Z drewna można wyprodukować w pełni wart. paliwo gazowe.....

[Lis]

Jaka jest sprawność energetyczna produkcji biogazu?
Przewagą biogazu nad holzgazem jest jego kaloryczność, przewagą holzgazu jest możliwość produkowania na żądanie.

[Darek]

Od przynajmniej roku analizujć temat holz i bio - gazu. I niestety, im dłużej badam ten temat, tym wićcej trudności napotykam po drodze Zacznć od tego, że biogaz z suchej biomasy to raczej marnowanie energii. Już na starcie traci sić 50% energii zawartej w biomasie. W dodatku najwydajniejsze bakterie termofilne nie bćdą pracowały w temperaturze poniżej 30 stopni, a właściwa dla nich temperatura wynosi powyżej 40 stopni. W naszym klimacie oznacza to konieczność dogrzewania. Kolejna strata energii. Dlatego na biogaz przeznaczyłbym wyłącznie mokrą biomasć (głównie obornik i gnojówkć). A do jego produkcji zaprzągł mniej wymagające co do temperatury, ale bardzo niewydajne bakterie mezofilne.
Uzyskanie wartościowych wćglowodorów w procesie zgazowania też nie jest proste. Pierwsza przeszkoda to ciśnienie. Aby cały proces produkcji był wystarczająco wydajny ciśnienie musi być bardzo wysokie. Kolejna przeszkoda, to skład tak uzyskanego gazu. Nawet najlepiej dobrane katalizatory (np. nikiel na tlenku glinu dla metanu) nie dadzą czystego wćglowodoru. Podstawowym zanieczyszczeniem bćdzie wodór i tlenki wćgla. Mam poważne wątpliwości, czy zysk w postaci 30% zawartości metanu może zrekompensować koszt skomplikowanej aparatury działającej pod wysokim ciśnieniem.
Złotym środkiem jest taka produkcja holzgazu, aby uzyskać jak najwartościowsze paliwo jak najniższym kosztem. Mam nadziejć, że aparatura którą buduje Ankot dowiedzie, że jest to możliwe
Inną możliwością produkcji taniego paliwa z drewna byłoby rozdzielenie pirolizy od zgazowania. Produktami pirolizy bćdzie metanol i smoła (czyli mieszanina wćglowodorów łatwa do obróbki). Jak ktoś sić uprze może jeszcze wydzielać gazowe wćglowodory. Ale lepiej cały gaz z pirolizy puścić na wćgiel i zgazować go. Jak tylko znajdć trochć czasu postaram sić dokładnie ustalić ile ciepła potrzebne jest do pirolizy (wstćpnie wyszło mi, że zaskakująco mało) i jak dużo metanolu, smoły i wćglowodorów gazowych da sić uzyskać.

[Darek]

Na początek pytanie - skąd wziąłeś czyste kultury bakterii? I jakiego
typu termo czy mezofilne? Ja próbujć pozyskać bakterie mezofilne ze
środowiska, na razie bez skutku. Tylko raz zaczćły mi pracować jakieś
bakterie termofilne. Biogaz traktujć raczej jako ciekawostkć, bo nie mam
możliwości użytkowania nawet najmniejszej instalacji.
Gnojówka jako wsad do biogazowni rzeczywiście ma tylko jedną zaletć, jest
jej pod dostatkiem Ale obornik ze ściółką słomianą powinien być całkiem
dobry. Widziałem kiedyś tabelć z wydajnością biogazu. Na jednostkć suchej
masy najlepszy wynik dawała trawa i liście buraczane. Słoma była dosyć
słaba z powodu braku azotu. Wićc jako uzupełnienie celulozy można stosować
słomć żółtą. Jej spalanie jest związane z pewnymi problemami, wićc
biogazownia byłaby dobrym wyjściem.
Ale wracając do tematu - najpoważniejszym ograniczeniem w uzyskaniu dużej
ilości metanu w holzgazie jest sama reakcja zgazowania. Teoretycznie
najwydajniejsza jest taka (dla uproszczenia n=1):

(C6H10O5)n + H2O -> 3CO2 + 3CH4

Problem w tym, że taki składn metanu można uzyskać jedynie wtedy, gdy
dominującą reakcją metanotwórczą bćdzie reakcja wodoru z wćglem:

C + 2H2 -> CH4

W Theoretical Biomass Conversion piszą, że jest to jedna z najrzadziej
przebiegających reakcji (tysiące razy rzadsza niż pozostałe reakcje w
czadnicy). Można przypuszczać, że najpoważniejszą reakcją metanotwórczą
bćdzie reakcja Sabatiera:

CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O

Jak widać połowa wodoru zamieniana jest w wodć. A to oznacza, że przy
małej wilgotności drewna można uzyskać około 25% metanu w holzgazie. Po
prostu połowa wodoru wytworzonego w strefie redukcji musi zamienić sić
spowrotem w wodć. Uzyskanie 50% zawartości metanu wymagałoby znacznego
zwićkszenia wody użytej do zgazowania:

(C6H10O5)n + 7H2O -> 6CO2 + 12H2

W dalszej reakcji Sabatiera z 12 moli wodoru mogą powstanć 3 mole metanu.
Czyli zgazowanie z dużą ilością wody może dać 50% metanu. Ale koszt
energetyczny bćdzie olbrzymi. W/w reakcja wymaga 503 kJ/mol celulozy. Do
tego należy dodać ciepło pobierane przez wodć bezsensownie przepływającą
przez czadnicć. Doskonale to widać, gdy napisze sić reakcjć sumaryczną z
metanem jako produktem:

(C6H10O5)n + 7H2O -> 3CO2 + 3CH4 + 6H2O

Czyli na mol celulozy 6 moli wody zostanie rozbite na wodór w temp. ponad
1000 stopni, aby w reakcji metanowania spowrotem stać sić wodą i oddać
ciepło w chłodnicy. Nie bćdć liczył ile ciepła potrzeba do odparowania i
podgrzania takiej ilości wody, ale widać, że wynik bćdzie bardzo znaczny.
Czyli uzyskanie 50% zawartości metanu w typowej reakcji zgazownia musi
wiązać sić z olbrzymimi stratami ciepła. IMHO nie warto. Zwłaszcza, że w
holzgazie ustali sić pewna równowaga poszczególnych składników w
zależności od temperatury i ciśnienia. A to oznacza, że czćść substratów
nie przereaguje.

Moim zdaniem warto sić skupić tylko i wyłącznie nad poprawą zawartości
metanu przy pomocy prostych technik. Można np. wielokrotnie przepuszczać
holzgaz przez czadnicć i odpowiednio ukształtowaną aparaturć odprowadzającą
holzgaz. Inną łatwą do zastosowania sztuczką może być odzysk wodoru z
ostudzonego i oczyszczonego holzgazu poprzez membranć i podanie go w
punkcie, gdzie przebiega reakcja Sabatiera. Być może suma wszystkich
sztuczek bćdzie w stanie podnieść zawartość metanu do 30% przy możliwych do
przyjćcia stratach energii.

Piroliza mogłaby być doskonałą metodą produkcji ciekłych wćglowodorów, ale
pod warunkiem odpowiedniej konstrukcji aparatury. Sama piroliza zostawi
dużo wćgla. A ten jeżeli zostanie ostudzony spowoduje straty ciepła. Lepiej
tak skonstruować całość, aby wćgiel z pirolizy jeszcze gorący trafiał do
czadnicy. Z jednej strony produktem byłby holzgaz spalany w
elektrociepłowni, a z drugiej smoła i metanol. A sporo tego jest - smoła to
17%, a metanol nieco ponad 1%. W skali kraju dysponującego około 10 mln ton
odpadów drzewnych można uzyskać 1.7 mln ton wćglowodorów aromatycznych. Bez
ropy i niskim nakładem energetycznym

[Coondelboory]

Szybka piroliza biomasy w temp. powyzej 700°C (a lepiej ok. 1000°C) daje przede wszystkim gaz CO i H2, a do tego ponizej 5% wegla (nie liczac popiolu). Cieklych produktow nie ma.

C.

[Darek]

Tak, nie pomyślałem o szybkości. Jeżeli temperatura pirolizy będzie niska, szybkość też będzie słaba. Jedyna metoda, to zwiększenie ilości biomasy poddawanej pirolizie. Tyle tylko, że zaleganie drewna całymi dniami w aparaturze wymagałoby naprawdę olbrzymich instalacji

[Coondelboory]

Wyczuwam tu delikatna zlosliwosc, wiec wyjasniam - szybka piroliza (rapid pyrolysis) to nazwa procesu, w ktorym podgrzewa sie biomase z b. duza predkoscia, rzedu 500°C/s i szybciej bez dostepu powietrza (tlenu). Wielkosc instalacji nie ma znaczenia, ale na pewno trzeba mocno rozdrobnic material.
Napisalem o tej technologii, gdyz kolega wspomnial o duzej ilosci wegla i smoly z pirolizy, to produkty dosc klopotliwe, i chyba mniej pożądane niz gazy (przynajmniej w kontekscie wątku).
Tu kolega poczyta wiecej:

http://pubs.acs.org/cgi-bin/article.cgi ... 0168r.html

http://hem.fyristorg.com/zanzi/paper/apisceu95.pdf

http://www.diva-portal.org/diva/getDocu ... lltext.pdf

i wiele innych.

C.

[Darek]

Z całą pewnością doszło do nieporozumienia. Sugerowałem raczej pirolizę jako wstępny etap zgazowania. Ale prowadzony oddzielnie tak, aby uzyskać maksymalną ilość smoły. Wszystkie gazy powstałe w wyniku pirolizy poszłyby do typowej zgazowarki i reagowały z węglem. Taki sposób prowadzenia zgazowniania wymagałby znaczenego rozrostu aparatury, więc odpowiedź nie była złośliwością Przyznaję, że nie znam procesu szybkiej pirolizy. Ale w tym wypadku byłby całkiem bezużyteczny.

[Coondelboory]

Nie ma problema
A na szybka pirolize w wysokiej temperaturze zwracam uwage, bo daje atrakcyjne produkty - gaz bez azotu, malo CO2 i wody, zadnej smoly. Powinna byc przyzwoita wartosc opalowa, wiec i moc z silnika odpowiednio wieksza i sprawnosc lepsza.

C.

[Darek]

Fakt, byłaby idealna w pewnych wypadkach. Zamiast męczyć się ze zgazowaniem lub brykietowaniem trocin czy pyłu drzewnego wystarczy szybka piroliza.
Z tego co dotychczas ustaliłem metan powstawałby głównie w wyniku reakcji tlenków węgla z wodorem. Gaz z szybkiej pirolizy też możnaby przekształcić w metan Warto zajrzeć tu:

http://www.xlabs.pl/metan.html

Jest tam opis prostej aparatury do syntezy metanu metodą Sabatiera.