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Instalações de bioenergia. A biomassa como fonte de combustível constantemente renovável. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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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.

  1. Obtenção de hidrocarbonetos vegetais (óleos vegetais, ácidos graxos de alto peso molecular e seus ésteres, hidrocarbonetos saturados e insaturados, etc.). Por exemplo, para as regiões do sul da Rússia, pode ser óleo de colza adicionado ao óleo diesel.
  2. Conversão termoquímica de biomassa (sólida, até 60%) em combustível: combustão direta, pirólise, gaseificação, liquefação, festpirólise.
  3. Conversão biotecnológica de biomassa (com um teor de humidade de 75% ou mais) em combustível: álcoois de baixo teor, ácidos gordos, biogás.

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:

  1. fermentação para produzir etanol, ácidos graxos inferiores, hidrocarbonetos, lipídios - essa direção tem sido usada com sucesso na prática;
  2. obtenção de biogás.

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.

Instalações de bioenergia. Biomassa como fonte de combustível continuamente renovável
Fig.5.1. Variedades de geradores de biogás (clique para ampliar): 1 - entrada de material; 2 - gasoduto; 3 - tampa removível; 4 - saída de material processado; 5 - parede divisória; 6 - fermentador; 7 - gás; 8 - receptor; 9 - válvula; 10 - misturador; 11 - vidro; 12 - recipiente para produtos processados; 13 - gerador de gás; 14 - fornecimento de gás; 15 - queimador; 16 - trocador de calor; 17 - porta gás água

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.

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De acordo com o site da Mozilla, os smartphones Firefox OS são "direcionados para compradores de smartphones pela primeira vez". "Os smartphones baseados no Firefox OS são os primeiros smartphones totalmente baseados na web. Os compradores desses smartphones obtêm a personalização e o desempenho de que precisam pelo preço que desejam, juntamente com uma interface de usuário bonita, simples e intuitiva", diz o site.

O ZTE Open está equipado com uma tela de 3,5 polegadas com resolução de 480 x 320 pixels, 256 MB de RAM e 512 MB de memória interna, além de uma câmera de 3,2 megapixels. O pacote inclui um cartão de memória microSD de 4 GB que pode ser colocado no dispositivo.

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