Coordonator stiintific:

Şef lucr. dr. ing. Mirela PanainteMasterand:

Ing.Tanasa Silviu

Valorificarea borhotului rezultat la fabricarea alcoolului etilicla producerea de biogaz

Facultatea de Inginerie MecanicaSpecializarea:Managementul si optimizarea echipamentelor de proces

Bacau 2013

CUPRINSIntroducere

1. Materii prime şi auxiliare2. Pregătirea materiilor prime si auxiliare pentru introducerea în

fabricaţie3. Ferementarea plămezilor4. Distilarea şi rafinarea plămezilor fermenate5. Recuperarea şi valorificarea deşeurilor de la fabricarea

spirtului6. Valorificarea borhotului în biogaz7. Studiu de caz al valorificarii borhotului în biogaz şi

fertilizant aplicat la o fabrică de spirt din cereale8. Concluzii

• Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formează prin descompunerea substanţelor organice în mediu umed şi lipsă de oxigen. Componentul de bază a biogazului este metanul.

• Biogaz-ul se produce si in mod natural, in zonele unde se acumuleaza reziduri de origine animala, vegetala si deseuri menajere (ferme, gropi de gunoi, mlastini) si este deosebit de periculos daca nu este colectat sau dispersat in aer.

Schema tehnologică de fabricare a alcoolului etilic

Livrare

Depozitare alcool

Rafinare

Distilare

Fermentare

Zaharificare

Fierbere

Apă tehnologică Cereale (porumb) Enzime Drojdie

Recepţie materii prime şi materiale

Depozitare materii prime şi materiale

Cozi Apă de luterFrunţi

Borhot

Moduri de valorificare a borhotului

Borhotul poate fi valorificat în mai multe moduri: -sub formă de furaj pentru animale; -producere de drojdie prin fermentare secundară; -fertilizant şi irigaţii; -incinerare. -valorificarea borhotului in biogaz

Valorificarea borhotului in biogaz

Fermentarea anaerobă Fermentarea anaerobă, este un proces de descompunere a materiei

organice umede, care se desfăşoară în incinte închise, în absenţa oxigenului molecular şi a luminii.

Fermentarea anaerobă, are loc la temperaturi între 20-45°C în prezenţa a două specii de bacterii:

- Bacilus cellulosae methanicus, responsabil de formarea metanului

- Bacilus cellulosae hidrogenicus, responsabil de formarea hidrogenului

Fermentarea anaerobă

Cu toate că bacteriile metanogene sunt prezente aproape în toate materialele organice reziduale, ele nu constituie o populaţie dominantă, de aceia este necesar să se adauge un inocul bogat în metanobacterii.

Inoculul poate fi constituit din policulturi de bacterii metanogene spontane, dezvoltate în mâlul de pe fundul lacurilor, canalelor, sau haznalelor, în dejecţiile de taurine şi mai ales în cele de cabaline sau în nămolul de la staţiile de epurare orăşeneşti şi industriale.

Cele patru principii ale concepţiei procesului de fermentare anaerobă

Umiditatea substratului

Etapele fermentării

Domeniu de tempetatură

Flux materie primă

Umed

Uscat

Mezofil

Termofil

Continuu

Discontinuu

O etapă

Etape multiple

Proiectul procesului

sau

sau sau

sau

Factorii care influienţeaza fermentarea anaerobă

Temperatura pH - alcalinitate-

concentraţie acizi volatili(6,8—7,2)

substanţe toxice: antibioticele, Zinc, Cupru, Amoniu, Acizi graşi, Hidrogen sulfurat,

Compoziţia Biogazului

Compoziţia tipică de biogaz:

50-75 % Metan, CH4

25-50 % Dioxid de carbon, CO2

0-10* % Nitrogen, N2

0-1 % Hidrogen, H2

0-3 % Hidrogen sulfurat, H2S

0-2* % Oxigen, O2

*deseori 5 % din aer este introdus pentru desulfurizare microbiologică

Producţia de biogaz din diferite reziduri

Cantitatea de energie din diferiţi combustibili

Schema unei instalaţii de obţinere a biogazului folosind sistemul de alimentare continuă

Schema instalatie producere biogaz

Partile componente ale unei cetrale de biogaz

1.Fermentator din betron armat –dublat cu fibra de sticla 100m3

2.Acumulator de biogaz

3.Aparatura pe baza de biogaz

Curăţarea biogazului

Modalităţi de curăţare a gazului ce sunt necesare: Desulfurizarea: Uscarea: Biogazul rezultat din digeratoare este cald şi umed.

Pentru a preveni coroziunea, trebuie deumidificat şi răcit. Îndepărtarea CO2. În cazul alimentării cu biogaz a motoarelor

de vehicule, îndepărtarea bioxidului de carbon prezintă interes datorită creşterii energiei combustibilului pe unitatea de volum.

Comprimarea: Deseori, furnizarea biogazului în reţeaua de gaz natural necesită comprimarea.

Utilizarea biogazului

Biogaz

Desulfurare Condiţionare gaz

Reformare Compresie

Stocare sub presiune

Boiler Unitate integrată de caldură şi energie

Celulă combustibilă

CombustibilEnergieCăldurăCăldură Căldură Energie

Situaţia utilizarii în europa a instalaţiilor de fermentare anaeroba pentru obţinere de biogaz

Energie din biogaz în 2006 (GWh)

Statul Total Gaz din depozitare de materii organice

Gaz din staţii de epurare

Alte surse

Germania 22.370 6.670 4 300 11 400

Marea Britanie

19 720 17 620 2 100 0

Italia 4 110 3 610 10 490

Spania 3 890 2 930 660 300

Franţa 2 640 1 720 870 50

Olanda 1 380 450 590 340

Cehia 700 300 360 40

Ungaria 120 0 90 40

Slovacia 60 0 50 10

România 0 0 0 0

EU (GWh) 62 200 36 250 11 050 14 900

Aspecte economice şi legislative

Fezabilitatea economică.

Surse de venituri:

- subvenţiile pentru instalaţie

- taxele de colectare pentru reziduuri

- energie (electricitate) provenită din biogaz

Fezabilitatea legislativă. O astfel de instalaţie de fermentare anaerobă trebuie să se supună legislaţiei

care are în vedere managementul reziduurilor şi al materialului rezultat prin

fermentare, emisiile de gaze, racordarea electricităţii la sistemul naţional,

precum şi sistematizarea şi siguranţa construcţiei.

Studiu de caz al valorificării borhotului în biogaz şi fertilizant aplicat la o fabrică

de spirt din cereale

Beneficii ale producerii biogazului

Reducerea emisiilor de metan, acesta fiind un gaz cu efect de seră

Producerea fertilizatorilor de înaltă calitate   Consolidarea economiei la nivel local si regional Crearea autonomiei energetice Economisire a banilor de către fermieri Peciclare ieftină a deşeurilor Peducerea neplăcerilor cauzate de mirosuri şi muşte   Posibilitatea reducerii patogenilor prin igienizare, toate acestea

conectate cu producerea de energie regenerabilă.

Concluzii

În prezent cea mai atractivă metodă de recuperare şi valorificare a borhotului rămâne transformarea lui in biogaz.

În ansamblu, electricitatea produsă din biogaz generează mult mai puţin dioxid de carbon decât energia convenţională.  1 kW de electricitate produsă prin biogaz împiedică eliberarea a 7.000 kg CO2 pe an.

Utilizarea unor materiale pentru producerea de energie, care pot fi considerate deşeuri şi a căror depozitare costă bani, devine clar o abordare inteligentă.

În plus faţă de beneficiile pentru mediu, creşterea preţului energiei convenţionale şi cerinţele din ce în ce mai mari pentru un  management adecvat al deşeurilor organice sunt argumente în favoarea producerii de biogaz.