Wenn es um erneuerbare Energien geht, denken die Menschen immer zuerst an Sonnenenergie und Windenergie. Heutzutage hat China energisch den Aufbau einer ökologischen Zivilisation gefördert, und die Nutzung von Biomasse hat neue Entwicklungschancen eröffnet. Biomasseenergie ist kohlenstoffarm und umweltfreundlich , die die derzeitige Situation des Energieverbrauchs grundlegend verändern und großen Wohlstand schaffen kann.
1. Gesamtschätzung der Biomasse-Ressourcen
Biomasse-Ressourcen werden hauptsächlich in 5 Kategorien unterteilt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 Gesamtschätzung der Biomasseressourcen in China
Die erste Art von Getreide Stängel (Mais Stiel, Stroh, Stroh, Sorghum Stroh, Spreu, etc.), Bohnen, Baumwolle Stamm, diese Art von Biomasse Ressourcen, obwohl mehr (7-900 Millionen - t), sondern auch zu berücksichtigen das Getreide Stroh im hinteren Bereich, Futtermittel, und die Anwendung von industriellen Rohstoffen, etc., der Rest kann in Biomasse Energie und biobasierten Chemikalien, 310 Millionen Tonnen, entsprechend 150 Millionen Tonnen verwendet werden.
Die zweite Kategorie ist der forstwirtschaftliche Abfall mit einem Anteil von etwa 40 Mio. t / a;
Die dritte Art von Exkrementen von Vieh und Geflügel ist reich an Biomasse, erreicht 500 Millionen Tonnen in trockenem Medium und kann 220 Milliarden Kubikmeter Methan produzieren.
Die vierte Art ist häusliches Abwasser und industrielles organisches Abwasser, das 25 Millionen Tonnen feste Abfallrückstände enthält.
Die fünfte Kategorie sind Siedlungsabfälle, die für etwa 100 Millionen Tonnen genutzt werden können.
Zusammen bilden diese fünf Arten die Verteilung der großen Biomasse-Ressourcen in China mit einer Gesamtmenge von 800 Millionen bis 1 Milliarde Tonnen Standardkohle.
Die wichtigen Bestandteile von Biomasse sind Kohlenhydrate, zu denen der übermäßige Sauerstoffgehalt eines der größten Merkmale von Biomasse ist (Tabelle 2).
Tabelle 2 verzeichnete Biomasse (Trockenbasis)
Siehe Tabelle 2, das Produkt der Photosynthese, Kohlenstoffverbindungen mit einem Anteil von Sauerstoff im Wasser ist so hoch wie 40%, so dass der natürliche Zustand der Kohlenhydrat-Energiedichte niedrig ist, die Netto-Wärmeeffizienz (LHV) nur etwa 16%. Beim Entwurf einer effizienten Nutzung von Biomasse-Ressourcen müssen daher die folgenden zwei Punkte Priorität erhalten:
1. Biomasse-Ressourcen sollten in Materialien mit höherer Energiedichte (sogenannte Kohlenwasserstoffanreicherungs- oder Desoxygenierungsverfahren) umgewandelt werden, die leicht zu transportieren und zu transportieren sind;
2. Wenn Biomasse von ihrem natürlichen Zustand in eine Materialform mit hoher Energiedichte übergeht, werden die Umwandlungsschritte und der Verlust minimiert.
Der machbare Weg zur hochwertigen Nutzung von Biomasseenergie
Gegenwärtig hat die menschliche Entwicklung und Nutzung der Biomasse-Ressourcen-Technik sechs Hauptkategorien, bzw. ist: direkte Verbrennung, anaerobe Vergärung (Methan), Zuckerfermentation (produzieren Ethanol), Ölgewinnung und Biodiesel, Pyrolyseöl (produzieren), Vergasung (Synthesegas) Gegenwärtig gibt es drei mögliche Wege, Biomasseenergie mit hohem Wert zu entwickeln und zu nutzen.
1. Die Produktion von biologischem Methan (Biogas) wird durch den Biogas-Fermentationsprozess realisiert, der im Wesentlichen den Stoffmetabolismus und den Energieumwandlungsprozess von Mikroorganismen darstellt. Im Prozess der Zersetzung und des Metabolismus erhalten Biogasmikroben Energie und Materialien für ihr eigenes Wachstum und Reproduktion, und die meisten von ihnen werden in Methan und Kohlendioxid umgewandelt.
Wissenschaftliche Analysen zeigen, dass etwa 90% der organischen Substanz zu Biogas umgewandelt werden. 10% werden von Biogasmikroben für den Eigenverbrauch genutzt. Die Produktion von Biogas aus Gärungsmaterialien wird tatsächlich durch eine Reihe komplexer biochemischer Reaktionen erreicht.
Um aus der Perspektive der Energieerzeugung zu verstehen, denken Sie auf diese Weise: das Wesen der Biogas-Fermentation, ist die metabolische Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft, durch die Umordnung von Molekülen und Atomen, der Sauerstoffgehalt so hoch wie 40% oder so der Biomasse (über die Formel ist wie folgt: CH1.4 O0.6) zu Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, zwei Elemente im Prozess der Anreicherung, das Produkt ist die Energiedichte ist viel höher als die Ausgangsrohstoffe (Biomasse) Kohlenwasserstoff - Methan.
Da fast 90 Prozent der organischen Materie in Methan umgewandelt werden kann, ist dies einer der wenigen hocheffizienten Prozesse. Der theoretische Wert der Energieumwandlungseffizienz der Biogas-Fermentation ist über 65%. Dies ist einer der wichtigsten Gründe, warum die Technologie wurde kürzlich international gefördert.
Biomasse erzeugt Strom
Biomasse-Stromerzeugung bezieht sich auf die Verwendung von Biomasse-Rohstoffen, Kohle Kohle zu ersetzen, nach der Verbrennung, um die Dampfturbinen-Einheiten von Wärmekraftwerken zur Stromerzeugung zu treiben.Biomasse Macht ist mehr durchführbar, vor allem, weil es die bestehende Infrastruktur von Wärmekraftwerken und nutzen kann Reduzieren Sie die Gesamtinvestition erheblich.Biomasse Stromerzeugung in China bezieht sich hauptsächlich auf Biomasse (wie Stroh, Waldabfall Ressourcen) Brennen Stromerzeugung.Im Ausland sind die Rohstoffe für die Biomasse-Stromerzeugung in drei Teile unterteilt:
1) Biomasse brennt direkt wie Brennholz;
2) das aus der "Pyrolyse" von Biomasse gewonnene Bioöl kann an andere Orte transportiert oder an Ort und Stelle verbrannt werden, um die Dampfturbine zur Erzeugung von Elektrizität anzutreiben;
3) das Synthesegas (Wasserstoff und Kohlenmonoxid), das durch Biomassevergasung entsteht, kann verbrannt werden, um Turbinen zur Stromerzeugung anzutreiben.
3. Kostengünstige Produktion von Zellulose-Ethanol
Bevor in den nächsten Jahrzehnten eine wirksame Alternative zur Chemikalie gefunden wird, ist einer der biologischen Flüssigkraftstoff-Ethanol immer noch die erste Wahl, jedes verworfene Ethanol als flüssige Kraftstoffe in der aktuellen Situation der Idee ist kindisch, oder zumindest ist es nicht realistisch.Fuel Ethanol ist unterteilt in die erste und zweite Generation.
Die erste Generation verwendete hauptsächlich Stärke (Getreide, Kartoffeln und andere menschliche Nahrungsmittel) als Rohstoffe. Aufgrund der Ernährungssicherheit wechseln die Länder nun zu Ethanol der zweiten Generation, das aus Zellulose hergestellt wird. Derzeit das größte Problem von Zellulose-Ethanol ist, dass die Kosten zu hoch sind. Die Kosten pro t in China liegen zwischen 9.000 Yuan und 12.000 Yuan. Es gibt drei Gründe für die hohen Kosten (ohne die Preisschwankungen von Rohstoffen und die Transportkosten von Rohstoffen):
1) hohe Vorbehandlungskosten von Cellulosematerialien;
2) hohe Kosten von Cellulase, bis zu 2000-3500 Yuan;
3) ein geringer Zuckergehalt des Cellulosehydrolysats und ein niedriger Flüssigkeitsgehalt der fermentierten Maischeflüssigkeit führen zu erhöhten Destillationskosten.
Iii. Probleme, die bei der hochwertigen Nutzung von Biomasse zu lösen sind
1. Die Kontrolle der Energieumwandlungseffizienz Jede Form und Verwendung von Energie soll von einer Form in eine andere transformiert werden, und ein Teil der Energie soll in jedem Transformationsschritt verloren gehen. Dies gilt insbesondere für die Energie der Biomasse ist das Einfangen von Lichtenergie durch Organismen. Daher ist eines der grundlegenden Probleme von Biomasse Energie Umwandlungseffizienz.
Biomasse kann in Energie oder Chemikalien umgewandelt werden. Die grundlegenden Methoden der Transformation sind zwei: chemische und biologische. Ob chemische oder biologische, ist der Kern der Katalysator. Katalysator ist der Schlüssel zum Energiesparen und zur Verbesserung der Effizienz.
Bei der Herstellung von biologischem Methan ist die Methanbakterienpopulation beispielsweise im Hinblick auf Enzyme umso aktiver, je weniger Enzyme sie verwenden. Bei der Herstellung von Celluloseethanol erzeugt die Cellulosevergasung Synthesegas (eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid) setzt auch auf einen hocheffizienten und dedizierten Katalysator zur Umwandlung in flüssigen Brennstoff.
2. Modifikation der lignocellulosen Struktur und Zusammensetzung der Pflanzen
Das Hauptproblem der Struktur und Zusammensetzung von Lignocellulose besteht darin, den Cellulosegehalt zu verbessern und den Ligningehalt zu reduzieren. Dies ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Celluloseethanol. Änderungen des relativen Gehalts wirken sich positiv auf die Vorbehandlungs- und Alkoholproduktionsraten aus.
Fazit
Die Nutzung und Nutzung von Biomasse Energie ist ein neues Forschungsfeld der Interdisziplinarität und Fusion. Die Biomasse-Energie-Industrie, als eine strategische aufstrebende Industrie in China, wurde stark vom Staat gefördert, gekennzeichnet durch intensive Technologie, intensives Kapital, intensive Arbeit, Industrie Kettenfabriken und starke treibende Kraft.
