Quand il s'agit d'énergie renouvelable, les gens pensent toujours à l'énergie solaire et à l'énergie éolienne. Aujourd'hui, la Chine a vigoureusement promu la construction de la civilisation écologique, et l'utilisation de la biomasse a inauguré de nouvelles opportunités de développement. respectueux de l'environnement, qui peut fondamentalement changer la situation actuelle de la consommation d'énergie et créer une grande richesse.
1. Estimation de la biomasse totale
Les ressources de la biomasse sont principalement divisées en 5 catégories, comme indiqué dans le tableau 1.
Tableau 1 Estimation des ressources totales en biomasse en Chine
Le premier type de tiges de culture (tige de maïs, paille, paille, sorgho paille, paille, etc.), les haricots, tige de coton, ce genre de ressources de la biomasse, mais plus (7-900 millions - t), mais aussi prendre en compte les récoltes de paille dans le champ arrière, les aliments pour animaux, et l'utilisation de matières premières industrielles, etc., le reste peut être utilisé dans la biomasse énergétique et les produits chimiques d'origine biologique, 310 millions de tonnes, soit 150 millions de tonnes.
La deuxième catégorie concerne les déchets forestiers, qui représentent environ 40 millions de tonnes par an;
Le troisième type d'excréments de bétail et de volaille est riche en ressources de biomasse, atteignant 500 millions de tonnes en milieu sec, et peut produire 220 milliards de m3 de méthane.
Le quatrième type est celui des eaux usées domestiques et des eaux usées industrielles, qui contiennent 25 millions de tonnes de déchets solides.
La cinquième catégorie est celle des déchets solides municipaux, qui peuvent être utilisés pour environ 100 millions de tonnes.
Ensemble, ces cinq types constituent la distribution des principales ressources de la biomasse en Chine, avec une quantité totale de 800 à 1 milliard de tonnes de charbon standard.
Les composants importants de la biomasse sont les hydrates de carbone, parmi lesquels la teneur excessive en oxygène est l'une des plus grandes caractéristiques de la biomasse (tableau 2).
Tableau 2 Biomasse enregistrée (base sèche)
Voir à partir du tableau 2, le produit de la photosynthèse, les composés carbonés en proportion de l'oxygène dans l'eau est aussi élevé que 40%, donc l'état naturel de la densité énergétique des glucides est faible, le rendement thermique net (LHV) seulement environ 16%. Par conséquent, lors de la conception d'une utilisation efficace des ressources de la biomasse, les deux questions suivantes doivent être prioritaires:
1. Les ressources de la biomasse devraient être converties en matériaux à plus haute densité énergétique (processus d'enrichissement des hydrocarbures ou de désoxygénation), faciles à transporter et à transporter;
2. Lorsque la biomasse passe de son état naturel à une forme matérielle à forte densité énergétique, les étapes de conversion et les pertes sont minimisées.
La manière réalisable de l'utilisation à haute valeur de l'énergie de la biomasse
Actuellement, le développement humain et l'utilisation de la technique des ressources de biomasse se répartissent en six grandes catégories: combustion directe, digestion anaérobie (méthane), fermentation de sucre (éthanol produit), extraction d'huile et biodiesel, huile de pyrolyse (produit), gazéification (gaz de synthèse) À l'heure actuelle, il existe trois façons possibles de développer et d'utiliser l'énergie de la biomasse à forte valeur ajoutée.
1. La production de méthane biologique (biogaz) est réalisée par le processus de fermentation du biogaz, qui est essentiellement le métabolisme matériel et le processus de conversion d'énergie des microorganismes.Dans le processus de décomposition et de métabolisme, les biogaz produisent de l'énergie et des matériaux et la reproduction, et la plupart d'entre eux sont convertis en méthane et en dioxyde de carbone.
Une analyse scientifique montre qu'environ 90% de la matière organique est convertie en biogaz.10% est utilisé par les microbes de biogaz pour leur propre consommation.
Pour comprendre du point de vue de la génération d'énergie, pensez-y: l'essence du processus de fermentation du biogaz est la fonction métabolique de la communauté microbienne, à travers le réarrangement des molécules et des atomes, la teneur en oxygène peut atteindre 40% biomasse (via la formule est la suivante: CH1.4 O0.6) à l'oxygène, le carbone, l'hydrogène, deux éléments en cours d'enrichissement, le produit est la densité énergétique est beaucoup plus élevée que les hydrocarbures de départ matières premières (biomasse) - méthane.
Étant donné que près de 90% de la matière organique peut être convertie en méthane, il s’agit de l’un des rares procédés hautement efficaces. La valeur théorique de l’efficacité de conversion énergétique de la fermentation biogaz est supérieure à 65%. a récemment été promu à l'international.
La biomasse génère de l'électricité
Génération d'énergie de biomasse se réfère à l'utilisation de matières premières de biomasse pour remplacer le charbon de carbone, après la combustion pour conduire les unités de turbines à vapeur des centrales thermiques pour la production d'électricité.Biomasse puissance est plus faisable principalement parce qu'elle peut utiliser l'infrastructure existante des centrales thermiques et réduire considérablement l'investissement total.La production d'électricité de biomasse en Chine se réfère principalement à la production d'énergie à partir de biomasse (comme la paille, les déchets forestiers). À l'étranger, les matières premières pour la production d'énergie biomasse
1) la biomasse brûle directement comme du bois de chauffage;
2) la bio-huile obtenue à partir de la "pyrolyse" de la biomasse peut être transportée vers d'autres endroits ou peut être brûlée sur place pour entraîner la turbine à vapeur afin de produire de l'électricité;
3) le gaz de synthèse (hydrogène et monoxyde de carbone) produit par "gazéification" de la biomasse peut être brûlé pour entraîner des turbines pour produire de l'électricité.
3. Production à faible coût d'éthanol cellulosique
Avant de trouver une alternative efficace aux produits chimiques dans les prochaines décennies, l'un des éthanol carburant liquide biologique est toujours le premier choix, tout éthanol rejeté comme combustibles liquides dans la situation actuelle de l'idée est puéril, ou du moins il n'est pas réaliste.Éthanol de carburant est divisé en la première et deuxième génération.
La première génération utilisait principalement de l'amidon (céréales, pommes de terre et autres aliments pour l'homme) comme matière première. En raison de la sécurité alimentaire, les pays passent maintenant à l'éthanol carburant de deuxième génération, fabriqué à partir de cellulose.Aujourd'hui, le plus gros problème de l'éthanol cellulosique est que le coût est trop élevé. Le coût par t en Chine se situe entre 9.000 yuans et 12.000 yuans. Il y a trois raisons pour le coût élevé (à l'exclusion de la fluctuation des prix des matières premières et du coût de transport des matières premières):
1) coût élevé de prétraitement des matériaux cellulosiques;
2) coût élevé de la cellulase, jusqu'à 2000-3500 yuans;
3) une faible teneur en sucre de l'hydrolysat de cellulose et une faible teneur en liqueur du liquide fermenté fermenté conduisent à un coût de distillation accru.
Iii. Problèmes à résoudre dans l'utilisation à haute valeur de l'énergie de la biomasse
1. Le contrôle de l'efficacité de la conversion d'énergie: toute forme et utilisation d'énergie doit être transformée d'une forme à l'autre et une partie de l'énergie doit être perdue à chaque étape de transformation. Cela est particulièrement vrai pour l'énergie de la biomasse. est la capture de l'énergie lumineuse par les organismes. Par conséquent, l'un des problèmes fondamentaux de l'énergie de la biomasse est l'efficacité de la conversion.
La biomasse peut être transformée en énergie ou en produits chimiques.Les méthodes de transformation de base sont les deux: chimiques et biologiques. Que ce soit chimique ou biologique, le cœur est le catalyseur. Le catalyseur est la clé pour économiser de l'énergie et améliorer l'efficacité.
Par exemple, dans la production de méthane biologique, plus la population de bactéries méthaniques est active en termes d'enzymes, moins elles utilisent d'enzymes.Dans la production d'éthanol cellulosique, la gazéification de la cellulose produit du gaz de synthèse (un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone) repose également sur un catalyseur hautement efficace et dédié à la conversion en carburant liquide.
2. Modification de la structure lignocellulosique de la plante et de sa composition
Le problème central de la structure et de la composition de la lignocellulosique est d'améliorer la teneur en cellulose et de réduire la teneur en lignine. Ceci est particulièrement bénéfique pour la production d'éthanol cellulosique. Les changements de contenu relatif ont un effet positif sur les taux de prétraitement et de production d'alcool.
conclusion
L'exploitation et l'utilisation de l'énergie de la biomasse constituent un nouveau champ de recherche interdisciplinaire et fusionniste. L'industrie de la biomasse, en tant qu'industrie émergente stratégique en Chine, a été vigoureusement encouragée par l'État, caractérisé par une technologie intensive, un capital intensif, usines à chaînes et force motrice forte.
