Ім'я файлу: Біоенергетика ПЗ 4 (1).docx
Розширення: docx
Розмір: 23кб.
Дата: 28.05.2023
скачати
Пов'язані файли:
Розширення: docx
Розмір: 23кб.
Дата: 28.05.2023
скачати
Пов'язані файли:
Практичне заняття № 4
Тема. Технологічні розрахунки виробництва біоетанолу.
Мета: навчитися розраховувати економічну конкурентоспроможність технології виробництва біоетанолу залежно від використовуваної сировини.
Навчальні елементи: біоетанол, зброджування
Короткі теоретичні відомості
Біоетанол – це зневоднений етанол, вироблений з біологічно поновлюваної сировини головним чином для використання як моторне паливо для двигунів внутрішнього згоряння. Біоетанол виробляється із сільськогосподарської продукції, в якій в достатній кількості є крохмаль або цукор, наприклад, із кукурудзи, зернових культур або цукрової тростини.
Аналіз літературних даних показав, що для виробництва біоетанолу здебільшого використовують фуражне зерно пшениці, тритікале, кукурудзи. Біоетанол – це високооктанове паливо, яке використовується як самостійно, так і в якості добавки до бензину. Біоетанол є відновлювальним ресурсом.
Біоетанол – це рідке спиртове паливо, пари якого важчі за повітря. Як джерело парникових газів біоетанол є більш нейтральним, ніж палива вуглеводневого походження; він знижує токсичність вихлопу на 21%; добре розчинюється у воді і тому майже не забруднює природні водні системи.
У більшості країн біоетанол виробляється із зернових культур (кукурудза, пшениця, ячмінь), але процес видобутку спирту не обмежений лише цими культурами. Сучасні технології виробництва біоетанола дозволяють використовувати практично будь-яку вихідну сировину з високим вмістом цукроносного крохмалю (картопля, цукровий буряк). Наприклад, Бразилія і Колумбія, як найбільші в світі виробники біоетанолу, використовують для видобутку етанолу цукрову тростину. Виробництво біоетанолу з вищезгаданої сировини вимагає достатніх кількостей родючих ґрунтів і води на їх зрошення. На жаль, це не вихід для щільно заселених і промислово розвинених областей, подібних до Західної Європи. Технологія виробництва біоетанолу з целюлози
дозволяє виробляти біоетанол із стебел або соломи, зерна, целюлозних відходів і інших целюлозних джерел без додаткових земель.
На відміну від бензину, який виробляється з вичерпних природних ресурсів (нафти), спирт– поновлюване паливо, яке виробляється з крохмалю, що утворюється в процесі кругообіг вуглеводів певних рослин.
Виробництво спирту– це поновлюваний кругообіг вуглеводу, де вуглекислий газ в атмосфері перетворюється на вуглець в процесі фотосинтезу рослин. Деякі рослини зберігають вуглеводи у вигляді крохмалю. В кінці кругообігу крохмаломістку частину рослин збирають і використовують як сировину для виробництва спирту. Крохмаль під дією ферментів перетворюється в зброджуваний цукор, необхідний для дріжджів в процесі обміну речовин для виробництва спирту і вуглекислого газу.
Існує два основних способи отримання етанолу – спиртове зброджування і гідратація етилену.
У США в процесі виробництва спирту «сухим» або «мокрим» способом зазвичай використовується мелене кукурудзяне зерно або кукурудзяний крохмаль. При «сухому» процесі цілісне зерно спочатку перемелюється, а потім переробляється без відділення яких-небудь компонентів самого зерна.
Розмолоте зерно перетворюється на рідку масу за допомогою води, додається фермент альфа-амілаза, потім ця маса обробляється(розварюється) при високій температурі (105-150°С) до клейстеризації крохмалю в процесі, який називається розрідженням. Дія високих температур також скорочує рівень мікробного зараження в отримуваному продукті. Після розрідження маса остужується, в неї додається другий фермент(глюкоамілаза) для перетворення рідкого крохмалю на зброджуваний цукор (глюкозу, також відому як декстрозу) в процесі оцукрювання. Дріжджі додаються в масу, щоб цукор перетворився на спирт і вуглекислий газ. Цей процес називається ферментацією.Хід роботи
Використовуючи табличні дані (таблиця 4.1), розрахувати собівартість виробництва біоетанолу із різних видів сировини.
Таблиця 4.1 Конкурентоспроможність виробництва біоетанолу залежно від біосировини
| Вид біосировини | Середня ціна 1 т біосировини, грн | Потреба біосировини для виробництва 1 т біоетанол, т | Собівартість біоетанолу, грн | |
| 1 т | 1 л | |||
| Цукрові буряки | 440 | 12,6 – 13,5 | 11680,4 | 9,2 |
| Меляса | 660 | 4,2 – 4,5 | 7507,3 | 5,9 |
| Пшениця1545 | | 3,2 – 4,2 | 10455,5 | 8,2 |
| Кукурудза | 1507 | 2,9 – 3,1 | 9418 | 7,4 |
Визначити, використання якої сировини робить технологію найбільш конкурентоспроможною.
З’ясувати, які чинники найбільше впливають на вартість біоетанолу.
Зробити висновок про основні переваги та недоліки даного виду палива.
Контрольні питання
Що собою являє біоетанол?
Від чого найбільше залежить собівартість біоетанолу?
Що є традиційним джерелом для виробництва біоетанолу?
Яким чином використовується більша частина біоетанолу?
Література: [1; 7; 8; 9; 16]