Prelucrarea turbei și a biomasei
Rezumat
Completat de:elev în anul II al grupului NG 10-11 Trashkov Ivan
Turba (germană: Torf) este un mineral combustibil; format prin acumularea de resturi de plante care au suferit descompunere incompletă în condiţii de mlaştină. Mlaștina se caracterizează prin depunerea la suprafața solului a materiei organice incomplet descompuse, care ulterior se transformă în turbă. Stratul de turbă din mlaștini este de cel puțin 30 cm (dacă este mai puțin, atunci acestea sunt zone umede).
Conține 50-60% carbon. Puterea calorică (maximum) 24 MJ/kg. Este folosit în complex ca combustibil, îngrășământ, material termoizolant etc.
Potrivit diverselor estimări, în lume există între 250 și 500 de miliarde de tone de turbă (în termeni de 40% umiditate)
Potrivit Canadian Peat Resources (2010), Canada ocupă primul loc în lume în ceea ce privește rezervele de turbă (170 de miliarde de tone), iar România ocupă locul al doilea (150 de miliarde de tone).
Solul de turbă și humusul de turbă utilizat în horticultură și floricultura decorativă sunt recoltate din turbă înaltă, mai rar din turbă descompusă de joasă.
Turba îmbunătățește fertilitatea solului. Pentru a fi utilizate ca componentă a amestecurilor de sol pentru plantele de interior și de seră, turba gazonului este intemperat în grămezi joase și largi timp de trei ani, deoarece turba proaspăt săpată conține substanțe (acizi) dăunătoare pentru majoritatea plantelor. Pentru a accelera intemperii și spălarea acizilor, se efectuează lopatări regulate. Amestecuri de sol pe bază de turbă se caracterizează printr-o capacitate semnificativă de umiditate. Într-un amestec cu nisip, solul de turbă este folosit pentru însămânțarea semințelor mici și ca componentă principală în pregătirea amestecurilor de pământ pentru multe plante de pământ protejate.
Conținutul de cenușă al turbei în funcție de capacitatea de cenușă este împărțit în:
cenusa redusa (mai putin de 5%),
cenușă medie (5-10%) și
mare cenușă (mai mult de 10%).
Conținutul de cenușă se determină prin cenusarea unei probe de combustibil într-un cuptor cu mufă și calcinarea reziduului de cenușă la o temperatură de 800-830oC.
Turba este folosită ca combustibil în trei tipuri:
Turbă măcinată (zdrobită) sub formă de placer pentru ardere în suspensie.
Turbă semibrichetă (buloasă), grad scăzut de presare, produsă direct pe depozitul de turbă.
Bricheta de turba, un produs bogat in calorii de un grad ridicat de presare pe echipamente tehnologice, inlocuieste carbunele. O tonă de brichete de turbă înlocuiește 1,6 tone de cărbune brun.
Adesea, exploatarea turbei este mai fezabilă din punct de vedere economic decât exploatarea cărbunelui, deoarece se realizează la costuri mai mici, în special datorită exploatării în cariere a materiilor prime care apar direct la suprafață. Industria turbei a primit cea mai mare dezvoltare în anii 50-80 ai secolului XX.
În URSS, a fost creat Institutul de Cercetare Științifică All-Union al Industriei Turbei (VNIITP), care a dezvoltat diferite tipuri de combustibili din turbă. Lucrările privind obținerea cocsului de turbă au fost conduse de Ph.D. Alexandru Mihlin. Conform calculelor sale, din 5,3 tone de turbă, puteți obține o tonă de cocs de înaltă calitate, similar cărbunelui.
În prezent, rezervele dezvoltate sunt în mare măsură epuizate, scara producției este mică, neacoperind nevoile marilor consumatori. De asemenea, dezvoltarea unei rețele de gazoducte, îmbunătățirea așezărilor și scăderea nevoii populației de combustibil solid, transferul termocentralelor și centralelor termice către gaze mai ieftine și cărbune și păcură disponibile comercial, au condus în mare măsură la o scăderea cererii de turbă ca combustibil.
Cu toate acestea, recent, pe fondul creșterii prețurilor la transportatorii de energie (gaze naturale) în România, a existatinteres în creștere pentru utilizarea turbei ca combustibil, în special în utilizarea sa indirectă - nu se utilizează turba în sine, ci produse sintetice ale prelucrării sale, care este un proces mai ecologic și mai profitabil.
Procesarea turbei fără deșeuri în 2 etape.
Conform metodei propuse pentru prelucrarea fără deșeuri a turbei prin încălzire în două etape, cu posibilitatea de a obține componente gazoase și solide în prima etapă, turba este uscată până la un conținut de umiditate de cel mult 15% prin hrănirea în lot la 350-1050 g/sec și încălzire la o temperatură de 120±5°C. Aburul rezultat și gazele de ardere sunt curățați și îndepărtați pentru utilizare în sistemele energetice municipale, în a doua etapă, reziduul solid este încălzit brusc la o temperatură de 520-530 ° C fără oxigen timp de 1-6 secunde, gazul de piroliză intră în sistem de condensare pentru a obține combustibil lichid de piroliză . Materia carbonică solidă din reactor după răcire (la o temperatură de 40°C) este trimisă pentru utilizare ulterioară ca înlocuitor pentru îngrășămintele cu potasiu sau semi-cocs pentru utilizare în metalurgie.
Biomasă (biomaterie) - masa totală a organismelor vegetale și animale prezente în biogeocenoză în momentul observării.
Dintre organismele animale terestre, insectele, artropodele și altele asemenea, care asigură existența organismelor vegetale, alcătuiesc cea mai mare parte în masă. (Mai mult de 80% din biomasa terestră).
Omenirea, ca parte a mamiferelor, are mai puțin de 1 kilometru cub, ceea ce este unul neglijabil, incomensurabil cu întreaga biomasă, o parte din întreaga biomasă a Pământului.
Metode de prelucrare a biomasei.
În funcție de umiditate, biomasa este prelucrată prin termochimic sau biologicmoduri. Biomasa cu umiditate scăzută (deșeuri solide agricole și municipale) este prelucrată prin procese termochimice: ardere directă, gazeificare, piroliză, lichefiere, hidroliză. Rezultatul este vapori de apă, electricitate, gaz combustibil, hidrogen, metanol, combustibil lichid, gaz, cărbune, glucoză. Biomasele cu umiditate ridicată (canal, deșeuri menajere, produse de hidroliză a reziduurilor organice) sunt prelucrate prin procese biologice: prelucrare anaerobă, fermentare etanol, fermentare acetonă-butanol. În urma acestor procese se obține biogaz, CH4, CO, acizi organici, etanol, acetonă, butanol.
Arderea directă este una dintre cele mai utilizate metode de prelucrare a biomasei (lemn și deșeuri de lemn, paie, deșeuri solide urbane etc.). Combustibilul produs din deșeurile solide municipale este utilizat în combinație cu cărbunele în centralele electrice mici.
O metodă de procesare a biomasei celulozice (cum ar fi paiele) este hidroliza cu acizi minerali pentru a forma glucoză și xiloză, care pot fi apoi fermentate pentru a produce o varietate de substanțe chimice organice, inclusiv etanol, acizi, butanol și acetonă. Din punctul de vedere al obținerii de înlocuitori ai combustibililor fosili lichizi și gazoși, tehnologia de prelucrare a biomasei cu formarea etanolului, metanolului, gazelor naturale sintetice și biogazului ca produse finite prezintă cel mai mare interes.
Dintre metodele biologice de conversie a biomasei, procesarea anaerobă și fermentarea etanolului sunt cele mai utilizate. În procesul de prelucrare anaerobă sau de putrefacție (fermentarea metanului), substanțele organice se descompun în CO2 și CH4 Posibilitatea de a obține un conținut ridicat de calorii,Gazul combustibil CH4 prin procesarea biochimică a biomasei, în special a excrementelor de bovine, a fost implementat relativ recent. Procesul de prelucrare anaerobă a deșeurilor organice are loc în absența oxigenului, cu participarea diferitelor grupuri de bacterii.
Una dintre metodele de prelucrare a biomasei este fermentația acetonă-butanol, care are ca rezultat formarea de acid acetic și butiric, etanol, butanol, acetonă, izopropanol, precum și dioxid de carbon și hidrogen sub acțiunea unui microorganism.