هنگامی که به انرژی تجدید پذیر می آید، مردم همیشه برای اولین بار از انرژی خورشیدی و انرژی باد فکر می کنند. در حال حاضر چین به شدت به ترویج ساخت تمدن بوم شناختی کمک می کند و استفاده از زیست توده در فرصت های توسعه جدید موجب شده است. انرژي زغالسنگ کم کربن و محیط زیست است دوستانه، که اساسا می تواند وضعیت فعلی استفاده از انرژی را تغییر دهد و ثروت زیادی ایجاد کند.
1. تخمين کل منابع زيست توده
منابع زیست توده عمدتا به 5 دسته تقسیم می شوند، همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول 1 کل ارزیابی منابع زیست توده در چین
اولین نوع ساقه های محصول (ساقه ذرت، نی، نی، نی نی اسفند، فلفل و غیره)، لوبیا، ساقه پنبه، این نوع از منابع زیست توده، هر چند بیشتر (7-900 میلیون تن)، اما همچنین به حساب می آیند کاه میوه در زمینه پشت، خوراک و استفاده از مواد خام صنعتی و غیره، بقیه را می توان در انرژی زیست توده و مواد شیمیایی زیستی استفاده کرد، 310 میلیون تن، معادل 150 میلیون تن است.
رده دوم زباله های جنگلی است که تقریبا 40 میلیون تن در سال به حساب می آیند.
نوع سوم گاو و مرغ مرغ با منابع بیولوژیکی غنی شده است و به میزان 500 میلیون تن در محیط خشک تولید می شود و می تواند 220 میلیارد متر مکعب متان تولید کند.
نوع چهارم فاضلاب خانگی و فاضلاب صنعتی آلی است که شامل 25 میلیون تن ضایعات زباله است.
رده پنجم، زباله های جامد شهری است که می تواند برای حدود 100 میلیون تن استفاده شود.
این پنج نوع با هم، توزیع منابع عمده زیست توده در چین، با کل مقدار 800 میلیون تا 1 میلیارد تن زغال سنگ استاندارد را تشکیل می دهند.
اجزای مهم زیست توده کربوهیدرات ها هستند که بین میزان اکسیژن زیاد یکی از بزرگترین ویژگی های زیست توده (جدول 2) است.
جدول 2 ضایعات بیوماس (به صورت خشک) ضبط شده
از جدول 2، محصول فتوسنتز، ترکیبات کربن به نسبت اکسیژن در آب تا 40 درصد است، بنابراین حالت طبیعی کربوهیدرات انرژی کم است، بازده حرارتی خالص (LHV) فقط حدود 16 درصد است. بنابراین، هنگام طراحی بهره وری کارآمد منابع بیولوژیکی، دو موضوع زیر باید اولویت بندی شوند:
1. منابع زیست توده باید به مواد با تراکم انرژی بالا (به نام فرآیند غنی سازی هیدروکربن یا فرآیند نابود شدن اکسید شدن) تبدیل شوند که حمل و نقل آسان است؛
2. هنگامی که زیست توده از حالت طبیعی آن به شکل ماده با تراکم انرژی بالا تغییر می کند، مراحل تبدیل و از دست دادن به حداقل می رسد.
روش قابل قبول استفاده با ارزش از انرژی زیست توده
در حال حاضر توسعه و استفاده انسانی از تکنولوژی منابع زیست توده دارای شش دسته عمده است: احتراق مستقیم، هضم بی هوازی (متان)، تخمیر شکر (تولید اتانول)، استخراج نفت و بیودیزل، نفت پیرولیز (تولید)، گازسیون (گاز سنتزی) در حال حاضر، سه راه ممکن برای توسعه و استفاده از انرژی زیست توده با ارزش بالا وجود دارد.
1. تولید متان بیولوژیکی (بیوگاز) از طریق روند تخمیر بیوگاز به دست می آید که اساسا متابولیسم مواد و روند تبدیل انرژی از میکروارگانیسم ها است. در فرایند تجزیه و متابولیسم، میکروب های بیوگاز انرژی و مواد برای رشد خود را به دست می آورند و تولید مثل، و بیشتر آنها به متان و دی اکسید کربن تبدیل شده است.
تجزیه و تحلیل علمی نشان می دهد که حدود 90 درصد ماده آلی به بیوگاز تبدیل می شود. 10 درصد توسط میکروب های بیوگاز برای مصرف خود استفاده می شود. تولید بیوگاز از مواد تخمیر به طور واقعی از طریق یک سری واکنش های بیوشیمیایی پیچیده به دست می آید.
برای فهمیدن از دیدگاه تولید انرژی، این را به این طریق در نظر بگیرید: جوهر روند تخمیر بیوگاز، عملکرد متابولیکی جامعه میکروبی است، از طریق بازسازی مولکول ها و اتم ها، مقدار اکسیژن تا 40 درصد یا بیشتر از زیست توده (از طریق فرمول به شرح زیر است: CH1.4 O0.6) به اکسیژن، کربن، هیدروژن، دو عنصر در روند غنی سازی، محصول چگالی انرژی بسیار بالاتر از مواد اولیه مواد اولیه (زیست توده) هیدروکربن - متان
از آنجایی که تقریبا 90 درصد مواد آلی را می توان به متان تبدیل کرد، این یکی از معدود فرآیندهای بسیار کارآمد است. ارزش تئوری بازده تبدیل انرژی تخمیر بیوگاز بیش از 65 درصد است. این یکی از مهمترین دلایل اینکه تکنولوژی به تازگی در سطح بین المللی ارتقا یافته است.
زیست توده تولید برق
تولید انرژی زیست توده به استفاده از مواد خام زیست توده برای جایگزینی کربن زغال سنگ پس از احتراق برای رانندگی واحدهای توربین بخار نیروگاه های حرارتی برای تولید برق اشاره دارد. نیروی زیست توده بیشتر امکان پذیر است عمدتا به این دلیل که می تواند زیرساخت های موجود در نیروگاه های حرارتی و تولید کل انرژی در چین به طور عمده کاهش می یابد. تولید انرژی در چین به طور عمده به زیست توده (مانند نی، منابع زباله جنگلی) سوخت زیستی تولید می کند. در کشورهای خارجی، مواد خام برای تولید انرژی زیست توده به سه بخش تقسیم می شوند:
1) زیست توده مستقیما مانند هیزم می سوزد
2) روغن زیستی به دست آمده از زیست توده "pyrolysis" را می توان به مکان های دیگر منتقل کرد و یا می تواند در محل سوزانده شود تا توربین بخار را تولید کند؛
3) سنتز گاز (هیدروژن و منوکسید کربن) تولید شده توسط "گازسیون" زیست توده می تواند برای راندن توربین ها برای تولید برق سوخته شود.
3. تولید کم اتانول سلولزی
پیش از یافتن جایگزین مناسب برای مواد شیمیایی در دهه های آتی، یکی از سوخت های اتانول سوخت مایع بیولوژیکی هنوز اولین انتخاب است: هر اتانول حذف شده به عنوان سوخت مایع در وضعیت فعلی، ایده بچه است، یا حداقل آن واقع بینانه نیست. اتانول سوخت به نسل اول و دوم تقسیم شده است.
نسل اول به طور عمده از نشاسته (دانه، سیب زمینی و سایر غذاهای انسانی) به عنوان مواد اولیه استفاده می کند. به دلیل امنیت غذایی، کشورهای در حال حاضر به اتانول سوخت نسل دوم تبدیل می شوند که از سلولز ساخته شده است. در حال حاضر، بزرگترین مشکل اتانول سلولزی این است که هزینه خیلی زیاد است هزینه هر تن در چین بین 9000 یوان و 12000 یوان است. سه دلیل برای هزینه های بالا (به استثنای نوسان قیمت مواد خام و هزینه حمل و نقل مواد خام) وجود دارد:
1) هزینه قبل از درمان مواد سلولز؛
2) هزینه بالا سلولاز، تا 2000-3500 یوان؛
3) مقدار قند کم هیدرولیزات سلولز و محتوای مشروبات کم مایع مخلوط مایع باعث افزایش هزینه تقطیر می شود.
Iii مشکلات موجود در استفاده با ارزش از انرژی زیست توده حل می شود
1. کنترل بازده تبدیل انرژی هر شکل و استفاده از انرژی باید از یک فرم به یک دیگر تبدیل شود و بخشی از انرژی باید در هر مرحله از تحول گم شود. این امر مخصوصا برای انرژی زیست توده صادق است. منبع اصلی انرژی زیست توده ضبط انرژی نور توسط ارگانیسم است. بنابراین یکی از مشکلات اساسی انرژی زیست توده، بازده تبدیل است.
زیست توده می تواند به انرژی و یا شیمیایی تبدیل شود. روش های اصلی تبدیل عبارتند از: شیمیایی و بیولوژیکی. آیا شیمیایی یا بیولوژیکی هسته کاتالیزور است. کاتالیزور کلید ذخیره انرژی و بهبود بهره وری است.
به عنوان مثال، در تولید متان بیولوژیکی، فعالیت باکتری های متان بیشتر از میزان آنزیم ها است و آنزیم های کمتری استفاده می کنند. در تولید اتانول سلولز، گازسیون سلولز تولید گاز سنتز (مخلوطی از هیدروژن و منوکسید کربن) را تولید می کند که همچنین به کاتالیست بسیار کارآمد و اختصاصی برای تبدیل به سوخت مایع وابسته است.
2. اصلاح ساختار لیگنوسلولز و ترکیب مولکولی
مشکل اصلی ساختار و ترکیب لیگنوسلولوزیک چگونگی بهبود محتوای سلولز و کاهش میزان لیگنین است. این امر به ویژه برای تولید اتانول سلولزی مفید است. تغییرات در محتوای نسبی تاثیر منفی بر میزان پیش تولید و میزان تولید الکل دارد.
نتیجه
استثمار و بهره برداری از انرژی زیست توده یک رشته تحقیق جدید بین رشته ای و همجوشی است. صنعت انرژی زیست توده، به عنوان یک صنعت در حال ظهور استراتژیک در چین، به شدت توسط دولت ترویج شده است، که توسط تکنولوژی شدید، سرمایه فشرده، نیروی فشرده، صنعتی کارخانه های زنجیره ای و نیروی محرک قوی.
