curs 1-2 conversie 2015

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

1/63

EVALUAREA

Activitate individual (referat + prezentare) 20 % din nota final

Activitate practic (laborator) 20 % din nota finalExamen final 60 % din nota final

CONVERSIA BIOMASEI PRIN PROCESETERMOCHIMICE

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

2/63

1 Biomasa resursa energeticaPotentialul eneretic al bioma!ei

"omponentele bioma!ei#ur!e de bioma!a"aile principale de tran!formare a bioma!ei

2 $etode termocimice de conver!ie a bioma!ei & Combustia

' $etode termocimice de conver!ie a bioma!ei & Lice!iereaotiuni fundamentale (definitie cimi!m) Proce!e de licefiere $etode comerciale de

licefiere a bioma!ei* $etode termocimice de conver!ie a bioma!ei & Piro"i#a

otiuni fundamentale (definitie cimi!m) Proce!e de piroliza $etode comerciale depiroliza a bioma!ei

$etode termocimice de conver!ie a bioma!ei & $a#ei!icareaotiuni fundamentale (definitie termodinamica !i !toeciometrie cimi!m) Proce!e de

azeificare !i tipuri de azoene (in !trat fix !i fluidizat) $etode comerciale de azeificarea bioma!ei

6 ,alorificarea produ!elor rezultate prin tratamentele termocimice-az de !inteza.io/uleiuri.io/carbunele !i carbunele activ

Produ!e rezultate prin conver!ie cimica a bioma!ei

CONTINUTUL CURSULUI

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

3/63

%& RE'ERVELE MON(IALE (E ENER$IE PRIMAR)

1.1 CATEGORII DE SURSE PRIMARE DE ENERGIE

Energia primara este energia care se regaseste in natura si care nu a fostsupusa nici unui proces e con!ersie sau transformare. #ur!ele de enerieprimar !e caracterizeaza prin diver!itate acce!ibilitate !iuran preuri !tabilea!iurarea cantitilor dorite pe o perioad de timp c3t mai mare4

5n mod convenional !ur!ele de enerie primar !unt mprite n dou mari

cateorii7 !ur!e finite87 !ur!e reenerabile4

Surse"e finite e energie primar#!e con!ider a fi limitate at3t n timp c3t 9in !paiu4 Ele !unt capabile ! acopere nevoile !ociettii umane doar pentru o

perioad de timp limitat4 $rimea ace!tei perioade de timp depinde de volumulrezervelor de enerie primar la care are acce! !ocietatea uman4 Ce"e maiimportante surse finite e energie primar# sunt com$usti$i"ii fosi"i %i nuc"eari.

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

4/63

:in punct de vedere al modului n care !e define!c rezervele core!punztoare !ur!elorfinite de enerie !e di!tin

Re&er!a cert#'reprezint cantitatea din re!pectivul combu!tibil exi!tent n zcm3nt

care a fo!t certificat prin m!urtori 9i a crui exploatare e!te con!iderat ca fiind rentabil ncondiiile economice 9i de dezvoltare tenoloic core!punztoare unui anumit moment dat4

Re&er!a cert# recupera$i"#'reprezint cota din rezervele certe care poate firecuperat (extra! din zcm3nt) n condiiile economice 9i de dezvoltare tenoloiccore!punztoare unui anumit moment dat4

Re&er!a ai(iona"#'reprezint cantitatea din re!pectivul combu!tibil adiional nraport cu rezervele certe care poate fi

/ certificat prin m!urtori dar a crei exploatare nu e!te rentabil pentru condiiiletenoloice 9i economice curente8

/ rezultat n urma unor e!timri care !e refer at3t la poriuni neexploatate ale unor

zcminte cuno!cute c3t 9i la reiuni care ofer condiii eoloice favorabile4Re&er!a ai(iona"# recupera$i"#'reprezint cota din rezervele e!timate po!ibil a fi

recuperat n viitor4

#e !ubliniaz faptul c volumul rezervelor certe re!pectiv adiionale e!te variabil n timp eldepinz3nd de dezvoltarea cuno9tinelor eoloice de variaia preului combu!tibililor deprore!ul nrei!trat n domeniul tenoloiei4 :e exemplu !cderea preului la o cateorie de

combu!tibili poate muta un zcm3nt din zona rezervelor certe n cea a rezervelor adiionaleexploatarea lui devenind nerentabil din punct de vedere tenico & economic4

CATEGORII DE SURSE PRIMARE DE ENERGIE

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

5/63

Surse"e regenera$i"e!e refer la acele cateorii de !ur!e primare de eneriecare !unt enerate n mod continuu de ctre !i!temele naturale4 #e di!tinurmtoarele cateorii principale de !ur!e reenerabile de enerie idraulic !olar

eolian eotermal a mareelor a valurilor bioma!a4Ele !e caracterizeaz prin

Poten(ia"u" teoretic $rut';eprezint eneria care ar deveni di!ponibil princonver!ia n enerie util a tuturor fluxurilor naturale de enerie reenerabil cu oeficien de 100 %4

Poten(ia" te)nic' ;eprezint cota din potenialul teoretic brut care poate ficonvertit n enerie util in3nd !eama de nivelul de dezvoltare tenoloic 9i depo!ibilitatea de utilizare a ace!teia de ctre !ocietatea uman (eorafia uman)4

Poten(ia" economic' ;eprezint cota din potenialul tenic care poate ficonvertit n enerie util n condiii de rentabilitate economic4


7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

6/63

CEREREA MONDIA*A DE ENERGIE PRIMARA


:in analiza datelor de mai !u! !e pot trae urmtoarele concluzii

"ombu!tibilii fo!ili continu ! acopere cea mai mare parte din cererea

mondial de enerie primar (=0% n anul 2020)4:e9i va cre9te n valoare ab!olut eneria idraulic va !ati!face n anul 2020

o cot mai mic a cererii de enerie primar n raport cu anul 1==4 Acela9i lucrue!te valabil 9i pentru eneria nuclear4

5n ciuda av3ntului deo!ebit pe care l vor nrei!tra !ur!ele reenerabile de

enerie (altele dec3t cea idraulic) nu vor acoperi n anul 2020 dec3t ' % dincererea mondial4

$tep & $illion/uivalent of Petroleum

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

7/63

1.+. CAR,UNE*E


"rbunele e!te una din cele mai importante !ur!e primare de enerie lui

revenindu/i aproape 0 % din eneria nlobat n rezervele certe de combu!tibilifo!ili4 "rbunele care a con!tituit baza revoluiei indu!triale din !ecolul ?@? dup operioad important de rere! (1=0 & 1=0) revine ca o enerie primar deo!ebitde important pentru viitor4

:in punct de vedere al calitii crbunii pot mpari n

c#r$uni $itumino%i -superiori @nclud huila i antracitul iar formarea lor anceput n perioada Bura!ic4

c#r$uni $runi Cormarea ace!tora a nceput n paleoen4 5n acea!t cateorie!e di!tin crbunele brun sub-bituminos i lignitul4

tur$a ;eprezint rezultatul unui proce! de carbonificare incomplet4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

8/63

1.+. CAR,UNE*E


5n raport cu ceilali combu!tibili fo!ili crbunele are o serie e a!anta/e#e !e9te din abunden4

Poate acoperi nevoile !ocieti umane pe o period mare de timp permi3ndelaborarea unor !trateii eneretice pe termen lun4

E!te r!p3ndit pe o arie eorafic mult mai lar dec3t petrolul !au azul natural4Preul e!te relativ !tabil fiind puin influenat de factori politici4

u exi!t probleme maBore privind tran!portul de la !ur! la con!umator4

Exi!t tenoloii mature din punct de vedere comercial care permit o utilizare

Dcurat a crbunelui cu impact minim a!upra mediului nconBurtor4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

9/63

1.+. CAR,UNE*E


7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

10/63

1.+. CAR,UNE*E


Fimitrile cele mai importante privind utilizarea crbunilor !unt provocate n

!pecial de puternicul impact pe care l au a!upra mediului nconBurtor4 #e aminte!cn ace!t !en! emi!iile de pulberi oxizi de !ulf oxizi de azot dioxid de carbon4 Pentrureducerea emi!iilor aferente primelor trei cateorii de noxe exi!t la ora actualtenoloii mature din punct de vedere comercial capabile ! !ati!fac cele mai!evere re!tricii4 :in punct de vedere al dioxidului de carbon (care contribuie n mod!ub!tanial la amplificarea efectului de !er) crbunele !e caracterizeaz prin cea

mai ridicat emi!ie !pecific n raport cu cantitatea de cldur rezultat prin ardere(Ciura 141)4

Ci4 141 Emi!ia de "G2pentru 1 HItrezultat din arderea combu!tibilului

5n con!ecina n urmtoareledecenii eforturile vor fi ndreptate

n!pre dezvoltarea unor tenoloiiperformante mature din punct devedere comercial care ! a!iurereinerea 9i !ece!trarea dioxiduluide carbon rezultat din ardereacombu!tibililor fo!ili4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

11/63


1.0. PETRO*U*

Petrolul rm3ne o enerie primar deo!ebit de cutat datorit avantaBelor importante pecare le ofer at3t din punct de vedere al valorii !ale eneretice c3t 9i al proprietilor !ale fizico/

cimice4 Jtilizarea lui e!te la ora actual nrdit at3t de reducerea rezervelor c3t 9i de acce!uldificil la zcminte repartizate n mod ineal din punct de vedere eorafic4 Jn alt dezavantaBmaBor al petrolului e!te leat de pre care prezint fluctuaii importante de multe ori din cauzepolitice4

:up cum !e poateob!erva rezervele certerecuperabile de petrol pot!ati!face cererea mondialpentru aproximativ *0 de ani4

Jn element demn deremarcat e!te concentrareadeo!ebit a rezervelor din

zona Grientului $iBlociu(pe!te 6* % din totalulrezervelor mondiale)4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

12/63

1. GA2U* NATURA*


-azul natural e!te definit ca un ame!tec de idrocarburi care e!te exploatat n!tare azoa! 9i a crui component principal e!te reprezentat de metan4 5nultimele decenii azul natural a devenit com$usti$i"u" preferat 3n raport cuc#r$une"e sau petro"u"4 3n principa" in urm#toare"e moti!e

-azul natural e!te un combu!tibil relativ Dcurat din punct de vedere ecoloic cuemi!ii redu!e de oxizi de !ulf oxizi de azot 9i pulberi4 :atorit raportuluicarbonKidroen mai !czut dec3t n cazul crbunelui 9i petrolului emi!iile de dioxid

de carbon !unt de a!emeni !imitor mai redu!e (vezi Ciura 141)4Aria eorafic de r!p3ndire e!te mai lar dec3t n cazul petrolului4 Pe!te

de ri po!ed zcminte !emnificative de az natural4

Au fo!t dezvoltate tenoloii indu!triale de mare eficien care funcioneaz pebaz de az natural (ex4 ciclurile combinate aze/abur)4

"a e&a!anta/ principa" !e menioneaz problemele pe care le implictran!portul de la !ur! la con!umator4 Ace!t tran!port nece!it exi!tena unorconducte mai!trale de mare capacitate care n multe cazuri trebuie ! traver!ezeteritoriile unor tere ri4 :e a!emeni preul azului natural e!te mult mai in!tabil dec3tn cazul crbunelui4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

13/63

1. GA2U* NATURA*


7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

14/63

1.5 URANIU*


Jraniul reprezint una din !ur!ele primare cu concentrare eneretic deo!ebit de ridicat4:atorit reactivitii cimice ridicate uraniul nu e!te nt3lnit n natur n !tare metalic ci !ubform de oxizi (JG2 J'G) fo!fai !ilicai etc

5n anul 1=== cererea mondial de uraniu a fo!t de aproximativ 61 600 tone aBunand la*00 & =00 toneKan n 2014 Aproximativ % din cererea anului 1=== a fo!t acoperit dinproducia zcmintelor de uraniu re!tul provenind din alte !ur!e cum ar fi !tocurile deBaexi!tente de combu!tibili nucleari !au arme nucleare dezafectate4 Pe plan mondial pe!te =0 %din producia de uraniu e!te a!iurat doar de 10 ri dintre care cel mai important e!te "anada( 21* tone de uraniu n 1=== cea ce reprezint aproximativ 22 % din total)4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

15/63

1.5 URANIU*


Colo!irea uraniului n aplicaii civile e!te !tr3n! leat de dezvoltarea centralelornuclearoelectrice ("E)4 :e9i n perioada 1=0 & 1==0 eneretica nuclear !/aconfruntat cu crize maBore cum ar fi accidentele de la

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

16/63

1.6 ENERGIA 7IDRAU*ICA


Eneria idraulic reprezint cea mai important !ur! reenerabil de enerieacoperind aproximativ 1 % din cererea mondial de enerie electric4 5n mod

convenional noiunea de enerie idraulic e!te a!ociat doar cur!urilor de ap alte!ur!e primare pe baz de ap (cum ar fi eneria valurilor !au mareelor) fiinda!imilate la cateoria #ur!e reenerabile de enerie4 :e9i ocup deBa un rol maBor nbalana eneretic mondial exi!t n continuare un potenial tenic 9i economicimpre!ionant care nu a fo!t pu! nc n valoare 9i care ar putea contribui n viitor laacoperirea cererii de enerie electric4

:intre avantaBele certe oferite de eneria idraulic !e pot amintiM ;e!ur!ele !unt lar r!p3ndite pe lob pe!te 10 de ri di!pun3nd de poteniale

idroeneretice !emnificative4M

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

17/63

1.6 ENERGIA 7IDRAU*ICA


$icroidrocentralele formeaz o cateorie di!tinct at3t !ub a!pect tenic c3t 9ifinanciar4 5n eneral n acea!t cateorie !unt cuprin!e "OE cu o putere electricin!talat mai mic de 10 $I4 $icroidrocentralele !e limiteaz la intere!ele devalorificare a unor !ur!e relativ mici de enerie idraulic fiind promovate n eneral

de colectiviti locale !au de indu!tria de capacitate mic 9i miBlocie4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

18/63

BIOMASA O im*ortant+ surs+ regenerabi"+ ,e energie

Jtilizarea bioma!ei ca !ur! de enerie e!te de intere! datorit urmtoarelorbeneficii

.ioma!a e!te o !ur!a reenerabil de enerie cu potenial durabil 9i relativecoloic4

G ama foarte mare de materiale diver!e !unt di!ponibile din bioma!aoferind utilizatorului !pre exploatare multe caracteri!tici !tructurale noi4

Jtilizarea !porit a bioma!ei ar putea extinde durata de via a rezervelor depetrol brut4

"ombu!tibilii din bioma! au un coninut neliBabil !ulf 9i prin urmare nucontribuie la emi!iile de dioxid de !ulf care provoac ploile acide4"ombu!tia bioma!ei produce mai puin cenu9 dec3t arderea crbunelui

iar cenu9a produ! poate fi folo!it ca !ol aditiv la ferme etc"ombu!tia de9eurilor aricole 9i fore!tiere precum 9i a de9eurilor !olide

municipale pentru producerea de enerie e!te o utilizare eficient a de9eurilor care

reduce problema !emnificativ de eliminare a ace!tora n !pecial n zoneleurbane4.ioma!a e!te o re!ur! intern care nu e!te !upu! fluctuaiilor preului

mondial !au incertitudinilor de aprovizionare din importurile de combu!tibili4.ioma!a e!te o !ur! curat reenerabil de enerie care ar putea

mbunti mediul no!tru !ecuritatea economiei 9i eneriei

Jtilizarea bioma!ei ar putea fi o modalitate de a preveni producerea uneicantiti mari de dioxid de carbon n atmo!fer4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

19/63

BIOMASA

5n conformitate cu definiia dat de :irectiva 200=K2K"E $iomasa e!te

D!rac-iunea bio,egra,abi"+ a *ro,use"or. ,e/euri"or /i re#i,uuri"or ,e originebio"ogic+ ,in agricu"tur+ 0inc"usi1 substan-e 1egeta"e /i anima"e2. si"1icu"tur+/i in,ustrii"e cone3e. inc"usi1 *escuitu" /i ac1acu"tur+. *recum /i !rac-iuneabio,egra,abi"+ a ,e/euri"or in,ustria"e /i munici*a"e4

Acea!ta n!eamn c n condiiile unei proce!ri indu!triale adecvate

bioma!a proa!pt recoltat poate fi convertit n produ!e !imilare cu ga&u" natura"!au cu com$usti$i"ii "ic)i&i sau so"i&i4

Prin aplicarea unor variate proce!e de tran!formare cum ar fi ardereaazeificarea !au piroliza bioma!a poate fi tran!format n 8$io9com$usti$i"i:pentru tran!port 8$io9c#"ur#: !au 8$io9e"ectricitate:.

Defini(ia $iomasei

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

20/63

4ORMAREA BIOMASEI

.ioma!a botanica e!te formata prin con!ersia io;iu"ui e car$on -CO+ dinatmo!fera n )ira i e car$on cu aButorul eneriei !olare 3n pre&en a c"orofi"ei i

apei4 Plantele ab!orb eneria !olar printr/un proce! numit foto!inteza4 5n prezen aluminii !olare de anumite lunimi de und plantele verzi de!compun apa pentru aob ine electroni i protoni i ! le utilizeze pentru a tran!forma "G 2 n lucoz(reprezentata "OmGn) eliber3nd G2 ca un produ! rezidual4 Proce!ul poate fireprezentat de acea!t ecua ie

Pentru fiecare mol de "G2tran!format nlucide !au lucoz din bioma! !eelibereaza 1 mol G24 Ace!t oxien provine dinapa pe care planta o ia din !ol !au dinatmo!fer4

Eneria cimic !tocat n plante trece laanimale i la oamenii care iau plantele caran4 ;eziduurile animale i umanecon!tituie bioma!a de a!emenea4

)

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

21/63

Conce*tu" genera" a" abor,+rii ,urabi"e

Ieraria criterii"or ,urabi"it+-ii *entru *roiecte"e ,e biomas+ 0Crucib"eCarbon. 56672

BIOMAS) 8I (URABILITATE

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

22/63

TIPURI DE ,IOMAS scinarea po"imeri"or in materia organic> cu

formarea unui az ce conine n principal metan 9i dioxid de carbon 9i mici cantitWi deamoniac idroen !ulfurat 9i mercaptani4 Proce!ul are loc n mai multe etape

1.escompunerea 3ntr9un meiu nu neap>rat anaero$ a materialului bioma!iccomplex de cWtre o populaie eteroenW de microorani!me4 Acea!tW de!compunere cuprinde)iro"i&a materia"u"ui ce"u"o&ic"a g"ucie simp"e a proteinelor la aminoacizi a lipidelor laacizi ra9i a amidonului 9i lininei la compu9i aromatici4 ;ezultatul primei etape e!te o

bioma!W !olubilW n apW4+.3n">turarea atomi"or e )irogen ai materia"u"ui $iomasic (conver!ia lucidelor n

acid acetic) nlWturarea rupei carboxil a aminoacizilor 9i !cindarea acizilor ra9i cu ma!WmolecularW mare n acizi cu ma!W molecularW mai micW obin3ndu/!e n final acidul acetic4Ace!te reacii !unt reacii de fermentaie realizate de cWtre bacterii acidofile4

0.formarea $ioga&u"ui in aci acetic printr/un !et de reacii de fermentare realizate decWtre bacteriile metanoene4 Ace!te bacterii nece!itW un mediu !trict anaerob4 Primele douWetape pot dura c3teva ore !au zile iar ultima etapW c3teva !WptWm3ni n funcie de naturamateriei prime4

Activitatea bacteriilor e!te inibatW de prezena !Wrurilor metalelor penicilinei !ulfurilor!olubile !au a amoniacului n concentraie mare4

c2 PROCESE (E CONVERSIE BIOCHIMIC; A BIOMASEI

CONVERSIA BIOMASEI

THERMOCHEMICAL PRO(UCTION O4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

53/63

BUIL(IN$ BLOC

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

54/63

BUIL(IN$ BLOC

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

55/63

BUIL(IN$ BLOC

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

56/63

BUIL(IN$ BLOCIMETIL4UR4URAL

PRO(UC IA (E HM4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

57/63

PRO(UC IA (E HM4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

58/63

#cema de reac ie pentrude!idratarea fructozei

PRO(USE SECUN(ARE (IN HM4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

59/63

PRO(USE SECUN(ARE (IN HM4

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

60/63

BUIL(IN$ BLOC

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

61/63

BUIL(IN$ BLOC

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

62/63

"onver!ia catalitic acelulozei n alcooli zaarici

ACI( LACTIC

7/23/2019 Curs 1-2 Conversie 2015

63/63

"onver!ia de fructozei i lucozei n acid lactic4

curs 1-2 conversie 2015

Documents