Biomassza az integrált hasznosítás energetikai lehetőségei Kótai László-Balogh János MTA TTK AKI-Kemobil-zRT
Biomassza energetikai hasznosítása § § § §
Agrárium
Hő Áram Gáz Üzemanyag
K+F Ipar
Energia
– Diesel motor – Ottó motor
Biomassza alapanyagok termékek Cellulóz, Keményítő Cukor Növényolaj Szárazanyag Intenzív cukorcirok termelés - > 80 t/h zöldtömeg - > 20 t/h szárazanyag - > 12 t/h cukor > 4 t/h etanol > 3-4 t/h butanol
§ § § § §
Biomassza hsznosítás Cukorcirok Cukorlé
Biomassza erőmű
Cirokszár
Villamos energia
Hőenergia
Cukor Etanol
Butanol
BUTADIESEL
Aceton
Hamu
Hamu feldolgozási technológia § A mikroelemek mennyisége és aránya egyezik azzal amit a növény felvett a talajból § A kénsavas kezelés feltárja a növényi sav oldhatatlan komponenseket (P, K), § Porózus, felissza a vizet, a nitrogén és egyéb trágyákat, talajbaktériumokat § Robbanásveszély nélkül adalékolható fémionokkal (cink a kukoricához). § Eső-kontrollált nitrogénleadású
Eső-szabályozott nitrogénleadás Kálium-szulfát Gipsz Szén-dioxid (pórusképző)
+
NH4 ionkiooldódásaazLH8/Amintából különbözõ töménységû oldataiból (1gminta 10, 20, 50és 100 ml vízben)
110
Százalékos kioldódás
100 90 80 70
Syngenit (K-Ca-szulfát)
60 50 40 30 0
20
40
60
oldattérfogat / ml
80
100
+ Ammónium-nitrát Syngenit-Koktait keverék kálium-nitráttal
Agrár-üzemanyagok § § §
Bioetanol Biogáz Biodiesel – 90 % Növényolaj – 10 % Metanol Butanol-alapú termelés Fermentáció: Pasteur, 1861 Weizman, 1918
Növényolaj alapú diesel-technológia § Növényolaj, metanol, Katalizátor, § 60 C°, 15 perc, § szakaszos üzem
§ Növényolaj, metanol, Katalizátor, § 5 perc, 25 °C § BG adalék és folyamatos
§ § § § § §
§ Minimális szappan képződés (25 °C) § ioncserés regenerálás § Vizmentes glicerin § Biogáz üzem
Melléktermék sok szappan Szappanbontás Metanol és vízmentesítés Foszforsavas kezelés Mosás 80 %-os glicerin képződés
A technológia K+F elemei § Új katalizátor § Fázistranszfer a metanolnövényolaj fázishatáron
Szobahőmérséklet Folyamatos üzem, csőreaktor 98/2 katalizátor és metanol megoszlás § MeOH hígított glicerin § § §
§ A katalizátor mentesítőt a helyszínen regeneráljuk, a legolcsóbb vegyszerrel, kénsavval Reciklizálás Kevesebb szennyvíz Kevesebb vegyszer
Biodiesel üzem
Biodiesel fejlesztések § Metanol helyett butanol § Glicerinből üzemanyag keverőkomponens § Alacsony viszkozitás és dermedéspont (-25 C°) § Jobb (0.95 az RME) az új biodiesel (1.20) bioüzemanyag/kiindulási növényi olaj aránya
§ § §
Glicerin + aceton Glicerin + butiraldehid Glicerin + acetaldehid
§ Metanol
+ aceton
§ Sokkomponensű üzemanyag keverőkomponens
Butanol-ABE üzemanyag § Etanol, C2H5OH – 60 % energiatartalom a benzinhez képest – korrozív – Termelés gazdaságossága – Elegyíthetőség problémás (<10%) – Cukoralapon gyártható – Cellulóz és keményítő hidrolízise szükséges
§ Butanol, C4H9OH – ~90 % energiatartalom a benzinhez képest – Nem korrozív (csővezeték, fekete acél) – 40% mennyiségben adagolható – Cukor, keményítő és cellulózalapon is közvetlenül gyártható
Butanol-gazdaságosság § Butanol előállitás Clostridium törzsekkel – Alapanyag – Energia – Szennyvíz
25 % cukorhasznosulás Híg (2 %) oldat melegítés ~50-szeres szennyvíz
A probléma forrása a butanol toxikussága a termelő enzimre nézve (2 t butanol/98 t fermentlében)
Megoldás:Toxikus szint alatti termelés, folyamatos extrakcióval
Heptanalos extrakció § Extrakció (Kemobil oldószere) § Nincs emulzióképződés és gyors a fázisszétválás § Nagy az átoldódás (>10) § ~15 %-os BuOH koncentráció § Hőhasznosításos kondenzációs bepárló
Heptanal
Batch fementáció és extrakció anyag és energiamérlege § § § §
100 t víz + 8 t cukor 2 tonna butanol 4 t azeotróp 49 t/t butanol szennyvíz § 98t x 1Mcal/t = 98 Mcal § Párolgáshő: 8.4 Mcal
§ § § § § § §
§ Energiaigény: 53.2 Mcal/t
§ Energiaigény: 14.4 Mcal/t
100 t víz + 16 t cukor 16 t recirk. heptanal 4 tonna butanol 24.5 t/t butanol szennyvíz 15 % ABE koncentráció 20 t x 0.6 Mcal/t = 12 Mcal Párolgáshő: 16.8 Mcal
Folyamatos üzem tervei § Folyamatos ellenáramú extrakció § Folyamatos cukor betáplálás (ciroklé) § Több mint 20 %-os BuOH tartalmú anyag bepárlás § A heptanal nem párolog § fajhője kicsi § Kis oldószer mennyiséget kell melegiteni § Nagyon kevés szennyvíz képződik
