Журнал Тайваньского института инженеров-химиков

разделе 6
(Вклад в знания).
Сельскохозяйственные отходы, молочные отходы и твердые бытовые отходы
отходы
[20,21].
Сегодня в развитых странах большая часть производства биогаза
показывает мощность, выработанную из биогаза, в пересчете на общую мощность
(ТВтч), включая накопление перекачиваемой энергии и общую генерирующую
мощность (ГВт).
исследования не выявили четкой связи между биогазом и
в достижении различных ЦУР. Этот анализ имеет ряд преимуществ
отдаленные сообщества вне сети в некоторых частях мира, и это
стимулировать рост, устранять риски, привлекать капитал и формировать
соответствующую политику в биогазовой отрасли. Это в конечном итоге поможет
включают: обеспечение снижения загрязнителей воздуха и воды, защиту
ЦУР 4, ЦУР 5 и ЦУР 7. Недавно Orner et al.
[36]
сообщили, что
проанализировать вклад биогаза во все соответствующие ЦУР и предложить набор
показателей для улучшения вклада биогаза
высвобождаемый биогаз может стать альтернативным источником энергии для поддержки
ЕС и Азия с 14, 54 и 31% соответственно
[23 26].
Совсем недавно,
биогаз был эффективно использован для непосредственного производства электроэнергии с использованием топлива
и другие.
[33]
и Розенталь и др.,
[34].
В другой работе Rahman et al.
более ранние исследования не предлагали метод или рекомендации для
пищеварение, т. е. расщепление органических отходов, и в основном состоит из метана
CH4 и углекислого газа CO2
[17,18].
Сырье
производства электроэнергии и CH4
[22].
Более 61 млрд м3 биогаза
Machine Translated by Google

---

Птичий помет
Таблица 1
60
60
100
300
12
Навоз крупного рогатого скота 40
Рис. 2. Схема основных моментов, рассматриваемых в данном исследовании.
Зерна дистилляторов
К. Обайдин и соавт. / Журнал Тайваньского института инженеров-химиков 131 (2022) 104207
61
50
Субстрат
Свекла
108
80
200
12,8
Выход биогаза и содержание метана для различного сырья
[41 44].
Навозная жижа крупного рогатого скота
60
Сорго
54
сыворотка
Навоз свиней 60
60
50
Силос 200
Органические отходы
3
Выход биогаза (об./мас., %) Метан, об. %
40
88
методы предварительной обработки будут различаться в зависимости от типа исходного сырья.
до более мелких молекул, включая газообразные компоненты, т. е. биогаз, который
Производство биогаза включает несколько стадий с различным воздействием на
окружающую среду. Характеристики используемого сырья и
2.1. Сырье для производства биогаза
современная литература в области биогаза и его роли в ЦУР. После
Анаэробное пищеварение (АД) – это процесс, при котором микробы разрушают
мощность, установленная в 2018 году, что составляет около 68%
чтобы максимизировать потенциал производства CH4 из субстрата, различные
Эта работа началась с предоставления краткой информации о биогазе, сырье для
производства биогаза, примесях биогаза, проблемах.
задачи, рекомендации и заключение.
На рис. 2
показан
экономики и ЦУР. Наконец, эта работа заканчивается
(58) помочь лицам, принимающим решения и политикам, в измерении вклада биогаза
в достижение различных ЦУР и
гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез. Начальный
в зависимости от подложки. Объем производимого биогаза стремится к
отходы, пищевые отходы и осадок сточных вод после очистки сточных вод.
2.2. Производство биогаза
Сырье для биогаза поставляется в твердом или суспензионном состояниях, а иногда и в
концентрированном виде. В качестве исходного сырья для производства биогаза обычно
используются сельскохозяйственные отходы, отходы пищевой промышленности, твердые бытовые отходы.
производство биогаза с соответствующими ЦУР в развивающихся и развитых странах.
Затем в работе представлена оценка вклада биогаза как устойчивого источника
энергии в
с CH4 , полученным из различных субстратов, представлена в
табл. 1.
как в микро-, так и в макро-масштабе (для городов). Биоразлагаемый
что работа представляет проблемы и барьеры, связанные с
распространенным методом производства биогаза является анаэробное сбраживание (АД), в
отходы и так далее. Сводная информация о производительности биогаза в сочетании
может использоваться в качестве топлива для различных целей. Это может быть реализовано
глобальная емкость
[40].
измельчать или переваривать сложный органический материал в анаэробных условиях
могут быть приняты методы предварительной обработки, начиная от механических,
термических и химических в сочетании с биологическими
[46].
Важно отметить, что
схема основных моментов, затронутых в этой рукописи.
связанных с производством биогаза. Затем в работе подводятся итоги
где общее количество биогазовых установок более 18 200 мощностью 12,6 ГВт
2. Биогаз
субстрат не подвергается AD напрямую
[46].
Чаще всего это происходит при
использовании в качестве субстратов сельскохозяйственного сырья. По аналогии,
увеличьте до 200 м3 /т, когда используемое сырье свежее.
уменьшая его воздействие. Кроме того, связь между биогазом, круговым
ЕС является ведущим производителем электроэнергии из биогаза,
Этап процесса требует надежного носителя данных, особенно если
достижения различных ЦУР с помощью качественной оценки. На основании всего
предыдущего в работе предлагается набор показателей
отходы могут образовываться в результате множества видов человеческой, социальной и
экономической деятельности. Сюда входят: отходы пищевой промышленности, сельскохозяйственные
[41 44].
Как видно из таблицы, содержание СН4 составляет 51–65%,
которые биологические материалы расщепляются анаэробно
[45].
Стадии конверсии
при разложении биологического материала включают:
процесс проектирования, которые определяют состав биогаза. То
используется.
Machine Translated by Google

---

К. Обайдин и соавт. / Журнал Тайваньского института инженеров-химиков 131 (2022) 104207
4
различные парниковые газы
[124].
Такие вклады CH4 в
плотность энергии требовала дополнительного оборудования и энергии
[78,79].
Помимо
Более того, биогаз оказывает меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с
ископаемыми видами топлива. Например, на МДж энергии выбросы CO2 из биогаза составляют
промышленного масштаба, включая электростанции.
Одним из основных препятствий, стоящих перед применением биогаза, является
свалки, по сравнению с менее чем 0,2 промилле для пищевых отходов, отходов животноводства,
используется для подачи энергии при дистилляции и нагревании
Биогаз можно превратить в биометан, а затем использовать в качестве топлива.
которые могут быть преобразованы в фильтрат на свалках или в неприятный запах/болезнетворные
микроорганизмы, если оставить их на открытых площадках, производя органические удобрения и
сохраняя рабочие места
[119].
Тем не менее, биогаз сталкивается с рядом проблем, таких как:
воздействие и более высокий выход энергии
[56,57].
Кроме того, широко
распространенный биогаз уменьшит вырубку лесов, поскольку он будет производить
биоудобрение, которое важно для земли, и сократит использование
15 427 частей на миллион были зарегистрированы для полигонов, 10 180 частей на миллион для органических
сырье
[47].
Чтобы обуздать эти сложные проблемы, мониторинг всей
отходов, вывозимых на полигоны, и, таким образом, экономить деньги и
Преобразование части органических отходов отходов в
в результате биодеградации органических материалов с помощью бактерий (биологический
процесс), в то время как природный газ естественным образом образуется из ископаемых
(географический процесс). Метан составляет до 60% в биогазе
[59]
и
высокотемпературные топливные элементы, такие как твердооксидные топливные элементы
[72,73].
твердые отходы
[53].
необходимо обслуживать или заменять поврежденные детали
[76,77].
Биогаз
серьезные проблемы со здоровьем, они сильно влияют на окружающую среду
[122];
анаэробный варочный котел, который будет питать систему мощностью менее 15 кВтэ)
восстановление
[121].
Оптимальное производство биогаза при 37 °C; следовательно,
в случае полигонов. Сообщается, что газообразный кислород достигает 15% в
СНГ соответственно
[62].
Такие свойства указывают на многообещающие свойства биогаза
для замены природного газа в ряде областей применения, таких как:
производительность
[49].
Для предотвращения утечки газа CH4 необходимо постоянно
контролировать утечку газа из метантенка, что имеет решающее значение для повышения
эффективности системы
[50–52].
процесс необходим для предотвращения операционных проблем и установления
подземные воды.
CO2, биогаз содержит ряд критических примесей, таких как соединения серы
[80],
силоксаны
[81],
галогены
[82],
летучие органические соединения
[83]
и аммиак
[84].
Состав биогаза,
Экономический эффект: биогаз улучшает экономику фермеров,
парниковые газы повышают глобальную температуру и, в конечном итоге,
81,5 г CO2 по сравнению с 682 г CO2 и 139 г CO2 в случае угля
необходимого для испарения биоэтанола
[74],
в качестве топлива для
Из обсуждения, упомянутого выше, очевидно, что биогаз
- AD - медленный процесс, требующий длительного гидравлического времени удержания
дрова (вырубка леса).
отходов и 0,24 промилле для сточных вод. В то время как самые высокие органические
примеси толуола и бензола были в случае свалок, за ними следуют
в случае органических отходов, 1,2,6% в случае свалки и менее
В сельской местности биогаз эффективно используется для приготовления пищи; для
Биогаз имеет ряд преимуществ, таких как:
особенно это требует более низких инвестиционных затрат, чем другие возобновляемые
источники энергии
[55,56].
в транспортных средствах и автобусах
[65,66].
Этапы совместного переваривания обеспечивают использование более дешевого сырья в
биогаз имеет несколько социально-экономических преимуществ, помимо источника энергии,
загрязнение различными примесями, такими как соединения серы,
или сточных вод
[87].
В
таблице 2
приведены основные примеси в
2.3. Примеси биогаза
[67],
мелкосерийные мощностью 15 - 99 кВтэ
[68],
средние
Для получения максимальной производительности требуется эффективная система
управления теплом. Колебания температуры в течение года без
(ЗГТ) >30 дней
[120].
Это увеличивает объем варочного котла и
сточных вод, а самый низкий – в случае органических отходов
[85,86].
Биогаз можно использовать для комбинированного производства тепла и электроэнергии в
Обеспечение рабочих мест: сообщается, что биогазовый бизнес создал
включая эти примеси, зависит от сырья, используемого для производства биогаза. Улла Хан
и др.
[85]
сообщают, что наибольшее количество метана (60–70%) можно получить, используя
органические отходы, затем
средство извлечения CH4 из различных используемых субстратов
[48].
Биогаз может обеспечить часть потребности в энергии в различных
утечка метантенка биогаза увеличивает выбросы CH4 и CO2 в атмосферу
[123].
CH4 является
мощным парниковым газом, который в 25 раз превышает
Предотвращение загрязнения: производство биогаза из различных
содержит большую долю СО2, что снижает плотность энергии
90% в природном газе
[60].
Теплотворная способность биогаза составляет 5000 ккал/ч.
несколько преимуществ по сравнению с природным газом, и уже продемонстрирован
высокий потенциал замены природного газа в широком диапазоне
Управление отходами: Биогаз является эффективным способом обращения с отходами,
уменьшая количество патогенов и запахов, производя биоэнергию,
надлежащее управление теплом привело к снижению производительности биогаза.
Холодным странам может быть сложно внедрить эту технологию из-за снижения
производства биогаза в зимний период.
например, в Китае и Индии биогаз эффективно заменяет различные источники
биомассы и уголь
[63,64].
такие как снижение воздействия на окружающую среду, сокращение отходов
сахарного тростника
[66]
и поставлять энергию, необходимую для умирания
Воздействие на окружающую среду: биогаз также менее опасен для окружающей среды.
не более 1% для сточных вод. Самое высокое содержание H2S в
и сжиженный нефтяной газ (СНГ) соответственно. Биогаз также производит
сельскохозяйственные машины, используемые для сбора и сбора урожая
силоксаны, галогены и т. д. Даже после очистки биогаза наличие следов этих примесей
приведет к коррозии
биогаз, их воздействие и различные методы их удаления:
масштабная от 100 до 299 кВтэ
[69]
и крупномасштабная мощность более 300 кВтэ
[70,
71].
Возобновляемый источник энергии: биогаз, полученный из биомассы,
приложений, начиная от домашнего использования до производства электроэнергии на
и биоудобрение
[58].
истощение озонового слоя.
Сообщалось о более высоких соединениях галогена (менее 100 частей на миллион) для
различной энергоемкости
[58],
т.е. микромасштабной (Micro-scale
Стоимость. Выход биогаза также ограничен низкой скоростью загрузки и медленным
процесс и поддерживать добавление воды и питательных веществ к некоторым
отходы уменьшат загрязнение почвы и воды, сократят количество
отрасли. Например, в производстве сахарного тростника можно использовать биогаз.
CO2, и на его долю приходится около 20% общего глобального потепления из-за
биогазовое топливо. Удаление CO2, т. е. механизация, для увеличения
м3
[61]
по сравнению с 8600 ккал на м3 в случае природного газа
[61].
По сравнению с ископаемыми видами топлива, такими как природный газ, биогаз получается
Биогаз можно использовать в качестве топлива для прямого производства электроэнергии в
доступны в сточных водах, сельскохозяйственных отходах или муниципальных
двигатель и другие металлические детали. В конце концов, дополнительные расходы
дрожжей
[75].
Хотя небольшие концентрации метана в атмосфере не вызывают
около 335 000 временных рабочих мест в строительстве и 23 000 рабочих мест с полной
занятостью
[54].
(58 65 %) в случае сточных вод и самый низкий процент (45 62 %)
0,11 г CO по сравнению с 26,2 и 0,82 г CO в случае угля и
Чтобы сделать систему надежной, можно добавить добавки для повышения AD.
2.4. Проблемы/барьеры, связанные с производством биогаза
Machine Translated by Google

---

Силоксаны представляют собой органические соединения кремния, относящиеся к детергентам, смазочным материалам,
Силоксаны:
Влияние
[90,94,95,103,104].
Очистка водой, адсорбция AC и конденсация
[90, 101, 102].
КАКИЕ:
организмов
[90].
при взрыве
[90,94,95].
Адсорбция на поверхности кремнезема или активированного угля, мембраны или углеродного
молекулярного сита
[95, 112].
Летучие органические соединения имеют неприятный запах и вызывают коррозию, а некоторые
ЛОС:
Основные примеси в биогазе, их влияние и различные методы удаления.
отложение элементарной серы
[90 95].
Высокое содержание этих газов снижает плотность энергии биогаза.
Таблица 2
C3H7SH, C4H9SH и/или диметилсульфид
[89].
H2S и другие соединения серы: вызывали коррозию,
блокировали активные центры катализатора и приводили к
в формировании HCL, что в конечном итоге привело к коррозии металлического
К. Обайдин и соавт. / Журнал Тайваньского института инженеров-химиков 131 (2022) 104207
Соединения серы: сера может присутствовать в биогазе в различных формах, таких как сероводород.
оксидные топливные элементы
[108].
накапливается в газопроводах
[90,94,95,109].
фунтов, таких как белок
[113].
Аммиак является очень агрессивным газом, а также
может затормозить катализатор и заблокировать газопроводы.
Очистка химическим окислением, адсорбция на оксидах металлов
[95,96],
мем .
[105,106].
Химическая абсорбция с использованием аминов
[107],
адсорбция, мембранное