Брикеты из биомассы

Брикет, изготовленный брикетировщиком Руф из сена

Брикеты из соломы или сена

Огатан , японские древесноугольные брикеты, изготовленные из брикетов опилок (Огалит) .

Брикет для быстрого гриля из скорлупы кокосового ореха.

Брикеты из биомассы представляют собой заменитель биотоплива , изготовленный из биоразлагаемых зеленых отходов , с более низкими выбросами парниковых газов и углекислого газа , чем традиционные источники топлива. Этот источник топлива используется в качестве альтернативы вредному биотопливу. Брикеты используются для отопления, приготовления пищи и производства электроэнергии, как правило, в развивающихся странах , которые не имеют доступа к более современным источникам топлива. Брикеты из биомассы стали популярны в развитых странах благодаря доступности и экологичности. Брикеты могут использоваться в развитых странах для производства электроэнергии из пара путем нагрева воды в котлах.

Брикеты сжигаются углем для создания тепла, подаваемого в котел. Брикеты биомассы производятся из переработанных зеленых отходов , что приводит к меньшему выбросу парниковых газов , поскольку этот материал уже завершил часть углеродного цикла .

Состав и производство

Брикеты биомассы, в основном изготовленные из зеленых отходов и других органических материалов, обычно используются для производства электроэнергии, тепла и топлива для приготовления пищи. Эти прессованные соединения содержат различные органические материалы, в том числе рисовую шелуху , жом , скорлупу арахиса, твердые бытовые отходы , сельскохозяйственные отходы. Состав брикетов варьируется в зависимости от региона в зависимости от доступности сырья. Сырье собирается и прессуется в брикет, чтобы дольше гореть и облегчить транспортировку товара. Эти брикеты сильно отличаются от древесного угля, поскольку не содержат больших концентраций углеродистых веществ и добавок. По сравнению с ископаемым топливом , брикеты производят низкие чистые выбросы парниковых газов , поскольку используемые материалы уже являются частью углеродного цикла .

Одной из наиболее распространенных переменных процесса производства брикетов из биомассы является способ сушки биомассы. Производители могут использовать торрефикацию , карбонизацию или различные степени пиролиза . Исследователи пришли к выводу, что торрефикация и карбонизация являются наиболее эффективными формами сушки биомассы, но использование брикета определяет, какой метод следует использовать.

Уплотнение – еще один фактор, влияющий на производство. Некоторые материалы горят более эффективно, если их уплотнять при низком давлении, например, кукурузный помол. Другие материалы, такие как пшеница и ячменная солома, требуют высокого давления для производства тепла. Также можно использовать различные технологии прессования. Поршневой пресс используется для создания твердых брикетов самого разного назначения. Шнековая экструзия используется для уплотнения биомассы в рыхлые однородные брикеты, которые заменяют уголь при совместном сжигании. Эта технология позволяет получить тороидальный или пончикообразный брикет. Отверстие в центре брикета позволяет увеличить площадь поверхности, обеспечивая более высокую скорость сгорания.

История

Люди использовали брикеты биомассы в Непале с незапамятных времен. Хотя сжигание рыхлой биомассы неэффективно, оно создает достаточно тепла для приготовления пищи и поддержания тепла. Первый завод по коммерческому производству был создан в 1982 году и произвел почти 900 тонн биомассы. В 1984 году были построены заводы, на которых были значительно повышены эффективность и качество брикетов. Они использовали комбинацию рисовой шелухи и патоки. Фонд охраны природы имени короля Махендры (KMTNC) совместно с Институтом охраны Гималаев (IHC) в 2000 году создали смесь угля и биомассы с помощью уникальной прокатной машины.

Японский огалит

В 1925 году Япония самостоятельно начала разработку технологии получения энергии из брикетов из опилок, известной как «Огалит» . В период с 1964 по 1969 год Япония увеличила производство в четыре раза за счет внедрения технологий винтовых и поршневых прессов. В 1960-е годы существовало предприятие-член, насчитывавшее 830 и более человек. Новые методы уплотнения, использованные в этих машинах, позволили получить брикеты более высокого качества, чем в Европе. В результате европейские страны купили лицензионные соглашения и теперь производят машины японской разработки.

Совместное обжиг

Совместное сжигание относится к сжиганию двух разных типов материалов. Этот процесс в основном используется для снижения _{CO 2,} выбросов несмотря на то, что это приводит к более низкой энергоэффективности и более высоким переменным затратам. Комбинация материалов обычно содержит вещество с высоким уровнем выбросов углерода, такое как уголь , и материал с меньшим уровнем выбросов CO2 _, например биомассу . Несмотря на то, что CO ₂ по-прежнему будет выделяться при сжигании биомассы , чистый выброс углерода практически незначителен. Это связано с тем, что материал, собранный для составления брикетов, все еще содержится в углеродном цикле , тогда как при сжигании ископаемого топлива выделяется CO ₂ , который изолировался на протяжении тысячелетий. Котлы на электростанциях традиционно отапливаются за счет сжигания угля было , но если бы совместное сжигание реализовано _{, то выбросы CO 2} уменьшились бы при сохранении тепла, подаваемого в котел. Внедрение совместного сжигания потребует некоторых изменений в текущих характеристиках электростанций, поскольку только топливо для котла будет изменено. Для внедрения брикетов биомассы в процесс сжигания потребуются умеренные инвестиции.

Совместное сжигание считается наиболее экономичным способом переработки биомассы. При совместном сжигании в котле будет происходить более высокая скорость сгорания по сравнению со сжиганием только биомассы. Сжатую биомассу также гораздо легче транспортировать, поскольку она более плотная, что позволяет транспортировать больше биомассы за одну партию по сравнению с свободной биомассой. Некоторые источники сходятся во мнении, что краткосрочное решение проблемы выбросов парниковых газов может заключаться в совместном сжигании.

По сравнению с углем

Использование брикетов из биомассы неуклонно растет, поскольку отрасли осознают преимущества снижения загрязнения за счет использования брикетов из биомассы. Брикеты обеспечивают более высокую теплотворную способность на доллар, чем уголь , при использовании для топки промышленных котлов . Помимо более высокой теплотворной способности , брикеты из биомассы в среднем экономят 30–40% стоимости котельного топлива. Но другие источники предполагают, что совместное сжигание обходится дороже из-за широкой доступности угля и его низкой стоимости. Однако в долгосрочной перспективе брикеты могут лишь в небольшой степени ограничить использование угля, но они все чаще используются промышленностью и фабриками по всему миру. Оба сырья могут производиться или добываться внутри Соединенных Штатов, создавая источник топлива, свободный от иностранной зависимости и менее загрязняющий окружающую среду, чем сжигание ископаемого топлива.

С экологической точки зрения, использование брикетов биомассы производит гораздо меньше парниковых газов, в частности, от 13,8% до 41,7% CO ₂ и NO _X . Также произошло снижение с 11,1% до 38,5% по СО.
₂ по сравнению с углем трех различных ведущих производителей: EKCC Coal, Decanter Coal и Alden Coal. Брикеты из биомассы также достаточно устойчивы к разложению водой, что является улучшением по сравнению с трудностями, возникающими при сжигании влажного угля. Однако брикеты лучше всего использовать только в качестве добавки к углю. Использование совместного сжигания создает энергию, которая не так высока, как чистый уголь, но выделяет меньше загрязняющих веществ и сокращает выбросы ранее секвестрированного углерода. Непрерывный выброс углерода и других парниковых газов в атмосферу приводит к повышению глобальной температуры. Использование совместного сжигания не останавливает этот процесс, но снижает относительные выбросы угольных электростанций.

Использование в развивающемся мире

Фонд «Наследие» разработал комплекс технологий по производству брикетов из биомассы кустарным способом в сельских деревнях, которые можно использовать для отопления и приготовления пищи. Эти методы были недавно применены в Национальном парке Вирунга на востоке Демократической Республики Конго после массового уничтожения среды обитания горных горилл ради древесного угля .

Пангани , Танзания , — это территория, покрытая кокосовыми рощами. Собрав мякоть кокоса, коренные жители забрасывали землю шелухой, считая ее бесполезной. Позднее шелуха стала источником прибыли после того, как было обнаружено, что кокосовая шелуха хорошо подходит в качестве основного ингредиента в биобрикетах. Эта альтернативная топливная смесь горит невероятно эффективно и оставляет мало остатков, что делает ее надежным источником приготовления пищи в неразвитых странах. Развивающийся мир всегда полагался на сжигание биомассы из-за ее низкой стоимости и доступности везде, где есть органический материал. Производство брикетов лишь совершенствует древнюю практику за счет повышения эффективности пиролиза.

Двумя основными компонентами развивающегося мира являются Китай и Индия . Экономика быстро растет благодаря дешевым способам использования электроэнергии и выбросам большого количества углекислого газа . Киотский протокол попытался регулировать выбросы в трех разных мирах, но возникли разногласия относительно того, какая страна должна быть наказана за выбросы на основе ее предыдущих и будущих выбросов. Соединенные Штаты являются одним из крупнейших источников выбросов на душу населения, но Китай недавно стал крупнейшим источником выбросов в отдельной стране. Во время своего развития Соединенные Штаты выбросили огромное количество углекислого газа , и развивающиеся страны утверждают, что их не следует заставлять соблюдать эти требования. На нижнем уровне неразвитые страны считают, что они несут небольшую ответственность за то, что было сделано с уровнем углекислого газа . Основное использование брикетов биомассы в Индии приходится на промышленное применение, обычно для производства пара. За последнее десятилетие произошло множество переводов котлов с FO на брикеты биомассы. Подавляющее большинство этих проектов зарегистрировано в рамках CDM (Киотского протокола), что позволяет пользователям получать углеродные кредиты.

Использование брикетов из биомассы настоятельно поощряется путем выдачи углеродных кредитов . Один углеродный кредит равен одной бесплатной тонне углекислого газа, выброшенной в атмосферу. Индия начала заменять древесный уголь брикетами биомассы в качестве котельного топлива, особенно в южных частях страны, поскольку брикеты из биомассы можно производить внутри страны, в зависимости от наличия земли. Следовательно, постоянно растущие цены на топливо будут иметь меньшее влияние на экономику, если источники топлива можно будет легко производить внутри страны. Lehra Fuel Tech Pvt Ltd одобрена Индийским агентством по развитию возобновляемых источников энергии (IREDA) и является одним из крупнейших производителей машин для брикетирования из Лудхианы , Индия.

В районе Великих африканских озер работу по производству брикетов из биомассы возглавили ряд НПО с программой Energy 4 Impact. взять на себя ведущую роль в продвижении брикетной продукции и предпринимателей, производящих брикеты, в трех странах Великих озер; а именно, Кения, Уганда и Танзания. Это было достигнуто благодаря пятилетнему проекту DEEP EA (Проект развития энергетических предприятий Восточной Африки), спонсируемому правительствами ЕС и Нидерландов [1] . Основным сырьем для производства брикетов в регионе Восточной Африки в основном была древесноугольная пыль, хотя также использовались и другие альтернативы, такие как опилки, жом, кофейная и рисовая шелуха. [2]

Использование в развитом мире

Уголь является крупнейшим источником выбросов углекислого газа на единицу площади, когда речь идет о производстве электроэнергии. Углерод также является наиболее распространенным ингредиентом древесного угля. Недавно произошел настаивать на замене сжигания ископаемого топлива биомассой. Замена этого невозобновляемого ресурса биологическими отходами снизит углеродный след владельцев грилей и снизит общее загрязнение мира. Горожане также начинают производить брикеты в домашних условиях. Первые машины создавали брикеты для домовладельцев из прессованных опилок , однако современные машины позволяют производить брикеты из любого вида высушенной биомассы.

Аризона также взяла на себя инициативу по превращению отходов биомассы в источник энергии. Отходы хлопка и орехов пекан используются в качестве места гнездования насекомых, которые весной уничтожат новые посевы. Чтобы решить эту проблему, фермеры закапывали биомассу, что быстро привело к деградации почвы . Было обнаружено, что эти материалы являются очень эффективным источником энергии и решают проблемы, от которых страдают фермы.

Министерство энергетики США профинансировало несколько проектов по проверке жизнеспособности брикетов из биомассы в национальном масштабе. Целью проектов является повышение эффективности газификаторов, а также разработка планов производственных мощностей.

Критика

Биомасса состоит из органических материалов, поэтому для производства топлива требуются большие площади земли. Критики утверждают, что эту землю следует использовать для распределения продовольствия, а не для деградации урожая. Кроме того, изменения климата могут стать причиной сурового сезона, когда добытый материал придется обменивать на еду, а не на энергию. Предполагается, что производство биомассы уменьшает запасы продовольствия, вызывая рост голода в мире из-за извлечения органических материалов, таких как кукуруза и соевые бобы, в качестве топлива, а не продуктов питания.

Сжигание брикетов биомассы также способствует ухудшению качества воздуха внутри и снаружи помещений . Органическая их природа этих видов топлива означает, что сжигание может способствовать выбросам от многих сотен до тысяч соединений в виде органических аэрозолей. брикетов При сжигании биомассы также выделяется много органических газов, которые могут вступать в реакцию с образованием приземного озона и вторичных органических аэрозолей . сжигание брикетов биомассы, таких как сушеный коровий навоз Было показано, что , является вероятным фактором ухудшения качества воздуха : выбросы примерно в 120 раз более активны по отношению к гидроксильным радикалам, чем выбросы от сжиженного нефтяного газа .

Стоимость внедрения новой технологии, такой как использование биомассы, в существующую инфраструктуру также высока. Постоянные затраты на производство брикетов из биомассы высоки из-за новых, неразработанных технологий, которые связаны с добычей, производством и хранением биомассы. Технологии добычи нефти и угля развиваются десятилетиями, становясь с каждым годом все более эффективными. Новая неразвитая технология использования топлива, не имеющая инфраструктуры, делает практически невозможной конкуренцию на текущем рынке.

Внешние ссылки

• Фонд Наследия
• «Исследование индустрии брикетов Кении» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 24 января 2013 г.