Abstrakt og figurer
Biomasse inkluderer alle materialer som inneholder organisk karbon bundet i den kjemiske strukturen til molekyler, som er et resultat av klorofyllinfotosyntesen, utført av autotrofier organismer. Mye biomasse fra landbruks-, landbruksmat- og skogbrukssektorene kan brukes til energiformål, og representerer en essensiell fornybar energikilde som, hvis den forvaltes på riktig måte, kan bidra til å redusere de negative miljøpåvirkningene som oppstår fra utnyttelse av fossilt brensel. Muligheten for å bruke biomasse til en spesifikk produksjonsprosess avhenger hovedsakelig av dens fysiske og kjemiske egenskaper. Denne artikkelen er organisert i to seksjoner: i den første er den viktigste biomassen som brukes over hele verden for energiproduksjon (termisk energi og/eller elektrisk energi), så vel som dens egenskaper, beskrevet. I den andre, de viktigste biomasse-til-energi-prosessene (termokjemiske og biokjemiske konverteringer) er kort forklart. Til slutt diskuteres noen nye teknikker (som biometan og biohydrogenproduksjon) mer detaljert.arasjon av lignocellulose-NHV vs. MC for forskjellige verdier av LHV (kilde: [4]).… Stablet rundvedstokker (til venstre) og flis (til høyre) (kilde: pixabay.com).… Biomasse-til-energi konverteringsprosesser: generell ordning (kilde: [4]).… Tall – tilgjengelig via lisens: CC BYInnhold kan være underlagt opphavsrett.
Oppdag verdens forskning
- 20+ millioner medlemmer
- 135+ millioner publikasjoner
- 700 000+ forskningsprosjekter
Bli med gratisOffentlig fulltekst1Tilgjengelig via lisens: CC BYInnhold kan være underlagt opphavsrett.Biomasse og biodrivstoffMarco Fiala ( ∗ )and Luca Nonini ( ∗∗ )Avdeling for Alandbruk og miljøonmental Sciences – PrOduksjon, Landscape,Agroenergy Universitetet i Milano – Via G. Celoria, 2, 20133 Milano, ItaliaSammendrag. — Biomasse omfatter alle materialer som inneholder organisk karbon bundeti den kjemiske strukturen til molekyler, som følge av klorofyllin fotosyn-avhandling, utført av autotrofier organismer. Mye biomasse fra landbruket,landbruksnæringen og skogbrukssektorene kan be brukt til energiformål, som representerer en es-sential fornybar energikilde som, hvis riktig administrert, kan bidra til å reduserede negative miljøpåvirkningene fra utnyttelse av fossilt brensel. Demulighet for å bruke biomasse til en spesifikk produksjonsproffcess avhenger hovedsakelig av densFysiske og kjemiske egenskaper. Denne artikkelen er organisert i to deler: iden første, den viktigste biomassen som brukes over hele verden for energiproduksjon (der-malenergi og/eller elektrisk energi), så vel som dens egenskaper, er beskrevet. Iden andre, de viktigste biomasse-til-energi-prosessene (termokjemisk og biokjemi-cal-konverteringer) er kort forklart. Endelig, noen nye teknikker (som f.eksbio-metan og bio-hydrogen produksjon) diskuteres mer detaljert.( ∗ ) E-post: marco.fiala@unimi.it( ∗∗ ) E-post: luca.nonini@unimi.it(htt sEPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 2017© Forfatterne, utgitt av EDP Sciences. Dette er en artikkeldistribusjon med åpen tilgangbrukt under betingelsene i Creative CommonsAttribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).1. – Biomasse: Energikilde1 . 1. Definisjon av biomasse.–Theterm biomasse inkluderer alle materialene som inneholderkarbon (C) i organisk form . Planter generelt, som autotrofierer organismer( 1 ), gjennomklorofyllinfotosyntese er i stand til å transformere C fra den uorganiske formen (karbopådioksid, CO 2 ) til organisk form, ved chemiske bindinger med andre elementer, som f.ekshydrogen og oksygen ved bruk av solenergi. Solenergien blir dermed omdannet tilkjemisk energigy i stand til å sette sammen organiske molekyler. Strukturen til disse molekylenekan være veldig enkelt (som i tilfellet med glukose og andre monosakkarider) eller mer komplekse(som i tilfellet med hemicellulose , cel l ulo se og lignin). Rivingen av disse molekylenegjennom biologiske eller fysiske prosesser forårsaker —lukking av syklusen— CO 2 regenerering,som kommer tilbake til atmosfæren. Den kjemiske energien frigjøres dermed og kanbli omdannet til annen energi tja. Som et resultat, så lenge som i den menneskelige tidsskalaenlikevekt opprettholdes mellom bruken (gjennom energikonversjonsprosesser) ogproduksjonen (gjennom fotosyntese), biomasse er — som fornyelse — en uuttømmeligenergikilde. Derfor påvirker ikke bruken av naturressursene for fremtidige generasjoner.Biomasse brukt til energiformål anses å være ” nøytral “.” både når det gjelderøkning av atmosfærisk CO 2 konsentrasjon( 2 )angjøref global oppvarming (forårsaket vedgreenhouse effektforbedring ). Faktisk massen av CO 2 som frigjøres under energienkonverteringsprosesser ( f.eks . forbrenning) er de samme som wsom tidligere absorbert avplanter under klorofenylline fotosyntese.Generelt kan biomasse klassifiseres, med tanke på kildene sektorer , som følgernedturer [1, 2]:- skogbruk (vood og avledede produkter);– landbruk , som er et resultat av både avlinger (biprodukter og energivekster) og husdyravfall (gjødsel og slurry);– industrielt (spesielt landbruksmat og industrirester eller avfall);– urban (organisk Fraksjon av Municipal Solid Waste (OFMSW) og rester avledetfra trær og forvaltning av grønne offentlige områder);– forskjellig ( f.eks . sjøugress).Biomasse-til-energi transformasjoner (eller konverteringer) kan utføres i two forskjelligmåter [1. 3]:– forferdeligctly , i tilfelle av fast stoff (lignocellulosisk) biomasse;– indirectly , gjennom transformasjon til en flytende eller gassformig bærer ( biodrivstoff ).( 1 ) Autotrofier organismer er i stand til å mate ved å bruke bare enkle uorganiske stoffer, da detpenner for planter, som bare trenger CO 2 fra luft, vann og mineralstoffer som absorberesfra jorda.( 2 ) FUtnyttelse av ossil brensel – organiske forbindelser lagret i millioner av år iunderjordisk – er hovedårsaken til den eksponentielle økningen av CO 2 -konsentrasjonen i atmosfærensfære, registrert fra de tidlige tiårene av 1800 (omtrent 280 deler per million (ppm)) til i dag(408 ppm i 2016). Disse enorme utslippsmengdene wikke skulle ha blitt registrerti fravær av menneskelige aktiviteter (utvinning og utnyttelse —forbrenningsprosesser).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201721 . 2. Kjemisk og fysiskal properties . – I naturlig tilstand, den Fresh (wet) Menss(FM) av hver biomasse ( m FM , kg) består av en vannmasse ( m H 2 O , kg) og en DryMasse ( m DM , kg). Uttrykker disse massene som prosenter, fuktighetsinnholdet (MC,se nedenfor) og tørrstoffinnholdet ( 3 ) (DM; %FM) kan be henholdsvis definert [4].Muligheten for å bruke biomasse i en energikonverteringsprosess fremfor i en annenavhenger av dets kjemiske og fysiske egenskaper, hvorav de viktigste er i)Fuktighetsinnhold og ii) karbon/nitrogen-forhold (C/N).1 . 2.1. Fuktighetsinnhold . I en generisk biomasse finnes vann i to former:i) bound , til molekylstrukturen og ii) free , i celler og plantevev. Demassen av inneholdt vann avhenger av: i) klimatiske forhold, ii) høstingsperiode og iii)konserveringsprosesser. Tørkeproffen _cess (både naturlig og kunstig), har som mål å reduserefritt vann, mens mengden bindevann forblir uendret. Den free vann cinnhold(variabel fra 4–5 % til 90–92 %) er parameteren som i tillegg til å påvirke chemisk ogfysiske egenskaper, og dermed energiinnholdet, påvirker for det meste tforsyningstypekjede hvor biomasse kan brukes. The Moisture Innhold kan be refererte til både denm DM eller til m FM ( m H 2 O + m DM ). I det første tilfellet snakker vi om fuktighetsinnholdberegnet på tørr basis (MC DM ; %DM), mens i det andre tilfellet snakker vi om Mois-tur Innhold beregnet på våt basis (MC; %FM). Som et resultat kan vanninnholdet væreberegnet som følger (eq. (1)):MC DM = m H 2 Om DMog MC = m H 2 Om FM= m H 2 Om H 2 O + m DM.(1)1 . 2.2. C/N-forhold . C/N er forholdet mellom C og N kontent av den tørre massen. Dette forholdeter dimensjonsløs og i) i biomasse som stammer fra planter og avlinger generelt ( f.eks .avlingsrester ) det indikerer forbrenningsdegree , mens ii) i biomasse som stammer fradyr (gjødsel, slurry), det avhenger av i) dyrearter , ii) kosthold , iii) gårdsrøyeskuespilleriog iv) type avfallshåndtering .1 . 2.3. Tetthet og bulkdensitet . Tetthet ( ρ ; kg/m 3 ) er definert som massekoninneholdtvolumenheten (m 3 ). Det er viktig fordi det påvirker både fysisk-mekaniskegenskaper (størrelse eller motstand mot stress) og kjemiske egenskaper. ρ av biomasseavhenger av MC: jo større MC, jo høyere ρ , på grunn av økningen av bådeFM og (litt) volumet. I tillegg til ρ er det viktig å vurdere Bulk(tilsynelatendeent) Tetthet ( γ , kg/m 3 ), som indikerer massen i volumenhetenogså med tanke på den tomme spess [4]. Denne parameteren påvirker det tekniske sterktog økonomiske aspekter knyttet til lagring, håndtering og transport av biomasse (tabell I).1 . 2.4. Oppvarmingsverdi . Generelt sett er Heating Value (HV, MJ/kg) representererenergien rslippd fra full forbrenning av biomasse, og dermed er det det grunnleggende( 3 )OrTil Tenl Solid s (TS, %FM).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20173Table I. – Biomasse: preparasjon, bulkdensitet og hoveddimensjoner.Biomasseforberedelse Bulkdensitet ( γ ) Dimensjonerkg/m 3 FM V=volume;φ =dJegenmeterKorn halm Råmateriale 30–40 –urteaktig stilk Små baller (prismatisk) 80–120 (stablet) V=0. 1–0 . 2m3og etterlater energi Sylindriske baller 120–180 (stablet) V=1. 5–3 . 0m3avlinger Storballer (prismatisk) 120–180 (stablet) V=2. 0–4 . 0m3Hakket 150–250 (stablet) 10–250 mmMais stamme og Råmateriale 50–60 (stablet) –blader sylindriske baller 100–150 (stablet) V=1. 5–3 . 0m3BeskjæringsresterRåmateriale 50–70 –Små sylindriske baller 150–210 (stablet) V=0. 6–0 . 8m3Avbrutt 200–300 (stablet) 1–100 mm;V ≤ 2 . 5 · 10 − 3 dm 3WoodLogger 600–700 (stablet) 300–1000 mm;300–400 (stablet) V=1. 5–15 dm 3Avbrutt 200–300 (stablet) 1–100 mm;V ≤ 2 . 5 · 10 − 3 dm 3Sagflisfresing _ prosess 120–180 (stablet) 1–5 mmMais ensilasje Kutt 450–750 (presset) 10–25 mm350–400 (stablet)Pelletsekstruderingsprosess _ 800–900 (stablet) φ< 25 mmBriketter Ekstruderingsprosess 190–340 (stablet) φ> 25 mm;V = 1–1 . 5dm3Olivenoljerester Komprimering. 400–500 (stablet) 1–5 mmsentrifugeringsprosessDruerester Kompresjonsprosess 250–500 (stablet) 1–5 mmRis/kornskall Separasjonsprosess 130–140 (stablet) 1–5 mmDyreslurry Samles/flyttes av pumper 1000 (stablet) –Husdyrgjødsel Samlet/flyttet 500–650 (stablet) –av mekaniske enheterEPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20174Fig. 1. – Varasjon av lignocelluloseholdig NHV vs. MC for forskjellige verdier av LHV (kilde: [4]).energiparameter for å karakterisere lignocelluloseholdig biomasse som kan brukes til termo-kjemisk comversjoner . HV kan uttrykkes som– Grov hanspise Value (GHV, MJ/kg DM), som representerer energien som frigjøres frafullstendig forbrenning, ved konstant trykk, av en enhet tørr lignocillulosiskbiomasse etter avkjøling ved 25 ◦ C forbrenningsdampene og derfor tar inn ita hensyn til den termiske energien (ET; MJ) som frigjøres i kondenseringen av vannetgenerert under den fullstendige C-oksidasjonen( 4 ). GHV kan beregnes under hensyntagen tilta hensyn til mengden C, H, O, N, S, som well som aske, som følger [5] (eq. (2)):GHV = 85 . 65 + 137 . 04 · [C] + 217 . 55 · [H]+ 62 . 56 · [N] + 107 . 73 · [S](2)+8. 04 · [O] − 12 . 94 · [Aske] (MJ / kg DM)– Senk hanspise Value (LHV, MJ/kg DM) som bestemmes ved å trekke fraGHV varmen fra vannkondensering (faktisk vapor blir vanligvis frigjort og taptvia en skorstein inn i atmosfæren);– Nettooppvarming Value (NHV, MJ/kg FM), som representerer ET virkelig recoverabelfra biomassen, tatt i betraktning varmen for evaporering m H 2 O . Praktisk talt,en brøkdel av ET rslippd i løpet av ful l forbrenning process må be vant tilfordampespiste biomassen free vann og konseden er derfor ikke tilgjengelig for sluttbrukeren(eq. (3)):NHV = LHV · 1 − MC100 − 2 . 261 · MC100 ,(3)hvor 2.261 MJ/kg (lik 540 kcal/kg) er varmen til vann vaporisering.( 4 ) Den kumulative reaksjonen til den komplette comdannelse av en organisk forbindelse er C x H y O z +O 2 → CO 2 + H2 O + Energi (varme).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20175Således, i definisjonen av energikarakteristikkene til en lignocelluloseholdig fersk biomasse,det er nødvendig å kjenne til MC value, for å beregne NHV (fig. 1).1 . 3. Planteavledet biomasse . – Denne biomassen består i hovedsak av en blanding av tre eller-ganiske forbindelser med høy molekylvekt: i) cel lulose (en lineær polymer av vannfriglukose), ii) hemicellulose (en relativt kort og forgrenet blandet polymer bestående avsukker med 5 og 6 C-atomer) og iii) lignin (et kompleks av tredimensjonal polymerhovedsakelig bestående av fenoler, som sikrer kompakthet og mekanisk styrkevev).I tillegg kan det være andre komppounds (som harpiks, fett, oljer, voks, stivelse,sukkerarter, proteiner, garvesyrestoffer, pigmenter, alkaloider osv.) og i mindre mengde,uorganiske elementer (Na, K, Mg, Ca, Cd, Zn, As, Pb, S, Cl, N, P, Si, Al, etc.). Angåendegrunnstoffsammensetningen, hovedelementene er: i) C, ii) H, iii) O, iv) N og, i mindremengde, v) alkaline og tungmetaller. Sammenlignet med fossilt brensel er innholdet av C, N ogS av biomasse er lavere, men contelt av O, H og aske er høyere.1 . 3.1. Landbruksbiprodukter . Landbruksbiprodukter er avtilgjengelig i feltet:i) under avlingens biologiske syklus ( f.eks . beskjæringsrester) og ii) ved høstingdriften av hovedproduktet ( f.eks . kornhalm, maisstubber, etc.). Selv om av-produkter har noen kritiske aspekter, som i) sterk sesongvariasjon , ii) høsting seriodtetthet , og iii) høy spredning på territorium , advantage er greved tilgjengelighet [6].I tempererte klima har biprodukter tilgjengelig på slutten av avlingens biologiske sykluseen C/N > 50 (lignifisert) og MC < 30 %; omvendt, hvis deres tilgjengelighety oppstår tidligerestadier av den biologiske syklusen, er C/N mye laver ( < 30) og MC er høyere ( > 40–50 %).Muligheten til å gjenopprette en landbruks-by-produkt for dets verdivurdering (råmate-rial for industrielle formål, energikonvertering, etc.) må alltid være nøye evaluerttatt i betraktning at nUtrients og organisk materiale fjernes fra jorda ogvil ikke være tilgjengelig for de påfølgende avlingene(5 ). Med gjentakelsen av den samme pro-duksjonssyklus ( monokropping), bør bruken av biprodukter generelt unngåstilfeller der de fjernesal forplikter bonden til en påfølgende reintegrering av jordressurser(NPK-gjødsling og/eller husdyravfall — mannure og/eller slurrydistribusjon).1.3.1.1. Halm biprodukter . I denne kategorien alle biprodukter avledet fra urteraceouskorn crops er inkludert: i) ceekte strå (hovedsakelig fra myk og hard hvete, bygg),ii) ris straw og iii) mais- og solsikkestilker . Denne typen biomasse består avblader og stilker som, når hovedproduktet høstes, blir liggende på jorden. DeC/N-forholdet er ganske høyt og MC er generelt < 20 %. Askeinnholdet er høyere enn( 5 ) Biprodukter avledet fra urteaktige avlinger som leverer produktene under den biologiskeavlingssyklus (bær, røtter, knoller), veldig rike på NPK, blir vanligvis liggende på jorden og begravetmed påfølgende jordarbeiding. På den annen side, biprodukter avledet fra urteaktigeavlinger som leverer produktet (vanligvis, frø) på slutten av avlingssyklusen, med høyt innholdav hemicellulose/lignin og sakte nedbrytbare fra jordbakterier, høstes og utnyttes( f.eks . for energiformål).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20176Table II. – Landbrukalle biprodukter (for halm): utbytte, sammensetning, LHV og energi etilsvarende.Halmutbytte _FuktighetCHON S Cl AskNedreEnergibiomasseInnhold Oppvarmingekvivalent(MC) Value(LHV)t/ha DM %FM % DM % DM % DM % DM % DM % DM % DM MJ/kg DM tå/haHvete 2,5–7,0 12–15 43,2 5,0 39,4 0,6 0,11 0,28 11,4 16.3–16.7 0,98–2,76stråBygg 2,0–4,5 12–15 39,9 5,3 43,8 1,3 – – 9,8 16,0–16,4 0,78–1,75stråRisrør 3,5–6,0 20–30 41,8 4,6 36,6 0,7 0,08 0,34 15,9 15.1–15.5 1,3–2,2Maisstilk 4,5–7,5 40–60 43,7 5,6 43,3 0,6 0,01 0,60 6,3 16,3–16,7 1,8–3,0Maiskolber 0,7–0,8 40–50 46,6 5,9 45,5 0,5 0,01 0,21 1,4 17,4–17,8 0,29–0,34Solsikke 3,0–5,0 15–20 45,0 5,1 38,0 1,1 0,11 0,16 10,5 16.1–16.5 1,2–1,9forfølgeTable III. – Landbrukalle biprodukter (for wood-rester): utbytte, sammensetning, LHV og energytilsvarende.Beskjæringsutbytte _FuktighetCHON S Cl AskNedreEnergiresterInnhold Oppvarmingekvivalent(MC) Value(LHV)t/ha DM %FM % DM % DM % DM % DM % DM % DM % DM MJ/kg DM tå/haGrapevine 1,5–2,0 45–55 46,8 5,8 43,5 0,8 0,03 0,09 2,9 17,6–18,0 0,64–0,85Oliventrær 1,0–1,5 35–45 50,0 6,0 41,0 0,5 0,04 0,01 2,5 18,4–18,8 0,44–0,67Ffrukttrær 0,5–1,7 35–45 48,0 5,5 43,0 0,5 0,03 0,01 3,0 18,1–18,5 0,22–0,74biomasse av tre; i noen species (ris) asken har lavt smeltepunkt på grunn av det høyeinnhold av silika. I Europaean Union (EU), er halmhøsting vanligvis utførtut med rund-/firkantballepresser i: i) juni-juli for korn, ii) slutten av oktober for ris, og iii)September-oktober for mais (avhengig av modenhet FAO-klasse( 6 )). Tkan jegjeg viserde viktigste energikarakteristikkene til denne typen biomasse.( 6 ) Klassifiseringen vedtatt av FAO (Food and Agriculture Organization of the United Na-tions) er basert på modningsdagene til avlingsvarianteny, tilordne et tall fra 100 (dentidligst) til 800 (siste) og øker modningsdagene på omtrent 5–10 i hver klasse.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201771.3.1.2. Trebiprodukter . Denne kategorien inkluderer beskjæringsrester som følge avkutteoperasjoner av frukttreavlinger [2]. Den mest importante arter er: i) vinranke,ii) oliventrær med forskjellige avlsformer og iii) frukttrær. Disse restene frigjørespå jorda under beskjæringsoperasjoner. Deres trevev har et middels lavt C/N-forholdog MC er omtrent 45–55 %. Ask innholdt, hovedsakelig på grunn av tilstedeværelsen av bark,er ikke ubetydelig. Den gjenopprettedeery periode er etter beskjæring operasjoner, som vanligvis tarsted i vegetasjonsperioden, når hovedproduktet har been allerede høstet( 7 ).Tstand III viser de viktigste energiegenskapene til trebiprodukter som kommer fra beskjæringoperasjoner.1 . 3.2. Urteaktige energivekster .1.3.2.1. For korn . Bruken av korn til energiproduksjon, men er det ikkeutbredt i EU, er basert på stivelse coninneholdt i kornendospermen, som: i) drivstofffor varmegenerering (forbrenningsprosess) og ii) råstoff for bioetanolproduksjon(gjæringsprosess). I Italia, mais ( Zea mais) er den mest brukte avlingen for energipro-duksjon [4] fordi den, sammenlignet med vinterkorn (hvete, bygg), har en høyere LHV(15.1–16.2 MJ/kg DM) og et høyere kornutbytte (7,5–10 t/ha DM). Som drivstoff, maiskornhar “standard” egenskaper (størrelse, γ , MC, LHV) og den er lett avtilgjengelig. Dette tillaterden enkle organiseringen av svært korte forsyningskjeder. Dessuten muliggjør det bruk av prod-ucts tidligere forurenset av mykotoksiner, hvis bruk som mat forhindres (eller sterktbegrenset). Hovedgrensene, i tillegg til de etiske aspektene knyttet til brukenav mat som energikilde, gjelder i) klorutslipp og ii) askeproduksjon (1,2 %DM) med lavt smeltepunkt.1.3.2.2. For lignocelluloseholdig biomasse . I Sør-Europa, økende oppmerksomhet rettes motnoen urteaktige avlinger med lang (flerårlig) biologisk syklus og høye biomasseavlinger.Disse avlingene er: i) miscanthus ( Miscanthus spp. ), ii) kjempe cane ( Arundo donax )enndiii) sorghum ( Sorghu mvul ger ). Utbyttet av disse avlingene (tabell IV) kan hhv29 t/ha · år DM, 27 t/ha · år DM og 14 t/ha · år DM. Disse biodrivstoffene som regel haet høyt askeinnhold med sterk level av silika (lavt smeltepunkt) som reduserer effektivitetenav konverteringsprosessen, og det kan være en kilde til forurensning.1.3.2.3. For fermenterbar biomasse . Bruk av biomassederivated fra avlinger dedikert tilden anaerob fordøyelsesprosessen (AD), for eksempel organiske matriser i tillegg (samfordøyelse)til husdyravfall (slurry, gjødsel), eller til og med som den eneste komponenten i “rasjonen”-støttenplyndret til kokere, har gradvis spredt seg [7]. Også i dette tilfellet, selv om bruken avtriticale, sorghum og raigrasensilasje har nylig spredd seg, referansearteni områdene hvor konsentrasjonen av AD-planter i samtidig fordøyelse er større (Po Dalområde) er mais (høstet ved voksaktig modning). Tabell V viser hoved-ckjennetegn vedde mest utbredte avlingene dyrket i Italia for fermenbordbiomasseproduksjon.( 7 ) Som oftest, beskjæringsrestene forblir mellom to rows av trær til begynnelsen av våren,delvis tørking.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20178Table IV. – Herbaceous energigy-avlinger (for lignocellulosebiomasse): utbytte, komposisjon, LHV ogenergi etilsvarende.Lignocelluloseutbytte _FuktighetCHON S Cl AskNedreEnergibiomasseInnhold Oppvarmingekvivalent(MC) Value(LHV)t/ha DM %FM % DM % DM % DM % DM % DM % DM % DM MJ/kg DM tile/haMiscanthus 15,5–29,0 15–20 41,3 7,4 48,3 0,1 0,10 0,00 2,8 17,4–17,8 6,5–12,2spp.Arundo donax 17,0–27,0 50–60 41,2 7,2 46,9 0,8 0,19 0,00 3,7 17,4–17,8 7,2–11,4Sorghum 11,0–14,0 22–26 38,8 7,3 49,5 0,6 0,09 0,00 3,7 16,6–17,0 4,4–5,6vulgærtTable V. – Herbaceous energigy avlinger (fermenterbar biomasse): utbytte, kompstilling, biogassutbytte,CH 4 innhold og energy ekvivalent.Ferment en b l e UtbytteTørr VolatilNtot(#) Biogass CH 4 Energibiomassematerie Faststoffutbytte _ innhold ekvalent(TS) (VS)t/ha DM %FM %TS kg/t DM m 3N /t VS % vol. ( ∗ ) tå/haMaisensilasje 13.0–23.0 30–35 85–90 1,1–2,0 500–600 52–57 2,6–4,6(FAO 700)Sorgumsilasje 13.0–16.0 28–35 89–93 1,4–1,9 550–650 50–55 2,8–3,5Sukkerbete 1,2–1,7 21–25 90–95 2,4–2,8 450–550 55–60 0,24–0,34(#) Organisk og uorganisk.( ∗ ) LHV av CH 4 : 31,6 MJ/m 3N .1.3.2.4. For olje . Olje-energi-forsyningskjeden er utbredt over hele verdenver verden ogmange autoktone arter dyrkes for tidenfor dette formålet: i tropiske områder(Sørøst-Asia, India, Kina og Afrika) de viktigste dyrkede avlingene er: i) oljekompism ( Elaies guineensis ), ii) jatropa ( Jatropha curcas ) og iii) ponger Jega ( Pongamiapinnata) mens i tempererte områder (Sentral-Sør-Europa, Nord-Amerika) mestviktige dyrkede avlinger er: i) voldtektseed ( messingen napus), ii) solsikke ( Heliantusannuus), iii) trins ( Ricinus communis ) eller iv) protein-oljeholdige avlinger, som f.eksoybean( Glicine maks). Tstand VI viser de viktigste energiegenskapene til urteaktige oljefrøavlinger sammenlignet med andre oljefrøarter.1 . 3.3. Tree arter energivekster . Blant kildene til dyrket trebiomasse, ShortRotasjon Coppice (SRC) arter har representert de som hare tiltrakk de flesteinteresse i det siste tiåret [8]. Denne formen for wood arborikultur er interessant fordiEPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20179Table VI. – Herbaceous energigy avlinger (olje): frøavling, olje content, LHV og energi etilsvarende.OljeveksterFrøolje SVO lavere Energiutbytte innhold Varmetilsvar _alentValue (LHV)t/ha FM %FM MJ/kg DM tå/haHelianthus annuus (solsikke) 4,0–4,5 39–40 37,1–37,5 1,3–1,4Brassicen napus (raps) 4,0–4,5 40–42 36,9–37,3 1,3–1,5Glysin maks (soya) 4,0–5,0 17–19 36,6–37,0 0,57–0,71Elaeis guineensis (palmeolje) 10,0–11,0 34–38 36,4–36,8 2,8–3,1Jatropha spp. (jatropa) 0,2–4,0 27–29 36,5–36,9 0,04–0,88Tang 50,0–100,0 65–75 44,5–44,9 3,7–7,5av muligheten til å forenkle dyrkingsteknikken (mechanisering av høstingen-transportvirksomhet). Dette har gradvis ført til kultiveringasjon av noen tre speciesi kortskjæringssving, på samme måte som urteaktige avlinger [6]. I Italia, spesielt i PoVsmug, den mest suksessrike kultivenated species er poppel ( Populus spp. ( 8 )) [9]. Aspektetsom kjennetegner poppelplanten er skjæringssvingen, som definerer både antalletber avtrær per arealenhet (ha) og type mekanisering for høsting og transport.For tiden, det er poppel med følgende skjæresykluser:– to-års syklus (kort rotasjon Forestry, SRF). The wood chips (30–40 t/ha · år FM; MC = 50–55 %; LHV = 17 . 3–18 . 7 MJ/kg DM) har en ved/barkforhold høyere enn den årlige skjæresyklusen avlinger;– fem års syklus (middels rotasjon Forestry, MRF). Treflisens egenskaperligner på de to-yørekuttesyklus (25–40 t/ha · derear FM; MC =50–55 %; LHV = 18 . 0–19 . 4 MJ/kg DM) men, becase i dette tilfellet forholdet mellomved og bark er høyere (på grunn av lavere askeinnhold), har biodrivstoffet høyerekvalitet (“white chip”).Jorden er okkupert i 10–15 år, hvoretter avlingen må eksplanteres (elim-initiering av det radikale apparatet), gjenopprette forholdene som er egnet for dyrking aven annen avling [6].1 . 3.4. Skogbruk mood og wood avledede produkter . Trebasert biomasse kommer fra:i) primærkildees (skogbruk tre, direkte knyttet til den fotosyntetiske aktiviteten til tretrær) og ii) sekondær kildees (treavledede produkter, knyttet til industrielle prosesserog vedlikeholdsaktiviteter, som frukttrær, offentlig grønt, etc.) [10, 11].Wøde vev består nesten utelukkende av: i) C (49–51 %), ii) O (41–45 %) og iii) H (5–( 8 ) Forkortelse av flertall av begrepet “art”.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 2017107%), med små mengder iv) N (0,05–0,4%), v) S (0,01–0,05%) og vi) annet mineralelementer som danner asken (0,5–1,5%). Trebiomasse kan brukes som: i) naturmaterialeog ii) behandlet materiale, etter størrelses- og formtransformasjoner. Typene for tiden avsyke-tilgjengelig på markedet er: Jeg) segs( 9 ) (stykker av woo d, 0,3–1 m lengde), ii) tre hofte ( 10 ),iii) pel le ts ( 11 ) og iv) briketter( 12 ).1.3.4.1. Forestry tre . De viktigste skogforvaltningsverktøyene som definerer bruken av skogbiomasse til energiformål( 13) er Forest Management Plans (FMPs). FMPer etablerer-lisjer organiseringen og rekkefølgen av operasjonene for trebiomasse produksjon,verft og transport utenfor skogen for forskjellig endelig bruk (energi og/eller bygningmateriale). Mange kommersielle tresorter er avtilgjengelig, bringer produksjonenav avfall (borekaksrester) som kan reagereh 20–25 % av den totale tremassen [8]. Deskjærerester blir vanligvis forlatt i skogen (eller nær arbeidsområdene),forårsaker noen ledelsesproblemer (hovedsakelig branner og parasittangrep). Hvis det er økonomiskbærekraftig( 14 ), kan de be gjenvunnet og transformert inntil tre chips (MC = 50–55 %og y = 250–350 kg/m 3 FM, avdslutter på arten og chipping-teknikkene) [9].Tstand VII viser de viktigste energiegenskapene til skogbruksved.Normalt, veden reduseres i stykker (diameter: 50–300 mm; lengde: 1 m ap-nærliggende), for å lette operasjonene med stabling, målinger og estimering, han-dling og lasting/lossing fra lastebilene [10]. Dessuten er tre i stykker vanligviskrydret (ca. 1 år) for å redusere MC fra 55–60 % til 25 %( 15 ). Chipping, påførttil greiner og skjærerester, reduserer volumet kraftig (3–4 ganger) og selv omdette er en advantariff for håndtering-transport-lagring operasjoner, bulkdensiteten til tresjetonger er alltidys lavere (2–3 ganger, på average) enn bulktettheten til rundved (vedsamme MC). Som et resultat, hvor driftsforholdene er gunstige og transportenavstandene er ganske høye, det er mer praktiskt å utføre skogbruksgårder i stand til bådekutte det lille materialet og ordne biomassen med middels stor diameter i rundt trelogger (fig. 2). Flisstørrelsen avhenger av type flishugger. Vanligvis er lengden( 9 ) UNI EN ISO 17225-5:2014-Del 5: Gradert firvedd.( 10 ) UNI NO ISO 17225-4:2014-Del 4: Gradert tre sjetonger.( 11 ) UNI NO ISO 17225-2:2014-Del 2: Gradert tre pellets.( 12 ) UNI NO ISO 17225-3:2014-Del 3: Gradert tre briketter.( 13 ) Den dominerendet skogregjering i kupert og middels fjelltainous områder er kuperte forproduksjon av ved (stammer eller stokker).( 14 ) Fordi for coppice kan produksjonsprosessen være svært kostbar (spesielt i tilfelle avenergiforsyningskjeden), er det viktig å chip alle avtilgjengelig wood. Feller høye trær, som alwaysgi sortimenter med høy kommersiell value, foreløpige operasjoner på unge planter (hvisformålet er å øke stabiliteten til skogen for å maksimere det endelige utbyttet) utføres.Disse operasjonene forårsaker produksjon av store mengder grener, andre rester eller småtrær med en veldig lav kommersiell value. Selv i dette tilfellet er integralet chipping er det enestebærekraftig løsning for å få et lignocelluloseholdig biodrivstoff.( 15 ) Ved lengre perioder med krydder (2 år), i våre klimaer, kan MC be redusertned til 12–15 % (atmosfærisk tørr ved hygroskopisk likevekt med luften).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201711Table VII. – Forest wood: utbytte, kompposisjon, LHV og energi etilsvarende.Treslag UtbytteFuktighetCHON S Cl AskNedreEnergikutteperiode Innhold Oppvarmingtilsvarende(år) (MC) Val u e(LHV)t/ha DM %FM % DM % DM % DM % DM % DM % DM % DM MJ/kg DM tå/haAbies alba 190–270 40–50 49,0 6,0 44,3 0,5 0,01 0,01 0,3 18.5–18.9 85,0–120,9(90–110)Picea ab dvs s 160–240 40–50 50,5 6,3 41,9 0,6 0,01 0,03 0,7 18.3–18.7 70,5–105,8(110–140)Pinus sylvestris 120–145 40–50 49,6 6,5 42,0 0,8 0,01 0,01 1,1 21,7–22,1 62,6–75,7(60–80)Populs spp. 130–170 45–55 48,5 5,9 43,7 0,5 0,01 0,01 1,4 18,0–18,4 56,5–73,9(9–12)Fagus spp. 190–220 40–50 48,3 6,0 44,3 0,6 0,01 – 0,8 18,4–18,8 84,5–97,9(80–100)Quercus spp. 180–220 45–55 49,5 5,4 43,1 0,4 0,01 0,04 1,6 18,1–18,5 78,8–96,3(70–100)Carpinus spp. 55–105 45–55 47,1 6,1 44,1 0,9 0,01 0,04 1,8 17,3–17,7 23,0–43,9(30–40)Ranei bl.apseudoacacia 30–75 45–55 49,1 5,7 42,0 0,6 0,01 0,04 2,5 18.3–18.7 13.3–33.1(30–75)Eucalyptus spp. 130–190 40–50 49,0 5,9 44,0 0,3 0,01 0,13 0,7 18,0–18,4 56,6–82,7(60–70)Fig. 2. – Stablet rundvedstokker (til venstre) og flis (til høyre) (kilde: pixabay.com ).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201712mellom 15 og 50 mm, bredden er abut 50% av lengden og tykkelsen er ca10–20 % av lengden [9].1.3.4.2. Treavledede produkter . Pelletisert lignocelluloseholdig biodrivstoff ( pellets ) stammer fraen industriell prosess for dyrefôr med ekstrudering av materialer i fin størrelse, ved høyt trykk( > 100 stang) gjennom horisontal eller ringformet spores med spesielle seksjonshull. Accord-med en gjeldende definisjon( 16 ), er pelleten en ” komprimering “d biodrivstoff som generelt har ensylindrisk form, fåd kompressing finhakkd biomasse med eller uten brukav pressende tilsetningsstoffer ”. Fordi sammensetningen av råvarene kan være svært ulik.Ferent( 17 ), kan energiegenskapene til det endelige ekstruderte biodrivstoffet også variere.Pellet består av liten sylindre (diameter = 6–10 mm, lengde = 10–50 mm), med en høy”energitetthet” ( ρ MC = 1150–1400 kg/m 3 , γ = 650–700 kg/m 3 , MC = 6–12 %). Deaskeinnholdet er vsvært lav (0,3–1,0 %).Et annet fortettet brensel består av briketter , også oppnådd – i forskjellige former (sylin-drisk, prismatisk) – ved komprimering av en tidligere tørket og pulverisert biomasse(MC = 10–15 %). Briketterproduksjon skjer ved hjelp av alternativ (stempel)presser og de mest brukte radmaterialene er: i) sagflis , ii) halm , iii) risskall , jegv) nøtteskall ,v) kisteee sh el ls ,vJeg) bark-free chips , med eller uten tilsetningsstoffer.1.3.4.3. Wood rester . Wood-rester (f.eksspesielt hvis de har en industriell opprinnelse )og mer generelt den såkalte end-life wood , er svært heterogene og inkludererpakkealdring og containere, byggematerialer, paller, bjelker og bårer for rivingog oppussing, sagflisavfall, tre- og møbelindustrirester osv. Pgaden lange livssyklusen er sluttlevetidens vedrester perfekt krydret (MC < 20%) og,følgelig, deres kvalitet som biodrivstoff er utmerket.1 . 4. Husdyravfall .– Husdyravfall omfatter i) ekskrementer (avføring og urin) og ii) an-imalt avfall (blanding av ekskrementer, søppel, vann, fôrrester og andre animalske rester).Sammensetningen av husdyravfall avhenger av: i) dyrearter, ii) avlsmetoder,iii) fôregenskaper og iv) avfallsbehandleret system (tabell VIIJEG). Generelt, live-lageravfall kan håndteres som: i) slurry (hovedsakelig laget av ekskrementer, matrester ogvann) med flytende eller semi-flytende konsistens (DM < 15%) og moved av pumper , ii) ma-nure (hovedsakelig laget by ekskrementer, food rester, vann og søppel) med halvfast eller fast stoffkonsistens (DM ≥ 20%), flyttet med spader . Energipotensialet til husdyravfallavhenger av sammensetningen, innholdet av flyktige faste stoffer (VS; %DM) spesielt. Avfalletkan brukes i biokjemiske prosesser for å progassformig biodrivstoff, som biogass, bio-metan (bio-CH 4 ) og bio-hydrogen (bio-H 2 ) med høyt kaloriinnholdaluer. Slurry harmest passende kjemisk sammensetning for AD (tabell IX), der nøkkelfaktorene er:i) kompposisjon av biomassen , korrelert til nedbrytningshastigheten, ii) degradability ,whJegchhar synkende verdier for henholdsvis protein, fett, cellulose og lignin( 18 ), iii) toksisity( 16 ) PROBIO Prosjekt, 2004.( 17 ) DL n.152 av april 3., 2006.( 18 ) Mannure brytes ned langsommere enn slurry på grunn av det høyere celluloseinnholdet.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 20171. 3Table VIII. – Breeding species og ekskrementer daglig produksjon.Dyrekategori ViJeggh t Utskillelsesproduksjonkg kg/dagKalv (0–3 måneder) 70 4–5Kalv (3–6 måneder) 140 8–9Yungt biff (6–12 måneder) 230 20–22Yung ku (12–24 måneder) 390 32–36Biff (12 måneder) 400 20–25Melkeku (12–72 måneder) 650 50–55Yungt svin 6–30 2–3Voksende griser 30–80 4,0 (#) ;7.0( § ) ; 14,0 ( ∗ )FatpJeggs 80–160 10–13Purker – 8–9Høner (10–12 måneders syklus på land) 1,8–2,0 0,15 m 3 / år · tSlaktekylling (2 måneders syklus på land) 1,0–1,2 2,0 m 3 / år · tTurkey (4–5 måneders syklus på land) 7,0–7,5 0,9 m 3 / år · t(#) Tørrfôr 2,5:1.( § ) Våtfôr 4,0:1.( ∗ ) Mysefôr.Table IX. – Animalsk avfall (slurry og gjødsel): sammensetning, biogassutbytte, CH 4 innhold ogenergi etilsvarende.BiomasseTørrstoff Volatile Ntot(#) Biogass CH 4 Energi(TS) Faste stoffer (VS) utbytte innhold tilsvarendet%FM %TS kg/t TS m 3N /t VS % vol. ( ∗ ) toe/t FMSLURRIESMelke kyr 10–16 75–85 3,0–4,8 300–450 55–60 0,013–0,021Biff 7–10 75–85 3,8–5,3 300–450 55–60 0,009–0,013Kalver 0,6–2,9 60–75 7,4–17,7 300–450 55–60 0,001–0,003Griser 1,5–6,0 65–80 4,0–13,3 450–550 60–65 0,003–0,010Høner 19–25 70–75 7,0–14,5 300–500 50–55 0,022–0,029GJØDSELStorfe 11–25 65–85 1,2–2,8 200–300 55–60 0,009–0,020Gris 20–28 75–90 1,8–2,0 450–550 60–65 0,039–0,055Ovine 22–40 70–75 1,9–3,5 240–500 60–65 0,028–0,051Slaktekylling 60–80 75–85 4,3–6,7 400–500 50–55 0,086–0,114Chicken (druget) 40–80 60–70 3,4–6,4 450–550 50–55 0,052–0,103(#) Organisk og uorganisk.( ∗ ) LHV av CH 4 : 31,6 MJ/m 3N .EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201714Table X. – Agro-industrielle rester (lignocellulosebiomasse): komposisjon, LHV og energytilsvarende.BiomasseFuktighetCHON S Cl AskNedreEnergiInnhold Oppvarmingekvivalent(MC) Value(LHV)%FM % DM % DM % DM % DM % DM % DM % DM MJ/kg DM tile/t DMRisskall 10–15 41,0 4,3 35,9 0,4 0,02 0,12 18,3 15,1–15,5 0,361–0,370Mandelskall 10–20 44,3 6,0 43,0 1,2 0,02 – 5,6 18,0–18,4 0,430–0,439Walnøttskall 10–20 50,0 5,7 43,4 0,2 0,01 0,03 0,7 18,8–19,2 0,449–0,459Ferskensteiner 15–20 53,0 5,9 39,1 0,3 0,05 – 1,6 19,4–19,8 0,463–0,473Plommesteiner 15–20 49,7 5,9 43,6 0,3 – – 0,5 21,9–22,3 0,523–0,533Oliven steiner 15–20 48,8 6,2 43,5 0,4 0,02 – 1,1 20,1–20,5 0,480–0,490Olivenolje jomfru 20–30 – – – – – – – 15,3–15,7 0,365–0,375rester (#)Olivenolje jomfru 58–72 – – – – – – – 15,3–15,7 0,365–0,375rester ( § )Olivenolje jomfru 48–52 – – – – – – – 15,3–15,7 0,365–0,375rester ( ∗ )Olivenolje eksos 10–15 43,7 5,3 37,8 – 0,64 – 12,5 14,3–14,7 0,342–0,351rester ( ◦ )Druerester 55–65 – – – – – – – 6,8–7,2 0,162–0,172(marc)(#) Diskontinuerlig oljeutvinningsprosess.( § ) Kontinuerlig oljeutvinningsprosess.( ∗ ) 3-fase oljeutvinningssystem.( ◦ ) Oljeekstraksjon med løsemiddel.av noen elementer hvis de er tilstede i høy quantities (spesielt Na, K, Ca, Mg) ogiv) tilstedeværelse av tungmetaller (Cu, Cr, Ni, Zn, Pb) som kan forårsake skade på bakteriermetabolisme. Griseoppslemming , på grunn av de forskjellige typene av dyreavl og ekskrementerfjernealt system, har en ganske variabel DM. Bruken av ” fresh ” slurry, unngå noenmellomlagring (tanker eller laguner) fremmer reduksjon av CH 4 – utslipp oglukt [4].1 . 5. Industriavfall . – Store mengder rester (eller avfall) hentet fra foodprosessering kan enkelt omdannes til energi. Denne gjenværende biomassen er eks-ekstremt heterogen (tabell X), men sammenlignet med landbruksbiprodukter er den mye mindrespredt på territoriet.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 2017151 . 5.1. Olivenoljeekstraksjonsrester, risskall og drueskallrester . Virgin olivenoljeutvinning residue (rester) er biomassen som er igjen etter utvinning ved mekanisksystemer, mens eksosen olivenolje ekstraksjonsrester stammer fra den forrigeetter ekstraksjon med løsemiddelts (hovedsakelig heksan). MC og sammensetning av vi rgi residuesavhenge av utvinningsprosessen( 19 ), som kan (eller ikke) inkludere tilsetning av vanntil olivenene. Før forbrenning fortsetter restene frauous systemer må tørkes;tørkeprosessen er kostbar, men fører til en betydelig økning i NHV. Prosessenfor produksjon av eksosrestene starter fra tørkefasen av jomfruelige rester (opptil MC = 8–12 %), etterfulgt av ekstraksjonen med heksan. Den oppnådde biomassen (liktil 50–55 % av den jomfruelige restmassen) er granulær, med utmerkede energiegenskaper(drivstoff for husholdnings- eller industrielle forbrenningsanlegg). Rice husk er rester av risprosessering og det inkluderer de ytre kornbeleggene (glumes). Det utgjør omtrent 20 %av hele riskornvekten. Kjemisk sammensetning og mengder av risskall avhenger av:i) risvarianty, ii) modningsgrad, iii) høstestingsteknikker, iv) tørkeprosess. Risbruk av skall som biodrivstoff har noen problemer på grunn av: i) høy hardhet, ii) sterkabrasivitet, iii) høyt silikainnhold, iv) low γ (= 130–140 kg/m 3 ) og v) høyt askeinnhold(15–20 %). De viktigste restene fra ønologisk industri er drueskalletresJegdues . De produseres ved å knuse og presse druene sammen med det faste stoffetdeler av drueklasen, i mengder fra 15 til 30 % av druen. Avhengigpå pressingsgraden inneholder drueskallrestene 2–5 % alkohol og 2–6 % avvinsyresalter. Den høye MC-verdien gjør dem egnet for biokjemiske konklusjonerversjoner, menet forebyggendeTørkeprosessen fremmer også bruken av dem som biodrivstoff.1 . 5.2. Våt behandlingsavfall og urban waste . Vått behandlingsavfall, konhensiktsmessig brukti AD-planter, refererer hovedsakelig til agri-food industrirester (skinn og avfall frabearbeiding av frukt, myse, treskevirksomhet, vegetasjonsvann etc.) [8]. Fordimed et VS-innhold høyere enn dyr waste (tabell XI), øker disse organiske materialenebiogassutbyttet. I Tyskland og Italia er det hundrevis av AD-planter matet med våttbehandle avfall, blandet med annen biomasse og/eller animalsk avfall (samfordøying). Ivåt behandling avfall dyr rrester (blod, fett, myse, tarm, mageh innholdts, etc.),hovedsakelig fra kjøttindustrien, er også inkludert. Disse restene har en høy VS og fettinnhold (hvilketh øke den metanogeniske kraften). Hvordannoensinne, deres bruk som biomasse-for-energi prosesser må overholde strenge hygieniske standarder, spesielt i forholdtil den høye luktende kraften. Derfor, disse restene må behandles nøye i ADplanter, tilstrekkelig unnfanget (forbehandlingsseksjon). Til slutt er det too andre typerav fermenterbar biomasse, bemerkelsesverdig for quantitet og fremfor alt på grunn av deres kapasitetillary samling nettverk allerede til stedet i territoriet: i) OFMSW og ii) kloakkslam . OFMSW (tabell XII) er hovedsakelig komposed av food rester (kjøkkenavfall)som har: i) høy MC (70–85 %) og ii) høy γ (500–700 kg/m 3 ). I Italia, til tross for( 19 ) I Italia46 % av olivenoljeproduksjonen utføres ved diskontinuerlige metoder (hydrauliskpresse), 45 % ved kontinuerlige eller 3-trinns metoder (sentrifugalseparasjon), med wetter tillegg. Deresterende 9 % utføres med blandede metoder.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201716Table XI. – Agro-industrielle rester (fermenterbar biomasse): kompposisjon, biogassutbytte, CH 4innhold og energigy ekvivalent.Fermenterbar biomasseTørrstoff Volatile Ntot(#) Biogass CH 4 Energi(TS) Faste stoffer (VS) utbytte innhold ekvalent%FM %TS kg/t TS m 3N /t VS % vol. ( ∗ ) toe/t FMFrester av fruktjuice 25–45 90–95 1,1–1,2 500–600 55–60 0,055–0,100Ffrukt og grønnsaker 5–20 80–90 3,0–5,0 350–500 50–60 0,008–0,030ferske resterMelasse 80–90 85–90 1,3–1,7 300–450 50–55 0,104–0,117Potetrester 6–7 85–95 5,0–13,0 500–600 50–53 0,011–0,013Tomater skreller 27–35 96–97 3,1–3,2 300–400 30–55 0,029–0,038Destillasjon av korn 6–8 83–88 6,0–10,0 400–500 50–55 0,009–0,012resterØlrester 20–25 70–80 4,0–5,0 300–400 50–55 0,021–0,026Myse 4–7 80–92 0,7–1,0 330–400 50–55 0,005–0,009Olivenoljerester 3,5–4 70–75 4,0–5,0 450–550 50–55 0,005–0,006(væske)Druerester 10–14 85–95 og 650–750 50–54 0,025–0,035(væske)(#) Organisk og uorganisk.( ∗ ) LHV av CH 4 : 31,6 MJ/m 3N .Table XII. – Avfallsmaterialer (våt biomasse): composisjon, biogassutbytte, CH 4 cinnhold og energitilsvarende.BiomasseTørrstoff FlyktigeNtot(#) Biogass CH 4 Energi(TS) Utbytte av faste stoffer innhold tilsvarendet(VS)%FM %TS kg/t TS m 3N /t VS % vol. ( ∗ ) toe/t FMFood rester 9–37 80–95 0,6–5,0 650–800 50–60 0,024–0,098(catering industri)Griser maget 12–15 75–86 2,5–2,7 650–800 60–65 0,033–0,041(slakterier)Innhold av storfe vom 18–20 90–94 2,0–3,0 650–800 60–65 0,057–0,063(slakterier)Blod (slakterier) 6–20 93–95 14,7–17,0 600–850 60–65 0,019–0,064Inkubering av prosessavfall 44–48 41–45 5,0–5,5 600–800 60–65 0,063–0,068Ødelagte egg 21–25 95–97 7,8–8,5 600–850 60–65 0,069–0,082Brød behandle avfall 88–92 90–94 nd 740–840 50–60 0,266–0,278Brød (utdatert) 78–82 96–98 nd 710–810 53–57 0,239–0,282Kjeks (utdatert) 90–94 98–99 nd 750–850 50–54 0,279–0,291Mel (utdatert) 86–90 96–98 nd 705–805 51–55 0,253–0,264Cellulosemasse 12–14 89–91 5–13 450–550 50–55 0,021–0,025OFMSW 40–75 50–70 0,5–2,7 300–450 50–60 0,037–0,070(#) Organisk og uorganisk.( ∗ ) LHV av CH 4 : 31,6 MJ/m 3N .EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201717sterk variasjony blant forskjellige byområder, representerer OFMSW, på avalder, 25–35 %av den totale massen av kommunalt fast avfall( 20 ). Den gjennomsnittlige sammensetningen, hvis avfalletstammer fra tørr-våt forskjelltiert innenlandsk innsamling, skiller seg ikke i stor grad frasamlebare organiske rester fra utvalgte brukere (som frukt- og grønnsaksgrossister,fiskemarkeder, dagligvarebutikker og forfriskninger). Tilstedeværelsen av andre fremmede materialer(plast, glass) må være mindre enn 5 % av den totale massen.2. – Biomasse-til-energi-prosesser2 . 1. Generelt .–Inthe termokjemiskal-omdannelser , der kjemiske bindinger er bro-ken gjennom hanat , lignocellulosebiomasse med følgende egenskaper kan be brukte [1,3]:– lav MC (15–40 %);– høy C/N ( > 30).I forbrenningsprosessen omdannes lignocelluloseholdig biomasse direkte til energi,mens i andre ( gassifisering, pyrolysis ) biomasse-til-energi-omdannelser skjer gjennommellomgenerering av flytende eller gassformige forbindelser [11]. Disse “energibærerne” ervanligvis brukt som drivstoff for forbrenningsmotorer ( IC ) (hovedsakelig resiprocatering menogså roterende), genererer mekanisk energi (EM) og deretter elektrisk energi (EE) [4].Tvert imot, for biokjemiskal-konverteringer (hvor kjemiske bindinger brytes occursgjennom virkningen av bakterier) kan biomasse med følgende egenskaper brukes [1,3,7]:– høy MC (70–90 %);– lav C/N ( < 30).Selv i dette tilfellet forekommer biomasse-til-energi-omdannelser (vanligvis gjennom fermentering ).gjennom produksjon av flytende eller gassformige mellomprodukter, som senere brukes som brensel forIC-motorer .Til slutt, er det andre prosesser (mekanisk eller kjemisk ekstraksjon ) gjennom hvilkevegetabilsk fett ( oljer ), til slutt brukt som ren (ren vegetabilsk olje) eller etter en kjemisk modi-fikasjon til metylestere er fjernetved fra biomasse ( frøs , men også alger i nærhetenfremtid) og brukes som biodrivstoff for kjøretøy. Figur 3 viser det generelle opplegget forbiomasse-til-energi konverteringsprosesser.2 . 2. Termokjemiskal processer . – Avhengig av luftmengden brukes til å støtteC-oksidasjonen, er disse prosessene klassifisert som følger [6,11, 12]:– forbrenning , utført med en luftmasse større enn den støkiometriske massennødvendig for fullstendig oksidasjon;( 20 )AccordJegngtoISPREN(Urbant avfall Rapportere 2009 ), den italienske proffreduksjon av urbant fast avfalli 2008 var Om 32,5 Mt (541 kg/innbygger per år, med 541, 619 og 496 kg/innbygger perår, henholdsvis, i de italienske regionene nord, sentrum og sørøyene). Deponiet er fortsattmest utbredt behandlingsmodus, men massen av innsamlet urbant fast avfall er differensiertmåte øker, representere30,6 % av totalt urbant fast avfall.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201718Fig. 3. – Biomasse-til-energi konverteringsprosesser: generell ordning (kilde: [4]).– gassifisering utført med mindre luft enn det støkiometriske behovet;– pyrolyse , utført uten luft.2 . 2.1. Forbrenning . Forbrenning er en lang sekvens av kjemiske reaksjoner ihtsom et organisk stoff (C) kombinerer med et oksidasjonsmiddel (O 2 av luften), bærerut en eksoterm redoksreaksjon og produserer varme ( ET), CO 2 og H 2 O. Prosessenforutsetter samtidig tilstedeværelse (ildtrekant), i riktige proporsjoner, av drivstoff,oksidasjonsmiddel, som well som startheat( 21 ). Når det gjelder lignocelluloseholdig biomasse (dethar en kompleks kjemisk struktur sammenlignet med noen fossile gassformige hydrokarboner, for eksempelsom CH 4 ) består prosessen av følgende tree faser som, i en forbrenningsbiomasseseng, foregå samtidig :– tørking: lignocellulosen masse mottar varme fra omgivelseneog øker gradvis temperaturen, og fordamper det inneholdte frie vannet(før 105 ◦ C er nådd). Den tørre biomassen fortsetterbruker å varme, når veldig rasktterskelen for gassifiseringspyrolyse (ca. 600 ◦ C). Fordi fordampningen avtarabsorberer en brøkdel av energien som frigjøres av prosessen, for å begrense prosessennedbremsing, bør biomasse ikke haog MC > 60–65 %;( 21 ) I fravær av enda en av disse faktorene, finner ikke prosessen sted, og hvisdrivstoff/oksidasjonsmiddel forholdet er feil, ufullstendig combustion kan oppstå, forårsaker dannelsenav fortsatt oksiderende karbonholdige forbindelser.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201719– forgassing-pyrolisis : varmen forplanter seg fra ytre til indre leggingersav biodrivstoffpartikkelen, forårsaker -startende fra en biomassetemperatur på 200 ◦ Cog i fravær av oksygen – dannelsen av( 22 ): i) en flyktig fraksjon ( gasserog tjære) som raskt forlater den ii) gjenværende faste fraksjonen ( char) som består avfast C og aske;– oksidasjon: forgassings-pyroliseproduktene, som kommer i kontakt med oxygen avluften, forårsaker forbrenningen . En svært eksoterm reaksjon occcurs både overrøyeseng for flyktig fraksjon — veldig inneintensivt ( flammedannelse ) med utslipp avlysstråling i det synlige spekteret – og også inne i forkullet lag for det fasteC —men mye mer slowly (gløde uten flamme ) og hovedsakelig med lysutslippi det infrarøde spekteret.To oksider forkullet fullstendig, primærluft blåses inn i lignocellulose-biodrivstoffbedet,mens sekondær luft blir blåst over sengen, å oksidere gass- og tjæreforbindelser. Hvisen ufullstendig forbrenning finner sted, en reduksjon av energy konverteringseffektivitetkan forekomme, med en betydelig økningav utslipp av organisk carbonaceous cstore mengdertil skorsteinen . «Kvaliteten» på forbrenningen er derfor sterkt knyttet til trenøkkelfaktorer knyttet til konversjonsenhet: i) gassers oppholdstid , ii) forbrenningromtemperatur _e og iii) turbulens .Theluftoverskuddsforhold ( λ ) er forholdet mellomreell luftmasse brukt i forbrenningsprosessen og den støkiometriske luftmassen. Feller trelogger, varierer denne tekniske parameteren fra 1,25 til 1,40. Som regel, O 2 til tørre gasserbør representere 5–8 % (i volum), mens -ved disse nivåene av O 2 -theCO2 konsentrasjonbør nå 13–16 %. Brennkammertemperaturen bør be i området av850–1200 ◦ C( 23 ). Røyk temperaturer bør forbli under 150–170 ◦ C. Dessuteneh, denstørre ensartethet av biomassen og DM, jo bedre forbrenningsresultater [12].Figur 4 viser en skjematisk fremstillingtasjon av forbrenningsprosessen.Typen utstyr som brukes til biomasseforbrenningsprosesser ( boilehs eller termiskgeneratorer ) er forskjellige når det gjelder i) drivstoff og dets egenskaper (størrelse, form og granulometriskdistribusjon), ii) termisk kraft (husholdning eller industrielle formål) og endelig energibruk(Termisk energi, Electric Energy), iii) kompleksitet og teknologiske løsninger tatt i bruk(manuelle eller automatiske fôrings- og askefjerningssystemer). De viktigste egenskapene tilde lignocelluloseholdige forbrenningsanordningene er vist i tabell XIII.2 . 2.2. Gassifisering . Gassifisering betyr ufullstendig oksidasjon av et stoff i en høy-temperatur miljø (900–1000 ◦ C) til produce en gass ( producer gass ). Som oksidantmiddel: i) luft, ii) damp eller iii) rent oksygen kan brukes. I de vanligste luftforgasserne,produsentgassen har en LHV = 3 . 9–4 . 3MJ/m3N , mens, i det mindre brukte oksygen( 22 ) Den første komponenten som brytes ned av varme er hemicellulose, etterfulgt by cellulose, ogendeligav lignin.( 23 ) Tekhnisk parameter er knyttet til NO x – produksjonen.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201720Fig. 4. – Forbrenningsprosessskjema. ET L kan selges til tilstøtende eksterne verktøygjennom et distribusjonsnett (fjernvarme). EE generasjon (EE L )iscenrrJegegjøreutilnlyi høykraftverk (dedikerte eller kraftvarmeanlegg) med salg av restvarmetil eksterne verktøy. En liten brøkdel av bruttoproffendusjon brukes til eget forbruk (EE A )mens resten (EE N ) selges til nettet til innmatingstariff (kilde: [4]).forgasser( 24 ), har gassen en LHV = 13 . 0–14 . 0MJ/m3N.T _hegassrensefasen , som følgerforgassingsfasen er alltid spesielt kompleks. Feller forgassingsproffencess, denbiomasse fysisk-kjemisk cegenskaper må være så konstante som mulig, spesielt inår det gjelder MC og størrelse (ofte relatert til en økning i forvaltningskostnader på grunn av biomasseforberedelse). Produsentgassen kan be pleide å mate: i ) gassbrennere for varmeproduksjoneller mer praktisk og vanskelig, ii) IC-motorer å generere EM og dermed EE detselges til nettet til innmatingstariff (biomasse-til-elektrisitetseffektivitet: 18–21 %). Dette sisteløsning kan også utføres av co-generated IC-motorer ( CHP, Combined Hekl ogKraftenhet ) for samtidig generering av elektrisitet og varme, til bruk innenforsamme prosess ( f.eks . for biomassetørking) og/eller for eksterne sluttbrukere (fig. 5).Som et alternativ til energiproduksjon, kan forgassingsproduktene brukes (kunfor middels høye kraftverk) som raw materialer for syntese av flytende biodrivstoff . Feller detteformål, proDucergass omdannes til en syngass og deretter til flytende biodrivstoff( Biomasse-To-Liquid, BTL )( 25 ). Avdsom slutter på applikasjonene, det forespurte tegnet-( 24 ) Feller gassformig brensel, refererer LHV til volumenheten under normale forhold (MJ/m 3N ):vannfri gass ved T = 0◦ C og atmosfærisk trykk p = 760 mm Hg (1,013 bar). Kommersielt,imidlertideh, det refereres ofte til 1 m 3 standard (m 3S ved T = 15◦ Cand p = 760 mm Hg ).( 25 ) Fischer-Tropsch syntese.EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201721Table XIII. – Hovedrøyeegenskapene til enhetene for lignoforbrenning av cellulosebiomasse.Type enhet Biomasse Power Type energi Biomasse bruktEnergibelastning (kW) og destinasjon effektivitet(%)Kjele med ristManual (#) 15–35 ET, innenriks Wgode logger 65–75Manual ( ∗ ) 15–35 ET, innenlands Wgode logger 85–90Mekanisk15–35 ET, innenlandsPellet 80–85> 100 ET+EE,Behandling av produkterMekanisk 15–35 ET, Innenriks Mais korn 70–75Mekanisk 15–35 ET, InnenriksHalmrester70–75LandbrukbiprodukterMekanisk ( ◦ ) > 500ET, Fjernvarme Wood chis70-75ET+EE, LandbrukBehandling av produkter biprodukterBlowup kjele Mekanisk15–35 ET, innenlands Matforedling70–80rester> 100 ET+EE, Behandling av avfallBehandling av produkter(#) Oppoverflameforbrenning.( ∗ ) Omvendt forbrenning.( ◦ ) Skrå rist.gassblandingens egenskaper er variable. På grunn av dette, reaktorene og den påfølgendegassrensing er basert på ulike teknologiske løsninger. Med tanke på det høye beløpetav urenheter som transporteres av gassstrømmen (spesielt tjære og partikler), all biomasseforgassingsanlegg er utstyrt med et gassrense- og et gassanleggoling seksjon. Feller lavkraftverk ( < 300 kW), fixed seng gasifiers brukes (fig. 6) samt grov lignocel-lulosisk biomasse, mens for høykraftverk ( > 1MW) fl uid Jegzed seng gasifiers enreusedassamt fin eller pulverisert lignocellulosebiomasse.2 . 2.3. Pyrolyse . Når biomasseoppvarming utføres i fravær av O 2 , er det kun kjemikalier.Brudd av iske bindinger registreres og, følgelig dannelsen av enkle organiskemolekyler (som ved romtemperatur kan be fast, flytende eller gassformig, i forhold tilEPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201722Fig. 5. – Forgassingsprosessskjema. Produsentgassen leverer IC-motorer som genererer EE L .AfrenctJegoNeifthJegsEEL gjenbrukes (EE A ) mens det resterende (EE N ) selges til nettet (feed-intariff). Drift med CHP-motorer, kan ET L be brukes til biomassetørking eller til naboverktøy gjennom et varmedistribusjonsnett (kilde: [4]).deres molekylvekt) takes plass. ET som kreves for denne pyrolytiske spaltningen er dagitt — ved temperaturer mellom 400 og 800 ◦ C: i) indirekte, gjennom pyrolysenreskuespillervegg eller ii) direkte, ved resirkulering av et varmemiddel i sengen (fig. 7).Pyrolyseprodukter kan deles inn i følgende:Fig. 6. – Forgasser med fast lag: oppstrømstype (venstre) og nedtrekkstype (høyre) (kilde: [4]).EPJ Web of Conferences 189 , 00006 (2018) https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900006LNES 201723Fig. 7. – Pyrolyseprosessskjema. Proffenkanaler har forskjellige destinasjoner: i) syngass, som ervanligvis brukt til å generere EE L som driver en IC-motor, ii) tjære (bioolje) og iii) char som maybrukes som råstoff i påfølgende transformasjonsaktiviteter. Røye blir ofte gjenbrukt somet brensel for å produsere prosessvarmen (kilde: [4]).– ikke-kondenserbare gasser ( syngass ), hovedsakelig komposed av CO, H 2 O, H 2 , CH4 og andrelette hydrokarboner. Syngassen kan be brent for å skaffe hantil pyrolysenreaktor eller —beleiligeretly— å mate en turbogasssystem eller en resiprocspise ICmotor som genererer EM og dermed EE;– kondenserbare flyktige forbindelser ( tjære ) av kompleks og variabel sammensetning, detbestår av en blanding av tunge hydrokarboner som —når de er kondensert — danner ensvart flytende brensel ( bioolje );– solid kompounds ( char ), som består av karbonholdige rester som ligner på trekullog aske. Røye kan brukes som brensel (også i samme pyrolytiske reaktor) for aktivkarbonproduksjon eller som mellomprodukt i kjemisk industri.Veien gjennom hvilkenh pyrolysen utføres bestemmer forskjellig utbytte ogproporsjoner i produktene. Generelt, når tiden synker og prosesstemperaturenøker, øker mengden tjære og syngass på bekostning av røye:– konvensjonell pyrolyse : T< 600 ◦ C, varighetstid t r = 300–1800 s og mediumvarmehastighet; de tre fraksjonene i samme forhold kan oppnås;– rask pyrolyse : 500
Sitater (2)
Referanser (9)
Miljømessig bærekraft i energiproduksjonssystemerKapittel
- januar 2022
UtsiktVis abstraktSkogdendromasse som energiråstoff: mangfold av egenskaper og sammensetning avhengig av systematisk slekt og organArtikkelFulltekst tilgjengelig
- februar 2022
UtsiktVis abstrakt
Anbefalinger
Oppdag merProsjekt
Club of Bologna-sekretariatet (www.clubofbologna.org)
Se prosjektetArtikkel
Metoder for kinesisk-vietnamesiske biodrivstoffsamarbeid
juni 2011
Denne artikkelen skal analysere hvordan kinesisk-vietnamesisk biodrivstoff samarbeider i en globaliserende verden. Med flere og flere land som etablerer sin politikk for fornybar energi, blir biodrivstoffindustrien en prospektiv og transnasjonalt biodrivstoffsamarbeid er nødvendig. Vi må finne noen typiske former for biodrivstoffsamarbeid og vite hva som vil påvirke det fremtidige samarbeidet, samt å … [Vis fullstendig sammendrag]Les merArtikkel
Brésil : l'enjeu des biocarburants
januar 2012
Les biocarburants représentent à la fois un espoir et un défi ; l?espoir d?obtenir de l?énergie renouvelable, le défi de passer d?une agriculture dévoreuse d?énergie à une agriculture également « productrice » d?énergie ; ce défi agricole se double d?un défi industriel de transformer la biomasse en biocarburant et, pour le Brésil plus spesifiquement, de transformer la canne à sucre en éthanol … [Vis hele abstraktet]Les merArtikkel
Vurdering av matbasen til strømøkosystemer: Alternativer til P/R-forholdet
september 1987 · Oikos
Forholdet mellom brutto fotosyntese og total økosystemrespirasjon (P/R) indikerer om et bekkeøkosystem er en netto produsent eller forbruker av organisk materiale, men viser ikke i hvilken grad bekkeforbrukere er støttet av autoktont eller alloktont stoff. Overgangen mellom autotrofi og heterotrofi i bekker er ikke riktig uttrykt med P/R = 1. En indeks basert på … [Vis fullstendig sammendrag]Les merArtikkel
156 Studie om energiselvforsynt hus med termoelektrisk biomasseforsyningssystem
September 2018 · Proceedings of Conference of Tohoku Branch
Les merArtikkel
Grønn grubler [kraftmiljø]
November 2008 · Engineering & Technology
For å bekjempe global oppvarming og de andre problemene knyttet til fossilt brensel, er det et globalt ønske om å ta i bruk fornybare energikilder som sol, vind, bølger, tidevann og biomasse. Men det er ikke helt enkelt for disse fornybare teknologiene, fordi, som med konvensjonell energiproduksjon, er det miljøspørsmål som må tas i betraktning. Målet er å nå ambisiøs fornybar energi … [Vis fullstendig abstrakt]Les mer
+ There are no comments
Add yours