Современная химия




ИННОВАЦИИ БИОХИМИИ: уголь за одну ночь

инновации биохимии: уголь за одну ночь

Уголь возвращается, но уже как возобновляемый источник энергии. Учеными из ФРГ разработан метод получения твердого «черного золота» из биоотходов. Процесс, который в природе длится в недрах Земли миллионы лет, в лабораторных условиях протекает всего за одну ночь.

Директор Института коллоидов и поверхностей им. Макса Планка Маркус Антониетти стал автором маленькой революции в химии, создав технологию превращения влажной биомассы в уголь. Для этого годится любой материал органического происхождения: опавшая листва, древесные опилки, навозная жижа или биомусор.

В ходе так называемого холодного обугливания, которое часто называют гидротермальной карбонизацией, происходит смешивание биомассы с водой, а затем ее нагрев при высоком давлении до температуры 180—230 градусов по Цельсию. Процесс этот был описан учеными-химиками Фридрихом Бергиусом и Хуго Шпехтом еще в 1913 году. Впрочем, длительность превращения органического исходного материала в уголь составляла у них тогда дни и даже недели.

Маркус Антониетти смог ускорить процесс более чем в сто раз, сократив его до 6—12 часов. Удалось это сделать за счет применения катализаторов, например лимонной кислоты или же железных солей, которые способствуют выделению воды из углеводов биомассы.

По завершении процесса в реакционной камере образуется густая суспензия из угля в порошкообразном состоянии и воды. Угольный порошок остается только отфильтровать и вывести. Содержащиеся в растениях минеральные вещества типа солей фосфора и аммония остаются растворенными в воде и могут быть выделены, а затем проданы в качестве удобрения.

Подобным образом уголь можно получать практически из любого вида биомассы. Поскольку весь процесс сопровождается выделением значительного количества тепла, то, например, в Африке появляется возможность создания децентрализованных источников энергии на базе использования отходов производства кофе и банановой кожуры. Единственным и, пожалуй, главным недостатком метода является то, что, после того как биомасса, вода и катализатор в течение 6—12 часов нагревались в закрытой камере, емкость, для того чтобы ее опорожнить, необходимо охлаждать. Именно это делает саму технологию малопригодной для промышленного использования, для которого необходимо, чтобы весь процесс был непрерывным. А нынешний «кастрюльный принцип» годится, пожалуй, только для лабораторного использования.

Между тем Маркус Антониетти находит все новые возможности для применения образующихся в ходе его опытов материалов. Так, если ход реакции прервать по истечении первых шести часов, то можно получить суперперегной (гумус), который способен повысить плодородность пахотных земель, уверен ученый. Кстати, все цветочные горшки в его бюро уже заполнены им же самим изготовленной землей.

Угольный же порошок, который образуется в камере через 16 часов, имеет уже кристаллическую структуру, аналогичную тому углю, который традиционно выдают на-гора шахтеры разных стран мира. Причем его биологический вариант даже чище, а значит, выделяет при сгорании меньше вредных веществ, но больше тепла.

По мнению Маркуса Антониетти, новое биосырье способно успешно заменить самый старый из традиционных энергоносителей. Ученый подсчитал, что если взять весь объем имеющейся, к примеру, в Германии биомассы — от отходов переработки сахарной свеклы до биомусора, то его хватит для производства примерно такого же количества биоугля, сколько сейчас потребляется в стране для производства энергии из традиционного угля, т.е. примерно 120 млн т каменного и бурого угля в год.

Впрочем, Маркус Антониетти является противником сжигания биоугля. «Слишком жалко это делать», — не устает повторять ученый. Более целесообразным, по его мнению, было бы напрямую заправлять этим бульоном из угольного порошка и воды производящие электрический ток химические топливные элементы. Специалисты Гарвардского университета уже разработали прототип такой установки, которая способна производить из угольной эмульсии электроэнергию. КПД этого топливного элемента — 60%, что намного выше, чем у имеющихся сегодня в распоряжении немецких энергетиков угольных электростанций.

До конца неясна пока ученым взаимосвязь между составом биомассы и качеством получаемого угля. Опыты показывают, что включение в нее, к примеру, морских водорослей, содержащих большое количество кристаллической клетчатки, кото рая при 200 градусах еще не разрушается, ведет к ухудшению качества биоугля. По той же причине нежелательно использовать и листья дуба, а вот банановая кожура, листья кофе и конский навоз, напротив, представляют собой отличный исходный материал для получения биоугля.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

ПОКРЫТИЯ из ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА (PVDF)

News image

PVDF обладает долговременной устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, прекрасной устойчивостью к воздействию сильнодействующих химических...

АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

News image

Пенополиуретан широко используется благодаря его высоким амортизирующим свойствам, продолжительному сроку службы и хорошей формуемости. Но, с другой...

ПЕРЕРАБОТКА ПЛАСТМАСС: методы нейтрализации статического электричества

News image

Статическое электричество возникает в случае нарушения внутриатомного или внутримолекулярного равновесия вследствие приобретения или потери электрон...

TЕХНОЛОГИИ 3М: холодная усадка кабельной изоляции

News image

Холодная усадка была впервые изобретена компанией 3М в 1968 году, и с тех пор приобрела широкую популярность во многих странах мира в качестве альте...

Новые продукты оргсинтеза:

ЛИМОННАЯ КИСЛОТА: свойства, применение, рынок

News image

Специалисты утверждают, что, она содержится, по крайней мере, в половине всех пищевых продуктов.

ЗАМЕНИТЕЛИ САХАРА: свойства и применение

News image

К традиционной сладкой продукции относятся сиропы из сока сахарного клена и сахарного сорго; из корней цикория и клубней топинамбура, богатых инулином, при гидролизе которого образуется фруктоза (ле...

BASF: новые стандарты для органических светодиодов

News image

Ассортимент специальных химикатов, предлагаемых подразделением BASF Performance Chemicals для кожевенной отрасли, включает химикаты для мокрой обработки и отделки кож и мехов.

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Альтернативное топливо - ИННОВАЦИИ БИОХИМИИ: уголь за одну ночь

Великие химики:

ГАБЕР (Haber), Фриц

News image

Немецкий химик Фриц Габер родился в г. Бреслау (ныне г. Вроцлав, Польша) и был единственным сыном Зигфрида Габера и его первой жены, его кузины Паул...

БАЙЕР (Baeyer), Адольф фон

News image

Немецкий химик Иоганн Фридрих Вильгельм Адольф фон Байер родился в Берлине. Он был старшим из пяти детей Иоганна Якоба Байера и Евгении (Хитциг) Бай...

Институты химии:

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

News image

История Института начинается за много лет до его формального рождения в 1945 году, когда он получил название «Институт физической химии». Фактически...

Институт химии твердого тела УрО РАН

News image

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии Наук (ИХТТ УрО РАН) - один из ведущих научных центров фундаментальных и прикла...