Оглавление
Евгений Панцхава. Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз: Теория и практика
Предисловие
Часть первая. Биоэнергетика: мир и Россия
Глава 1. Введение
1.1. Биоэнергетика – самостоятельный сегмент мировой энергетики
1.2. Биотопливо третьего поколения
1.3 История развития промышленной биоэнергетики в России
Литература
Глава 2. Биомасса
2.1. Биомасса – сырье для производства топлив и энергии
2.2.Источники биомассы
2.3. Энергетический потенциал биомассы России
Литература
Глава 3. Общие вопросы биотоплива и биоэнергетические технологии
3.1. Поколения растительных биотоплив [3-36]
3.2. Растительное сырье разделяют на три поколения
3.2.1. Растительное сырье первого поколения
3.3. Растительное сырье второго поколения
3.4. Растительное сырье третьего поколения
3.6. Зачем нужны биотоплива
3.7. Мировой возобновляемый энергетический ресурс
3.7.1. Твердое топливо
3.7.1.1. Использование древесного топлива и торфа
3.7.1.2.Дрова
3.7.I.3. Древесные гранулы
З.7.1.4. Древесная щепа
З.7.1.5. Энергетические леса
З.7.1.6. Переработка мусора
3.7.2. Жидкое биотопливо
З.7.2.1.Использование биоэтанола
3.7.2.3.Биометанол
3.7.2.4. Биобутанол
3.7.2.4. Диметиловый эфир (ДМЭ)
3.7.2.5.Биодизель
3.7.2.6. Производство биодизеля
3.7.3. Газообразное топлив
3.7.3.I. Биогаз
3.7.3.2. Биоводород
3.7.4. Синтез-газ
3.8. Биотоплива третьего поколения
3.9. Получение моторных топлив из газов газификации растительной биомассы
3.10. Биотопливо – плюсы и минусы
3.11. Термохимическая конверсия биомассы в топливо
3.12. Биотехнологии
3.13. Вклад биомассы в мировое производство энергии
3.14. Масштабы современного производства биотоплив в мире по основным технологиям
3.14.1. Производство пеллет
3.14.2. Газификация
3.14.3. Пиролиз
3.14.4. Получение биоэтанола
3.14.5. Другие виды биотоплив
3.15. Потенциальные возможности развития биоэнергетики в России и современное состояние
3.15.1. Использование древесины
3.15.1.1. Газогенерация и пиролиз
3.15.1.2. Получение этанола
3.15.1.2.1. Меласса
3.15.1.2.2. Картофель
3.15.1.2.3. Сладкое сорго
3.16. Получение биоводорода
3.17. Биодизельное топливо – перспективы производства в России
Литература
Глава 4. Технологии, используемые для производства исходного сырья из биомассы для синтеза моторных топлив разного класса
4.1. Термохимические технологии
4.1.1. Прямое сжигание
4.1.2. Пиролиз
4.1.3. Газификация
4.1.4. Коммерческие и демонстрационные установки газификации биомассы с целью выработки теплоты в Европейских странах и США [4–5]
4.1.4.1. Газификатор Bioneer с восходящим движением газа
4.1.4.2. Газификатор Pyroflow с циркулирующим кипящим слоем
4.1.4.3. Газификатор Lurgi с циркулирующим кипящим слоем
4.1.4.4. Газификатор PRM Energy Systems с восходящим движением газа
4.1.4.5.Другие газификаторы
4.1.5. Сжижение
4.1.6. Быстрый пиролиз
4.1.7. Синтез
4.1.8. Синтетические топлива
4.2. Биотехнологии
4.2.1. Биогазовые технологии
4.2.2. Биогаз полигонов ТБО (свалочный газ)
4.2.3. Производство этанола
4.2.4. Биодизельное топливо
4.2.5. Получение тепловой энергии активным компостированием (микробное окисление)
4.3. Химико-каталитическая конверсия продуктов расщепления растительных полимеров в жидкие углеводороды
4.3.1.Применение биотоплива в авиации
4.3.2. Применение биотоплива в других видах транспорта
4.4. Получение моторных топлив из газов [4-16]
4.5. Газификации растительной биомассы в России[16]
4.6. Новые научные разработки за рубежом – НИОКР [4-17]
Литература
Глава 5. Сырье для биоэнергетики
5.1.Виды биомассы
5.2.Топливо из биомассы (сырье) [17]
5.2.1. Древесные отходы
5.2.2. Отходы сельского хозяйства
5.3. Использование топлива из биомассы
5.4. Клетчатка [5-38]
5.4.1. Микрокристаллическая клетчатка [5-34]
Литература
Глава 6. Твердое биотопливо
6.1. Дрова
6.2. Топливные гранулы и брикеты
Литература
Глава 7. Жидкое биотопливо
7.1. Введение
7.2. Жидкие биотоплива
7.2.1. Биоуглеводороды
7.2.2. Биоэтанол [7–6]
7.2.2.Сырьё для производства биоэтанола
7.2.3. Промышленное производство спирта из биологического сырья
7.2.4.Гидролизное производство
7.2.5.Энергоэффективность этанола
7.2.6.Топливный баланс этанола
7.2.7.Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива
7.2.8. Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива
7.2.9. Биоэтанол, производство биоэтанола [7-17]
7.2.10. Национальные программы по производству и использованию биоэтанола
7.2.12.Прогноз развития рынка биоэтанола в Китае [7-19]
7.3. Биометанол [7-20]
7.3.1. Получение метанола из водорослей
7.4. Биобутанол [7-23]
7.4.1. Экологические Преимущества
7.4.2.Энергетическое содержимое биобутанола и эффект экономии топлива
7.4.3.Октановое число бутанола
7.4.4. Воздушно-топливный коэффициент бутанола
7.4.5. Специфическая энергия
7.4.6. Потенциальные проблемы с использованием бутанольного топлива
7.4.7.Возможные бутанольные смеси топлива
7.5. Диметиловый эфир [7-29]
7.5.1.Организация концерна «Volvo Group» [7-30]
7.5.2.Важное преимущество ДМЭ
7.6. Биодизель [7-33]
7.6.1.Технология производства
7.6.2. Сырьё для производства
7.6.3. Биодизель из водорослей [7-37]
7.6.4.Экологические аспекты применения и производства. Применение
7.6.5.Производство
7.6.6.Ультразвуковая переэтерификация масел в биодизель [7-40]
7.7. Синтетический бензин
7.8. Керосин. Создание реактивного топлива из биомассы [7-42]
7.8.1. Свойства и состав
7.8.2. Авиакеросин
7.8.3. Ракетное топливо
7.9. Бензин [7-43]
7.10. Авиационное биотопливо
7.11. Летаем на биотопливе [7-44]
7.12. Первый полет на биотопливе в латинской америке [45]
7.13. Флора, продуцирующая природные углеводороды – сырье для производства моторного топлива
7.13. Биотопливо в авиации: демонстрация озабоченности [7-54]
Литература
Глава 8. Третье поколение биотоплив – получение биотоплива из водорослей
8.1. Золотая" солярка из водорослей [8–4]
8.2. Биотопливо и биомассы
8.3. Альтернативная энергетика – биотопливо
8.4. Эйхорния
8.4.1. Получение биогаза и электроэнергии
8.4.2. Получение искусственной нефти из Эйхорнии
8.5. Биотопливо из водорослей – решение найдено
8.6. Качественный газ из Днепра – для нас!
8.7. Водоросль и решение глобальных проблем
8.8. Производство биодизеля из водорослей
Литература
Глава 9. Оборудование для получения биотоплива
9.1. Оборудование для производства топливных брикетов
9.2. Древесносжигающие котлы (пеллеты, щепа, брикеты, дрова)
9.2.1. Малые котлы
9.2.2. Автоматические котлы
9.2.3. Использование древесных гранул и щепы в котлах с автоматической подачей топлива
9.2.4. Котлы с ручным управлением
9.2.5. Котлы с нижней подачей воздуха
9.2.6. Котлы со встречной подачей
9.2.7. Эффективность (КПД) котлов
9.2.8. Бак-аккумулятор
9.2.9. Выбор топлива
9.2.10. Дымоход
9.3. Типы котлов для щепы и гранул
9.3.1. Компактные устройства
9.3.2. Котлы с питателем
9.3.3. Котлы с предтопком
9.3.4. Соломосжигающие котлы (солома злаковых, стебли)
9.3.5. Системы централизованного теплоснабжения
9.3.5.1. Котел
9.3.5.2. Требования к качеству соломы
9.3.5.3. Системы отопления мощностью менее 1 мВт
9.3.5.4. Котлы с автоматической подачей топлива
9.3.5.5. Котлы для соломенных тюков
9.3.5.6. Котлы для соломенных гранул
9.4. Получение электроэнергии из биомассы
9.4.1. Газификация [9–3]
9.4.2. Совместное сжигание
9.4.4. Пеллетные котлы
9.5. Крупные газогенераторные станции
9.5.1.Газогенераторная Электростанция мощностью 10 МВт на Возобновляемых Источниках Энергии
9.6. Оборудование для производства биоэтанола
9.7. Оборудование для производства биодизельного топлива
9.8. Малые биогазовые установки
9.8.1. Метантенк
9.8.2. Газгольдер или емкость для хранения биогаза
9.8.3. Система загрузки
9.8.4. Система выгрузки
9.8.5. БУ с плавающим газгольдером
9.8.6. БУ с твердым куполом
9.8.7. БУ с отдельным газгольдером
9.8.8. БУ с мягким газгольдером
9.9. Когенерационные электрогенераторы
Литература
Глава 10. Состояние и развитие биоэнергетики в мире
10.1.Запасы, производство и потребление нефти по странам мира
10.2. Вклад биомассы в мировое производство энергии
10.3. Концепция развития биоэнергетики в Украине
10.4. Передовая украинская технология производства биотоплива из водорослей
10.5. Производство биотоплива из эйхорнии [10-9]
10.5.1. Китай инвестирует производство биоэтанола в Украине [10–10]
10.6. Развитие биоэнергетики в США
10.6.1. Рынок нефти в США
10.6.2. Субсидии на биотопливо в США [10–11]
10.6.3. США. Нефть, газ, уголь
10.6.4. Производство биотоплива – удел избранных
10.5. Биодизель из кофейных зерен
10.6.6. Роль Пентагона в развитии биоэнергетического рынка США
10.6.7. «Нефтезависимость страшна не только экономически»
10.6.8. Нужен океан водорослей
10.6.9. Счета могут быть не оплачены
10.6.10. Пентагон не поскупился на покупку биотоплива [10–32]
10.6.11. Биотопливо и автотранспорт Минобороны США
10.6.12. Истребители F-16 проверят биотопливом [10–34]
10.6.13. США будет производить биотопливо для авиации и флота [10–37]
10.6.15. В США создают новую технологию получения биотоплива. [10–42]
10.6.16. Биотопливо и железнодорожный транспорт в США [10–43]
10.7. Субсидии на биотопливо в отдельных странах ОЭСР
10.8. Европейская политика биотоплива
10.8.1. Европейская политика биотоплива
10.8.2. В ЕС повышаются объёмы импорта биодизеля [10–47]
10.8.3. Налоговый климат
10.9. Развитие биоэнергетики в отдельных странах ЕС
10.9.1. Субсидирование производства биотоплива в ЕС [10–60]
10.9.2. Биодизель в качестве альтернативного моторного топлива
10.9.3. Швеция [10–65]
10.9.4. Финляндия
10.9.5. Норвегия
10.9.6. Нидерланды
10.9.7. Франция
10.9.8. Швейцария
10.9.10. Соединенное королевство
10.9.11. Канада
10.9.12. Индия
10.9.13. ОАЭ [10–83]
10.9.14. Япония
10.9.15. Бразилия
10.9.16. Китай
10.9.17. Австралия
10.9.18. Индонезия
10.9.19. Таиланд
Литература
Глава 11. Биотоплива для авиации и транспорта
11.1. Авиация
11.1.1. Финская компания NesteOil
11.1.2. Шведская биотопливная компания «Swedish-Biofuels»
11.1.3. Биотопливо BtL – Biomass-to-Liquid
11.1.4. Технология компании Licella
11.1.5. Испытания летательных аппаратов на биокеросине
11.1.6. Промышленная экология
11.1.7. Зелёное (Био-) топливо для авиации
11.1.8. Самолетные выбросы (climate Institute)
11.1.9. Авиация и изменение климата
11.1.10. Авиационное биотопливо [11–10]
11.1.11. Европейских инициативы по коммерциализации авиационного биотоплива в Европе [11–24]
11.1.12. Биотопливо в авиации – сырье и технологии преобразования [11–26]
11.1.13. Alitalia и Solena договариваются о производстве биотоплива
11.1.14. Немецкий авиаперевозчик
11.1.15. Авиакомпания Qantas испытает биотопливо из морских водорослей [11–35]
11.1.16. Водоросли для биотоплива на Шри-Ланке, Китае и Европе
11.1.17. Топливо для реактивных двигателей из рыжика, ятрофа, и водоросли
11.2. Моторные топлива [11–37]
11.2.1. Получение гамма-валеролактона
11.2.2. Способ получения левулиновой кислоты [11–38]
11.2.3. Биотопливо для транспорта США
11.2.4. Биотопливо для транспорта ЕС
11.2.5. Компания «Тайота» и биотоплива
11.2.6. Газогенераторные автомобили Финляндии [11–48]
11.2.7. Экологичные автомобили [11–49]
11.2.8. Транспорт на топливных элементах
11.2.9. Биотопливо для автомобильного транспорта
11.2.10. Биометан для транспорта
Литература
Глава. 12. Биоводород
12.1. Свойства водорода
12.2. Водородная энергетика
12.3. Водород в авиации
12.4. Достоинства водорода
12.5. Водород – как сырье для химии
12.6. Биофотолиз
12.7. Фотолиз и фотокатализ
12.8. Искусственные фотокаталитические системы разложения воды
12.9. Технологии фотолиза воды
12.10. Видимый свет и фотокаталитическое получение водорода
12.11. Современные технологии [12–16]
12.12. Водородный транспорт
12.13. Мобильные топливные элементы
12.14. Двигатель внутреннего сгорания и водород
12.15. Этапы перехода к водородной энергетике
12.16. Водородный беспилотный самолет завершил первый испытательный полет
Литература
Глава 13. Син-газ
13.1. Биотопливо нового поколения – син-газ
13.2. Термохимическая конверсия биомассы
13.3. Обзор современных технологий газификации биомассы [13-4]
13.4. Экономические аспекты процесса газификации БМ с целью получения тепла
13.5. Производство электроэнергии при газификации биомассы
13.6. Использование син-газа
Литература
Глава 14. Биоуглеводороды
14.1. Основные направления биопродуцирования углеводородов
14.2. Генномодифицированные продуценты биоуглеводорордов
14.3. Botryococcus braunii (Bb) продуцент углеводородов
14.4. Биобензин и биокеросин
14.5. Производство био-изобутанола и далее био-jet-реактивного топлива [14–10]
14.6 Катализновые процессы производства углеводородного биотоплива [14–12]
14.7. BioForming
14.8. Химические вещества из углеводов Biorefinery [14–15]
14.9. Изопрен
14.10. Другие углеводороды
14.11. Создание генномодифицированных штаммов водорослей-супер-продуцентов биоуглеводородов или Новая надежда К. Вентера: Синтетические Водоросли для биотоплива[14–16]
14.12. Биотопливо из водорослей. Часть вторая: путь вперед [14–18]
14.13. Использование катализатора H + ZSM-5. при Каталитическом пиролизе зеленых водорослей для производства углеводородов [14–20]
14.14. Биодизель из водорослей, Соединенные Штаты Америки [14–21]
Литература
Глава 15. Биотопливный потенциал России. Современное состояние и перспективы развития
15.1. Россия. Современное состояние проблемы по разработке технологий и производств моторных биотоплив из биомассы
15.2. Существует ли альтернатива нефти?
15.3. Лесная древесина – основное сырье для промышленного производства биоуглеводородов в России
15.4. Биотопливо из древесины
15.5. Энергетическое использование древесных отходов как основа безотходности лесозаготовительного производства
15.6. Технологии и оборудование лигноцеллюлозной биоэнергетики
15.7. Древесная целлюлоза – основное сырье для российской биоэнергетики (моторные и реактивные топлива)
15.8. Экологически чистые битоплива [15–23]
15.9. Состояние и тенденции развития лесопромышленного комплекса России. [15–25]
15.10. Биотопливо
15. 11. Использование технологии кипящего слоя для утилизации древесных отходов с получением тепла и энергии. Отечественный опыт [15–26]
15.12. Производство биобутанола из целлюлозы [15–27, 15–28]
15.13. Производство диметилового эфира. Надежды конструкторов, водителей и экологов [15–30]
15.14. Производство биодизельного топлива
15.15. Малотоннажная технология получения дизельного топлива из древесных отходов и торфа [15–47]
15.16. Биодизельное топливо из соломы [15–33]
15.17. Мини-завод шаха "потрам-лигнин-пиролиз" по переработке лигнина, опилок, щепы в бензин и дизтопливо [15–34]
15.18. Энергетические установки на генераторном газе
15.19. Отходы лесопромышленного комплекса – топливо для теплоэлектростанций
15.20. Автотракторная техника на генераторном газе
15.21. Классификация газогенераторов и их конструкции [15–44]
15.22.Технологические схемы газогенераторных установок [15–44]
15.23. Потенциальные возможности России по созданию электростанций на отходах ЛПК, АПК и торфа
15.24. Двигатель внутреннего сгорания, работающий на воде [15–40]
15.25. Генератор синтез-газа – первый шаг к водородной энергетике [15–41]
15.26. Водородная энергетика в России [15–45]
Литература
Глава 16. Технические характеристики, международный опыт и целесообразные объемы создания электростанций на основе использования биомассы в РФ
16.1. Введение
Литература
Часть вторая. Метаногенез. Теория и практика
Раздел первый. Метаногены – представители царства (домена) археа
Глава 17. Введение
Глава 18. Метаногены
18.1. История исследования биогенного метана
18.2. Природный метаногенез
Глава 19. Таксономия и эволюция метаногенов
Глава 20. Метаногены и экстремальные условия их развития
20.1. Сравнительная геномика и молекулярные характеристики
20.2. Ферментативный метаболизм
20.3. Классификация метаногенов [29]
20.4. Геологические эпохи эволюции земли
20.5. Временная шкала возникновения и эволюции живого, начиная с эона археа
Глава 21. Энергетический обмен ментаногенов [34]
21.1. Хемоосмос в археях
21.2. Энергетика метаногенеза
21.3. Биоэнергетика ацетил-КоА пути в Archaea и бактерий: сходства и различия
21.4. Атефазы метаногенов
Глава 22. Экстремальные гипертермофильные метаногены
Глава 23. Роль мембран в биосинтезе метана и получения энергии в виде АТФ
Глава 24. Метаногены и влажность [82]
Глава 25. Метаногены и рН-среды
Глава 26. Метаногены и минерализация
Глава 27. Роль порфиринов, никеля и кобальта в биосинтезе метана
Глава 28. Липиды архебактерий. изопрены метаногенов
Глава 29. Архебактерий, восстанавливающие сульфаты и образующие метан
Глава 30. Анаэробное окисление метана археями
Глава 31. Атмосфера
Глава 32. Выживаемость метаногенов
Глава 33. Метаногены и образование ископаемых углеводородов
Глава 34. Метаногены и нефть
Глава 35. Метаногены, гидросфера и атмосфера. Климат
Глава 36. Энергетика будущего тесно связана с далеким прошлым нашей планеты
Раздел второй. Биогаз и его производство
Подраздел первый
Глава 37. Что такое биогаз?
Глава 38. Исторические корни биогазовых технологий
Глава 39. Развитие биогазовой промышленности в России (ранее в СССР)
Глава 40. Биологическая природа образования биогаза (биометана)
Глава 41. Причины развития биогазовой промышленности в России
Глава 42. Биогазовые технологии и их классификация
42.1. Основные технологические принципы и особенности классификации технологий метангенерации
42.1.1. Технологические принципы и особенности. Сырье и его особенности
42.1.2. Влияние температуры ферментации
42.1.3. Время удерживания
42.1.4. Скорость загрузки биореактора
42.1.5. Перемешивание
42.1.6. Наиболее распространенные используемые технологические схемы биогазовых устаноавок и систем
42.2. Классификация технологий метангенерирования
42.2.1. Классификация реакторов-метантенков
42.2.2. Основы классификации процессов метангенерирования
42.2.3. Принципиальные конструктивные схемы метантенков-биореакторов
42.3. Реакторы I типа
42.3.1. Традиционные метантенки
42.3.2. Реакторы II типа
42.3.3. Реакторы без фиксации биомассы (Системы со взвешенным илом)
42.3.3.1. Анаэробный контактный реактор
42.3.3.2. Анаэробный реактор со слоем активной гранулированной биомассы (UASB-реактор)
42.3.3.3. Реакторы с фиксированной биомассой (Анаэробная очистка на фильтрах)
42.3.3.3.1. Анаэробный фильтр
42.3.3.3.2. Метантенк с фиксированным на носителе слоем биомассы
42.3.3.3.3. Реакторы с псевдоожиженным слоем
42.3.3.3.4. Новые решения в конструкциях анаэробных метантенков
Глава 43. Метантенки промышленные
Подраздел второй
Глава 44. Экспресс-технология переработки ТБО методом рециркуляционно-твердофазной термофильной метангенерацией
Подраздел третий
Глава 45. Современная биогазовая промышленность в мире
Глава 46. Применения биогаза на транспорте
46.1. Использование биометана в грузовом автотранспорте. Замена дизельного топлива на экологически чистый Биометан, изготовленный из сельскохозяйственных отходов
46.2. В Торонто разрабатывают мусоровозы, работающие на биотопливе
Глава 47. Кому выгодно строить биогазовую установку?
Глава 48. Применение биогазовых технологий в народном хозяйстве. Мировой опыт
48.1. Установки промышленного типа
Глава 49. Биогаз в прибалтийских республиках, Республиках Казахстан и Кыргистан
Подраздел четвертый
Глава 50. Применение биогазовых технологий в сельскохозяйственном производстве Германии
50.1. Технологические требования к переработке сельхозотходов
50.1.1. Сырье и субстраты [3]
50.1.2. Одно и многоступенчатый процесс
50.1.3. Благоприятная среда обитания бактерий
50.1.4. Контроль и управление процессом. [3]
50.1.5. Органические удобрения, получаемые в крестьянском/фермерском хозяйстве (местные удобрения) [3]
Подраздел пятый
Глава 51. Новые технологии и виды сырья для получения биогаза
51.1. Конверсия твердых органических веществ в биогаз, или твердофазная метангенерация
51.2. Переработка городского мусора
51.3. Переработка сельскохозяйственных отходов
51.4. Переработка высококонцентрированных осадков сточных вод
51.5. Получение биогаза из торфа
51.6. Бактериальная газификация остаточной нефти
51.7. Использование методов иммобилизации бактериальных ассоциаций для интенсификации процессов метангенерации
51.8. Использование растительной биомассы для получения биогаза
51.9. Экология и энергетика
51.9.1. Комбинорованные технологии получения энергии из биомассы (органических отходов) и их роль в защите окружающей среды и экономике сельскохозяйственного производства России
51.9.2. Экология и биоэнергетика
51.8.3. Биоэнергетика и экономика сельскохозяйственного производства
Литература 2-й части
Заключение
Об авторе:
