5:23 ص
كتب الزراعة
كتاب : دليل انتاج الوقود الحيوي من المنتجات الزراعية
الإيثانول (CH3CH2OH) هو وقود متجدد يمكن تصنيعه من مواد نباتية مختلفة ، تُعرف مجتمعة باسم "الكتلة الحيوية". الإيثانول عبارة عن كحول يستخدم كعامل مزج مع البنزين لزيادة الأوكتان وتقليل أول أكسيد الكربون والانبعاثات الأخرى المسببة للضباب الدخاني.
مزيج الإيثانول الأكثر شيوعًا هو E10 (10٪ إيثانول ، 90٪ بنزين) وهو معتمد للاستخدام في معظم المركبات التقليدية التي تعمل بالبنزين حتى E15 (15٪ إيثانول ، 85٪ بنزين). تم تصميم بعض المركبات ، التي تسمى مركبات الوقود المرنة ، للعمل على E85 (مزيج من البنزين والإيثانول يحتوي على 51٪ -83٪ من الإيثانول ، اعتمادًا على الجغرافيا والموسم) ، وهو وقود بديل يحتوي على نسبة إيثانول أعلى بكثير من البنزين العادي. يحتوي ما يقرب من 97٪ من البنزين في الولايات المتحدة على بعض الإيثانول.
يتكون معظم الإيثانول من النشا والسكريات النباتية - وخاصة نشا الذرة في الولايات المتحدة - لكن العلماء يواصلون تطوير تقنيات تسمح باستخدام السليلوز والهيميسليلوز ، وهي المادة الليفية غير الصالحة للأكل التي تشكل الجزء الأكبر من المادة النباتية.
الطريقة الشائعة لتحويل الكتلة الحيوية إلى إيثانول تسمى التخمير. أثناء التخمير ، تقوم الكائنات الحية الدقيقة (مثل البكتيريا والخميرة) باستقلاب السكريات النباتية وإنتاج الإيثانول.
الديزل الحيوي
وقود الديزل الحيوي هو وقود سائل يتم إنتاجه من مصادر متجددة ، مثل الزيوت النباتية الجديدة والمستعملة والدهون الحيوانية ، وهو بديل أنظف للاحتراق لوقود الديزل الذي أساسه البترول. وقود الديزل الحيوي غير سام وقابل للتحلل ويتم إنتاجه عن طريق الجمع بين الكحول والزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية أو شحوم الطهي المعاد تدويرها. مثل الديزل المشتق من البترول ، يتم استخدام وقود الديزل الحيوي في وقود محركات الاشتعال بالضغط (الديزل). يمكن مزج وقود الديزل الحيوي مع الديزل البترولي بأي نسبة مئوية ، بما في ذلك B100 (وقود الديزل الحيوي النقي) والمزيج الأكثر شيوعًا B20 (مزيج يحتوي على 20٪ ديزل حيوي و 80٪ ديزل بترولي).
وقود الهيدروكربون المتجدد "المنزلق"
يحتوي الوقود البترولي ، مثل البنزين والديزل ووقود الطائرات ، على مزيج معقد من الهيدروكربونات (جزيئات الهيدروجين والكربون) ، والتي يتم حرقها لإنتاج الطاقة. يمكن أيضًا إنتاج الهيدروكربونات من مصادر الكتلة الحيوية من خلال مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية والكيميائية الحرارية. الوقود الهيدروكربوني المتجدد القائم على الكتلة الحيوية مطابق تقريبًا لأنواع الوقود البترولي المصمم لاستبداله — لذا فهو متوافق مع محركات اليوم والمضخات والبنية التحتية الأخرى.
عمليات تحويل الوقود الحيوي
البناء
عادةً ما يتضمن إنتاج الوقود الحيوي المتقدم (مثل الإيثانول السليلوزي والوقود الهيدروكربوني المتجدد) عملية متعددة الخطوات. أولاً ، يجب تفكيك البنية الصلبة الصلبة لجدار الخلية النباتية - التي تتضمن الجزيئات البيولوجية السليلوز ، والهيميسليلوز ، واللجنين المرتبطة ببعضها البعض بإحكام. يمكن تحقيق ذلك بإحدى طريقتين: تفكيك عالي الحرارة أو تفكيك في درجات حرارة منخفضة.
تفكيك درجات الحرارة العالية
يستفيد التفكيك عالي الحرارة من الحرارة والضغط الشديدين لتحطيم الكتلة الحيوية الصلبة إلى مواد وسيطة سائلة أو غازية. هناك ثلاث طرق أساسية مستخدمة في هذا المسار:
الانحلال الحراري
تغويز
التميع المائي الحراري.
أثناء الانحلال الحراري ، يتم تسخين الكتلة الحيوية بسرعة عند درجات حرارة عالية (500 درجة مئوية - 700 درجة مئوية) في بيئة خالية من الأكسجين. تقسم الحرارة الكتلة الحيوية إلى بخار انحلال حراري وغاز وفحم. بمجرد إزالة الفحم ، يتم تبريد الأبخرة وتكثيفها في زيت سائل "خام حيوي". يتبع التغويز عملية مشابهة قليلاً ؛ ومع ذلك ، تتعرض الكتلة الحيوية لنطاق درجة حرارة أعلى (> 700 درجة مئوية) مع وجود بعض الأكسجين لإنتاج غاز تخليقي (أو غاز تخليقي) - خليط يتكون في الغالب من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. عند العمل مع المواد الأولية الرطبة مثل الطحالب ، فإن الإسالة الحرارية المائية هي العملية الحرارية المفضلة. تستخدم هذه العملية الماء تحت درجات حرارة معتدلة (200 درجة مئوية - 350 درجة مئوية) وضغوط مرتفعة لتحويل الكتلة الحيوية إلى زيت خام حيوي سائل.
تفكيك درجات الحرارة المنخفضة
عادةً ما يستخدم التفكيك في درجات الحرارة المنخفضة محفزات بيولوجية تسمى الإنزيمات أو المواد الكيميائية لتفكيك المواد الأولية إلى مواد وسيطة. أولاً ، تخضع الكتلة الحيوية لخطوة معالجة مسبقة تفتح الهيكل المادي لجدران الخلايا النباتية والطحالب ، مما يجعل بوليمرات السكر مثل السليلوز والهيميسليلوز أكثر سهولة. ثم يتم تكسير هذه البوليمرات إنزيميًا أو كيميائيًا إلى كتل بناء بسيطة للسكر خلال عملية تعرف باسم التحلل المائي. بعد التفكيك ، يجب ترقية المواد الوسيطة مثل الزيوت الحيوية الخام ، والغاز التخليقي ، والسكريات ، ولبنات البناء الكيميائية الأخرى لإنتاج منتج نهائي. يمكن أن تتضمن هذه الخطوة معالجة بيولوجية أو كيميائية.
الكائنات الحية الدقيقة ، مثل البكتيريا والخميرة والبكتيريا الزرقاء ، يمكن أن تخمر السكر أو المواد الوسيطة الغازية في الوقود المخلوط والمواد الكيميائية. بدلاً من ذلك ، يمكن معالجة السكريات وغيرها من التيارات الوسيطة ، مثل الزيت الحيوي والغاز التخليقي ، باستخدام محفز لإزالة أي مركبات غير مرغوب فيها أو متفاعلة من أجل تحسين خواص التخزين والمناولة. قد تكون المنتجات النهائية من الترقية أنواعًا من الوقود أو المنتجات الحيوية الجاهزة للبيع في السوق التجاري أو مواد وسيطة مستقرة مناسبة للتشطيب في معمل تكرير البترول أو مصنع تصنيع المواد الكيميائية....
--------------------
-------------------------------
ليست هناك تعليقات: