Биотопливо: энергия для двс или как снизить цены на бензин
Шрифт:
Этапы процесса
1. Подготовка сырья:
– Для сахаросодержащих культур (например, сахарного тростника) сок извлекается из стеблей и фильтруется.
– Для крахмалистых культур (например, кукурузы) зёрна измельчаются, затем варятся для обработки с водным раствором, чтобы подготовить их для гидролиза.
2. Гидролиз (для крахмалистых культур):
– Добавляются ферменты (например, а-амилаза и глюкоамилаза) для разложения
3. Ферментация:
– Полученные сахара добавляются к суспензионным дрожжам. Процесс ферментации проходит при температуре 25-35°C в анаэробных условиях (без доступа кислорода) в течение 1-3 дней.
– Сначала дрожжи используют сахара, чтобы производить этанол и углекислый газ.
4. Отделение этанола:
– После завершения ферментации полученная жидкость, называемая брагой, содержит этанол, воду, дрожжи и другие побочные продукты. Для разделения этанола от других компонентов проводят дистилляцию.
– В процессе дистилляции брага нагревается, и этанол, испаряясь, собирается, так как он имеет более низкую точку кипения (78.5°C) по сравнению с водой.
5. Очистка:
– Полученный этанол может содержать остаточные примеси, поэтому его дополнительно очищают, если это необходимо, через ректификацию или фильтрацию.
– Также возможна дегидратация (удаление воды) для получения анги т.е. безводного этанола, что делает его более эффективным как биотопливо.
Использование этанола
Этанол обычно используется в смеси с бензином, что улучшает его окислительные свойства и снижает выбросы углерода. Примеры смесей:
– E10: 10% этанола и 90% бензина.
– E85: 85% этанола и 15% бензина (используется в специализированных автомобилях).
Этанол не только используется в качестве моторного топлива, но также является важным сырьем в химической промышленности для производства различных товаров, включая растворители, напитки и фармацевтические продукты.
Заключение
Производство этанола – это сложный процесс, который включает предварительную подготовку сырья, гидролиз крахмала, ферментацию сахаров и последующую дистилляцию. Этанол, как биотопливо, является важным шагом к получению более экологически чистых источников энергии и устойчивому развитию.
Биогаз.
Получаемый в результате анаэробного разложения органических отходов,
Процесс создания биогаза
Биогаз – это возобновляемое топливо, получаемое в результате анаэробного разложения органических отходов, таких как сельскохозяйственные остатки, пищевые отходы, навоз и другие биомассы. Биогаз состоит в основном из метана ((CH_4)) и углекислого газа ((CO_2)), а также малых количеств других gases, таких как водород, аммиак и сероводород. Он может использоваться как источник энергии для работы газовых двигателей или для генерации электроэнергии. Рассмотрим процесс получения биогаза более подробно, включая химические формулы и этапы.
Исходные материалы
1. Органические отходы: Кормовые остатки, пищевые отходы, навоз, растительная биомасса.
2. Микроорганизмы: Анаэробные бактерии, которые разлагают органическую массу в отсутствии кислорода.
Химические процессы
Процесс получения биогаза можно разделить на несколько стадий, каждая из которых имеет свои специфические химические реакции:
1. Гидролиз: На начальном этапе сложные органические соединения, такие как углеводы, белки и жиры, разлагаются на более простые молекулы. В этом процессе участвуют ферменты, выделяемые микроорганизмами, которые образуют сахара, аминокислоты и жирные кислоты.
– Пример реакции:
[C_nH_{2n}O_{n} + H_2O xrightarrow{ферменты} n C_6H_{12}O_6 text{ (глюкоза)}]
(где (C_nH_{2n}O_{n}) – углеводы)
2. Ферментация: Затем продукты гидролиза (глюкоза и другие сахара) подвергаются процессу анаэробной ферментации. Бактерии преобразуют их в кислоты, водород и углекислый газ. Это стадия важна, так как происходит накопление водорода, который обязательный для дальнейших процессов.
– Пример реакции:
[C_6H_{12}O_6 rightarrow 2 CH_3COOH + 2 H_2 + 2 CO_2]
(где (CH_3COOH) – уксусная кислота)
Метаногенез: На третьем этапе мочевина и уксусная кислота могут быть преобразованы в метан и углекислый газ с помощью метаногенных бактерий. Эта стадия является окончательной и определяет основное содержание биогаза.
– Пример реакции:
[2 CH_3COOH rightarrow 2 CH_4 + 2 CO_2]
– Или:
[CO_2 + 4 H_2 rightarrow CH_4 + 2 H_2O]
Конец ознакомительного фрагмента.