Biomassza. az integrált hasznosítás s energetikai

Átírás

1 Biomassza az integrált hasznosítás s energetikai lehetőségei Kótai LászlL szló-balogh JánosJ MTA TTK AKI-Kemobil Kemobil-zRT

2 Biomassza energetikai hasznosítása sa Hő Agrárium Áram Gáz Üzemanyag K + F Ipar Energia Diesel motor Ottó motor

3 Biomassza alapanyagok termékek Cellulóz, Kemény nyítő Cukor Növényolaj Szárazanyag Intenzív v cukorcirok termelés - > 80 t/h zöldtz ldtömeg - > 20 t/h szárazanyag - > 12 t/h cukor > 4 t/h etanol > 3-43 t/h butanol

4 Biomassza hsznosítás Cukorcirok Biomassza erőmű Cukorlé Cirokszár Villamos Hőenergia energia Cukor Etanol Butanol Aceton Hamu BUTADIESEL

5 Hamu feldolgozási technológia A mikroelemek mennyisége és arány nya egyezik azzal amit a növény ny felvett a talajból A kénsavas k kezelés s feltárja a növényi nyi sav oldhatatlan komponenseket (P, K), Porózus, felissza a vizet, a nitrogén és s egyéb b trágy gyákat, talajbaktériumokat Robbanásvesz sveszély nélkn lkül adalékolhat kolható fémionokkal (cink a kukoricához). Eső-kontroll kontrolláltlt nitrogénlead nleadású

6 Eső-szab szabályozott nitrogénlead nleadás Százalékos kioldódás NH 4 + ion kiooldódása az LH8/A mintából különbözõ töménységû oldataiból (1g minta 10, 20, 50 és 100 ml vízben) Kálium-szulfát Gipsz Szén-dioxid (pórusk rusképző) Syngenit (K-Ca-szulfát) oldattérfogat / ml + Ammónium nium-nitrát Syngenit-Koktait keverék kálium-nitráttalttal

7 Agrár-üzemanyagok Bioetanol Biogáz Biodiesel 90 % NövényolajN 10 % Metanol Butanol-alap alapú termelés Fermentáci ció: Pasteur, 1861 Weizman,, 1918

8 Növényolaj alapú diesel-technol technológia Növényolaj, metanol, Katalizátor tor, 60 C, C, 15 perc, szakaszos üzem Mellékterm ktermék k sok szappan Szappanbontás Metanol és s vízmentesv zmentesítés Foszforsavas kezelés Mosás 80 %-os% glicerin képzk pződés Növényolaj, metanol, Katalizátor tor, 5 perc, 25 C BG adalék és folyamatos Minimális szappan képződés s (25 C) ioncserés s regenerálás Vizmentes glicerin Biogáz üzem

9 A technológia K+F elemei Új j katalizátor tor Fázistranszfer a metanolnövényolaj nyolaj fázishatf zishatáron A katalizátor tor mentesítőt t a helyszínen regeneráljuk, a legolcsóbb vegyszerrel, kénsavval Szobahőmérs rséklet Folyamatos üzem, csőreaktor 98/2 katalizátor tor és s metanol megoszlás MeOH hígított glicerin Reciklizálás Kevesebb szennyvíz Kevesebb vegyszer

10 Biodiesel üzem

11 Biodiesel fejlesztések sek Metanol helyett butanol Glicerinből üzemanyag keverőkomponens komponens Alacsony viszkozitás és dermedéspont (-25( C ) C Jobb (0.95 az RME) az új biodiesel (1.20) bioüzem zem- anyag/kiindul /kiindulási növényin nyi olaj aránya Glicerin + aceton Glicerin + butiraldehid Glicerin + acetaldehid Metanol + aceton Sokkomponensű üzemanyag keverőkomponens komponens

12 Butanol-ABE üzemanyag Etanol, C 2 H 5 OH 60 % energiatartalom a benzinhez képestk korrozív Termelés gazdaságoss gosságaga Elegyíthet thetőség problémás s (<10%) Cukoralapon gyárthat rtható Cellulóz és s kemény nyítő hidrolízise szüks kséges Butanol, C 4 H 9 OH ~90 % energiatartalom a benzinhez képestk Nem korrozív (csővezet vezeték, fekete acél) 40% mennyiségben adagolható Cukor, kemény nyítő és cellulózalapon is közvetlenül l gyárthat rtható

13 Butanol-gazdas gazdaságosság Butanol előállit llitás Clostridium törzsekkelt Alapanyag 25 % cukorhasznosulás Energia Híg g (2 %) oldat melegítés Szennyvíz ~50-szeres szennyvíz A probléma forrása a butanol toxikussága a termelő enzimre nézve n (2 t butanol/98 t fermentlében) Megoldás:Toxikus szint alatti termelés, folyamatos extrakcióval

14 Heptanalos extrakció Extrakció (Kemobil oldószere) Nincs emulzióképz pződés és gyors a fázisszf zisszétválás Nagy az átoldódás (>10) ~15 %-os% BuOH koncentráci ció Hőhasznosításossos kondenzáci ciós s bepárl rló Heptanal

15 Batch fementáci ció és s extrakció anyag és s energiamérlege rlege 100 t víz v z + 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: ny: 53.2 Mcal/t 100 t víz v z + 16 t cukor 16 t recirk. heptanal 4 tonna butanol 24.5 t/t butanol szennyvíz 15 % ABE koncentráci ció 20 t x 0.6 Mcal/t = 12 Mcal Párolgáshő: : 16.8 Mcal Energiaigény: ny: Mcal/t

16 Folyamatos üzem tervei Folyamatos ellenáram ramú extrakció Folyamatos cukor betápl plálás (ciroklé) Több mint 20 %-os% BuOH tartalmú anyag bepárl rlás A heptanal nem párologp fajhője je kicsi Kis oldószer mennyiséget kell melegiteni Nagyon kevés s szennyvíz képződik