生物能量转化过程
一、生化转化过程:
1。厌氧消化
厌氧消化为一生化转化过程,依靠不需氧微生物将固体有机物转化成甲烷、二氧化碳、氢及其他产物,整个转化过程可分成三个步骤。
首先将不可溶复合有机物转化成可溶化合物;
然后可溶化合物再转化成短链(shortcha)酸与乙醇;
最后,二步骤的产物再经各种厌氧菌(不需氧生物)转化成气体,一般最后的产物含有50~80的甲烷,最典型产物为含65的甲烷与35的二氧化碳。
其主要优点为可利用水分含量达90的有机物,可小规模利用,淤渣能充当农作物的肥料。至于主要缺点为大量废水需适当处理,气体产品储藏费用高。
2。乙醇发酵
糖类作物发酵可制成乙醇。一般所谓的乙醇整批制程(batchrocess),先将发酵物(糖类作物)稀释至糖分约为20(重量),且酸化至h4~5,再加入酵母菌(約5%,),再将液体施以分留和精炼。一般2。5加伦糖或5。85公斤糖(约2184kcal)可制造1加伦的乙醇(3。79升,21257kcal),因此在整个发酵过程中几无能量损失。
若使用淀粉作物(例如,玉米、大麦)做发酵物,必须先将淀粉转化成可发酵糖分,然后再进行发酵。可供发酵制造乙醇的作物,包括甘蔗、番薯,甜菜等。
由作物发酵生产乙醇的费用约为每公升0。34美元,其高生产成本是由于制程为整批式而非连续的,最终产物(乙醇)含有酵母需再精炼处理。这种产量不足以克服高度工业化的需求。现在美国的消费量将近30亿桶,以能含量计约为四十亿桶的酒精(酒精的热能约为汽油的70)。在美国木材地区此等数字作比較,总计约为70万平方里(=1。8百万平方公里),其三分之一即约16亿亩是有的卖的,且实际可用的约为35亿亩,我们认为,像美国这样的国家的燃料需求还不能由发酵酒精來克服。
二、热化学转化过程
1。热解:
热解也称为干馏(destructivedistill,指在缺氧条件下的加热作用。将有机物热解会产生气体、液体与固产物,大多数热解气体(yrogas)的主要成分为h2、2、、ch4与少量碳氢化合物(例如,乙烷);热解液体一般含有乙醇、醋酸、水或焦油(tars)等;至于热解固体残余物含有炭(例如,木炭)于灰分等。
热解过程包括下列处理程序:原料粗碎,烘干粗碎原料,去除杂质,原料细碎,热解,冷产物,储存与分配产物。热解加热过程中,固态有机物一般于300c以上开始进行热解,某些催化剂(例如,氯化洌)
薪材热解作用一般指在大气压和200c~600c温度之间进行,在此状況下典型的产物包括:木炭30~35有机液体18~20气体20(产品重量相
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