În ultimii ani, combustibil solid ce în ce mai frecvente bazate pe surse regenerabile de energie. Unul dintre tipurile sale cele mai populare - biochar (biocoal). cărbune produs din biomasă și fosile arată ca un coleg.
Iar în fața biomasei și de carbon fosil în fața biochar are o serie de avantaje:
În plus, biochar este CO2 sursa de energie -neutral.
In Germania, de exemplu, în conformitate cu legile surselor regenerabile de energie (EEG) și utilizarea acestora pentru încălzire (EEWarmeG), biochar îndeplinește toate cerințele de reglementare, arderea de 1 t 2,5 t biochar redus emisiile de CO2.
Pentru producția de tehnologie biochar este utilizată, pe baza procesului de carbonizare hidrotermal.
Procesul de carbonizare hidrotermal (hidrotermale carbonizare - NTS) în 1913, descrisă prima dată de savantul german Friedrich Bergius (el este, de asemenea, cunoscut pentru faptul că a descoperit o modalitate de a produce din combustibili cu motor cărbune lichid sintetic, astfel că Germania nazistă în timpul al doilea război mondial acoperă o parte semnificativă a nevoilor sale benzină și jet de combustibil).
În 1931, pentru serviciile la descoperirea si dezvoltarea unor procese chimice de înaltă presiune, inclusiv carbonizare hidrotermală, Bergius a primit Premiul Nobel pentru Chimie.
In timpul HTC biomasa de umiditate de până la 80% dintr-o valoare calorică mică este convertită în biochar comparabilă în proprietăți cu cărbune fosil.
Procesul de carbonizare hidrotermal similar cu formarea naturală a cărbunelui fosil, numai că în natură a durat milioane de ani, acesta poate fi finalizată în doar câteva câteva ore. La o temperatură de 180-220 ° C, presiunea de 10-25 bar, biomasa este deshidratat carbonizate, iar absența aerului și adăugarea unui catalizator timp de 6-12 ore până la CO2 biochar -neutral. Aceasta poate biochar sau ars pentru a produce energie termică sau utilizate în diferite procese industriale în loc de cărbune fosil.
proces SNT, în scopul de a obține biochar de combustibil nu a fost folosit pentru un motiv simplu pentru mulți ani: cele mai mici prețurilor mondiale la energie.
hidrotermal carbonizare
Procesul începe cu prepararea biomasei: este eliminat din impurități mecanice (nisip, pietre, etc ...), apoi pulverizat și umezită. In plus, biomasa este trimis la reactorul (retortă) HTC, în care cu ajutorul aburului generat 10-25 bar presiune și temperatură de 180-220 ° C
In timpul reacției produce hidroniu (hidroniu, oxoniu, hidroniu) Hg + O (ion complex, proton, un compus molecula de apă), care reduce pH-ul la 5 masă și mai mici. Acest proces poate fi accelerat prin adăugarea de acid citric în reactor. Și este necesar să se ia în considerare faptul că o cantitate mai mare de carbon în faza lichidă, la un pH scăzut. Reacția este exotermă. adică veniturile din eliberarea de energie. După 12 ore, 90-99% carbon trece în suspensia apoasă sub formă de granule poroase de cărbune (C6 H2O) cu o dimensiune a porilor de 8 până la 20 nm.
Partea rămasă a carbonului (1 până la 10%) rămâne parțial în fază lichidă, sub forma unei suspensii apoase de parțial eliberat în atmosferă sub formă de dioxid de carbon. Ecuația de reacție este o formă simplificată fi scrisă sub forma:
Reacția poate fi oprită înainte de a produce în timp ce alți intermediari. De exemplu, după 8 ore este posibilă obținerea unui produs similar în compoziție cu turbă, și în timpul primei ore - intermediari hidrofobe (lipide).
șlam de cărbune refrigerat prin presare mecanică deshidratează la un punct în care este de 50-60% conținut de apă de pornire TION. Cea mai mare parte apa separată este utilizată în următorul ciclu de producție. După deshidratarea mecanică a produsului să fie uscat în continuare la un conținut de umiditate dorit de client; în mod tipic 5-25%.
În timpul reacției exoterme în procesul carbonizare hidrotermală a energiei termice este eliberata, circa 3/8 valoare calorică echivalentă biomasei pe o stare uscată, și cu un conținut ridicat de lignină în biomasa de plante sau diverse uleiuri - la 1/4 din valoarea calorică a biomasei.
Cu reglarea corectă a căldurii eliberabil proces carbonizare poate fi folosit pentru uscarea cărbunelui obținut sau pentru a genera electricitate. Deoarece carbon obținut poate fi deshidratată mecanic la uscare finală necesită mai puțină energie termică în comparație cu procesul de uscare clasic.
Procesul de producție se caracterizează prin eficiență carbon aproape 100% (Carbon eficiență - este prezent în carbon de biomasă de tranziție în produsul final): aproape toate carbonul din biomasa organică este transformată în biochar.
In toate cunoscute procesele de biomasă în eficiența biocombustibil carbon este scăzută. De exemplu, în producția de cărbune (cărbune ardere) eficienta de carbon este de 30%, fermentarea anaerobă a biomasei vegetale în biogaz - 50%, prin fermentarea biomasei - 67%, în timp ce randamentul humus de compostare - 5-10%. Restul de carbon conținut în biomasă, în producția de biocombustibili este evacuată în atmosferă sub formă de dioxid de carbon sau metan în instalațiile de biogaz, care afectează în mod negativ mediul înconjurător. Când STC-proces de metan nu este format și numai cantități mici de dioxid de carbon eliberat. proces HTC este exotermă - în transformarea biomasei în energie biochar este eliberată, ceea ce creează un bilanț energetic pozitiv.
După uscare, de ieșire este o mică fracțiune de praf biochar, care poate fi depozitat într-un siloz cu autoprelevare pentru încărcare în vrac, în vagoane de cale ferată sau camioane, sau poate fi comprimat în pelete sau brichete.
Avantajele tehnologiei NTS asupra altor tehnologii de procesare a biomasei:
- eficiență ridicată;
- nu este nevoie de pre-uscarea biomasei, ceea ce poate reduce semnificativ costul echipamentului;
- capacitatea de a utiliza mai multe tipuri diferite de biomasă, inclusiv de slabă calitate, care este adecvat numai pentru eliminare;
- ușurința de echipamente de întreținere și costuri reduse de operare;
- de mare ecologice, eliminarea poluării mediului tehnologiei;
- posibilitatea de a folosi un amestec de diferite tipuri de biomasă.
Mai mult decât atât, energia termică generată în cursul procesului exoterm se utilizează pentru uscarea produsului final la umiditatea dorită.
Cu ajutorul carbonizare hidrotermal pot fi obținute și alte produse de înaltă calitate - biochar (biochar). Shar - o expansiune solidă a materialelor organice naturale sau sintetice. Și orice produs obținut în procesul carbonizarea hidrotermal (HTC), în literatura de limba engleză menționate hydrochar.
producători europeni de biochar
AVA-CO2 utilizează tehnologia NTS periodică (lot) de proces. în comparație cu procesul continuu este un proces mai simplu și mai fiabil. Echipamentul Ambalate într-o manieră modulară, care permite să fie montate și integrate în infrastructura existentă. AVA-CO2 a patentat produsele sale sub mărcile AVA cleancoal și AVA biochar.
Compania are o companie de filială din Karlsruhe (Germania, statul federal Baden - Württemberg), în cazul în care, cu ajutorul angajaților Institutului locale de Tehnologie și primul proiect AVA-CO2 a fost realizat - instalarea capacității NTS 8400 de tone de biochar pe an.
Compania Carbon Solutions Deutschland GmbH din Teltow (o suburbie din sudul orașului Berlin) a anunțat know-how-ul - tehnologia STC pentru a produce biochar facut din frunze, iarbă și pelete de bere timp de 90 min. la o presiune de 20 bari și o temperatură de aproximativ 200 ° C
Linia de asamblare cheie pentru fabricarea biochar sunt două reactoare, ceea ce permite suprafață minimă de lucru și de a reduce pierderile de energie termică. Soluții de carbon a patentat sub filtrul special numele carbonPure. construcția care este creat din materialul compozit pentru purificarea apelor reziduale. După carbonizare fiecare tonă de biomasă de câteva sute de litri de apă utilizată în proces, doar o mică parte poate fi activat în ciclul următor, apa rămasă nu poate fi drenat direct într-un sistem de canalizare, canalizare datorită concentrației ridicate de compuși de carbon.
Potrivit domnului Antonietti, este nevoie doar de 6,7% din biomasa la nivel mondial, să abandoneze complet combustibilii fosili. O piață potențială de profesor biochar estimat la 200 de miliarde de euro pe an, luând în considerare faptul că valoarea biochar, care poate fi utilizat ca aditiv pentru soluții concrete în construcții și ca material de sorbție în multe industrii, până la 2 mii. Euro pe tonă. Tehnologia NTS este o alternativă la alte metode de procesare a biomasei, care necesită cheltuieli mari pentru Deshidratarea preliminară și uscare.
Soluții de carbon utilizat anual, ca materie primă pentru producția de biochar căzut frunze, rămase după ramuri de amenajare a teritoriului și de tăiere de copaci, a căror greutate totală este de 41000. T. Și numai într-o suburbie a Berlinului, dar numai în capitala Germaniei și suburbiile sale va aproximativ 1 2 milioane de tone de deșeuri pe an, și aproape toate aceste biomasă este folosită acum doar ca compostul în depozit deschis în depozite de deșeuri speciale.
Soluții de carbon ia parte la programul european al UE-Projekt Eurochar. Programul include, de asemenea, companii și instituții din Franța, Marea Britanie și Italia. Acum, Soluții de carbon execută o comandă pentru instalarea de echipamente pentru producerea de capacitate biochar de 10 mii. Tone pe oră, pentru una din industria germană.
Biocoal și biochar: Care este diferența?
«Biocoal și biochar - sunt produse pentru diferite scopuri, și nu sunt întotdeauna una și aceeași origine, - a declarat specialistul sef al CJSC«tehnologie Lonos», cand. tehn. Științe Yuri Yudkevich. - Tehnologia se bazeaza pe ideea de fabricație biocoal înlocuire minerale combustibil regenerabil, în care biocoal nu trebuie să producă caracteristici de huila pe: valoare calorică, a unei pietre pulverizat praf de cărbune similare pentru ardere în cuptoare vortex, hidrofobia, densitatea crescută. Toate aceste caracteristici pot fi realizate atunci când torrefikatsii lemn, piroliza moale.
Biochar - atât în țările vorbitoare de engleză au numit cărbune aplicat solurilor pentru a îmbunătăți fertilitatea. Acum a devenit foarte la modă și zona foarte dezvoltată în agronomie nu numai în țările dezvoltate, dar și în China și alte țări din Asia și America Latină. Mergând la convenții, dizertații și articole internaționale și regionale, sunt scrise, a produs conceptul ... "
În România, potrivit expertului, interesul mare în producerea și utilizarea produsului biochar nr. Deși un număr de companii românești producătoare de cărbune, există produse care sunt în deplină concordanță cu biochar.
Acum, informații pentru examinare. După cum a lansat în 1987 de către editura „Industria lemnului și“ manual pentru studenții de tehnologie industria chimică lemnului școli forestiere „în capitolul 6,“ Caracterizarea metodelor termice de prelucrare a lemnului „se va citi:
„... În manualele și literatura de specialitate, mai mulți termeni sunt folosiți pentru a face referire la conceptul de“ piroliza lemnului“, care este extrem de dificil de utilizat în sistemele științifice și tehnice automatizate informaționale. Termenul „carbonizare“, dezvăluie deși esența procesului de piroliză, literatura de specialitate este rară și, prin urmare, în vederea standardizării trebuie evitată terminologia utilizării sale. Acest manual a adoptat termenul de „piroliza lemnului“, pe deplin natura reflexivă a procesului și au câștigat recent o largă acceptare Lesohimik ... proces de piroliză din lemn la temperaturi sub debutul producerii intense de căldură de degradare, de exemplu, într-un agent de răcire lichid, numit de obicei predpirolizom“.
Acest citat poate fi confirmat prin cuvintele domnului Yudkevich și apel procesul de carbonizare hidrotermal (HTC), o formă de piroliză, având în vedere că în țările vorbitoare de limba engleză este adesea numit hydropyrolysis sau piroliza lichid.
Pe baza celor de mai sus, se poate presupune că terminologie până în prezent nu și-a unificat pentru cărbunele produs din biomasă. În cercurile științifice occidentale, de exemplu, într-un mediu de sol, denumit produsul obținut prin gidrouglem NTS (hydrocoal). și prin piroliza clasică - pirouglem (pyrocjal). biochar este adesea numit singurul produs care este produs prin piroliză, cu toate că acest cărbune poate fi făcută în sol ca îngrășământ. Mulți dintre aceștia biochar (biocoal), toate de cărbune produsă din biomasă.
Cu toate acestea, există un lucru care nu poate fi ignorat: conform declarațiilor de către autori europeni, în cadrul procesului de NTS, spre deosebire de piroliza, din cauza pauzele de înaltă presiune în jos structura celulară inițială a biomasei. Prin urmare, hidro-carbon mai structură omogenă și densă, și mari - până la 25 MJ / kg de valoare calorică (în comparație cu putere calorică de cărbune 17 MJ / kg, maro - 21 MJ / kg). În cenușă inferior gidrougley și emisiile de NOx în timpul arderii. Prin urmare, potrivit gidrougli optim pentru generarea de căldură și electricitate.