ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Instalações de bioenergia. A biomassa como fonte de combustível constantemente renovável. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Biomassa é um termo que inclui todas as substâncias orgânicas de origem vegetal e animal. A biomassa é dividida em primária (plantas, animais, microorganismos, etc.) e secundária - resíduos durante o processamento da biomassa primária e resíduos de produtos humanos e animais. Por sua vez, os resíduos também se dividem em primários - resíduos durante o processamento da biomassa primária (palha, palha, serragem, cavacos de madeira, vinhaça de álcool, etc.) e secundários - produtos do metabolismo fisiológico de animais e humanos. A quantidade anual de resíduos orgânicos em vários setores da economia nacional da Rússia é superior a 390 milhões de toneladas.A produção agrícola produz 250 milhões de toneladas, das quais 150 milhões de toneladas vêm da pecuária e avicultura, 100 milhões de toneladas da produção agrícola. O processamento de madeira e madeira produz 700 milhões de toneladas, resíduos sólidos urbanos - 60 milhões de toneladas, águas residuais municipais - 10 milhões de toneladas (todos os valores dados são dados para matéria absolutamente seca). A energia armazenada na biomassa primária e secundária pode ser convertida em combustíveis ou energia tecnicamente utilizáveis de várias maneiras.
No estágio atual do desenvolvimento econômico da Rússia, de acordo com o Programa Científico e Técnico do Estado "Energia Ambientalmente Limpa", a energia renovável está se desenvolvendo nas duas últimas direções. Conversão termoquímica de biomassa O desenvolvimento mais ativo e a criação de equipamentos para a gaseificação de biomassa sólida estão sendo realizados para criar usinas autônomas de calor e energia operando com gás gerador. Com base nesses geradores de gás, podem ser criadas instalações ou estações autônomas que não dependam de fornecimento centralizado de energia para fornecimento de calor e energia a consumidores em qualquer região do país que possuam matérias-primas e sejam privados de fornecimento de energia. Essas regiões incluem principalmente as regiões da Sibéria, o Extremo Norte, bem como a maioria das áreas rurais que possuem resíduos florestais (serragem, cascas, lascas de madeira, tocos de árvores) e produção agrícola (qualquer palha, talos de girassol, milho, etc.). Conversão biotecnológica de biomassa Na conversão biotecnológica, em regra, utiliza-se a biomassa e, em primeiro lugar, vários resíduos orgânicos com teor de umidade de pelo menos 75%. A conversão biológica de biomassa em combustível e energia está se desenvolvendo em duas direções principais:
Atualmente, a produção de biogás está associada principalmente ao processamento e disposição de resíduos da pecuária, avicultura, produção agrícola, indústria alimentícia, indústria do álcool, águas residuais municipais e precipitação. De acordo com a tecnologia desenvolvida, cujas principais etapas foram testadas em condições de produção, o esterco líquido é pré-tratado com coagulantes-floculadores para flocular o grosso das substâncias orgânicas. Estes últimos são removidos por centrífugas separadoras com capacidade de 25 e 50 m3/h. A pasta resultante com um teor de humidade de 70% é submetida a compostagem térmica para obtenção de fertilizantes orgânicos (33-35 toneladas/dia). A fração líquida com teor de umidade de 99% é fermentada em digestores de "segunda geração" com microflora fixa com tempo de retenção de 5 dias. O rendimento estimado de biogás é de 2500 m23/dia com poder calorífico de 25-3 mil kJ/m360 (em condições normais). A massa fermentada (370-3 m20) é posteriormente depurada num sistema de tanques com uma superfície de 5 ha. Com esta tecnologia, o volume de investimentos de capital diminuirá de 6 a 6 vezes. A área de superfície das lagoas e a retirada de terra para elas serão reduzidas em XNUMX vezes. Um estudo sério será necessário ao criar um digestor de "segunda geração" e selecionar transportadores de substrato para fixar a microflora. A criação de uma produção agrícola diversificada na Rússia e o surgimento de novos proprietários em face de agricultores e camponeses independentes exigiram o desenvolvimento, criação e domínio da produção de sistemas de biogás de pequena capacidade e fácil operação. Em condições naturais, a destruição de qualquer tipo de biomassa, incluindo esterco animal, ocorre no húmus do solo por decomposição em compostos elementares sob a ação de organismos decompositores, fungos e bactérias. Umidade, calor e ausência de luz são os preferidos para este processo. Na fase final do processo ocorre a decomposição completa sob a ação de uma variedade de bactérias classificadas como aeróbias ou anaeróbicas. As bactérias aeróbicas se desenvolvem principalmente na presença de oxigênio; com sua participação, o carbono da biomassa é oxidado a CO2. Bactérias anaeróbicas se desenvolvem em volumes fechados com suprimento insuficiente de oxigênio do ambiente externo, que também existe devido à decomposição de carboidratos. Em última análise, devido à sua atividade, o carbono é dividido entre CO totalmente oxidado2 e CH totalmente restaurado4. Nutrientes como compostos solúveis de nitrogênio são retidos como fertilizantes de húmus do solo. As reações de decomposição de biomassa realizadas por microorganismos também se referem a processos de fermentação, no entanto, para processos que ocorrem em condições anaeróbicas, o termo "fermentação" ("fermentação") é mais frequentemente preferido. Biogás - mistura CH4 e companhia2, formados em dispositivos especiais - geradores de biogás (Fig. 5.1), projetados e controlados de forma a garantir a liberação máxima de metano (na literatura desses dispositivos ainda é possível encontrar o nome "tanque de metano"). A energia obtida com a queima do biogás pode chegar de 60 a 90% da original, que tem origem seca. No entanto, o gás é obtido a partir de uma massa líquida contendo 95% de água, de modo que na prática o rendimento é bastante difícil de determinar. Outra e, aparentemente, uma vantagem muito importante do processo é que seus resíduos contêm significativamente menos patógenos do que o material original. É verdade que notamos que nem todos os parasitas e microorganismos patogênicos morrem no processo de digestão anaeróbica. A produção de biogás torna-se economicamente justificada e preferível quando o gerador de biogás correspondente trabalha no processamento do fluxo de resíduos existente. Exemplos desses fluxos são os efluentes de redes de esgotos, suinoculturas, matadouros, etc. A economia neste caso deve-se ao facto de não haver necessidade de recolha prévia de resíduos, organização e gestão do processo do seu abastecimento. Já se sabe quanto e quando chegará o resíduo, resta apenas transformá-lo em biogás e fertilizantes.
A produção de biogás é possível em instalações de vários tamanhos. É especialmente eficaz em complexos agroindustriais, onde é aconselhável conseguir a implementação de um ciclo ecológico completo. Nesses complexos, o esterco é submetido à digestão anaeróbica seguida de tratamento aeróbico em piscinas abertas. O biogás é usado para iluminação, mecanismos de acionamento, transporte, geradores de energia e aquecimento. As algas podem ser cultivadas em piscinas para alimentar o gado. Após a fermentação aeróbica, o resíduo totalmente processado pode ser alimentado em tanques de peixes e tanques de aves aquáticas antes de ser usado como fertilizante. O sucesso da implementação de tais esquemas depende diretamente da qualidade do estudo do sistema de todo o projeto, do grau de padronização das estruturas e da regularidade da manutenção. Autor: Magomedov A. M. Veja outros artigos seção Fontes de energia alternativa. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Couro artificial para emulação de toque
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