Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Створення безвідходних або маловідходних біоенерготехнологій





 

Безвідхідна і маловідходна технологія являють собою один із сучасних напрямків розвитку промислового виробництва. Виникнення цього напрямку обумовлено необхідністю запобігти шкідливому впливу відходів промисловості на навколишнє середовище. Безвідхідні виробництва мають на увазі розробку таких технологічних процесів, які забезпечують максимально можливу комплексну переробку сировини. Це дозволяє, з одного боку, найефективніше використати природні ресурси, повністю переробляти відходи, що утворяться, у товарну продукцію, а з іншого боку - знижувати кількість відходів і тим самим зменшувати їхній негативний вплив на екологічні системи.

Безвідхідну й малоотходную технологію застосовують у всіх галузях промисловості, у тому числі у біоенергетиці. Їхній розвиток іде по наступних напрямках: розробка й впровадження принципово нових технологічних процесів, що зменшують кількість відходів; розробка й впровадження методів і встаткування для переробки відходів у товарну продукцію; створення безстічних водооборотних систем, у яких здійснюється очищення води. Є інший шлях: територіально зв'язати підприємства так, щоб відходи одного підприємства служили сировиною для іншого підприємства.

 

Проблеми безпеки біопалива

Проблеми, які перешкоджають використанню етанолу як палива:

- виробництво етанолу з рослинної сировини не є безвідходним;

- висока вартість біоетанолу порівняно з бензином;

- низька теплотвірність та висока температура запалення біопалива;

- агресивність спирту у паливній системі;

- відходи лігніну при переробці сировини;

- викиди формальдегіду з продуктами згорання спирту;



- недоліки класичного біологічного продуцента спирту - дріжджів:

• одночасність дихання дріжджів та анаеробні умови бродіння;

• нездатність дріжджів зброджувати крохмаль та целюлозовмісні субстрати;

• токсичність для дріжджів високих концентрацій спирту та цукру.

Алкогольне паливо порівняно з бензином має низьку теплотвірну здатність -30 % бензинового палива; біоетанол має вищу температуру запалу, через що в холодну погоду складно завести авто, ніж за використання звичайного мінерального палива. Окрім того, до металів спирти агресивніші, і паливна система буде піддаватися корозії і скоріше виходити з ладу.

У продуктах згоряння спиртів знайдені абсолютно нові забруднювачі атмосфери.Серед них – формальдегід, хоча загалом етанол чистіший в екологічному аспекті.

Ускладнюють можливість використання водню як палива також проблеми безпеки: водень може створювати з повітрям вибухонебезпечну суміш – гримучий газ; зріджений водень має виняткові проникні властивості, вимагаючи застосування особливих матеріалів.

Пошук нових технологічних рішень та біологічних агентів для подолання проблем біоенергетики

 

Динамічне здорожчання паливних ресурсів у світі, зростаючі потреби України у забезпеченні енергоносіями власного виробництва гостро ставить проблему пошуку альтернативних видів палива. Вирощування сільськогосподарських культур для переробки на біопаливо – етанол, біодизель слід розглядати як важливий інноваційний напрям аграрного виробництва в контексті сталого розвитку, оскільки він здатний вирішувати ряд економічних, екологічних і соціальних проблем. Біопаливо важливе, насамперед, для енергозабезпечення, збереження ресурсів і поліпшення екології.

Перед біоенергетичною галуззю стоїть ряд проблем економічного, екологічного та технічного характера, які потребують негайного або поступового розв’язання. Деякі з проблем, окреслені у табл. 10.1. нині вже вирішені у промисловому або лабораторному масштабі.

Таблиця 10.1

Проблеми виробництва рідкого біопалива

Проблема Опис Шляхи вирішення
Утворення відходів у процесі виробництва Проблема повної раціональної переробки відходів спиртзаводів ще не вирішена - виробництво кожного літра спирту супроводжується продукуванням 12-14 літрів стічних вод, небезпечних для природи. Створення безвідходних (маловідходних) технологій, переробка відходів на корисні продукти (див. п. 4.7)
Перевитрати сировини внаслідок недоліків дріжджів як продуцентів етанолу Проблема анаеробності процесу в тому, що при споживанні цукру дріжджами у присутності кисню йдуть одночасно процеси дихання й бродіння. При диханні цукор переробляється на нову біомасу дріжджів і СО2, а при бродінні – на етанол і СО2. Проблема вирішується 1) технологічними методами: процес ведуть у строго анаеробних умовах; 2) використовують генетично модифіковані дріжджі, не здатні до дихання, тобто такі, які втратили мітохондрії.
Необхідність введення додаткових стадій попередньої обробки сировини, що зумовлює утворення додаткової кількості відходів Проблема прямого зброджування крохмальних субстратів у тому, що у дріжджів відсутні ферменти, які здатні розщеплювати крохмаль зернових до цукру, що вимагає проведення попереднього гідролізу крохмалевмісного субстрата, пшениці.   Проблема експериментально вирішена використанням генетично змінених дріжджів, в які внесені рекомбінантні ДНК для виробництва амілолітичних ферментів. Знайдені також термофільні культури, здатні перетворювати цукор, крохмаль і целюлозу на спирт. Швидкість процесу бродіння при цьому в декілька разів більша, ніж бродіння за участі звичайних дріжджів.

Продовження табл. 10.1

Проблема агресивності етанолу до мікроорганізмів   Дріжджі недостатньо стійкі до етанолу, і при підвищенні концентрації спирту до 9-12 об. % в них припиняються метаболітичні процеси, а при штучному уведенні спирту до 14 об. % вони гинуть. Така сама репресивна дія цукру спостерігається при підвищенні його концентрації понад 15 % внаслідок підвищення в середовищі осмотичного тиску. Тому при синтезі спирту потрібні низькі концентрації цукру у вихідному поживному середовищі, що вимагає використання великих виробничих бродильних чанів.   Стійкість до етанолу можна підвищити додаванням деяких речовин, наприклад, солей магнію. Проблему виходу біоетанолу спробували вирішити заміною дріжджів бакте­ріями Zimomonas mobilis, що дає можливість отримати біоетанол з достатнім виходом.  

Запитаня для самоперевірки

1. Чим зумовлені проблеми безпеки біоенерготехнологій?

2. Дайте визначення понять: «безвідходні технології» та «маловідходні технології».

3. Охарактеризуйте основні проблеми безпеки біопалива.

4. Які нові технологічні рішення та методи роботи з біологічними агентами використовуються нині для подолання проблем біоенергетики?


СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Базова

1. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение: пер. с англ. / Б. Глик, Дж. Пастернак - М.: Мир, 2002. - 589 с.

2. Екологічна біотехнологія: у 2 кн. / О. В. Швед, О. Б. Миколів, О. З. Комаровська-Порохнявець, В. П. Новиков. Львів: Вид-во Нац. ун-ту «Львівська політехніка», 2010. – 424 с. 368 с.

3. Кухаренко, А.А. Безотходная биотехнология этилового спирта. / А. А. Кухаренко, А. Ю. Винаров. – М.: Энергоатомиздат, 2001. – 272 с.

4. Нетрадиційні та поновлювальні джерела енергії / О.І.Соловей, Ю.Г.Лега, В.П. Розен, О.О.Ситник, А.В.Чернявський, Г.В.Курбаса / за заг. ред. О.І.Солов'я. – Черкаси: Вид. ЧДТУ, 2007. – 484 с.

5. Сухарев, С. М. Техноекологія та охорона навколишнього середовища.: навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. 2-ге видання. / С. М. Сухарев, С. Ю. Чундак, О. Ю. Сухарева. – Львів: “Новий світ-2000”, 2005. – 256 с.

Допоміжна

6. Бондар, І.В. Основи біотехнології: монграфія. / І. В. Бондар, В. М. Гуляєв. - Дніпродзержинск: ДЦТУ, 2009. - 444 с.

7. Галузинский, О.Г. Этанол – новое направление компании / О.Г. Галузинский, И.В. Щуцкий // Цукор України, 2008. – №1, С. 8 – 15.

8. Гелетуха, Г.Г. Перспективи виробництва та використання біогазу в Україні: аналітична записка [Електронний ресурс] / Г.Г. Гелетуха, П.П. Кучерук, Ю.Б. Матвеєєв. Режим доступу: www.uabio.org/activity/uabio-analytics - 18.10.13

9. Енергетичний потенціал біомаси в Україні: аналітична записка / Лакида П.І., Гелетуха Г.Г., Василишин Р.Д. та ін., відповід. наук. ред. д.с.-г.н., проф. П.І. Лакида. – К.: Видавничий центр НУБіП України, 2011. – 28 с.

10. Сибикин, Ю. Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. - М. : Кнорус, 2010. - 228 с.

11. Синицын, А.П. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. / А. П. Синицын, А. В. Гусаков, В. М. Черноглазов. М.: Изд-во МГУ, 2005. - 224 с.

12. Сучасні екологічно чисті технології знезараження непридатних пестицидів / під ред. В.Г. Петрука. - Вінниця: Універсум, 2003 - 254 с.

13. Техноекологія. Проблеми довкілля. Охорона атмосфери. / О. В. Ковальчук, B. I. Безсмертна, Н. О. Шинкарук, Н. С. Безносюк. - Вінниця: ВДПУ, 2008. – 92 с

14. Техноекологія. Охорона гідросфери та поліпшення якості земель. / О. В. Ковальчук, В. І. Безсмертна, Н. С. Безносюк, Н. О. Шинкарук. — Вінниця: ВДПУ, 2008. — 95 с.

15. Титко, Р. Відновлювальні джерела енергії. (Досвід Польщі для України). / Р. Титко, В. Калініченко – Варшава: Вид-во OWG, 2010. – 533 с.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.