Rezultatele studiului ................................................. 11
Situația actuală din sectorul energetic este de așa natură încât este timpul să oprim consumul nerestricționat de resurse fosile, ale cărui rezerve sunt limitate. Multe unități ale sectorului energetic sunt implicate în căutarea surselor alternative de energie.
Urgența lucrării constă în faptul că nu este nevoie doar de găsirea unei noi surse de combustibil, ci și de reducerea creșterii poluării mediului. Acum se știe că biomasa de plante este o materie primă accesibilă și regenerabilă pentru producerea de combustibil.
Obiectiv: obținerea biogazului experimental din deșeurile de plante.
1. Să studieze clasificarea surselor alternative de energie.
2. Efectuați un experiment privind cea mai simplă instalare pentru producția de biogaz în condițiile școlare.
3. Elaborează concluzii privind disponibilitatea biocombustibililor.
Obiectul investigației: biogazul.
Subiectul studiului: o metodă de producere a biogazului.
Ipoteza: dacă procesați deșeurile, puteți face biogazul disponibil.
După cum se știe, biomasa există într-o varietate de forme, cum ar fi biomasa solidă sau umedă, uleiul vegetal sau zahărul. Această materie primă poate fi transformată prin procese chimice, termice și biologice. În cele din urmă, sursele de biomasă și bioenergie pot fi clasificate în funcție de destinația lor finală:
· Generarea de energie electrică și cogenerarea energiei termice și electrice;
Astfel, biomasa pot fi împărțite în trei tipuri de bază de combustibili bio: solid (lemn, așchii de lemn, pelete, brichete), lichide (Biaudet poțiunile-etanol) și un gaz (biogaz).
· Deschiderea fiecărei fabrici care produce 150 de milioane de etanol oferă o activitate permanentă de 700 de persoane și aduce 1,2 milioane de dolari pe an bugetelor locale și de stat.
· Analiza ciclului de viață etanol Departamentul agricole US-TION ajuns la concluzia că etanolul produce 134% din energia cheltuită pentru cultivarea, recoltarea și prelucrarea porumbului. Benzina returneaza doar 80% din energia utilizata in productia sa.
· Etanolul a fost folosit în mașini de când Henry Ford a creat modelul Ford 1908, care lucrează la etanol.
Biogazul este un amestec de dioxid de carbon și metan. Cea mai obișnuită metodă de obținere a biogazului este digestia anaerobă în reactoare speciale, care permite obținerea de combustibil prin distrugerea substanțelor nocive. Materiile prime pentru biogaz pot fi, de asemenea, orice deșeuri organice (iarbă, frunze, gunoi de grajd). Energia obținută prin arderea biogazului ajunge de la 60% la 90% din energia pe care o deține materia primă.
Producerea și utilizarea biogazului pentru nevoile individuale și ale societății (electricitate, căldură sau abur, iluminat, încălzire, cu motor amplasat în mecanismul de acțiune, carburant) previne eliberarea în atmosferă de metan, care cauzează efectul de seră și reduce utilizarea îngrășămintelor chimice, reducând incarcare pe apa subterana. Dintre țările industrializate, locul principal în producția și utilizarea biogazului aparține Danemarcei - biogazul ocupă până la 18% din soldul său energetic total.
Stația de biogaz ZORG ™ produce prin fermentarea anoxică a biogazului și a biofertilizatorului din deșeuri biologice și culturi energetice.
O instalație industrială de biogaz este un șantier în care ponderea echipamentului este de 70-80%. În principiu, acestea sunt reactoare închise din beton armat monolitic sau din oțel acoperit. Designul este modular cu un diametru de 24 m în diametru și 6 m înălțime. Odată cu creșterea puterii, numărul de reactoare crește. Deșeurile biologice biologice sunt pompate în instalația de biogaz prin pompe fecale printr-o conductă, ele nu cad direct în reactor, ci într-un recipient preliminar. În acest container, masa este omogenizată și încălzită (uneori răcită) până la temperatura dorită. Deșeurile solide sunt încărcate într-un alimentator special de alimentare.
Din rezervorul de omogenizare și încărcătorul de deșeuri solide, biomasa intră în reactor. Reactorul este un rezervor etanș, etanș la gaz. Această construcție este izolată cu un strat de izolație. Grosimea izolației se calculează în condiții climatice. În interiorul reactorului se menține o temperatură fixă pentru microorganisme. Temperatura din reactor este mezofilă (35-38 ° C). Uneori se folosesc reactoare auxiliare cu regim termofilic (circa 55 ° C). Amestecarea biomasei se realizează prin mixere înclinate și submersibile. Materialul tuturor dispozitivelor de agitare este din oțel inoxidabil.
Reactorul este încălzit cu un agent de răcire. Sistemul de încălzire este o rețea de tuburi în interiorul peretelui reactorului sau pe suprafața sa interioară. Dacă instalația de biogaz este echipată cu un generator termoelectric, căldura de la răcirea centralei electrice este utilizată pentru încălzirea reactorului. Dacă instalația de biogaz funcționează numai pentru producerea de biogaz, atunci căldura este preluată dintr-un cazan de biogaz cu apă caldă instalat special. Costul energiei termice și a energiei electrice pentru nevoile centralei este de la 5 la 10% din totalul energiei produse. Toate lucrările privind fermentarea deșeurilor se vor face prin microorganisme anaerobe. În bioreactor, microorganismele sunt introduse o dată pe parcursul primului ciclu. Reactorul este etanș și prietenos cu mediul. La ieșire avem două produse: biogaz și biofertilizatori (substraturi compuse și lichide). Biogazul este depozitat într-un rezervor pentru depozitarea biogazului - gâscă. Aici, presiunea și compoziția gazului egalizează în rezervorul de gaz. Din rezervorul de gaze prin sistemul de gaze există o alimentare continuă cu biogaz la un generator de energie termică pe gaz sau la motorină. Sistemul de gaze include deshidratarea biogazului, purificarea de la hidrogen sulfurat și tratarea gazelor. Instalațiile mari de biogaz au unități de flacără. În cazul în care o întreprindere nu are nevoie de energie electrică, ci de gaz, instalația de biogaz este echipată cu un sistem de purificare a CO2. (Anexa 1) Masa fermentată este un biofertilizator. Lichidul se separă de solid cu ajutorul unui separator și este stocat într-un rezervor de stocare a biocarburanților. Întregul sistem este controlat de sistemul de automatizare. Pentru management, doar o persoană 2 ore pe zi este suficientă. Nivelul de personal este un tehnician.
Biogazul este un nume comun pentru un amestec combustibil gazos produs prin descompunerea substanțelor organice ca urmare a unui proces microbiologic anaerob (fermentație cu metan).
Pentru a produce eficient biogazul din materii prime organice, condițiile de viață ale mai multor specii de bacterii sunt create în absența accesului la oxigen.
Există faze ale procesului de formare a biogazului:
· Faza de hidroliză - descompunerea substanțelor complexe (proteine, grăsimi, carbohidrați) în constituenți simple (aminoacizi, glucoză).
· Acizii organici cu fază acetonică sunt transformați în acid acetic prin acțiunea bacteriilor aceto-genice.
· Metanogeneza - acidul acetic se descompune în metan, dioxid de carbon și apă; hidrogenul și dioxidul de carbon sunt transformate în metan și apă.
În funcție de tipul de compoziția materiei prime organice a biogazului poate varia, dar în general, se compune din metan (CH4, fracție - 63%), dioxid de carbon (CO2, proporția - 33%), mici cantități de hidrogen sulfurat (H2S, cota - 2%), amoniac (NH3, cota - 1%) și hidrogen (H2, cota - 1%).
Deoarece biogazul 2/3 constă din metan - gazele de ardere, care constituie baza de gaze naturale, valoarea energetică (căldura de combustie specifică) este de 60-70% din valoarea energetică a gazelor naturale, sau aproximativ 7000 kcal per m3. 1m3 de biogaz este, de asemenea, echivalent cu 0,7 kg de combustibil și 1,5 kg de lemn de foc.
Biogazul este utilizat pe scară largă ca motorină în Germania, Danemarca, China, SUA și alte țări dezvoltate. Se livrează rețelelor de distribuție a gazelor, utilizate în scopuri casnice și în transportul public. Astăzi se lansează introducerea pe scară largă a tehnologiilor de biogaz pe piețele din CSI și țările baltice.
O gamă largă de deșeuri organice pot fi utilizate pentru producerea de biogaz - deșeuri solide și lichide din complexul agroindustrial, canalizare, deșeuri menajere solide, deșeuri complexe din industria lemnului.
Tehnologiile actuale permit să proceseze în biogaz orice tipuri de materiale organice, dar utilizarea mai eficientă a tehnologiei de biogaz pentru reciclare fermele de animale și păsări de curte, întreprinderile agricole și de canalizare, deoarece acestea sunt caracterizate prin constanța în timp a fluxului de deșeuri și ușurința de colectare. (Anexa 2)
O instalație de biogaz este un dispozitiv care reciclează deșeurile organice în biogaz și îngrășăminte organice. Stația de biogaz este un concept mai larg, cuprinde un complex de structuri inginerești, constând din dispozitive pentru prepararea materiilor prime, producerea de biogaz și îngrășăminte, curățarea și stocarea biogazului, producerea energiei electrice și a căldurii.
Bioreactorul menține o temperatură constantă, necesară pentru activitatea activă a bacteriilor (de la 31 la 70 ° C). Funcționarea întregii fabrici este reglementată de sistemul automat. Numărul de angajați pe stațiile de biogaz pe o scară medie nu depășește 10-15 persoane.
Capacitatea instalațiilor de biogaz variază de la 1 kW (instalații de uz casnic) la câteva zeci de MW.
În țara noastră nu există peste tot încălzirea cu gaz și încălzirea unei case de țară cu lemn sau cărbune este destul de scumpă, ca să nu mai vorbim de încălzire electrică.
În această situație, puteți încerca să faceți o fabrică de biogaz.
Biogazul este un gaz produs prin fermentarea cu metan a biomasei. Descompunerea biomasei are loc sub influența a trei tipuri de bacterii. În lanțul alimentar, bacteriile ulterioare se hrănesc cu produsele activității vitale a celor precedente. Primul tip - bacteriile hidrolizate, al doilea - formarea de acizi, al treilea - formarea metanului. În producția de biogaz sunt implicate nu numai bacteriile din clasa metanogeni, ci și cele trei tipuri.
Reactoarele așa-numite de biogaz sunt utilizate pentru producția de biogaz la domiciliu. De regulă, este un recipient etanș, acoperit cu un încălzitor. De asemenea, reactorul poate fi plasat subteran. Combustibilul pentru reactor este deșeu, în principal gunoi de grajd.
Un rezident al fierului din regiunea Lipetsk, Yuri Davydov, a găsit această deșeu o aplicație minunată - a construit o fabrică de biogaz. (Apendicele 3)
Davydov a rezolvat problema energetică după cum urmează. Sapa o gaura mare. A pus niște inele imense de beton în el: se aruncă în aer! A acoperit-o cu un clopot de fier care cântărea o tonă, conductele afară de unitate au condus. Apoi a adunat gunoi de grajd de la toți vecinii, a umplut planta cu o miros mirositoare și a așteptat
La un moment dat, ai nevoie de cinci tone de deșeuri. Câteva zile mai târziu cupola începe să umple cu gaz. În vara, când este fierbinte, lucrurile merg mai repede, iarna puțin mai lent. Davydov a încălzit mai întâi propria baie cu o saună, mâncare a fost gătită pe el, purceii au fost gătite și apoi au mers la el acasă.
Reteta pentru obtinerea biogazului la domiciliu:
· Se amestecă 1,5 tone de boabe de vacă și 3,5 tone de frunze putrede, frunze și alte deșeuri.
· Adăugați umiditate de 60-70% la amestecul de apă.
· Se pune amestecul într-o groapă și se încălzește până la 35 de grade cu ajutorul unei bobine.
· Mai mult, amestecul va începe să rătăcească și fără accesul aerului în sine este încălzit până la 70 de grade
· Timpul de producere a gazului din gunoi de grajd este de două săptămâni.
· Pentru a vă asigura că cupola nu zboară în groapă sub presiunea gazului, trebuie să vă atașați o contragreutate folosind cabluri.
În ziua în care planta produce până la 40 de m3 de "combustibil albastru", cinci tone de amestec sunt suficiente timp de șase luni.
Mai important, deșeurile reciclate de la o instalație de biogaz sunt un îngrășământ de înaltă calitate care poate fi utilizat în scopuri agricole.
Pentru obținerea biogazului, este necesară următoarea secvență de acțiuni:
· Asamblați cea mai simplă instalare; (Anexa 4)
· Se introduc resturile vegetale ușor drenate în balon: peelingul de cartofi, coaja de banane, orice alte reziduuri vegetale.
· Plasați într-un loc unde temperatura este de 35 ° C;
· Menținerea umidității deșeurilor vegetale;
· Induceți timp de 1,5 - 2 săptămâni.
La sfârșitul perioadei, este necesar să se asigure formarea gazului. Pentru a face acest lucru, deschideți capacul, aduceți raza de ardere la deschiderea tubului de sticlă. Dacă există suficient gaz, se va aprinde.
Respectați regulile de siguranță în timpul inspecției!
1. În cea mai simplă instalare (apendicele 4), sa făcut un experiment pentru producerea biogazului.
2. Deși rezultatele nu au fost încă obținute, se propune obținerea și producerea unui amestec de gaze combustibile care poate fi utilizat ca biocombustibil și ca sursă de energie termică.
1. Sa studiat clasificarea surselor alternative de energie și modalitățile de obținere a acesteia.
2. Cea mai simplă plantă de biogaz a fost asamblată în condiții școlare, a fost pus un experiment.
3. Pe baza lucrărilor efectuate, se poate presupune că munca în această direcție este eficientă, accesibilă și relativ sigură.
Ipoteza cu privire la posibilitatea de a procesa deșeurile de plante, atunci este posibil să se facă biogazul disponibil, este confirmat.
2. - Ecologie globală: Manual pentru clasele 10-11. Educație, 1988.
Diagrama stației de biogaz
Producția de biogaz din 1 kg de materie uscată (l)
Schema schematică a celei mai simple instalații de biogaz
1 - reactor, 2 - pâlnie de încărcare, 3 - trapă de acces în reactor, 4 - garnitură de apă, 5 - conductă de evacuare, 6 - ieșire de biogaz
Cea mai simplă instalare pentru producția de biogaz
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: