Карнацевич Л.В. и др.

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРОДА БИОКОНВЕРСИЕЙ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

КАРНАЦЕВИЧ Л. В., КОЛОБРОДОВ В. Г., ЛЕПИН И. В.

Национальный Научный Центр "Харьковский физико-технический институт"

ШМАЛЬКО Ю. Ф., СОЛОВЕЙ В. В.

Институт проблем машиностроения НАН Украины

ТРУСКОВА Т. Ю.

Институт экспериментальной и клинической ветеринарной медицины (Харьков)

В связи с тем, что традиционные природные источники энергии невосполнимы, актуальным является поиск альтернативных источников, к которым относится водород. Поэтому одной из актуальных целей биотехнологии и химических отраслей промышленности является разработка новых малоэнергоемких, "чистых" и дешевых технологий.

Хорошо известно, что твердые бытовые отходы, скапливающиеся на свалках, являются источниками биогаза, образующегося в результате жизнедеятельности микроорганизмов в анаэробных условиях. Он представляет собой смесь метана (СН4) и углекислого газа (СО2), а также небольших примесей азота (N2), сероводорода (H2S) и др. Для практического использования биогаза его необходимо подвергнуть очистке от вредных примесей, а затем провести разделение основных компонентов CH4 и CO2. В результате, при получении чистых метана и углекислого газа, ценность биогаза как энерготехнологического сырья значительно повышается. В настоящее время существует несколько методов разделения указанных смесей: адсорбционный, абсорбционный, дистиляционный, с использованием мембранных систем с жидкими носителями.

В состав биогаза в качестве примесей входят и малые количества водорода, энергетическая и, особенно экологическая ценность которого значительно выше, чем у метана и углекислого газа. Кроме этого, углеводороды, входящие в состав биогаза, в случае их конверсии каким-либо способом, могут быть дополнительным источником водорода. Поэтому необходим поиск как органических веществ, так и соответствующих микроорганизмов, которые обеспечивают при анаэробном сбраживании получение достаточных количеств водорода.

Известно, что водород образуется при росте некоторых пурпурных несерных бактерий, окисляющих органические субстраты до CO2+H2, в частности, при утилизации лактата Rhodobacter capsulatus, а также при ферментации глюкозы Thermohydrogenium kirishi. Представляется целесообразным изучение возможности получения водорода в достаточных количествах из других органических субстратов и подбор соответствующих культур микроорганизмов для этой цели. Биохимические процессы в биореакторе зависят от многих параметров: химического состава, влажности, кислотности, плотности и т. д. В целях выбора оптимальных режимов биохимических реакций необходимо проведение исследований зависимости характеристик этих процессов от перечисленных выше параметров. Важным является определение состава выделившихся газов с последующим криоадсорбционным разделением их на компоненты, а также выделением и сбором водорода. Технология криоадсорбционного разделения газов является оптимальной как с технической, так и с экономической точек зрения. Для определения оптимальных режимов выделения водорода в нашем случае необходимо провести анализ теплофизических свойств смеси газов для определения параметров адсорбционного выделения водорода от других газов на различных адсорбентах при разных температурах. В связи с этим представляется следующая схема энерготехнологического процесса получения водорода из органических веществ и его использования.

Новизна предлагаемого энерготехнологического процесса состоит в сочетании использования производящего водородсодержащую смесь биореактора с модулем разделения (очистки) газов и системы аккумулирования и энергетического использования водорода. Особенностью процесса является также то, что сопутствующая тепловая энергия водородной энергоустановки обеспечивает тепловой режим работы биореактора и модуля разделения. Данный энерготехнологический процесс является экологически чистым, малоэнергоемким и отличается относительной дешевизной биомассы (например, отходы молочного или кондитерского производства).

Главная страница
Сведения об авторах

Последние изменения внесены 23.04.07