Биоэнергетики тамбов Издательский центр фгбоу во «тгту» 2018

4. БИОНЕФТЬ

Бионефть — новый вид биотоплива, который только начал использоваться, но имеет большие перспективы. Бионефть получают путём глубиной переработки разного сырья на основе пиролиза (рис. 10).
В основном бионефть получают из древесной биомассы и отходов древесного сырья метолом ультрапиролиза и газификации. Ультралиролиз — мгновенный или быстрый пиролиз — вид пиролиза, при котором подвод к исходному веществу тепловой энергии производится с высокой скоростью без доступа кислорода. Медленный пиролиз можно условно сравнить с процессом доведения воды до точки кипения. Ультрапиролиз подобен процессу попадания в раскаленную массу капли воды — «взрывное вскипание» [12, 13]
Бионефть представляет собой смесь ароматических и неполярных органических соединений. Энергоемкость бионефти составляет от 17 до 29 кДж\кг.
К преимущества бионефти в сравнении с ископаемой нефтью относятся:

1. 
   экологичность (при сжигании бионефти количество образующегося диоксида азота вдвое меньше по сравнению с ископаемой нефтью);
   
2. 
   относительно низкая стоимость;
   

З) возможность использования для производства бионефти щирокого спектра сырья (древесина, солома, кукурузные отходы, твёрдые бытовые отходы, канализационные стоки, автомобильные шины).
Ограничение применения новой технологии — стоимость водорода и наличие проблем при его транспортировки к месту конверсии нефти. Раньше для получения ненасыщенных углеводородов, при использовании продуктов пиролиза биомассы применялись специальные катализаторы, однако выход конечного продукта был весьма низок. Ученые из Массачусетского технологического института предложили предварить стадию обработки на цеолитном катализаторе стидией гидрирования, позволит увеличить выход продукта в З раза и более. Водород для данной стадии предлагается получать посредством электролиза воды или дополнительной переработкой биомассы.
Рост промышленного производства бионефти можно сравнить с форсированной версией развития нефтяной промышленности, что обуславливается высокой интенсивностью исследований в этой области и возможностью применения технологий, используемых при нефтепереработке. Такая возможность обусловлена химическим подобием между топливом, которое в нынешнее время получают из нефти и углеводородными топливами, которые получают из биомассы.
«Зелёное» углеводородное топливо имеет то же содержание энергии, что и топливо, которое в настоящее время используют потребите ли. Производство «зеленого» углеводородного топлива может быть интегрировано в существующие нефтеперерабатывающие заводы.
Перспективен процесс производства бионефти под названием «экспресс-пиролиз»: твёрдую биомассу вводят в реактор с кипящим слоем, сырьё нагревают 400 до 600 ^о С в течение короткого промежутка времени (2 с), а затем быстро охлаждают. Продукты проведённой реакции включают газы, уголь и жидкую бионефть, воду, термически разрушенные части целлюлозы, гемоцелюлозы и лигнина, исходного сырья.
Полученная бионефть представляет собой смесь из более чем ЗОО химических соединений, но перед использованием её также необходимо преобразовать с использованием катализаторов до состояния, в котором она может быть использована в качестве жидкого моторного топлива. Это не единственный подход к получению «зелёного» топлива. Научные исследования на стыке химической технологии и биотехнологии должны позволить достичь значительных результатов в этой области.
Переработка биомассы различного вида в определённые компоненты бензина возможна в один этап. Это осуществляется путём добавления твёрдых катализаторов, состоящих из алюминия и кремния, к биомассе непосредственно во время протекания процесса пиролиза. В результате этогo процесса образуются ароматических углеводороды, из которых на четверть состоит бензин. При дальнейшей обработке полученной смеси можно получить, топливо, идентичное бензину.
В настоящее момент перед исследователями стоит цель по модернизации процесса получения бионефти с возможностью производства до 50 галлонов ароматических углеводородов из 1 т биомассы. Эта технология требует значительно меньше капиталовложений, чем технологии переработки биомассы в биоэтанол и синтез-газ.
В России возможности получения бионефти из отходов древесного сырья изучаются в Санкт-Петербургской государственной лесо-технической академии. Учёные предложили технологию получения экологически чистой бионефти из древесного сырья и программу для расчета распределения температур частиц сырья и газового теплоносителя.
В технологии производства бионефти ещё предстоит решить множество сложных задач, но огромный потенциал технологии и широкая доступность сырья стимулирует активность исследователей в этой области.