バイオエネルギー-バイオマス生産

有機物は、バイオエネルギーとして知られる使用可能な形に変換されます。エネルギー生産の過程で使用される材料は、原料と呼ばれます。

バイオマスをよりよく理解するために、最初にさまざまな情報源を調査します。

バイオマス生産とは、有機物の量の増加を指します。これは、特定の地域または人口における有機物の追加です。バイオマスは、植物や動物が成長するにつれて補充されるため、再生可能エネルギーと見なされます。

生産には2つの形態があります-

Primary production光合成による植物によるエネルギーの生成を指します。生成された過剰なエネルギーは貯蔵され、生態系の総バイオマスになります。一次生産は、特定の年の総森林被覆から推定することができます。
Secondary production生物による体組織としての有機物の吸収です。これには、他の動物であろうと植物であろうと、動物による摂取、すなわち摂食が含まれます。また、微生物による有機物の分解も含まれます。二次生産は、年間に生産される肉の総量として見積もることができます。

バイオマスは、特定の環境で生きている生物と死んでいる生物の質量として測定できますが、生産量を推定するのは困難です。追加のバイオマスの一部が自然のプロセスによって置き換えられた可能性がありますが、それは量の増加としてのみ推定することができます。

熱の直接燃焼

熱のための直接燃焼は、初期の文明以来、バイオマスをエネルギーに変換する最も古い方法です。熱化学的変換（燃焼）は、さまざまな原料を使用してさまざまな方法で実現できます。

スタンドアロン燃焼

バイオマスベースの発電機は、植物油由来のディーゼルを使用してディーゼル発電機に燃料を供給します。発電機は有機ディーゼルを燃焼させてエネルギーを生成し、電気を生成します。

熱電併給プラントは、電気と有用な熱エネルギーをコジェネレーションすることが知られています。セラミック産業は、粘土タイルなどの製品の乾燥に熱を利用します。
一部の発電所は、バイオマスを使用して水を加熱し、発電用の蒸気を生成します。バイオマスは、水を沸騰させるのに十分な熱を生成するために燃焼されます。
地方自治体の固形廃棄物プラントは、固形廃棄物を燃やして発電します。固形廃棄物には主にプラスチックや合成繊維からの有毒ガスが含まれているため、このタイプは批判されがちです。

バイオマス共燃焼

独立燃焼とは別に、バイオマスを他の化石燃料と混合し、燃焼させてエネルギーを生成することができます。これは同時発射と呼ばれます。

バイオマスは石炭として直接燃焼することができます。これは直接共燃焼と呼ばれます。
その他の場合、バイオマスは最初にガスに処理され、次に合成ガスに変換されます。
3番目のケースは、化石燃料を別の炉で燃焼させ、生成されたエネルギーを使用して蒸気発電所の水を予熱する場合です。

燃焼の種類

さまざまな種類の燃焼は次のとおりです。

Fixed bed combustion −これは、固体バイオマスを最初に細かく切断し、次に平らな固定面で燃焼させる方法です。
Moving bed combustion−この方法では、火格子は常に均一に移動し、灰を残します。燃料は燃焼レベルで燃焼します。
Fluid-bed combustion−燃料は砂と混合した高圧下で沸騰します。砂は熱を均等に分散させるのに役立ちます。
Burner combustion −この方法では、木粉や微粉粉を液体燃料と同様のバーナーに入れます。
Rotary furnace combustion−窯炉は、水分含有量の高い有機物を燃焼させるために使用されます。食品の残留物やその他の湿った農場廃棄物などの廃棄物は、この方法で燃やされます。

熱分解

Pyrolysisは、完全燃焼を引き起こす可能性のある酸素なしで非常に高温で燃焼することによってバイオ燃料を処理する別の形態です。これは、不可逆的な物理的および化学的変化を引き起こします。酸化またはハロゲン化プロセスがないため、燃焼、共燃焼、またはガスへの変換に使用できる非常に高密度のバイオ燃料が得られます。

Slow pyrolysis約400oCで発生します。固い木炭を作る工程です。
Fast pyrolysis450oCから600oCの間に発生し、有機ガス、熱分解蒸気、および木炭を生成します。蒸気は凝縮によってバイオオイルとして液体の形に処理されます。それ以上の反応を防ぐために、これは1秒以内に行う必要があります。得られた液体は、木質バイオマスよりも密度が高く、エネルギーの点で等しい含有量の暗褐色の液体です。

バイオオイルには多くの利点があります。輸送、燃焼、保管が簡単です。多くの種類の原料は、熱分解によって処理され、バイオオイルを生成することができます。

下の図は、熱分解によってバイオ燃料から使用可能な形にエネルギーを変換するプロセスを説明しています。

アルコール発酵

アルコール発酵は、糖をセルロースに変換するプロセスです。このプロセスでは、副産物としてエタノールと二酸化炭素が発生します。このプロセスは、酸素がない状態で行われるため、嫌気性と見なされます。パン焼きやアルコール飲料の製造とは別に、このプロセスではアルコール燃料が生成されます。アルコール発酵の化学式は次の式で与えられます。

$ C_ {6} H_ {12} O_ {6} + East \ longrightarrow \：2C_ {2} H_ {5} OH + 2CO_ {2} $

サトウキビは、特に乾燥した環境でのこのプロセスの主な原料です。トウモロコシや砂糖の小片は温帯地域で使用されます。

製品の応用

製品には以下の用途があります-

Acetone は、食品添加物の製造、接着剤の溶解、塗料の薄化、グリース除去剤、および化粧品に使用される製品です。
Hydrogen電力業界で冷却剤として使用されています。また、エネルギー生産のための水素セルでも使用されます。
Butanolエタノールよりも優れた燃料を提供します。また、塗料、化粧品、樹脂、染料、ポリマー抽出物、合成繊維の製造の成分としても使用されます。
Ethanol燃料、塗料成分、防腐剤の添加剤として使用されます。アルコール飲料にも使用されています。

バイオガスの嫌気性消化

Anaerobic digestionは、酸素の非存在下で有機物が分解されてバイオガスを生成する生物学的プロセスです。酸生成菌やアセトゲンなどの微生物は、生分解性物質をバイオガスに変換します。エネルギー源であるだけでなく、廃棄物の堆積方法や環境保全技術でもあります。

二酸化炭素とメタンを生成するこの変換の主な方程式は次のとおりです。

$ C_ {6} H_ {12} O_ {6} \ longrightarrow \：3CO_ {2} + 3CH_ {4} $

ステップバイステップのプロセスを以下に説明します-

Step 1−変換のための有機物のかなりの分子への分解。このプロセスは加水分解として知られています。
Step 2−酸生成物質は分解された物質に作用し、アンモニア、CO2、硫化水素とともに揮発性脂肪酸（VFA）に変換します。このプロセスは酸生成と呼ばれます。
Step 3 − VFAはさらに酢酸、二酸化炭素、水素に分解されます。
Step 4 −最終段階は、上記の排出量を組み合わせて、メタノール、二酸化炭素、および水を生成することです。