Биотопливо: энергия для двс или как снизить цены на бензин

Святой Дьякон

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

крахмала на простые сахара. Процесс проходит при контролируемой температуре (обычно 60-70°C) и pH.

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,

биогаз может использоваться для работы газовых двигателей или в качестве топлива для генерации электроэнергии.

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.