроэнергии.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 6 (74) 2009 Э Э
© Научно-технический центр «TATA», 2009
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.