Здравствуйте!
Есть непраздный интерес к технологиям получения биоэтанола и др.видов биотоплива из целлюлозосодержащего сырья (солома, опилки и пр.). Насколько понимаю, сейчас основной объем биотоплива вырабатывается из крахмалсодержащих продуктов (зерно, картофель и пр.) либо из продуктов, содержащих низкомолекулярные сахара (тот же сахарный тростник). Но отходы сельского хозяйства и лесоперерабатывающей промышленности огромны и их использование не "конкурирует" с продовольственными проблемами. В этом их огромная выгода. Подскажите пожалуйста - какие проблемы для использования этих отходов, на каком уровне сейчас технологии? В частности интересуют методики с использованием микробиологических объектов (грибы, бактерии).
С уважением, Юрий
Я одно время читал на subscribe.ru рассылку "Новости альтернативной энергетики", пока автор ее не перестал вести. Насколько помню из нее - главная проблема в деле "спирт из соломы" дать бактериям доступ к тем сахарам в сырье, которые они могут переваривать. Решения есть разные - слышал о российской разработке, где добились сверх-тонкого механического помола (опилок), и получившуюся пудру дрожжи вроде едят охотно.
И есть канадская фирма, которая разрабатывает энзимы (белковые катализаторы) для предварительной обработки сырья. Они сообщают что из тонны соломы получают четыреста литров спирта. Наверное солома с почти нулевой влажностью была....
Gaster,
Этанол из соломы или древесных опилок, до сих пор "добывают" также, как и 50 лет назад: гидролиз целлюлозы, сбраживание моносахаридов, ректификация и абсолютирование алкоголя.
Применение энзимов (открыты тоже лет 30 назад) позволяет сократить время процессов гидролиза - сбраживания и "уйти от применения кислых реагентов (серная кислота).
"Современное" значение процесса гидролиза растительной биомассы - в России, Белоруссии, Украины, Аргентины и пр., состоит в переработке продуктов гидролиза в кормовые сахара, либо в кормовые дрожжи - этот процесс разработан в России и производство кормовых продуктов организовано на Алтае, Ставрополье, Краснодарском крае и т.д.
Кормовые сахара и дрожжи используются как подкормка для телят, прудовой рыбы, птицы.
Тут,что важнее производство продуктов или сомнительное использование этанола в качестве топлива: стоимость "гидрашки" примерно в 8 раз выше, чем стоимость синтетического спирта -тем более, что "синтетика" является побочным продуктом во многих процессах органического синтеза.
Серьезный недостаток производства "биоэтанола" - образование значительного количества т.н. постспиртовой барды - девать ее некуда, а образуется ее ок. 20тонн/тонну соломы или на 300литров спирта, соответственно. В гидролизном процессе еще образуется около 20 наименований проблемных отходов.
Собственно, образование значительного количества "злых" отходов, явилось одним из оснований приостановки гидролизных производств.
А получить топливо из соломы или щепы гораздо проще, чем из них гнать "гидрашку".
VladimirN, здравствуйте! Спасибо за отклик!
Да, как я понял, основная проблема - избавиться тем или иным способом от "лишних" веществ, в первую очередь лигнина. Он (лигнин) и целлюлозу крепко "держит", мешая гидролизу, и ферменты дезактивирует... Насчет тонкого помола не встречал, это мне новость в копилку.
lidor, здравствуйте! Спасибо за отклик!
Да,гидролиз то как таковой - тема старая. Еще Высоцкий пел про спирт из опилок Как я понял, основная проблема - избавиться тем или иным способом от "лишних" веществ, в первую очередь лигнина. Он (лигнин) и целлюлозу крепко "держит", мешая гидролизу, и ферменты дезактивирует... Возможно это и является причиной дороговизны и обилия вредных побочных продуктов? Или на себестоимость другое влияет? Само то сырье дармовое!
Может быть, если научимся избавляться от лигнина, то процесс будет дешевле и экологичнее? (извините, если говорю банальности - еще мало подкован в этих вопросах)
Gaster, "....Само то сырье дармовое!" Нет не дармовое! Заготовка щепы, ее сортировка, сушка и измельчение, требует развитой инфраструктуры. А технологические процессы - непростого управления. Лесохимические комбинаты выпускают не менее 50 наименований продукции. Например -эфиры уксусной кислоты, до сих пор, до 50% потребности, покрывается за счет деятельности ЛХК. Тривиальный выпуск "гидрашки" не является рентабельным процессом. Логичным развитием является производство бутанола, а на его основе октаноповышающих добавок к бензину.
Несмотря на кажущую "непрестижность" темы лесохимического производства, она широко развита и "набирает обороты" в своем развитии.
Действующие объекты работают в Башкирии, Коми, Пермском и Красноярском краях - словом,везде, где есть масштабные лесозаготовки.
Вообще расчет на растительное сырье, как дешевый источник этанола, да и на сам этанол, как моторное топливо, несколько наивно.
Моторные свойства у этанола -лишь 50% от энергетических свойств бензина, т.е. для выработки энергии, в любом варианте, Вам понадобиться вдвое больше этанола, по деньгам - в 3-4 раза.
Использование этанола в Бразилии (в прошлом) вызвано не отсутствием или дороговизной нефтяного топлива, а избытком алкоголя - некуда было девать.
А юсовские намерения по выпуску моторного этанола- поддержка фермеров в условиях кризиса.
Кстати и "развитие производства биотоплива" на основе рапсового масла в Германии, имеет теже причины.
Проще всего, для производства "биотоплива" использовать отработанные жиры пищевого производства. В миллионнном городе их образуется не менее 500тн/год отработанных жиров.
Исследования этого процесса проводится одним из моих "кадетов" и не только им (попрошу его связаться с Вами, если проявите интерес). Результаты неплохие, на данном этапе.
Термин "биоэтанол" какой-то корявый - неважно каким методом получен алкоголь, он имеет одну и туже химическую формулу.
Вот производство кормов, в т.ч. и с использованием соломы, древесного сырья - это правильно, как то перспектива поиметь, в конце процесса, не маленький бифштекс, более заманчива. Алкоголем сыт не будешь!
В.Лихоманенко
lidor, добрый день!
Спасибо за подробные ответы, очень познавательно! Видно, что Вы "в теме" и далеко не первый день!
Честно говоря, судя по доступным мне публикациям (в основном научно-популярные, из интернета) у меня тоже возникли обоснованные сомнения в дешевизне производства горючего из отходов и тем более из зерна-сах.тростника. Пока все это вырастишь (вспашешь, скосишь, обмолотишь) - сколько солярки пожечь надо! А уж если привлечь расчеты по деградации гумуса, вообще жуть:)) Скорее смысл тут действительно в поддержке-развитии инфраструктуры, плюс "вынос" вредного сжигания бензина и солярки за пределы мегаполиса. А в городе жжем уже спирт, что наверное почище.
Сам я миколог, заинтересовался этой темой в связи с тем, что лет 30 назад некоторые мои "подопечные" грибочки рассматривались как перспективные в том плане, что достаточно быстро "кушают" лигнин, оставляя целлюлозу (т.н. "белая гниль"). То есть экологически чистый процесс очищения целлюлозы с ее частичной деградацией - подготовка для сбраживания. А вот как сейчас - это направление совсем заглохло? Наверное, все-таки основная беда - невысокая скорость этого процесса... Сейчас у меня есть небольшая собственная коллекция культур грибов плюс выход на одну из крупнейших в России. Можно проверить сразу довольно много штаммов на скорость роста и разложения лигнина на разных субстратах. Но насколько это актуально?
А субстрат - на полях значительные количества соломы, которую бросают или жгут. И есть еще перспективные источники - кроме отходов лесной промышленности.
С уважением, Юра
вот нашел сайт в интернете Бориса Мельникова про природные источники энергии http://borisrossya.ru
Gaster, В теме - уже не один год, а лет как 30.
Ваши соображения по переработке лигнина с "помощью белой гнили", прямо скажу: как серпом по причинному месту.
Лигнин, сам по себе, источник громадного количества , полезных человечеству, химических продуктов. Этанол, целлюлоза - это просто окурки, по сравнению с химией лигнина. Сегодня -да, направление слегкам заглохло. Но постепенно возраждается.
На базе лигнина возможно создание аналогов современных полимер, как биодеградирющих, так и вечных. А кроме того, лигнин - отличное экологически чистое топливо, для понимающих разумеется.
Про спирт: никто не "ездит на спирте", его просто добавляют в бензин до 10%. И, опять же, либо в связи с его переизбытком, в какой-нить Бразилии, либо чисто побахвалится: снижаем уровень выхлопа диоксида углерода.
Какое там снижение, автомобильный мотор либо уменьшает свою мощность, либо "жрет" больше - закон сохранения материи и энергии. А стоимость ...!
Лучше уж на водку по Жириновскому: каждому мужику -по бутылке, каждой бабе - по пьяному мужику.
Предлагаю солому и опилки - только для производства кормов, с целью получения бифштексов.
Если всерьез озаботились "биотопливом" попробуйте отработанные жиры, в качестве основы.
Кстати, по поводу белой гнили. По моим сведениям, ее применение прекращено в связи с неконтролируемым заражением деловой древесины и сырья для производства целлюлозы. Гнильёи, оно знаете- ли, червиво неприятностями.
Понятно, немного туман рассеивается. Я во время поисков информации где-то вычитал, что утилизация лигнина - огромная проблема! Его чуть ли не закапывают, а он самовозгорается, дымит... Ужас! А оно вот как...
Собственно "биотопливо" мне не особо интересно. Ищу применение своим пока сугубо фендаментальным знаниям и результатам, под настойчивыми взглядами начальства: "а какой практический выход?"
Тема бифштексов видимо гораздо более перспективна:))
|
Интернет имеет особенность. Как правило, тут много информации, но "настоящая информация" тут не водится ибо "за так" её никто не даст. Поэтому не стоит делать "глобальные выводы" по рекламным статям, рефератам студентов и статьям, написанным на их основе.
Насколько я помню из серьезных отчетов, главная проблема лигнина - его кислая среда (продукт гидролиза, все-таки), из-за этого он не ферментируется (не компостируется, не "поедается" грибками и т.д.). Способов использования и переработки лигнина много - это не проблема сама по себе. Мало коммерческих способов (рентабельных). Это главная проблема. Для отходов вообще специфическая особенность - переработать их очень дорого. Есть конечно "ликвидные" отходы (металлолом, например), но это скорее исключение, подтверждающее правило.
Что касается кормов, то припоминаю документ 60-х годов, где говорилось, что для решения продовольственной проблемы нужно делать БВК (белково-витаминный концентрат). После этого понастроили комбинатов БВК. Копните в этом направлении.
masel,
Согласен с Вашими замечениями и по поводу БВК, тоже.
Вся беда БВК - наличие отходов - далеко не простых с точки зрения их нейтрализации и очистки.
Я имел в виду не громадные комбинаты, с их отходами, а малые установки, располагаемые непосредственно на фермах. Продукт выработки - среднее между соломой и витаминно-кормовым концентратом.
В них содержаться и кормовые сахара, и кормовые дрожжи, и балласт необходимый для "функционирования" пищевого тракта молодняка КРС. Аналог каши из цельного зерна.Зачем нужно перерабатывать отходы БВК, когда КРС легко и с минимумом вреда "переработает" их в навоз, который на что -нить, да и полезен.
По аналогии: наши мудрые маги химии предложили не мучиться с производством мочевины (удобрения), а использовать активный уголь,насыщенный промежуточным продуктом -карбаматом.
И поступление удобрения в почву регулируется природными процессами, и упрощается процесс производства самого удобрения.
Разработано и это, и первое, учеными Алтайского университета. Решпект - им, и - даешь бифштекс!
В.Лихоманенко
главная проблема лигнина - его кислая среда (продукт гидролиза, все-таки), из-за этого он не ферментируется (не компостируется, не "поедается" грибками и т.д.).
Ну да. Еще он вроде в медицине используется как сорбент. Благодаря этому он и ферменты нейтрализует при гидролизе целлюлозы.
В интернете в принципе много чего, есть иногда и полезная информация. Трудно ее найти среди кучи пустословия...
[quote="lidor#03.04.2010 11:59"]masel,
малые установки, располагаемые непосредственно на фермах. Продукт выработки - среднее между соломой и витаминно-кормовым концентратом.
Ага, знаком с технологией выращивания той же вешенки и др. грибов. Осташийся субстрат (солома, лузга и пр), "разжеванная" мицелием и обогащенная всякими полезностями - прекрасный корм и птице, и КРС. Тут наверное и будем копать. Поднимать животноводство:)
|
Он же (вроде) горит даже сам по себе в местах скопления.
Почему бы не сжигать в спец.реакторах (мож.быть) подогревая, что надо подогревать?
http://www.solidwaste.ru/news/view/5408.html
P.S. "... Золошлаковые отходы Канской ТЭЦ (входит в Енисейскую ТГК) будут использоваться в работе по ликвидации возгораний и тушению лигнина на полигоне Канского биохимического завода, горящего с мая 2009 года.
Полигон отходов биохимического производства ЗАО "Канский БХЗ" эксплуатировался с начала 1960-х годов, его площадь составляет 20 гектаров, объем лигнина (химическое вещество, отход производства технического спирта) оценивается примерно в 2,5 миллиона тонн. После банкротства завода и ввода конкурсного производства, обслуживание полигона было прекращено, в результате чего, в итоге, он стал тлеть. ..."
|
barsarlug, Рассматриваемая здесь тема, позволяет задать наивный вопрос:---"А зачем с такого рода возгораниями в отвалах ли или на терриконах борятся? Ведь кажется очевидным, что организованный должным образом сбор продуктов горения, где угарного газа может быть "немерено" даст искомое, т.е. энергоноситель, за которым в иных случаях копья ломают. Разве пример отбора метана из отвалов ТБО и из шахт недостаточно убедителен?"
|
Борются, потому что неуправляемое горение опасно (и неприятно, когда дымит). А почему не собирают газ... Страна очень богатая. Очень. Была бы Кореей или Тайванем - использовали бы даже скошенную траву с газонов.
barsarlug, Владимир Петрович! В проектах по созданию и предприятий БВК и ЦБК, в советские времена непременно включались и очистка стоков и выбросов,и утилизации лигнина. Другое дело, их ввод в эксплуатацию производился много пожже официального открытия. Вспомните эпопею Байкальского ЦБК(даже фильм был создан-"У Озера") и эпопею БВК под Ленинградом.
В 1990-х, "приватизатизаторы" решительно открестились от "хвостовых" производств, выделив их в отдельные предприятия. Лигнин, барду и пр., стали просто сваливать на рельеф.
Тем не менее, ученые и новаторы, уже к концу 1990-х создали оригинальные решения, в т.ч. напоминающие Ваше предложение.
Года два тому, я присутствовал на одном из совещаний по этому поводу - на Урале, под Пермью сибирские ученые предлагали организовать энерготехнологический цех с выработкой активных углей и др. полезной продукцией.
Все шло хорошо, и производственники были готовы подписать контракт.
Вдруг, откуда не возмись выскочил "экологог", эдакий "белкин" и давай молоть про протокол Киото и обязательное включение некоего "жесткого перечня" требований, предлагать "лигнин размещать в цистерны - контейнеры из спецпластика, для вывоза в районы бедные топливом" ( про "спецпластик" высказался туманно-есть у него такой).
В общем заморочил голову.
Профессор, возглавлявший группу разработчиков - ученых и технологов, пожав плечами, сказал:
"Вы сами заказали разработку, мы выполнили ваш заказ, получили положительное заключение от Минприроды и, даже "Гринпис".
"Внедрять или не внедрять - ваше дело".
Законодательные акты, в части "экологических" требований и терминологии, крайне запутаны и противоречивы. Это позволяет "забанить" любою, даже самую "продвинутую" инновацию. И шустрые "экологи" могут быть "включены" в любой момент.
Провожая ученых в аэропорт, поинтересовался: "Как шли разработки, что предъявляли заказчики?" Кто-то вспомнил, что был момент: один из заказчиков намекал на изготовление диссертиции, включения в состав рабочей группы "племянника". "Ну пожалуйста - пусть поработает!"
Пленмянник в лабораториях так и не появился. Лигнин до сих горит, не так давно грузовик сгорел, при выгрузке отходов. "Эколог" - до сих вещает про Киото.
Что делать, приходится, иной раз и рецензии, положительные, "племянникам" писать, и грамматические ошибки править, в опусах"соискателей. Профессор Бодриков, на одной из конференций в нашем Университете, дар речи потерял, когда один из "соискателей" представил сверхъединичный эффект "получения-сгорания" газа Брауна.
Засада, в общем
Страна очень богатая. Очень.
Вот то-то и оно! Богатство наше - наша же беда. Всего много, чего экономить и изобретать?