Coordonator stiintific:
Şef lucr. dr. ing. Mirela PanainteMasterand:
Ing.Tanasa Silviu
Valorificarea borhotului rezultat la fabricarea alcoolului etilicla producerea de biogaz
Facultatea de Inginerie MecanicaSpecializarea:Managementul si optimizarea echipamentelor de proces
Bacau 2013
CUPRINSIntroducere
1. Materii prime şi auxiliare2. Pregătirea materiilor prime si auxiliare pentru introducerea în
fabricaţie3. Ferementarea plămezilor4. Distilarea şi rafinarea plămezilor fermenate5. Recuperarea şi valorificarea deşeurilor de la fabricarea
spirtului6. Valorificarea borhotului în biogaz7. Studiu de caz al valorificarii borhotului în biogaz şi
fertilizant aplicat la o fabrică de spirt din cereale8. Concluzii
• Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formează prin descompunerea substanţelor organice în mediu umed şi lipsă de oxigen. Componentul de bază a biogazului este metanul.
• Biogaz-ul se produce si in mod natural, in zonele unde se acumuleaza reziduri de origine animala, vegetala si deseuri menajere (ferme, gropi de gunoi, mlastini) si este deosebit de periculos daca nu este colectat sau dispersat in aer.
Schema tehnologică de fabricare a alcoolului etilic
Livrare
Depozitare alcool
Rafinare
Distilare
Fermentare
Zaharificare
Fierbere
Apă tehnologică Cereale (porumb) Enzime Drojdie
Recepţie materii prime şi materiale
Depozitare materii prime şi materiale
Cozi Apă de luterFrunţi
Borhot
Moduri de valorificare a borhotului
Borhotul poate fi valorificat în mai multe moduri: -sub formă de furaj pentru animale; -producere de drojdie prin fermentare secundară; -fertilizant şi irigaţii; -incinerare. -valorificarea borhotului in biogaz
Valorificarea borhotului in biogaz
Fermentarea anaerobă Fermentarea anaerobă, este un proces de descompunere a materiei
organice umede, care se desfăşoară în incinte închise, în absenţa oxigenului molecular şi a luminii.
Fermentarea anaerobă, are loc la temperaturi între 20-45°C în prezenţa a două specii de bacterii:
- Bacilus cellulosae methanicus, responsabil de formarea metanului
- Bacilus cellulosae hidrogenicus, responsabil de formarea hidrogenului
Fermentarea anaerobă
Cu toate că bacteriile metanogene sunt prezente aproape în toate materialele organice reziduale, ele nu constituie o populaţie dominantă, de aceia este necesar să se adauge un inocul bogat în metanobacterii.
Inoculul poate fi constituit din policulturi de bacterii metanogene spontane, dezvoltate în mâlul de pe fundul lacurilor, canalelor, sau haznalelor, în dejecţiile de taurine şi mai ales în cele de cabaline sau în nămolul de la staţiile de epurare orăşeneşti şi industriale.
Cele patru principii ale concepţiei procesului de fermentare anaerobă
Umiditatea substratului
Etapele fermentării
Domeniu de tempetatură
Flux materie primă
Umed
Uscat
Mezofil
Termofil
Continuu
Discontinuu
O etapă
Etape multiple
Proiectul procesului
sau
sau sau
sau
Factorii care influienţeaza fermentarea anaerobă
Temperatura pH - alcalinitate-
concentraţie acizi volatili(6,8—7,2)
substanţe toxice: antibioticele, Zinc, Cupru, Amoniu, Acizi graşi, Hidrogen sulfurat,
Compoziţia Biogazului
Compoziţia tipică de biogaz:
50-75 % Metan, CH4
25-50 % Dioxid de carbon, CO2
0-10* % Nitrogen, N2
0-1 % Hidrogen, H2
0-3 % Hidrogen sulfurat, H2S
0-2* % Oxigen, O2
*deseori 5 % din aer este introdus pentru desulfurizare microbiologică
Producţia de biogaz din diferite reziduri
Cantitatea de energie din diferiţi combustibili
Schema unei instalaţii de obţinere a biogazului folosind sistemul de alimentare continuă
Schema instalatie producere biogaz
Partile componente ale unei cetrale de biogaz
1.Fermentator din betron armat –dublat cu fibra de sticla 100m3
2.Acumulator de biogaz
3.Aparatura pe baza de biogaz
Curăţarea biogazului
Modalităţi de curăţare a gazului ce sunt necesare: Desulfurizarea: Uscarea: Biogazul rezultat din digeratoare este cald şi umed.
Pentru a preveni coroziunea, trebuie deumidificat şi răcit. Îndepărtarea CO2. În cazul alimentării cu biogaz a motoarelor
de vehicule, îndepărtarea bioxidului de carbon prezintă interes datorită creşterii energiei combustibilului pe unitatea de volum.
Comprimarea: Deseori, furnizarea biogazului în reţeaua de gaz natural necesită comprimarea.
Utilizarea biogazului
Biogaz
Desulfurare Condiţionare gaz
Reformare Compresie
Stocare sub presiune
Boiler Unitate integrată de caldură şi energie
Celulă combustibilă
CombustibilEnergieCăldurăCăldură Căldură Energie
Situaţia utilizarii în europa a instalaţiilor de fermentare anaeroba pentru obţinere de biogaz
Energie din biogaz în 2006 (GWh)
Statul Total Gaz din depozitare de materii organice
Gaz din staţii de epurare
Alte surse
Germania 22.370 6.670 4 300 11 400
Marea Britanie
19 720 17 620 2 100 0
Italia 4 110 3 610 10 490
Spania 3 890 2 930 660 300
Franţa 2 640 1 720 870 50
Olanda 1 380 450 590 340
Cehia 700 300 360 40
Ungaria 120 0 90 40
Slovacia 60 0 50 10
România 0 0 0 0
EU (GWh) 62 200 36 250 11 050 14 900
Aspecte economice şi legislative
Fezabilitatea economică.
Surse de venituri:
- subvenţiile pentru instalaţie
- taxele de colectare pentru reziduuri
- energie (electricitate) provenită din biogaz
Fezabilitatea legislativă. O astfel de instalaţie de fermentare anaerobă trebuie să se supună legislaţiei
care are în vedere managementul reziduurilor şi al materialului rezultat prin
fermentare, emisiile de gaze, racordarea electricităţii la sistemul naţional,
precum şi sistematizarea şi siguranţa construcţiei.
Studiu de caz al valorificării borhotului în biogaz şi fertilizant aplicat la o fabrică
de spirt din cereale
Beneficii ale producerii biogazului
Reducerea emisiilor de metan, acesta fiind un gaz cu efect de seră
Producerea fertilizatorilor de înaltă calitate Consolidarea economiei la nivel local si regional Crearea autonomiei energetice Economisire a banilor de către fermieri Peciclare ieftină a deşeurilor Peducerea neplăcerilor cauzate de mirosuri şi muşte Posibilitatea reducerii patogenilor prin igienizare, toate acestea
conectate cu producerea de energie regenerabilă.
Concluzii
În prezent cea mai atractivă metodă de recuperare şi valorificare a borhotului rămâne transformarea lui in biogaz.
În ansamblu, electricitatea produsă din biogaz generează mult mai puţin dioxid de carbon decât energia convenţională. 1 kW de electricitate produsă prin biogaz împiedică eliberarea a 7.000 kg CO2 pe an.
Utilizarea unor materiale pentru producerea de energie, care pot fi considerate deşeuri şi a căror depozitare costă bani, devine clar o abordare inteligentă.
În plus faţă de beneficiile pentru mediu, creşterea preţului energiei convenţionale şi cerinţele din ce în ce mai mari pentru un management adecvat al deşeurilor organice sunt argumente în favoarea producerii de biogaz.
Top Related