Παραγωγή Βιοαερίου Από Βαμβακόπιτα & Ακάθαρτη Γλυκερίνη Μαρινέλλα Τσακάλοβα
Παραπροϊόν της παραγωγής του βιοντίζελ Ακάθαρτη Γλυκερίνη Crude Glycerine Αυξανόμενη παραγωγή του Τεράστια αποθέματα ακάθαρτης γλυκερίνης Μείωση της τιμής της γλυκερίνης Αναερόβια Ζύμωση Βιοαέριο Βαμβακόπιτα Αγροτικά απορριματα
Αναερόβια Ζύμωση Φυσική διεργασια αποσύνθεσης οργανικού φορτίου σε συνθήκες απουσίας οξυγόνου. Μετατροπή της πρώτης ύλης σε βιοαέριο (CH 4 50-70%, CO 2 5-10%, H 2 5%) Στάδια Αναερόβιας Ζύμωσης Στάδιο 1 ο : Υδρόλυση Στάδιο 2 ο : Οξυγένεση Υδρολυτικά Βακτήρια Οξυγενή Βακτήρια Στάδιο 3 ο : Οξικογένεση Οξικογενή Βακτήρια Στάδιο 4 ο : Μεθανογένεση Μεθανογενή Βακτήρια Βιοαέριο (CH 4, CO 2 )
Ρυθμιστικοί Παράγοντες Αναερόβιας Ζύμωσης Θερμοκρασία Μεσοφιλής Φάση ( 30-38 C ) Θερμοφιλής Φάση ( 50-60 C ) ph Για αποτελεσματική χώνευση είναι μεταξύ 6.5-7.6 Αναδευση Απαραίτητο στοιχείο Τοξικά Υπεύθυνο για τις τυχαίες αποτυχίες της αναερόβιας ζύμωσης Χρόνος Παραμονής Λόγος C / N Μεσόφιλες συνθήκες 15-30 μέρες Θερμόφιλες συνθήκες μια βδομάδα Κατανάλωση Ν αντί C, αναστολή παραγωγής CH 4 Τύποι Αντιδραστήρων Περιεκτικότητα σε Η 2 0 Αντιδραστήρες συνεχούς και διαλείποντος έργου Σημαντικός παράγοντας, καθορίζει τη δυναμικότητα του αντιδραστηρα
Στόχοι Πειραμάτων -Παραγωγή αερίου από Βαμβακόπιτα. - Επίδραση ακάθαρτης γλυκερίνης στην παραγωγή. - Βέλτιστη χρονική στιγμή προσθήκης της γλυκερίνης. - Επίδραση σαπουνιών (ΝαΟΗ). - Επίδραση ph στην εξέλιξη παραγωγής βιοαερίου.
Σχεδιασμός Πειραματικής Διάταξης Θέρμανση & Ανάδευση Αντιδραστήρας ημι-διαλείποντος έργου Εισόδοι & Εξοδοι
Σωλήνας 2 Πειραματική Διάταξη & Διαδικασία Άλεση Βαμβακόπιτας Σωλήνας 1 Προσθήκη στον αντιδραστήρα Η 2 Ο και βαμβακόπιτας Ρύθμιση θερμοκρασίας και ανάδευσης Εισαγωγή ποσότητας Ν 2 στο σύστημα Προσθήκη Γλυκερίνης Σωλήνας 3 Λήψη δείγματος & μέτρηση ph Επιστροφή του δείγματος
Πρώτες Ύλες: - Βαμβακόπιτα από τοπικό σπορελαιουργίο - Φαρμακευτική γλυκερίνη - Ακάθαρτη γλυκερίνη από πειράματα παραγωγής βιοντίζελ του εργαστήριου Υδρογονανθράκων του Ε.Μ.Π. - Καθαρισμένη γλυκερίνη (καθαρισμός της ακάθαρτης γλυκερίνης)
Πειράματα 3, 4 Διάρκεια Βαμβακόπιτας /Η 2 Ο Ποσότητα Αερίου Πείραμα 3ο- Τυφλό Πείραμα 15 ημέρες 1/18 705 ml Πείραμα 4ο 10 ημέρες 1/18 680 ml Πείραμα 3-Τυφλό Πείραμα 4 - Τυφλό (ph) 800 700 600 Παραχθέν Αέριο (ml) 500 400 300 200 100 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Χρόνος (min)
Πειράματα 5, 6 Πείραμα 5 ο Φαρμακευτική Γλυκερίνη (1) 20% Πείραμα 6 ο Φαρμακευτική Γλυκερίνη (2) 20% Διάρκεια Βαμβακόπιτας /Η 2 Ο Ποσότητα Γλυκερίνης Ποσότητα Αερίου 4 ημέρες 1/18 4 g 706 ml 4 ημέρες 1/18 4 g 1040 ml Ποσότητα Παραχθέντος Αερίου (ml) 1200 1000 800 600 400 200 Πείραμα 5-Προσθήκη Φαρμακευτικής Γλυκερίνης (1) 20% Πείραμα 6-Προσθήκη Φαρμακευτικής Γλυκερίνης (2) 20% Πείραμα 3 -Τυφλό 0 0 5000 10000 15000 20000 Χρόνος (min)
Πειράματα 9, 10 Πείραμα 9 ο Ακάθαρτη Γλυκερίνη (2) 17.5% Πείραμα 10 ο Φαρμακευτική Γλυκερίνη (2) 17.5%, ΝαΟΗ Διάρκεια Βαμβακόπιτας /Η 2 Ο Ποσότητα Γλυκερίνης Ποσότητα Αερίου 9 ημέρες 1/18 3,5 g 712 ml 9 ημέρες 1/18 3,5 g 560 ml Crude glycerine 17.5% Pure glycerine 17.5%, NaOH Τυφλό 800 700 Ποσότητα Παραχθέντος Αερίου (m 600 500 400 300 200 100 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Χρόνος (min)
Πειράματα 11, 12 Πείραμα 11 ο Καθαρισμένη Γλυκερίνη (2) 86% Πείραμα 12 ο Καθαρισμένη Γλυκερίνη (2) 17.5%, ΝαΟΗ Διάρκεια Βαμβακόπιτας /Η 2 Ο Ποσότητα Γλυκερίνης Ποσότητα Αερίου 9 ημέρες 1/18 17,2 g 895 ml 5 ημέρες 1/18 4 g 380 ml Ποσότητα Παραχθέντος Αέριου (ml) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5000 10000 15000 Πείραμα 11 - Καθαρισμένη Γλυκερίνη 86% Πείραμα 12 - Καθαρισμένη Γλυκερίνη, ΝαΟΗ, 20% Χρόνος (min)
Σύγκριση Γλυκερινών Ποσότητα Παραχθέντος Αέριου (ml) 800 700 600 500 400 300 200 100 Πειραμα 3 - Τυφλό Πείραμα 9- Crude Γλύκερίνη (2), 17.5% Πείραμα 10 - Φαρμακευτική Γλυκερίνη, ΝαΟΗ (2), 17.5% Πείραμα 12 - Καθαρισμένη Γλυκερίνη (2), 20% 0 0 5000 10000 15000 Χρόνος (min)
Ημερήσια Παραγωγή Αερίου & Εξέλιξη ph 300 8 250 7 Ημερήσια Παραγωγή Αερίου (ml) 200 150 100 6 5 4 3 2 ph Πείραμα 9 - Crude Γλυκερίνη (2) Πείραμα 10 - Φαρμακευτική Γλυκερίνη, ΝαΟΗ (2) Πείραμα 12 - Καθαρισμένη Γλυκερίνη, ΝαΟΗ (2) Πείραμα 9 pη Πείραμα 10 ph 50 1 Πείραμα 12 ph 0 1 2 3 4 5 Ημέρες 0
Αποτελέσματα - Ανάλυση έδωσε σαν αποτέλεσμα μεγάλη περιεκτικότητα του αερίου σε Η 2 και μικρό ποσοστό CO 2. Γιατι Η 2 και όχι CH 4 ;
Γιατι Η 2 και όχι CH 4 ; Πιθανά Πειραματικά Σφάλματα Έλλειψη αναερόβιων συνθηκών Μη επαρκές υπόστρωμα Μη επαρκές χρονικό διάστημα αναερόβιας ζύμωσης Bιβλιογραφική Προσέγγιση Ανάπτυξη του Η 2 ρόλος «κλειδί» καθώς μερική πίεση Η 2 > 10ˉ4 atm παρεμποδίζεται η παραγωγή του CH 4 και αυξάνεται η ανάπτυξη βουτυρικού προπιονικού και οξικού οξέως που είναι τοξικά για τα μεθανογενή βακτήρια.
Συμπεράσματα Τα περισσότερα είδη γλυκερίνης που προστέθηκαν οδήγησαν στην αύξηση της παραγωγής του αερίου. Καλύτερη απόδοση σημειώνεται με την προσθήκη της γλυκερίνης την 2 η ημέρα του πειράματος. Το ph ασκεί στη εξέλιξη της διεργασίας χωρίς να μπορεί να προβλεφθεί μια συγκεκριμένη πορεία εξέλιξης σε σχέση με την παραγωγή του αερίου. Αποδόσεις Ημέρες Ποσότητα Αερίου/g Γλυκερίνης Φαρμακευτική Γλυκερίνη 20% 4 262.5 ml/g Ακάθαρτη Γλυκερίνη 17.5% 9 222.5 ml/g Φαρμακευτική Γλυκερίνη 17.5%, ΝαΟΗ Ακάθαρτη Γλυκερίνη 20%, ΝαΟΗ 9 175 ml/g 5 95 ml/g
Προτάσεις - Αλλαγή στις αναλογιες πρώτης ύλης/ Η 2 Ο - Αλλαγή στις ποσότητες της ακάθαρτης γλυκερίνης. - Αλλαγή πρώτης ύλης. -Πραγματοποίηση των πειραμάτων σε θερμόφιλες συνθήκες -Μετρήσεις BOD, COD για την εξαγωγή του κινητικού μοντέλου και την προσομοίωση του συτήματος. - Αντιδραστήρας συνεχούς λειτουργίας με ημιπερατή μεμβράνη για την συλλογή του Η 2. - Διαχωρισμός του συστήματος σε δυο στάδια υδρογονοπαραγωγής και μεθανοπαραγωγής.
Ευχαριστώ πολύ για τη προσοχή σας!