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:

НАНОВОЛОКНА ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДЛИННОСТИ

News image

Компания использовала свои экструзионные головки типа печатных плат для производства волокна из полипропилена с высоким индексом текучести расплава....

ВИДЫ ЛКМ ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПАНЕЛЕЙ

News image

Полиэстер - относительно недорогое покрытие с глянцевой поверхностью, подходящее для любых климатических условий. Основа покрытия - полиэфирная крас...

СИЛИКОНОАКРИЛАТНЫЕ АДГЕЗИВЫ

News image

Одним из способов образования связей с пластмассовыми подложками с очень низкой энергией поверхности является осуществление реакций с участием или в...

ПЛЕНКИ С ПРОТЕИНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ

News image

Трехлетний проект совместных исследований и внедрения нацелен на замену используемых ныне синтетических барьерных для кислорода пленок на протеиновы...

Новые продукты оргсинтеза:

BAYER SCHERING PHARMA: 50 лет инноваций в контрацепции

News image

1 января 1960 года, компания Bayer Schering Pharma (в то время Schering) зарегистрировала свой первый гормональный контрацептив.

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ НОМЕРНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

News image

Продукты органического синтеза и переработки нефти находят применение в различных сферах жизнедеятельности человека.

ИОНЫ СКУЛАЧЕВА

News image

С 2005 г. в России в стенах Московского государственного университета им. М.В

Авторизация



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

Великие химики:

ЗИГМОНДИ (Zsigmondy), Рихард Адольф

News image

Немецкий химик Рихард Адольф Зигмонди (Жигмонди) родился в Австрии, в Вене, в семье Ирмы (фон Закмари) и Адольфа Зигмонди, у которых было четверо де...

ГЛАУБЕР (Glauber) Иоганн Рудольф

News image

Немецкий алхимик и врач Иоганн Рудольф Глаубер родился в Карлштадте в Нижней Франконии (Германия), в семье цирюльника; о его жизни до 1644 г. почти ...

Институты химии:

Институт химии силикатов РАН

News image

Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов имени И.В. Гребенщикова Российской академии наук создан в марте 1948 года. Институт являе...

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН

News image

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН был организован 1 апреля 1984 года на базе Отдела биохимии Новосибирского института органической...