Transcript NOVE BIOOBNOVLJIVE SIROVINE I TEHNOLOGIJE ZA

NOVE BIOOBNOVLJIVE
SIROVINE I TEHNOLOGIJE
ZA DOBIJANJE MOTORNIH
GORIVA HEMIKALIJA
Prof.dr Borivoj Adnađević
Nove tehnologije čiste energije, Novi Sad, 2009
Trenutne potrebe
Motorni benzin 1 250 000 t/god.Srbija
Motorni benzin 390 000 t/god. APV
Dizel gorivo
1 400 000 t/god. Srbija
Dizel gorivo
430 000 t/god. APV
Sirovine za proizvodnju
Motorni benzini
Dizel gorivo
nafta
nafta
Sirovine za proizvodnju motornih goriva u svetu
Motorni benzin
Bioetanol
1. Zrno kukuruza
2. Zrno pšenice,raži,ječma
Dizel gorivo
Biodizel
1. Uljana repica
2. Soja
3. Palmino ulje
nafta
5-85%
6 t/ha, 2 t/ha
4 t/ha, 1.2 t/ha
nafta
5-100%
41%, 0.86 t/ha
18%, 0.56 t/ha
0.36%, 4.8 t/ha
NOVE BIOOBNOVLJIVE
SIROVINE
• Mikroalge(cyanobacteriophyta,chlorophyta,
chrysophyta,bacillariophyta,rhodophyta,phaeophyta)
30% ulja, 58.7 t/ha, 51.92 t/ha
50% ulja, 97 t/ha, 86.5 t/ha
70% ulja, 137 t/ha, 121 t/ha
40% ugljenih hidrata, 30 t/ha
• Lignocelulozni materijali (40%C, 30%HC,30%L)
• CO2
UPOREDNI PREGLED HEMIJSKOG
SASTAVA NAMIRNICA I ALGI
(SUVA OSNOVA)
Proteini (%)
Ugljeni hidrati (%)
Masti (%)
Meso
43
1
34
Mleko
26
38
28
Pirinač
8
77
2
Soja
37
30
20
Kvasac (p)
39
38
1
Chlorella vulgaris
51-58
12-17
14-22
Porpyridium
crnentus
28-39
40-57
9-14
Spirulina maxima
60-71
13-16
6-7
SADRŽAJ LIPIDA U MIKROALGAMA
Mikroalga
Lipidi (%)
Produktivnost
(g/m2 na dan)
Botryococcus
braunii
Chlorella
25-75
3
18-57
3.5-14
Dunaliella
8-67
3
Neochloris
oleorabundans
Spirogyra
30-65
18
11-21, 33-64 *
3.5
Porphyridium cr.
9-14, 40-57*
6
Bioreaktor
PARAMETRI RASTA MIKROALGI
Spirulina platensis, Osram 40w
•
•
•
•
•
Brzina rasta: 9.2 g/danu
Maksimalan broj ćelija 67 000 000 na dan
Sadržaj ulja: 58% suve materije
Kalorična vrednost: 28 kJ/g
Fotosintetička efikasnost: 6.4%
OSNOVNE FAZE DOBIJANJA
ALGINOG ULJA
Uzgajanje algi (0.02-0.06% čm)
• Rast algi (5-15% čm)
• Separacija algi
(mikrofiltracija,centrifugiranje,flokulacija,UZ)
• Sušenje (spin flash, MW)
• Destrukcija (HDK)
• Ekstrakcija ulja (mehanička,MW)
FIZIČKO HEMIJSKA SVOJSTVA
BILJNIH ULJA
Repičino ulje
Palmino ulje
Algino ulje
Gustina, T=25oC,kg/m3
915
923
915
Kinetička viskoznost, T=25oC,mm2/s
37.2
24.1
57.02
SMK %
0.1
0.1
1.21
Jodni broj, g/100g
94-106
52-57
123
Saponifikacioni broj, mgKOH/g
167-181
196-210
202
Tačka topljenja, oC
-10
35
-40
Prinos m3/ha
1.19
5.95
136.9
Svojstvo
Oksidaciona stabilnost na 110oC, h
4.2
C12
2.5
C14
0.5
0.5-5.9
0.1
C16
5.0
32-47
8.2
C18
2.0
2-8
2.5
C18:1
61
34-44
39.9
C18:2
20
7-12
39.0
C18:3
9
C18:4
C20
7.3
0.1
0.5
0.4
C20:1
0..8
C20:2
0.4
FIZIČKO HEMIJSKA SVOJSTVA
BIODIZELA
Repicino
ulje
Palmino ulje
Algino ulje
Sadržaj estara %
99
99.5
98.3
Sadržaj MG %
0.1
0.1
0.6
Gustina, T=15oC, kg/m3
875
867
840
Tačka paljenja, oC
180
161
180
Kinetička viskoznost,cSt na 40oC
4.6
3.9
4.02
Temperatura očvršćavanja, oC
-9.0
6.0
-30
Kalorična vrednost, kJ/kg
41.55
41.3
41.25
Kiselinski broj
0.12
0.2
0.3
Sadržaj CH3OH %
0.05
0.1
0.1
Sadržaj GL tot %
0.12
0.1
0.2
Cetanski broj
54.4
62
60
Svojstvo
HIDROTERMALNA KONVERZIJA
ALGI
• Dunaliella tertiolecta (78% vode,22%čm)
• - uslovi- T=300 C, p=100 at, t=60 min
• prinos: 37 mas.% ulja energetske vrednosti dizela
Chlorela protothecoids (80% vode, 20% čvrste
materije,55% lipida, 15% UH)
• -prinos: 58 mas.%ulja energetske vrednosti dizela
• Otpadna biomasa (50% C, 43% kiseonika)
UTICAJ PRITISKA NA
HIDROTERMALNU KONVERZIJU
BIOMATERIJALA
C (%)
O (%)
Kalorična moć
(MJ/kg)
50
53
40
18.9
100
92.4
4
34.2
150
93
3
35.5
Pritisak (at)
PROSEČNI SASTAV ČVRSTOG
KOMUNALNOG OTPADA
Komponenta
BG (%)
Organska
30
Papir i karton
27
USA (%)
74
Drvo
3
Tekstil
4
Plastika
6
5
Staklo
8
10
Metalna
4
7.5
Inertna
3
15
Ostalo
15
Produktivnost
386 kg/č,god.
• Celuloza-55%, Hemiceluloza-9%, Lignin-19%, Pepeo- 18%
Tehnološki uslovi
Proizvodnja etanola iz čvrstog gradskog otpada realizuje se kroz 5
međusobno povezanih procesa:
• Priprema materijala (prijem, sitnjenje, mlevenje, skladištenje)
• Kiselinom hidrolizovana razgradnja celuloze i hemiceluloze do
monosaharida (KHLCM)
• Odvajanje kiseline od monosaharida (SMSK)
• Fermentacija monosaharida do etanola (FMS)
• Adsorpciono koncentrovanje vodenih rastvora etanola (AKE).
Tehnološki parametar
Tip procesa
Kiselina
Vrednost
dvofazni
H2SO4
Koncentracija kiseline u I fazi
70 %
Koncentracija čvrste materije u polaznoj suspenziji I faze
10 %
Temperatura I faze
50o C
Vreme interakcije I faze
20 min
Ckis III faze
33 %
Cč II faze
4.7 %
Temperatura II faze
70o C
Vreme interakcije II faze
40 min
Shema procesa
HIDROGENIZACIJA
UGLJENDIOKSIDA SA VODONIKOM
•
•
•
•
CO2 +3H 2 = CH 3OH +H2O
Katalizatori: Cu-ZnO-Al2O3,CuO-ZnO-ZrO2,Cu-ZnO
Cu,Zn,Ga-SiO2 (200 m2/g, 620 cm3/g)
Uslovi: M=3, p=20 at, ZV=18 m3/kgh
T (K)
Aktivnost
(mmol/kgh)
Selektivnost
(CH 3OH )
CO (%)
523
6 200
99.8
0
533
8 700
99.3
0
543
11 500
99.1
0
FOTOKATALITIČKA REDUKCIJA
UGLJENDIOKSIDA SA VODOM
• CO2 +2H 2O = CH 3OH +O2
• Katalizator Cu-zeolit-TiO2
• Uslovi: Hg-lampa 8w, p=1 at, T=25C
• Prinos: 60-280 mikromolova metanola po
gramu
FOTOKATALITIČKI REAKTOR
MEHANIZAM FOTOREDUKCIJE
HIDROGENIZACIJA CO2 SA H2 DO
UGLJOVODONIKA
•
•
•
•
•
•
Katalizator: Cu-ZnO-ZrO2-Cu-SAPO
Uslovi: M=3, p=25 at,T=350 0C, Zv=20h
Stepen konverzije: 41%
Prinos ugljovodonika: 16%
Prinos: CO 22.3%
Selektivnost: C1=2%,
C2=31.4%
C3= 55.2% C4=12.4%