Embed Size (px)
DESCRIPTION
Bioresurse
Citation preview
BIORESURSE
CONF. DR. ING.
RODICA ELENA CECLAN
DEPARTAMENTUL
INGINERIE CHIMICA SI BIOCHIMICA,
POLIZU, C004
EVALUAREActivitatile evaluate si ponderea fiecareia (conform Regulamentului studiilor de licenţă) :
• Prezenta: 20%• Tema de casa: 20%• Activitate in cursul semestrului: 10%• Verificare finala: 50%
Cerintele minimale pentru promovare• predarea temelor de casa/proiectului;• obţinerea a 50 % din punctajul semestrial;• obţinerea a 50 % din punctajul verificării finale
2013 - 2014
Bioresurse 1 2
OBIECTIV CURS• Familiarizarea cu problemele tehnice specifice legate de
producerea/separarea/utilizarea bioresurselor.
2013 - 2014
Bioresurse 1 3
CUPRINS ORIENTATIV• Notiuni introductive
• Managementul holistic al carbonului
• Elemente privind fotosinteza bioresurselor vegetale primare; ciclul carbonului in natura
• Tendinte privind metode de diminuare a emisiilor industriale de bioxid de carbon
• Analiza energetica a bioresurselor
• Considerente economice privind energia bioregenerabila /biohidrogenul; Elemente privind analiza ciclului de viata
• Metode de pretratare ale bioresurselor de origine vegetala
• Bioresurse regenerabile pentru industria chimica si petrochimica
• Bioresurse pentru combustibili neconventionali
• Bioresurse pentru obtinerea hidrogenului
• Sisteme integrate de producere/conversie in energie a biomasei
2013 - 2014
Bioresurse 1 4
BIBLIOGRAFIE• Graziani, M.; Fornasiero, P.; Renewable resources and renewable
energy: a global challenge, CRC Press, 2007, ISBN-13: 978-0-8493-9689-2
• Rosillo-Calle, F.; de Groot, P.; Hemstock, S. L.; Woods, J.; The Biomass Assessment Handbook -Bioenergy for a SustainableEnvironment, Earthscan, 2007, ISBN-13: 978-1-84407-285-9
• Lowenstein, M. Z.; Energy Applications of Biomass, Elsevier, 2005, ISBN 0-85334-409-4
• Vertes, A., Biomass to biofuels : strategies for global industries, John Wiley & Sons, Ltd, 2010, ISBN 978-0-470-51312-5
• Sørensen, B.; Renewable Energy - Its physics, engineering, use, environmental impacts, economy and planning aspects, ThirdEdition, Elsevier Science, 2004, ISBN 0-12-656150-8
• Demirbas, A.; Biofuels - Securing the Planet’s Future Energy Needs, Springer, 2009, ISBN 978-1-84882-010-4
2013 - 2014
Bioresurse 1 5
SURSE DE ENERGIE
Energia joaca un rol vital in viata de zi cu zi, reprezentandprincipala forta care sustine viata in univers. Practic, toateformele vii exista intr-un proces continuu de producere, consum, folosire si stocare a energiei. Orice comunitate umana se confrunta cu problemagospodaririi si conservarii energiei si a surselor sale. Producerea si conservarea energiei este, in consecinta, un subiect esential, atat pentru cercetatori, cat si pentruemiterea politicilor/reglementarilor corespunzatoare.Conservarea surselor de energie de la o generatie la alta stala baza principiului durabilitatii, inclusiv a energiei durabile.
2013 - 2014
Bioresurse 1 6
RESURSEResursele naturale ale Pamantului pot fi considerate un capital natural al planetei, care trebuie conservat. Conservarea capitalului natural presupune gospodarirea luicorecta, prin consumarea cumpatata a acestor resurse, mai ales a celor neregenerabile. Resursele neregenerabile ale Terrei sunt:
• petrolul, • gazele naturale, • carbunele, • metalele, • mineralele si• terenurile.
Aceste resurse pot fi considerate epuizate atunci cand costulenergiei necesare pentru a le extrage din pamant depasestevaloarea energetica a resursei in sine.
2013 - 2014
Bioresurse 1 7
Lumea se confrunta in prezent cu o dubla criza:• a epuizarii resurselor de combustibili fosili si• a degradarii mediului inconjurator.
Dorinta de a depasi aceste probleme a condus la cresterea atentiei cese acorda asa numitei energii regenerabile, datorita impactului benefic asupra mediului inconjurator, precum si a faptului ca acest tip de energie provine din surse regenerabile, ca de pilda uleiurile mineralenoi sau uzate, comestibile sau necomestibile.Tipuri de energie regenerabila:
• energia solara, • energia eoliana, • energia geotermala, • energia hidraulica, • energia nucleara, • hidrogenul, • biomasa.
2013 - 2014
Bioresurse 1 8
CONSUMUL DE ENERGIE IN LUME
Consumul maxim de energie este cel al energiei obtinute din petrol, care este o sursa de energie neregenerabila pe termenscurt si mult diminuata.Tendinta viitoare este catre surse de energie alternativa. 98% din emisiile de carbon in mediu provindin combustibili fosili: petrol, gaze naturale, carbune. Inlocuirea lor cu combustibli regenerabili(alternativi) ar reduce considerabil emisiilede bioxid de carbon si alti poluanti gazosi(in general acizi) din mediul inconjurator.
2013 - 2014Bioresurse 1 9
Eforturi pentru:
• Dezvoltare tehnologii avansate pentru ardereacombustibililor fosili (ardere cu inalta eficienta).
• Folosire energii alternative (nucleara, eoliana, solara, geotermala)
• Cresterea eficientei energetice• Tehnici de sechestrare a bioxidului de carbon
rezultat in procesele de ardere a combustibililorfosili.
2013 - 2014
Bioresurse 1 10
Sistemul mondial actual de energie nu este un sistem durabil.Motive:
• Repartizarea neechitabila a surselor de energie• Considerente economice, geopolitice, privind poluarea mediului
inconjurator.Continutul energetic al resurselor regenerabile existente este cu treiordine de marime superior necesarului curent de energieEnergiile regenerabile/alternative de tipul biomasa, hidro, eoliana, solare (termica si fotovoltaica), geotermala, marina – rol esential in viitor.2040:
• cca. 50% din resursele globale de energie – resurse regenerabile• 80% din productia globala de energie va folosi resurse regenerabile.
2013 - 2014
Bioresurse 1 11
SCENARIUL ENERGIEI REGENERABILEGLOBALE ESTIMAT PANA IN 2040
2013 - 2014Bioresurse 1
12
2001 2010 2020 2030 2040Biomasa [%] 10.8 12.4 15.7 20.1 24.6Hidro scara mare [%] 0.2 2.5 2.7 2.8 2.7Geotermala [%] 0.4 0.8 1.6 2.7 3.7Hidro scara mica [%] 0.1 0.2 0.4 0.9 1.4Eoliana [%] 0.0 0.4 2.3 4.4 5.2Solara - energie termica [%] 0.0 0.1 0.6 19.8 3.6Fotovoltaica [%] 0.0 0.0 0.2 1.8 5.9Solara – energie electrica [%] 0.0 0.0 0.0 0.1 0.5Marina (maree, valuri, ocean) [%] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2Total surse energie regenerabila [%] 13.6 16.5 23.6 34.7 47.7Contributie energie regenerabila [%] 13.6 16.6 23.6 34.7 47.7
FURNIZAREA DE ENERGIE LA NIVEL MONDIAL
2013 - 2014 Bioresurse 1
13
RES totalEnergie conventionala
BiomasaFotovoltaicaEolianaGeotermalaSolara TermoHidro – mariHidro – miciSolara termo – electr.Marina (maree/valuri)
SURSE REGENERABILE / ALTERNATIVE DE ENERGIE (SRE)
Se numesc si surse alternative intrucat folosesc resurse domestice siau potential sa genereze energie cu zero emisii in aer si zero gaze responsabile de efectul de sera.Caracterististici:
• SRE pot fi regenerate rapid.• Sunt distribuite mult mai uniform decat resursele fosile sau nucleare.• Prin folosirea lor scade gradul de poluare a mediului.• Provin din procese naturale mecanice, termice, de crestere biologica
repetitive - regenerabilitateSRE: biomasa, hidro, eoliana, solare (termica si fotovoltaica), geotermala, marina (valuri, maree), biogaz, energie termica a oceanelor.Tehnologiile de energiei regenerabila produc energie ce poate fi comercializata, prin conversia unor procese naturale (radiatie solara, vant, plante) in forme utile de energie
2013 - 2014Bioresurse 1 14
SURSE DE ENERGIE REGENERABILA SIFOLOSIREA ACESTORA
NecombustibileCombustibile
2013 - 2014 Bioresurse 1 15
Sursa de energie Conversie energie/optiuni de utilizare
Energie hidro Generare energie electrica
Biomasa moderna Generare energie electrica si termica, piroliza, gazeificare, digestie
Geotermala Incalzire urbana, generare energie electrica, hidrotermica,
Solara Sisteme solare casnice, uscatoare solare, cuptoare solare
Solara directa Fotovoltaice, generare energie termica, incalzire apa
Eoliana Generare energie electrica, generatoare eoliene, mori de vant, pompe hidraulice
Valuri Diverse proiecte
Maree Baraje, energie flux/reflux
REPARTITIA SURSELOR DE ENERGIEREGENERABILA
2013 - 2014
Bioresurse 1 16
SURSE NECOMBUSTIBILE DE ENERGIEREGENERABILA
Hidro – limitate in anumite regiuni geograficeEolieneSolare
• Termica• Fotovoltaica – 25.1% din energia electrica generata in 2040
GeotermalaMarina
• Valuri• Maree• Energia termica a oceanelor.
2013 - 2014
Bioresurse 1 17
ENERGIA HIDRAULICAO centrala hidroelectrica este un sistem cu inalta eficienta de conversie a energiei hidro in energie electricaSunt nepoluante, dar prezinta riscuri de inundatiiCentralele hidroelectrice si centralele nucleare sunt maicompetitive economic decat centralele termoelectrice(combustibili fosili), datorita potentialului lor productiv ridicat sieficientei lor economice.
2013 - 2014
Bioresurse 1 18
ENERGIA GEOTERMALAReprezinta energia provenind din interiorul pamantului, deveninddisponibila datorita unor anomalii a crustei terestre: vulcani, gheizere, fumaroles, şi izvoare termaleEnergia geotermala este curata, ieftina si regenerabilaFolosita la incalzire incinte, apa calda menajera, productie de CO2 sigheata carbonica, pompe de caldura, incalzire sere, bazine de inot, bazine balneologice, procese industriale, generare de energieelectrica.
2013 - 2014
Bioresurse 1 19
ENERGIA EOLIANAUtilizare straveche – mori de vant pentru procese de macinare sau pompareapa.
Resursa semnificativa, nepoluanta si regenerabila, gratuita, sigura, prinfolosirea ei in locul energiei din combustibili fosili scade efectul de sera .
Limitari geografice si meteorologice, uneori de mediu (pasari moarte, poluareaer prin raspandire unor poluanti particulati de tipul hartie, praf, paie)
Sectorul cu cea mai mare crestere pe plan mondial, crestere anuala de 26% (1991 – 2005 crestere de la 2GW la 60 GW, 2010 – 2030 de la 70 GW la 200 GW a capacitatii instalate globale)
2013 - 2014 Bioresurse 1
20
ENERGIE SOLARAEnergia radianta transmisa de Soare si interceptata de PamantUna din cele mai abundente surse de energieDisponibilitatea fluxului de energie solara variaza cu anotimpul, momentul din zi, pozitie, orientarea suprafetei colectoare.Energia se produce in sisteme de tipul incalzire solara, uscator solar, inclazire solara cu apa, sisteme fotovoltaice (conversie directa energiesolara in energie electrica), centrale termice solare (folosesc energiasolara spre a produce abur, utilizat pentru producerea energieielectrice).Componenta majora a oricarui sistem solar este colectorul de energiesolara. Acesta este un tip special de schimbator de caldura, care transforma energia radianta solara in energie interna a fluidului de transport din schimbator.
2013 - 2014
Bioresurse 1 21
ALTE SURSE DE ENERGIENECOMBUSTIBILEEnergia apei
• Hidro• Marina
• Valuri• Maree
Energia termica a oceanelor (ETO)Sistemele folosind ETO convertesc radiatia solara in energieelectrica, folosind gradientul termic natural al oceanelor ca fortamotoare a ciclului producator de energie electrica. Un gradient de 20 K intre suprafata oceanului si zona de adancime a sapoate produce o cantitate semnificativa de energie.ETO este deci o resursa rgenerabila vasta, cu un potential uriasde a produce energie electricaForta ascensionala si forta loviturlor de berbec – alte surse de energie alternativa ale apei.
2013 - 2014
Bioresurse 1 22
SURSE DE ENERGIEBIOREGENERABILE/COMBUSTIBILEMateriale bioregenerabile – surse de energie regenerabila combustibile:
• Materiale lignocelulozice• Culturi agricole• Iarba• Reziduuri animale• Biogaz
Resursele de biomasă includ diverse materiale naturale şi derivate, cum ar fi specii lemnoase şi ierboase, deşeuri de lemn, resturi rezultate, reziduuri agricole şi industriale,deşeuri dehârtie, deşeuri municipale solide, rumeguş, solidebiologice, iarbă, deşeuri de la prelucrarea produselor alimentare, deşeuri animale, plante acvatice şi alge
Componentele organice majore ale biomasei sunt celuloza, hemiceluloza şi lignina.
Producţia mondială de biomasă este estimata la 146 miliarde de tone/an,cea mai mare parte provenind din dezvoltarea plantelor sălbatice.2013 - 2014 Bioresurse 1 23
BIOGAZBiogazul este un combustibil prietenos cu mediul inconjurator, ieftin si versatil. Consta in principal dintr-un amestec de metan si bioxid de carbon (cca 90% din gazul rezultat), rezultat prin digestia anaeroba a unorreziduuri biodegradabile (biomasa, namoluri, reziduuri de origineanimala, efluenti industriali.Metanul si bioxidul de carbon sunt gaze ce produc efect de sera. Bioxidul de carbon este recirculat in instalatie, dar metanul poatecontribui la incalzirea globala . Captarea si folosirea drept combustibil a biogazului este beneficadin punct de vedere a valorii combustibilului in sine si posibilitateaconversiei metanului in bioxid de carbon, intr-o instalatie cu carbon recirculabil.
2013 - 2014
Bioresurse 1 24
COMPOZITIA BIOGAZULUI SIA GAZELOR REZIDUALE
2013 - 2014
Bioresurse 1 25
BIOHIDROGENFolosirea hidrogenului drept combustibil poate imbunatati clima in general sicalitatea aerului in particular.
Poate fi utilizat cu inalta eficienta energetica, folosind pile de combustie, dreptcombustibil pentru autovehicole.
Tehnologiile disponibile pentru producerea hidrogenului din biomasa suntprezentate in tabelul urmator:
2013 - 2014 Bioresurse 1
26
Specie de biomasa Proces de conversieCoji de nuca Gazeificare cu aburReziduuri de masline (ulei) PirolizaReziduuri de ceai PirolizaPaie PirolizaReziduuri solide municipale Reformare cu apa supercriticaReziduuri de cereale Reformare cu apa supercriticaReziduuri de celuloza si hartie Fermentatie microbianaMateriale plastice rezuduale din petrol Reformare cu apa supercriticaDejectii animale Fermentatie microbiana
PROPRIETATI ALE PETROLULUI/RESURSEREGENERABILE DE BIO-CARBURANTI
2013 - 2014
Bioresurse 1 27
MATERII PRIME REGENERABILEPENTRU BIO-CARBURANTI
Materii prime bioregenerabile DescriereRecolte cu continut de zaharoza
Trestie de zahar, Sfecla de zahar, melasa de sfecla, sorg dulce
Recolte amidonoase Porumb, cartofi, rezuduuri alimentareamidonoase
Material lignocelulozice Tulpini de porumb, paie de grau, recolteperene
Uleiuri vegetale Produse din soia, rapita, palmierGrasimi animale Seu, untura, ulei de pesteProduse reciclate Untura uzata, uleiuri alimentare uzateUlei de piroliza Reziduuri de lemn, de biomasa, de solide
organice
2013 - 2014
Bioresurse 1 28
BIOMASABiomasa este denumirea data tuturor materialelor vii de pe pamantBiomasa reprezinta material organic care a inmagazinat energieluminoasa de la soare sub forma de energie chimica. Este produsa de plantele verzi, ce convertesc energia luminoasa solara in material vegetal prin fotosintezaBiomasa ofera o sursa de energie regenerabila curata, ce ar puteaimbunatati dramatic calitatea mediului inconjurator, ca si securitateaenergetica si economica. Energia provenind prin prelucrarea biomasei
• genereaza mult mai putine emisii in aer decat combustibilii fosili, • produce o cantitate mai mica de reziduuri ce ar trebui depozitate, si• scade dependenta umanitatii de combustibilii fosili (multi de import).
Obtinerea de energie din biomasa genereaza multe locuri de munca sirevitatlizeaza zonele rurale.
2013 - 2014
Bioresurse 1 29
Biomasa este o resursa atractiva pentru ca:• Este regenerabila si poate fi dezvoltata durabil in viitor• Are proprietati ce influenteaza pozitiv mediul, emisii reduse
de gaze generatoare de efect de sera, emisii reduse de NOxsi SOx , in functie de cantitatea de combustibili fosiliinlocuita.
• Potential economic semnificativ, considerand crestereapreturilor combustibililor fosili in viitor
Efect negativ :• Daca se efectueaza combustia in cuptoare clasice, pot fi
generati compusi nedoriti: hidrocarburi aromatice policiclice, dioxine, furani, compusi organici volatili, metale grele
2013 - 2014
Bioresurse 1 30
CONSUM DE ENERGIEPROVENIND DIN BIOMASA
Tari industrializate – 3%Tari dezvoltate – 35%Total in lume – 14%
Un consum major de biomasa este al populatiei rurale (reprezentandcca 50% din populatia globului, care folosesc biomasa, mai ales cealemnoasa, drept combustibil.
2013 - 2014
Bioresurse 1 31
Exista trei modalitati de folosire a biomasei ;• Combustie/piroliza – genereaza caldura si energie electrica. • Gazeificare – generare metan, hidrogen, monoxid de carbon• Conversie termochimica sau biochimica in combustibili lichizi
(biocombustibili)-etanol, metanol, biodiesel.Bio-carburant – combustibil lichid sau gazos pentru sectorultransporturi, obtinut din biomasa.Deosebirea intre bio-carburanti si carburantii fosili este in continutullor de oxigen, care la primii este de cca 10-45% (masa), iar la cei fosilieste nul. Bioetanolul poate inlocui benzina, iar biodieselul motorinaEnergia produsa folosind biomasa are provenienta din figura:
2013 - 2014
Bioresurse 1 32
In tarile industrializate, procesele importante de prelucrare a biomaseisunt:
• Combustia directa a reziduurilor - generare energie electrica• Obtinere bio-etanol, bio-metanol - carburanti lichizi• Producerea combinata de energie termica si electrica din culturi pentru
generarea energiei.
Generarea energiei electrice din biomasa in viitor se bazeaza petehnologia integrata gazeificare/turbine cu gaz, care ofera eficientaridicata procesului de conversie a energiei. Tehnologiile de procesare a biomasei in vederea conversiei sale in energie (electrica, mecanica) sunt:
• combustia directa, • gazeificare avansata si• piroliza.
Biomasa - abur – turbina – generator – energie electrica
2013 - 2014
Bioresurse 1 33
DEFINITII BIOMASADefinitia 1: Termenul de “biomasa” (Greaca, bio – viata + maza - masa) se refera
la materiale organice nefosilizate si biodegradabile, originare din plante, animale si microorganisme derivand din surse biologice.
Definitia 2: Termenul de biomasa se refera la lemn, culturi lemnoase cu rotatiescurta, deseuri agricole, specii ierbacee cu rotatie scurta, deseuri de lemn, rumegus, deseuri de hartie, deseuri industriale, deseuri muinicipale solide, biosolide, iarba, deseuri de la prelucrarea produselor alimentare, planteacvatice si alge, deseuri animale.
Definitia 3: Biomasa reprezinta materiale organice care stocheaza energialuminoasa a soarelui sub forma de energie chimica prin procesul de fotosinteza. Fotosinteza este un proces de fixare a carbonului prin reducereabioxidului de carbon. Energia stocata in biomasa poate fi eliberata prinmijloace termochimice si biochimice. Include toate materialele organice care provin din plante, arbori, culturi agricole si alge
Biomasa include produsi, produsi secundari, reziduuri agricole, forestiere, fractiuni organice nefosilizate/biodegradabile ale reziduurilor solidemunicipale sau industriale. Include de asemeni gaze si lichide recuperate de la descompunerea materialelor organice nefosilizate/biodegradabile.
Biomasa este o sursa importanta recunoscuta de energie regenerabila
2013 - 2014Bioresurse 1
34
CICLUL CARBONULUI, FOTOSINTEZA; PRINCIPALEETAPE ALE TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE A
BIOMASEI
2013 - 2014
Bioresurse 1
35
CLASIFICARE GENERALA A SPECIILOR DE BIOMASA IN FUNCTIEDE DIVERSITATEA BIOLOGICA, SURSA SI ORIGINE
Grup de biomasa Sub-grupe/varietati/ specii de biomasa
1. Lemn si biomasa lemnoasa Conifere sau foioase; angiosperme sau gimnosperme; radacini, ramuri, frunze, scoarta, rumegus, brichete, etc din diverse specii lemnoase
2. Biomasa ierboasa / agricola Culturi anuale sau perene procesate sau nu:2.1 Ierburi si flori (alfalfa, bambus, trestie, ierburi, etc)2.2 Paie (fasole, in, porumb, menta, ovaz, orez, secara, floarea soarelui, grau, etc)2.3 Alte reziduuri ( fructe, coji, seminte, turte, etc)
3. Biomasa acvatica Alge marine sau de apa dulce; macroalge (albastre, verzi, maro, rosii) sau microalge, buruieni acvatice, fucus, zambilede apa, etc)
4. Biomasa reziduala de provenienta animala si umana
Oase, carne de pe oase, gunoi aviar, diverse dejectii, etc.
5. Biomasa contaminata sireziduuri de biomasa (semi-biomasa)
Reziduuri municipale solide, lemn din demolari, combustibilirziduali, reziduuir sanitare, reziduuri de celuloza si hartie, reziduuri din tabacarii, etc)
6. Amestecuri de biomasa Amestecuri din varietatile sus-mentionate
2013 - 2014
Bioresurse 1
36
AVANTAJE SI DEZAVANTAJE ALE BIOMASEI SIBIOCOMBUSTIBILILOR
Avantaje Dezavantaje
Sursa de energie regenerabila pentru biomasa naturala Resursa incompleta de energie regenerabila pentru biomasa in raportcu evaluarea completa a ciclului de viata
Conversie neutra a CO2 si beneficii privind schimbarile climatice Lipsa unei terminologii, clasificari ale sistemelor si unor standardeacceptate general acceptate la nivel mondial
Continut redus de cenusa, C, S, N Cunoasterea insuficienta si variabilitatea compozitiei, proprietatilor sicalitatii biomasei
Concentratii mari de substante volatile, Ca, H, Mg, O si P Continut mare de umiditate, Cl, K, Na, Mn
Reactivitate mare in timpul conversiei Densitate energetica redusa
Diminuarea emisiilor periculoase (CH4, CO2, Nox, Sox) si reziduuriseparate
Posibila competitie cu alimentele si productia de alimente
Captarea unor substante periculoase de catre cenusa, in timbularderii
Posibila degradare a solurilor si pierdere a biodiversitatii
Resursa cu disponibilitate uriasa si pret relativ redus Mirosuri, potentiale emisii gazoase si lichide a componentilorpericulosi in timpul depozitarii
Diversificarea aprovizionarii cu combustibili si a siguranteienergetice
Potentiale probleme tehnologice in timpul tratamentului termic
Revitalizare rurala prin crearea de noi locuri de munca Disponibilitate regionala/locala
Folosirea potentilala a oceanelor si a solurilor de calitate redusa, casi restaurarea solurilor degradate
Costuri mari de colectare, transport, depozitare si pre-tratare
Reducerea reziduurilor continand biomasa Utilizare neclara pentru produsii reziduali.
Resursa ieftina pentru producerea de absorbanti, ingrasaminte, agenti de neutralizare, materiale de constructie, materii prime pentrusinteze sau recuperarea anumitor elemente si compusi.
2013 - 2014
Bioresurse 1 37
COMPONENTELEBIOMASEIComponentele biomasei sunt:
• celuloza (formula bruta: CH1.67O0.83 ), • hemiceluloza ( CH1.64O0.78 ), • lignina ( C10H11O3.5 ), • lipide, • proteine, • zaharuri, amidon, • apa, • hidrocarburi, • cenusa anorganica, etc.
2013 - 2014
Bioresurse 1 38
COMPOZITIABIOMASEI
Substante Starea si tipulconstituentilor
Faze si componente
Organice 1.1 Solide, ne-cristaline1.2 Solide, cristaline
Ingrediente structurale: celuloza, hemiceluloza, lignina, extractive, etcMinerale organice, ca oxalati de ca, Mg, K, Na
Anorganice 2.1 Solide, cristaline
2.2 Solide semi-cristaline2.3 Solide, amorfe
Specii minerale: fosfati, carbonati, silicati, cloruri, sulfati, oxihidroxizi, nitrati, etcUnii silicati, fosfati, hidroxizi
Faze amorfe ca: diverse sticle, silicati, etcFluide Fluide: lichide, gaze Amestecuri, gaze, incluziuni G-L, asociate atat
cu compusi organici cat si anorganici
2013 - 2014
Bioresurse 1 39
CARACTERIZAREA BIOMASEICriterii de caracterizare:
• Compozitie si structura• Reactivitate• Chimia cenusei
Proprietati fizice, chimice, termice, minerale.
2013 - 2014
Bioresurse 1 40
Prorietati macroscopice Prorietati microscopice
Analiza elementara Date termiceCapacitatea calorica Date de cinetica chimicaUmiditatea Date de compozitie mineralaDimensiunea particulelorDensitatea in gramadaTemperatura de topireCenusa
CARACTERIZAREA BIOMASEIHeterogenitatea – caracteristica inerenta a biomasei
Proprietati fizice
• densitate , porozitate, aria interna – legate de specia de biomasa; • densitatea in gramada, marimea particulelor, distributia granulometrica –
legate de metoda de prelucrareProprietati chimice : analiza elementara, analiza produsilor de piroliza, capacitatea termica maxima, caldura de piroliza, capacitatea termica a volatilelor si a carbunelui
Proprietati termice: caldura specifica, conductivitatea termica, emisivitatea– variaza cu umiditatea, temperatura si gradul de degradare termica a materialelor.
• Produsii de degradare termica ai biomasei constau in umiditate, volatile, carbune si cenusa. Volatilele la randul lor se impart in gaze (hidrocarburiusoare, monoxid de carbon, bioxid de carbon, hidrogen, umiditate) sigudroane. Cantitatile diverselor fractiuni depind de temperatura si viteza de incalzire la piroliza, sau de specie si conditiile sale de crestere
2013 - 2014
Bioresurse 1 41
ANALIZE BIOMASA COMBUSTIBILAParametri:
(a) dimensiunea particule si greutatea specifica,
(b) continut de cenusa,
(c) continut de umiditate,
(d) continut de extractive,
(f) continut elemente (C, H, O and N), and
(g) continut constituenti structurali (celuloza, hemiceluloza si lignina)
Dimensiunea particulelor/greutate specifica
Dimensiunea particulelor de biomasa intr-un proces de combustie profitabilar trebui sa fie cca. 0.6 cm.
Biomasa este mult mai usoara decat carbunele.
2013 - 2014
Bioresurse 1 42
Continut de cenusa• Cenusa depinde de tipul de planta si de gradul de
contaminare a solului in care aceasta a crescut.• Continutul mediu de cenusa al lemnului este de 0,5%• Compusii insolubili, ca si umiditatea, scad eficienta
combustiei si favorizeaza formarea carbonului.• Continutul ridicat de cenusa nu este favorabil in combustie.
Continut de umiditate• Descreste capacitatea termica a biomasei• Procentul de umiditate al speciilor de lemn: 40 - 70%.
2013 - 2014
Bioresurse 1 43
Continut elemente (C, H, O, N)• Capacitatea termica depinde de starea de oxidare a combustibililor
naturali, in care atomii de carbon sunt predominanti.
Continut constituenti structurali• Biomasa combustibila este compusa din biopolimeri (celuloza,
hemiceluloza, lignina). Lignina din peretii celulari, ca si continutul de carbon, influenteaza favorabil capacitatea termica.
Continut extractive (componenti ai biomasei solubili in apa sauetanol, in timpul unui proces de extractie exhaustiv. Include componenete non-structurale ale biomasei – componente nelegatechimic ale biomasei, care include, de pilda zaharoza, nitrati.nitriti, proteine, cenusa, clorofila, ceruri)
• Afecteaza capacitatea termica a biomasei.• Continut mare de extractive – biomasa dezirabila drept
combustibil2013 - 2014
Bioresurse 1 44
UMIDITATE, CENUSA, CAPACITATE TERMICA
2013 - 2014
Bioresurse 1 45
Coji de migdalePielite migdaleLemn de fagCoji arahideLemn stejarScoarta stejarSamburi maslineTurta ulei maslineCoji fisticPaie de orezLemn de molidSwitchgrassPaie de grau
Denumire combustibil comuna/stiintifica Umiditate Cenusa Capacit.termica(% masice) (% masice) (MJ/kg)
OPTIMIZAREA SI VALORIFICAREA BIOMASEI
2013 - 2014
Bioresurse 1 46
