SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC

SINH KHỐI VÀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC 11.1 Sinh khối nhiên liệu sinh học • Vật chất cấu tạo nên động thực vật gồm chất thải gọi sinh khối Vật chất hữu có chứa cácbon phản ứng với oxi phản ứng cháy trình trao đổi chất để tỏa nhiệt Lượng nhiệt này, lớn 400oC dùng để sinh cơng sản xuất điện • Sinh khối cung cấp khoảng 13% tiêu thụ lượng người, chủ yếu phục vụ cho tiêu dùng gia đình nước phát triển, chiếm phần đáng kể kinh tế phát triển; số so sánh với khí đốt hóa thạch • Nhiên liệu sinh học dùng gia đình củi, phân súc vật xác thực vật dùng để đun nấu đóng vai trị quan trọng 50% dân số giới Việc sử dụng lượng sinh khối quy mô công nghiệp số quốc gia tương đối nhỏ, trừ nước chế biến mía đường Năng lượng mặt trời Oxi đốt trực tiếp Quang hợp sản xuất sinh khối Quang hóa nhiệt phân Khí hóa chất thừa xử lý thêm Lên men rượu Sinh hóa chất dinh dưỡng mùn hữu tái chế Nơng hóa học đốt nhiên liệu để phục vụ sử lý nhiệt Giao thông Cung cấp diện Khí đốt,dầu,chất lỏng,than củi Khí,chất lỏng Ethanol Phân hủy kỵ khí Khí sinh học/metan Quang phân sinh học Khí bãi rác chiết xuất nhiên liệu Hyd ro chất lỏng, dầu • Tiêu dùng phải đơi với trồng  nguồn lượng sinh khối tái tạo • Cây lấy CO2 từ khí quyển, đốt trả lại lượng CO2 cho khí  khơng bổ sung lượng CO2 vào khí (trái với nhiên liệu hóa thạch) • Năng lượng thu từ số loại nhiên liệu: VD: gỗ tươi 8MJ/kg, 15MJ/kg (gỗ khô), 40MJ/kg (dầu mỡ) 56MJ/kg (metan) Các nguyên tắc chuỗi hệ sinh khối Mỗi hoạt động sinh khối tạo loạt sản phẩm dịch vụ Để sản xuất nhiên liệu thành phẩm có giá trị cao, lại cần nhiều lượng có giá trị thấp Lợi ích kinh tế khó đánh giá xác Sản phẩm nhiên liệu sinh học đem lại hiệu kinh tế quy trình sản xuất sử dụng nhiên liệu tập trung Mối nguy hiểm lớn việc sử dụng nhiên liệu sinh khối tình trạng phá rừng, xói mòn đất, chuyển đổi từ lương thực sang nhiên liệu Các nguyên tắc chuỗi hệ sinh khối Nhiên liệu sinh học chất hữu cơ, dùng chúng làm nguyên liệu hóa học vật liệu xây dựng Quy trình xử lý đốt sinh khối khơng kiểm sốt tốt gây nhiễm không mong đợi, đặc biệt cháy âm ỉ, nhiên liệu ẩm, thiếu oxi cháy Việc sử dụng nhiên liệu sinh học bền vững làm giảm phát thải CO2 giảm tác động tới thay đổi khí hậu Phân loại nhiên liệu sinh học • Vật chất khơ có độ ẩm sở: w=(m-m0)/m0 • Vật chất ướt có độ ẩm sở: w’=(m-m0)/m Vật chất coi khô đạt trạng thái cân khoảng thời gian dài mơi trường, có khoảng 10 – 15% khối lượng nước Độ ẩm nhiên liệu sinh khối thường làm giảm đáng kể lượng nhiệt đầu có ích (i) q trình bốc tiêu hao 2,3MJ/kg nước (ii) nhiệt độ đốt giảm tiếp sau tăng lượng khói nhiễm khơng khí Để cung cấp lượng lượng than đá cần ba đến bốn lần thể tích vật liệu sinh học khô 11.2 Xử lý lượng sinh khối • • • • • • • • • Đốt trực tiếp để lấy nhiệt tức thời Nhiệt phân Những quy trình nhiệt hóa khác Phân hủy hiếu khí Phân hủy kỵ khí Lên men rượu Quang phân sinh học Chiết xuất nhiên liệu Diesel sinh học este hóa Nhiệt, nhiệt hóa Sinh hóa 11.3 Sản xuất sinh khối phục vụ canh tác lượng 11.3.1 Canh tác lượng • Là việc sản xuất nhiên liệu lượng cho sản xuất sinh khối VD từ 1kg củi rừng thu 16-20 MJ lượng Nguồn sinh khối nhiên liệu Dạng nhiên liệu sinh học sản xuất Công nghệ chuyển đổi Hiệu suất chuyển đổi/ % Năng lượng cần để chuyển đổi (n) yêu cầu (o) tùy chọn Lượng lượng từ nhiên liệu sinh học/ MJ Củi rừng Nhiệt Đốt 70 Khô (o) 16 – 20 (kg gỗ)-1 Gỗ từ nhà máy gỗ Nhiệt Khí Dầu Than củi Đốt Nhiệt phân 70 85 Khô (o) Khô (o) 16 – 20 (kg gỗ)-1 *40 (kg khí)-1 40 (kg dầu)-1 20 (kg than củi)-1 Ngũ cốc Rơm Đốt 70 Khô (o) 14 – 16 (kg rơm khơ)-1 Nước ép mía Ethanol Lên men 80 Nhiệt (n) – (kg mía tươi)-1 Bã mía ép Bã mía Đốt 65 Khơ (o) – (kg mía tươi)-1 - - - – 14 (kg mía tươi)-1 Tồn mía Chất thải động vật (vùng nhiệt đới) Biogas Phân hủy kỵ khí 50 - – (kg nguyên liệu)-1 Chất thải động vật (vùng ơn đới) Biogas Phân hủy kỵ khí 50 Nhiệt (o) – (kg ngun liệu khơ)-1 Khí nước thải Biogas Phân hủy kỵ khí 50 - – (kg ngun liệu khơ)-1 Khí bãi MSW) rác (từ Biogas Phân hủy kỵ khí 40 - – (kg phân trộn khô)-1 Rác thải (MSW)  đô thị (Nhiệt) Đốt 50 - – 16 (kg nguyên liệu khô)-1 * Đã loại bỏ Ni tơ;  MSW: Rác thải đô thị rắn  Đây giá trị tịnh, trừ lượng biogas dùng để đun nóng nồi ... dụng nhiên liệu tập trung Mối nguy hiểm lớn việc sử dụng nhiên liệu sinh khối tình trạng phá rừng, xói mịn đất, chuyển đổi từ lương thực sang nhiên liệu Các nguyên tắc chuỗi hệ sinh khối Nhiên liệu. .. Quang phân sinh học Chiết xuất nhiên liệu Diesel sinh học este hóa Nhiệt, nhiệt hóa Sinh hóa 11.3 Sản xuất sinh khối phục vụ canh tác lượng 11.3.1 Canh tác lượng • Là việc sản xuất nhiên liệu lượng... Là việc sản xuất nhiên liệu lượng cho sản xuất sinh khối VD từ 1kg củi rừng thu 16-20 MJ lượng Nguồn sinh khối nhiên liệu Dạng nhiên liệu sinh học sản xuất Công nghệ chuyển đổi Hiệu suất chuyển