Реферат: Получение газообразного и жидкого топлива. Получение биогаза, метана, спиртов, тепловой энергии

В некоторых странах (например, в Бразилии) для производства технического этанола используют отходы сахарного тростни­ка багассу, в других странах — маниок, батат, сладкое сорго, топинамбур (земляная груша). Указанные культуры являются представителями южных растений. Для стран с умеренным климатом и обладающими большими лесными массивами дешевым сырьем, для крупнотоннажного производства спиртов служит древесина.

Древесина может использоваться как сырье при условии разрушения структурных связей лигнина с целлюлозой и гидролизом последней до гексоз, т.е. требуется определенная химическая или биохимическая предобработка. Это сдерживает широкое использование древесины для получения спиртов, хотя в ряде стран в течение многих лет существует промышленное производство этилового спирта путем брожения гидролизатов древесины. Такой способ основан на кислотном или щелочном гидролизе древесины до гексоз, которые далее сбраживаются дрожжами до этанола. Но такая технология достаточно энергоемкая и требует использования коррозионно-устойчивого оборудования (основное препятствие ее широкого использования в практике).

Для возможного применения древесины в целях получения биопродуктов в настоящее время интенсивно разрабатываются различные технологии деструкции лигноцеллюлоз: механические (размалывание), физические (гамма-облучение), физико-химиче­ские (паровой взрыв, или парокрекинг), химические (гидролиз), биологические (ферментативный гидролиз) и различные комбинации перечисленных методов. К наиболее перспективным сле­дует отнести сочетание «парокрекинга» с ферментативным гидролизом— это предварительная обработка лигноцеллюлоз или гемицеллюлоз паром при высокой температуре и высоком давле­нии, при котором происходит взрыв кристаллических структур указанных субстратов и отделение лигнина от целлюлозы с последующим гидролизом клетчатки целлюлозолитическими ферментами.

К растительным материалам, используемым для гидролитического получения сахара с последующей их биоконверсией в спирты, относят различные виды отходов лесопиления и деревообработки, сельскохозяйственного производства (солома, хлопчатник, кукурузная кочерыжка, подсолнечная лузга, костра льна, конопли, кенафа, тростник, малоразложившийся торф).

Из одной тонны древесины можно получить до 170—180 л этанола и 40 кг биомассы дрожжей, из тонны картофеля — 100 л этанола, из тонны зерна ржи — до 270 л этилового спирта.

Следовательно, одна тонна древесины при производстве этанола заменяет около 0,6 т зерна или 1,7 т картофеля.

Большие перспективы для использования целлюлозы в качест­ве сырья для получения самых разных продуктов открывает ферментативный гидролиз, осуществляемый комплексами целлюлаз и гемицеллюлаз, продуцируемых некоторыми грибами и бактериями. Гидролиз протекает при 40—60°С и рН 4,0—7,0, не требует больших энергозатрат и коррозионностойкого оборудования.

Перспективы использования лигноцеллюлозы для получения этанола и других спиртов, а также иных органических соединений открывают широкие возможности не только для производства моторных топлив, но и для создания важной сырьевой базы для промышле?