Евгений Панцхава - Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография

Выход жидких углеводородов из 1 м 3газа (состав, об.%: СО 33, CO 233, Н 233) достигает 114–117 г/м 3, общий – 160 г/м 3. Общий выход (с учетом газообразных продуктов) достигает 170–190 г/м 3, аналогично процессу Фишера – Тропша из СО-Н 2. Однако газ каталитической газификации биомассы с водяным паром содержит до 20–30 % CO 2, который, вероятно, также частично входит в реакцию.

Была рассмотрена возможность создания передвижных опытных установок по переработке растительной биомассы в компоненты моторного топлива. Они включают газификацию биомассы воздухом при 900-1500 °C, очистку газа и синтез жидких углеводородов.

Для синтеза можно использовать также газ, полученный газификацией растительной биомассы паром.

Таким образом, представлен процесс получения жидких моторных топлив из растительного сырья – отходов сельского хозяйства, лесодобычи и лесопереработки, который можно осуществить на передвижных или стационарных установках.

Процесс состоит из газификации органического сырья (неполного сгорания) воздухом при 900-1500 °C, в результате чего образуется газ, содержащий СО, Н 2, СО 2, Н 2О, N 2. В результате каталитической конверсии газа при 200–250 °C и 1,0 МПа получается смесь жидких углеводородов. Азот воздуха в реакцию не вступает. При этих процессах 1 т компонентов моторного топлива получается из 8 т исходного сырья. Общий КПД синтез жидкого топлива из исходного сырья (биомассы) составляет около 40 %. Из лесосечных или сельскохозяйственных отходов с 1 кв. км на передвижных установках можно получить от 100 до 200 т жидкого топлива [4-16].

Моторные топлива [4-16], полученные из растительной биомассы, экологически чистые, так как не содержат серу, а образующийся при их сгорании диоксид углерода вновь вовлекается в образование растений и не накапливается в атмосфере. Утилизация растительных отходов и отходов пластмасс оздоровляет экологическую обстановку [4-16]. Это делает возможным получить дополнительное количество моторного топлива из отходов растительного и вторичного сырья, пластмасс.

Новое открытие позволит ученым делать топливо из CO 2в атмосфере.

Исследователи из США нашли способ преобразования углекислого газа атмосферы в полезные промышленные продукты, например, в биологическое топливо.[4-17].

Был разработан метод получения сахара непосредственно из углекислого газа, минуя процессы выращивания растений и извлечения сахара из биомассы. Для этого использовали уникальный микроорганизм Pyrococcus furiosus, или «огненный шарик», который питается углекислым газом и живет вблизи геотермальных источников. Ученые подвергли его генной модификации и вывели штамм P. furiosus, который может поглощать и перерабатывать углекислый газ в сахар при более низких температурах. При добавлении водородного газа в микроорганизме происходит химическая реакция, в которой углекислый газ превращается в 3-гидроксипропионовую кислоту, являющуюся распространенным промышленным химикатом для изготовления пластмассы и многих других продуктов.

Используя другие генетические манипуляции P. furiosus, исследователи планируют создать еще один штамм, который будет генерировать множество других полезных промышленных продуктов, в том числе топливо, из углекислого газа.

Британские ученые планируют начать переработку выбросов от электростанций в топливо[4-17].

Ученые из университета Хериот-Уатта, Эдинбург, в настоящее время работают над фотокаталитической технологией восстановления, в которой выбросы углекислого газа от электростанций будут перерабатываться в жидкое и газообразное топливо для использования в коммунально-бытовом секторе и на транспорте. Дополнительным преимуществом этого процесса преобразования является возможность использования солнечного излучения.

Новый фотокаталитический процесс позволит получать значительно больше этанола, метанола и метана, чем это возможно с существующими сегодня аналогичными технологиями. Полученное топливо может быть направлено для централизованного теплоснабжения в многоквартирных домах, а также для использования в самолетах.

В 2009 году компания Arizona Public Service получила средства в размере 70,5 млн. долларов США для финансирования проекта преобразования выбросов углекислого газа от угольной электростанции в биотопливо с использованием водорослей.

Другой компанией, специализирующейся на создании авиационного биологического топлива, является LanzaTech. Компания использует биологические процессы для извлечения дымовых газов от металлургических, нефтеперерабатывающих заводов и предприятий других отраслей химической промышленности, и последующего преобразования их в биотопливо, пригодное для использования в авиалайнерах.

Кстати, технологии утилизации парниковых газов от энергоемких отраслей могут оказаться полезными не только для авиакомпаний, но и для развивающихся стран, которые стремятся обуздать продолжающийся рост выбросов.

Ученые MIT модифицировали клетки дрожжей для получения более эффективного биотоплива[4-17].

Массачусетский технологический институт объявил о результатах работ по генной модификации обычных дрожжей для изготовления тяжелого алкоголя – изобутанола.

Дрожжи обычно создают изобутанол в небольших количествах в клетки – в митохондрии и цитоплазме. Изменив дрожжевые микроорганизмы на клеточном уровне так, чтобы производство алкоголя происходило исключительно в митохондриях, ученые смогли увеличить количество выхода этого химического вещества аж на 260 процентов. Кроме того, они смогли добиться увеличения содержания изопентанола на 370 процентов и двуметил-бутанола на 500 процентов.

Ученые разрабатывают новый метод преобразования метана в жидкое дизельное топливо[4-17]..

Национальная лаборатория по возобновляемой энергетике (NREL) Департамента энергетики США будет способствовать разработке микробов, которые преобразуют метан, содержащийся в природном газе, в жидкое дизельное топливо. Количество природного газа, выпускаемого нефтяными скважинами во всем мире, огромно, и составляет примерно одну треть от ежегодного объема нефти, которая используется на предприятиях Соединенных Штатов. При этом каждая молекула метана, выбрасываемого в атмосферу, по причиняемому вреду окружающей среде эквивалентна 12-ти молекулам диоксида углерода.

Рис. 4–4. Клетки бактерий, перерабатывающие метан в дизельное топливо.

По мнению ученых из консорциума, образованного университетом Вашингтона, NREL и компаний Johnson Matthey и Lanza Tech, если сбрасываемый в атмосферу газ превратить в жидкость, то его можно будет транспортировать вместе с нефтью на НПЗ, где его можно будет конвертировать в дизельное топливо для грузовых и легковых автомобилей или даже топливо для реактивных двигателей. Для этого они предложили разработать микроб, который будет поглощать метан из газа. Это предложение поддержало Агентство перспективных исследований в энергетике (ARPA-E), выделив грант в размере 4,8 миллиона долларов США на проведение необходимых работ.