ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА БИОМАССЫ

На сегодняшний день биоэнергетика занимает ведущее место среди других ВИЭ (более 80%) и по сравнению с использованием НВИЭ имеет следующие преимущества:

• • практическая неисчерпаемость сезонно накапливающих энергию источников благодаря их ежегодному самовосстановлению;
• • принципиальная возможность (при необходимости) наращивания производства биотоплива вплоть до полного удовлетворения человеческих потребностей;
• • меньшее нарушение природного баланса земной экосистемы;
• • принципиальная возможность достижения относительно низкой цены вырабатываемой энергии преимущественно за счет реализации локального энергопроизводства.

Из биомассы могут быть получены три вида топлива: твердое, жидкое и газообразное. Биомассы в том виде, в котором они встречаются в природе, в основном малопригодны для использования в качестве топлива, поэтому, как правило, необходима их дополнительная переработка. Основные виды такой переработки:

• — механическая обработка;
• — термохимическая конверсия;

ю

— биохимическая переработка.

С помощью механической обработки получают твердое (пеллеты, брикеты) топливо и жидкие растительные масла (рапсовое масло, масло рыжика и др.), дальнейшая переработка которых позволяет создавать биодизельное топливо. В обоих случаях основным этапом процесса механической обработки является прессование.

Термохимическая конверсия — это переработка исходного сырья при воздействии высоких температур и давлений. Виды получаемых топлив: жидкое (топочный мазут, легкое углеводородное топливо), газообразное и твердое (полукокс).

При биохимической переработке биомассы получают жидкое (биоэтанол, фурфурол и другие спирты) и газообразное (основной компонент которого является метан) топливо. Побочный продукт при биопереработке лигниносодержащего сырья — лигнин, используемый как твердое топливо и как особый строительный материал [2].

В зависимости от способов окисления биомассы, применения получаемой энергии и механизмов выработки промежуточных продуктов-энергоносителей (рис. 1.3) [1] к основным сферам биоэнергетической отрасли относятся:

• • получение тепловой и электрической энергии при прямом сжигании биомассы, в том числе облагороженной (брикеты, пеллеты);
• • получение из биомассы газового высокоэнергетического продукта:
• — преимущественно метана за счет термического пиролиза или анаэробного брожения биомассы;
• — синтезированных газов (смесь метана, оксида углерода и других горючих газов при неполном сжигании биомассы);
• — водорода (из синтез-газа);
• — биоэтанола из сахаро- и крахмалосодержащих растений путем их микробиологического сбраживания и перегонки, а также из растительной клетчатки травянистых и древесных растений с помощью предварительной ферментации с осахариванием и последующим сбраживанием.

Промежуточные энергоносители используют для эффективного сжигания в энергоустановках либо синтеза других, еще более энергоемких и технологичных топливных продуктов, преимущественно моторных топлив, таких как:

• • бензин из синтезированных газов (различные сложные каталитические процессы);
• • дизельное топливо (биодизель) из масленичных сельхозяйст-венных культур (рапс, рыжик, подсолнечник, лен и др.);
• • биоэтанол.

Рис. 1.3. Товарные продукты биоэнергетики

Основные направления научно-технологических разработок в биоэнергетике носят в большей степени региональный характер. Они связаны с реализацией энергопроизводства в каждой конкретной местности, а также с повышением экономической эффективности процессов переработки. Среди них выделим следующие:

• • оптимизация агротехнологий выращивания и первичной переработки энергетических растений;
• • компактирование биомассы вблизи места ее производства для удешевления хранения и транспортировки (совершенствование процессов и оборудования производства топливных пеллет и брикетов, новые технологии переработки);
• • совершенствование процессов окисления и повышение КПД оборудования;
• • создание индустрии производства моторных биотоплив, их поставки конечным потребителям, совершенствование технологий и оборудования, использующего биотопливо.