Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti BIOPALIVA II. GENERACE.

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Alternativní paliva v dopravě a jejich vliv na životní prostředí
Advertisements

Aspekty kogenerační výroby z OZE
Glukóza C H O Dýchání a přeměny glukózy Autor: Ing. Jiřina Ovčarová.
Instalace pilotní jednotky zplyňování kontaminované biomasy a TAP
ELEKTRÁRNY Denisa Gabrišková 8.A.
Čistička odpadních vod
Faktory ovlivňující rychlost chemické reakce
Fotosyntéza Vznik glukózy Autor: Ing. Jiřina Ovčarová.
ZPRACOVÁNÍ ROPY A JEJÍ PRODUKTY
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší Technická 5, Praha 6 Školitel: Ing. Pavel Machač,
Přináší nám biopaliva užitek či problémy? Oborové setkání ZK Petr Patočka, Glopolis – Pražský institut pro globální politiku
Lipidy estery alkoholů a vyšších mastných kyselin.
Estery Jsou to produkty reakce karboxylových kyselin a alkoholů (karboxylová kyselina + alkohol = ester + voda). Jsou významnou skupinou přírodních látek.
Jaké jsou technické prostředky ke snižování vlivu dopravy na životní prostředí - Jaká auta budeme používat? Patrik Macháček ZŠ Vítězná, Litovel 1250.
Ing. Jiří Štochl, technický ředitel, TEDOM-VKS s.r.o
Chemické složení organismů
Alkeny.
JADERNÁ ELEKTRÁRNA.
Popis a funkce elektrárny
Elektrárny využívající biomasy na výrobu elektřiny
Teplo a chemické reakce
technologie využití biomasy
REGIONÁLNÍ ANALÝZA PRŮMYSL 4
Cukry Sacharidy, glycidy.
BIOTECHNOLOGIE KVASNÝ ETHANOL.
BIOMASA Dne Jaromír Jaroš 2L.
AUTOR : PATRIK MAHNERT SŠ EDUCHEM A.S. OKRUŽNÍ 128 MEZIBOŘÍ
ODPADOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ
Průmyslové plyny.
Zdroje uhlovodíků Ropa
Výroba biopaliv v ČR Jiří Smejkal, 4.ag.
Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/
Uhlovodíky jako palivo VY_32_INOVACE_G Tento materiál byl vytvořen jako učební dokument projektu inovace výuky v rámci OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost.
Uhlí Výroba paliv a energie.
Zákon o podpoře výroby energie z obnovitelných zdrojů energie z pohledu MŽP Doc. Ing. Miroslav Hájek, Ph.D. Ministerstvo životního prostředí Vršovická.
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: III/2VY_32_inovace_139.
Výuková centra Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/
UHLÍ.
Tepelná elektrárna.
Využití OZE v ČR Příprava NAP pro období Dana Peterková Ministerstvo průmyslu a obchodu AEM – Budoucnost české energetiky v Evropě Poděbrady.
Zdroje organických sloučenin
Zdroje uhlovodíků obrovský význam jako paliva- jejich spalováním se uvolňuje velké množství energie, dále se užívají na výrobu plastů, ropa, uhlí a zemní.
__________________________________________________________ VŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrum Emise oxidu uhličitého z energetických.
Alkany.
Problematika využití papírových obalů Lukáš Lehovec TTZO 2007/2008.
Jaderná elektrárna.
Hydráty methanu příslib nebo hrozba?. Hydráty methanu 1. Úvod 2. Vlastnosti 3. Výskyt a původ 4. Energetické využití methanu 5. Skleníkový efekt a hydráty.
VY_32_INOVACE_CH.8.A Název školy: ZŠ Štětí, Ostrovní 300 Autor: Mgr. Tereza Hrabkovská Název materiálu: VY_32_INOVACE_CH.8.A.15_FOSILNÍ PALIVA Název:
EXOTERMICKÉ A ENDOTERMICKÉ REAKCE. Exotermické a endotermické reakce Chemické děje se mohou dělit např. podle toho, zda se při jejich průběhu teplo spotřebovává.
Obnovitelné zdroje energie. Projekt: CZ.1.07/1.5.00/ OAJL - inovace výuky Příjemce: Obchodní akademie, odborná škola a praktická škola pro tělesně.
Název školyZákladní škola Kolín V., Mnichovická 62 AutorMgr. Jiří Mejda Datum NázevVY_32_INOVACE_19_CH9_uhlí TémaUhlí.
Centrální zásobování teplem Kulatý stůl Hospodářská komora ČR Ing. Pavel Bartoš viceprezident HK ČR , Praha.
9. Řízená depolymerace Katedra netkaných textilií, Fakulta textilní, Technická Univerzita v Liberci, Jakub Hrůza,
Čistota vody je obecný pojem, vyjadřující obsah cizích látek ve vodě Skutečně chemicky čistou vodu H 2 O lze připravit pouze laboratorně!H 2 O.
PRŮMYSLOVÁ CHEMIE Doc. Ing. Jaromír Lederer, CSc..
Chemie pro 9. ročník ZŠ. Název školy: Základní škola a mateřská škola, Hlušice Autor: Mgr. Ortová Iveta Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název:
Tepelné elektrárny Vypracoval: Jiří Herrgott Obor: Technické lyceum Třída: 2L Předmět: Biologie Školní rok: 2015/16 Vyučující: Mgr. Ludvík Kašpar Datum.
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Marcela Koubová. Dostupné z Metodického portálu ISSN Provozuje.
Průvodní list Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Vzdělávací materiál: Prezentace Určen pro: 4. ročník oboru strojírenství Vzdělávací.
Název školy: Základní škola Městec Králové Autor: Ing. Hana ZMRHALOVÁ
NÁZEV ŠKOLY: ZŠ Dolní Benešov, příspěvková organizace
Černé zlato. Černé zlato Ropa (též (surová) nafta, zemní olej, černé zlato) je hnědá hořlavá kapalina tvořená směsí uhlovodíků, především alkanů.
Ochrana ovzduší IV (pp+ad-blue)
TEPLO A PALIVA. TEPLO A PALIVA TEPLO – typy chemických reakcí endotermická reakce = reakce, při které se teplo spotřebovává např. rozklad CaCO3.
Organická chemie Chemie 9. r..
Elektřina VY_32_INOVACE_05-36 Ročník: IX. r. Vzdělávací oblast:
VY_32_INOVACE_06_CHEMIE_9.ROČNÍK_06_PALIVA, ROPA
Paliva Benešová Markéta 2015/16.
Záměr bioplynové stanice pro Prahu
Transkript prezentace:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti BIOPALIVA II. GENERACE

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -biopaliva druhé generace se od biopaliv první generace odlišují svým vlivem na životní prostředí a především druhem biomasy jako suroviny pro jejich výrobu; -biopaliva I. generace vykazují nízké saldo produkce CO 2 během celého životního cyklu (Life Cycle Assessment analýza) a jsou vyráběna z „potravinářské“ biomasy; -biopaliva II. generace vykazují významný pozitivní rozdíl v saldu produkce CO 2 během životního cyklu a jsou vyráběna z „nepotravinářské“ lignocelulozové biomasy (dřevo, těžební zbytky, seno, sláma, rostlinné odpady, rychlerostoucí dřeviny atd.); -biopaliva druhé generace mají až 90 % potenciál snížení emisí CO 2 ve srovnání s fosilními palivy.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Mezi biopaliva druhé generace se řadí: 1)bioethanol vyráběný z lignocelulózové biomasy; 2)syntetická motorová nafta jako produkt Fischer-Tropschovy syntézy; 3)biomethanol jako produkt katalytické konverze syntézního plynu; 4)biodimethyléter jako produkt katalytické konverze syntézního plynu; 5)biovodík jako produkt katalytické konverze syntézního plynu. [1]

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Potenciál snižování emisí CO 2 biopalivy I. a II. generace V současné době se postupně začínají uplatňovat bioethanol a syntetická motorová nafta, ostatní produkty jsou zatím ve stádiu výzkumu a vývoje.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti VÝROBA BIOETHANOLU Z LIGNOCELULÓZOVÝCH SUROVIN -jedná se o výrobu ethanolu z biomasy na bázi dřevnatých a lignocelulózových surovin; -do tohoto okruhu surovin patří: rychle rostoucí energetické plodiny (vrba, blahovičník, eukalyptus); zbytky ze zemědělské produkce (sláma, řepné řízky, vylisovaná cukrová třtina); zbytky ze zpracování dřeva a další dřevnaté odpady (kůra, piliny); organické podíly komunálního pevného odpadu (papír, lepenka).

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -zmiňovaná biomasa obsahuje polymery cukrů nazývané celulóza a hemicelulóza, které lze převést na jednoduché cukry; -další složkou je lignin, který nelze fermentovat, ale je možné jej využít k výrobě elektrické energie nebo tepla; -technologie výroby bioethanolu z lignocelulózové biomasy je poměrně komplikovaná. V současné době je předmětem intenzivní výzkumné činnosti a její komerční využití se předpokládá v horizontu několika let -důvodem zájmu o tuto surovinu je skutečnost, že je k dispozici ve vydatném množství a je levnější než potravinářské plodiny, zejména pokud se zaměříme na různé druhy odpadů.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -zpracování lignocelulózové biomasy na bioethanol vykazuje rovněž lepší energetickou bilanci; -technologie zpracování lignocelolózové biomasy zatím není komerčně využívána vlivem komplikovanosti.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -proces konverze lignocelulózové biomasy na bioethanol je nejčastěji realizován hydrolýzou lignocelulózové biomasy na jednoduché fermentovatelné cukry, která je mnohem obtížnější než hydrolýza škrobu u biomasy pro biopaliva I. Generace; -lignocelulózová biomasa obsahuje celulózu (40 až 60 % hm. v sušině) a hemicelulózu (20 až 40 % hm. v sušině), kterou lze převést na jednoduché cukry. [2]

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -pro konverzi fermentovatelných frakcí celulózy a hemicelulózy bylo vyvinuto několik technologických postupů; -dřevo nebo sláma se nejprve drcením nebo mletím rozmělní na menší kusy, které se podrobí termochemické předúpravě; -v dalším kroku probíhá konverze takto předupravené celulózy a hemicelulózy na jednoduché cukry. V podstatě existují tři způsoby: 1) rozklad koncentrovanými kyselinami; 2) rozklad zředěnými kyselinami; 3) rozklad enzymatický. Nejstarší klasický postup konverze na fermentovatelný materiál představuje kyselá hydrolýza. Druhou možností pro převedení celulózy na glukózu je použití enzymů celulózy, které jsou schopny celulózu rozložit. Touto technologií je dosahováno vyšší konverze celulózy na fermentovatelné cukry.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Výroba bioethanolu probíhá v následujících krocích: 1) Sklad biomasy Vstupní biomasa, nejčastěji ve formě dřevní štěpky nebo slámy, je dopravena do továrny a skladována v kontejnerech. Z kontejnerů jsou vytříděny nadměrně veliké kusy suroviny. Následně je drcením a mletím biomasa rozmělňována za účelem narušení struktury celulózy a hemicelulózy a usnadnění přístupu kyselině nebo enzymům. Nad kontejnery je umístěn ventilátor, který slouží k odvětrávání zásobníků. 2) Napařování V tomto místě je pára používána pro předehřev suroviny a pro odstranění vázaného vzduchu v surovině.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 3) Předsacharizace Celulóza je spolu s přidanou kyselinou vyluhována z biomasy při teplotě 170 až 200 °C. 4) Celulózní reaktor Ve vyluhovacím procesu dochází za přítomnosti kyselin k rozštěpení vodíkové vazby mezi jednotlivými řetězci celulózy, tím dojde k narušení polymerní struktury materiálu. Tento proces probíhá při teplotě 200 až 300 °C. Celulóza je tak rozložena na cukry rozpustné ve vodě (převážně glukózu), které lze již fermentovat na bioethanol běžným způsobem využívaným u biopaliv I. generace. [3]

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 5) Membránový filtrační lis Při konverzi celulózy dochází k separaci ligninu, který je v této části procesu filtrován a do dalšího výrobního procesu již nezasahuje. 5b. Sběr ligninu Lignin je v tomto místě skladován a odvážen mimo další výrobní proces. Dále je využit na energetické účely. 6) Detoxikace Roztok glukózy je zbaven příměsí, které by mohly bránit jeho fermentaci. 7) Fermentace Roztok glukózy je dopravován do nádrží, ve kterých probíhá samotná fermentace, a to za přítomnosti kvasnic a při teplotě 35 °C. 8) Separátor kvasnic Na tomto místě dochází k separaci zbylých kvasnic z fermentační kaše. Ty jsou následně vraceny zpět do fermentačního procesu.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 9) Destilace V této části procesu je pomocí destilace oddělen bioethanol od fermentační kaše. 10) Koncentrace výpalků Po destilaci bioethanolu zůstávají lihové výpalky, které obsahují jak pevnou, tak kapalnou složku. Tyto výpalky jsou koncentrovány a spalovány, případně jsou konvertovány na bioplyn. Kapalná složka je před opuštěním továrny biologicky ošetřena. 11) Skladování bioethanolu Koncentrovaný a nečistot zbavený bioethanol je před transportem skladován v této nádrži.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti VÝROBA SYNTETICKÉ MOTOROVÉ NAFTY Fischer-Tropschova (FT) syntéza není novou technologií -vyvinuta již ve 30. letech minulého století v Německu a byla založena na uhelné surovině (výroba motorových paliv z uhlí, v ČR používána do zprovoznění ropovodu Družba); -v současné době se syntetická motorová paliva vyrábějí ze syntézního plynu, který se získává ze zemního plynu nebo zplynováním biomasy; -rozšíření surovinové základny FT syntézy o zemní plyn souvisí se stále rostoucí světovou spotřebou energie a se snižujícími se světovými zásobami ropy; -technologický postup výroby tohoto syntetického paliva nese označení GTL (Gas to Liquids).

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -v současné době je do některých nadstandardních paliv přidávána složka GTL, která zvyšuje jejich kvalitu; -výroba syntetických motorových paliv realizovaná FT syntézou na bázi biomasy nese označení. BTL (Biomass to Liquids) ; -FT syntéza představuje další variantu energetického i chemického využití biomasy, která je považována za velice perspektivní a v posledních letech je předmětem intenzivního výzkumu. [4]

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -výroba syntézního plynu, základní suroviny pro FT syntézu, je nejčastěji realizována zplyňováním biomasy; -FT syntéza je příkladem heterogenně katalyzované reakce. Jako katalyzátory se používají kovy, schopné při vhodných podmínkách štěpit vazbu mezi atomy C a O. Na povrchu katalyzátorů na bázi železa a kobaltu dochází k disociativní adsorpci molekul CO. Kovy reagují s CO při vyšším tlaku a teplotě za vzniku odpovídajícího karbonylu Fe(CO) 5, případně Co(CO) 4. Teplota, při které dochází ke vzniku karbonylu, je ale nižší než teplota, při které probíhá FT syntéza. Katalyzátory pro FT syntézu jsou vysoce citlivé vůči otravě sírou, na které se CO silně chemicky sorbuje. -FT syntéza je celkově exotermní reakce, vznikající teplo je potřeba odvádět; -vznikají při ní vedle uhlovodíků ještě kyslíkaté sloučeniny; -hlavními složkami reakčního produktu jsou alkany, alkeny a primární alkoholy; -mezi nasycenými uhlovodíky převládají n-alkany společně s rozvětvenými 2 ‑ methylalkany, mezi alkeny pak převládají alkeny s dvojnou vazbou v poloze 1.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Výroba syntetické motorové nafty probíhá v následujících krocích: 1) Úprava biomasy Vstupní biomasa, nejčastěji ve formě dřevní štěpky nebo slámy, je rozmělňována na částečky o velikosti do cca 250 μm. 2) Sklad biomasy V těchto třech silech je rozmělněná biomasa skladována. 3) Sušení biomasy Rozemletá biomasa musí být před dalším zpracováním zbavena nadbytečné vlhkosti. Maximální povolená vlhkost biomasy je %.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 4) Carbo-V proces První část je tvořena nízkoteplotní pyrolýzou, která probíhá při teplotě °C. Při této teplotě dochází k přeměně makromolekulárních struktur na plynné a kapalné organické produkty a pevný uhlík. Plyn je přiváděn do vysokoteplotní spalovací komory, kde se částečně oxiduje za přítomnosti kyslíku a vodní páry. Při teplotě vyšší než °C dochází k rozkladu uhlovodíkových řetězců na H 2 a CO. V následujícím kroku je jemně rozdrcené uhlí ze spodu vefukováno do spalovací komory. Práškové uhlí endotermicky reaguje s pyrolýzním médiem za vzniku syntézního plynu (směs plynů obsahujících převážně CO a H 2, dále jsou přítomny CO 2, CH 4, H 2 O a N 2 ) o vysoké výhřevnosti. Plyn je následně ochlazován v tepelném výměníku. Odpadní vodní pára je využívána k výrobě elektrické energie. V dalším kroku dochází k separaci nevyužitého popela a čistění syntézního plynu ve vodní čističce, ve které je odstraňována síra.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 5) Elektrárna Odpadní vodní pára je v parních turbínách transformována na elektrickou energii. 6) Fischer-Tropschova syntéza V této části probíhá samotná FT-syntéza za přítomnosti kobaltu jako katalyzátoru. V první fázi dochází k adsorpci oxidu uhelnatého a vodíku na povrch kobaltového katalyzátoru. Vznik molekulového uhlovodíkového řetězce začíná rozštěpením vazby jedné molekuly oxidu uhelnatého na uhlík a kyslík. Uhlík je následně vázán na vodík. Molekulový uhlovodíkový řetězec roste s další rozštěpenou molekulou oxidu uhelnatého a končí, až když je pokryt celý povrch katalyzátoru.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti 7) Čištění a zušlechťování Během tohoto kroku dochází k čistění surového syntetického paliva, které představuje výsledný produkt mnohastupňového procesu. Ochlazením horkého paliva dochází k odloučení syntézní vody. Následnou destilací a hydrokrakováním vzniká finální syntetické palivo s vysokým cetanovým číslem „Sundiesel“. 8) Skladování Sundieselu V těchto nádržích je před transportem koncentrovaný a nečistot zbavený Sundiesel skladován. [5][5]

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -postupným zaváděním biopaliv II. generace bude možné splnit cíl 10 % podílu biopaliv v dopravě pro rok 2020; -nová směrnice Evropského parlamentu a Rady o podpoře využívání energie z obnovitelných zdrojů uvádí, že se do tohoto 10 % cíle budou moci započítávat jen ta biopaliva, u nichž dosahuje úspora emisí skleníkových plynů v celém životním cyklu oproti klasickým palivům alespoň 35 %, od 1. ledna 2017 se tato hranice zvyšuje na 50 %; -u biopaliv vyrobených v zařízeních, která zahájila výrobu po 1. lednu 2017 nebo později, musí činit úspora alespoň 60 %; -ne všechna biopaliva první generace mohou tuto hranici splnit. Naopak biopaliva druhé generace mají až 90 % potenciál ve snížení emisí těchto plynů, proto se dá předpokládat, že dojde k rozšíření v jejich využívání.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti -náklady na biopaliva druhé generace jsou v současné době vyšší než u první generace; -vzhledem k podstatně nižším nákladům na suroviny (výnos zde není přímo úměrný kvalitě suroviny oproti biopalivům první generace, kde obsah cukru či oleje v surovině je přímo úměrný výnosu biopaliva) lze předpokládat, že s rozvojem technologií dojde ke snížení jednotkových nákladů na investice a provoz až na úroveň nákladů fosilních paliv; -snížení nákladů bude výrobce motivovat k masivnější výrobě těchto environmentálně příznivých biopaliv.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Zdroj obrázků: [1] [2] [3] materials/projects/bioethanol.html [4] [5]