Produzzjoni tal-Idroġenu tal-Bijomassa: Analiżi tal-Ispejjeż tat-Teknoloġija U Xenarji tal-Applikazzjoni

Il-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa tirreferi prinċipalment għall-użu ta 'gassifikazzjoni jew deossiġenazzjoni katalitika mikrobjali biex tipproduċi gass ta' sinteżi li fih l-idroġenu wara li l-bijomassa tgħaddi minn pretrattamenti differenti. Ir-riżorsi annwali tal-bijomassa disponibbli taċ-Ċina huma madwar 3.5 biljun tunnellata, li s-sorsi ewlenin tagħhom huma uċuħ tal-enerġija, residwi ta 'skart agrikolu, residwi ta' skart tal-forestrija u skart solidu industrijali u urban. L-użu ta 'materja prima tal-bijomassa biex tipproduċi l-idroġenu huwa metodu li jadatta għall-kundizzjonijiet nazzjonali taċ-Ċina u għandu rotta tajba tat-teknoloġija tal-produzzjoni tal-Idroġenu bi prospetti ta' żvilupp promettenti. Peress li l-materja prima f'xi xenarji hija bijomassa li fiha l-karbonju, din il-mogħdija hija wkoll meqjusa bħala mogħdija tal-produzzjoni tal-idroġenu "negattiva tal-karbonju", u l-idroġenu prodott minn din il-mogħdija jissejjaħ ukoll "idroġenu żmerald" jew "idroġenu super aħdar."

It-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa tista 'tinqasam prinċipalment f'żewġ mogħdijiet ewlenin: il-produzzjoni tal-idroġenu termokimiku u l-produzzjoni tal-idroġenu bijoloġiku. Il-produzzjoni tal-idroġenu termokimiku tista 'tinqasam fi tliet mogħdijiet tekniċi suddiviżi: vaporizzazzjoni tal-fwar, vaporizzazzjoni tal-ilma superkritika, u qsim u riforma termali tal-bijomassa; produzzjoni tal-idroġenu bijoloġiku tissejjaħ ukoll metodu ta 'degradazzjoni mikrobjali u produzzjoni tal-idroġenu tal-fermentazzjoni tal-bijomassa, inkluża fotoliżi diretta/indiretta Hemm diversi mogħdijiet suddiviżi bħal fotoliżi, fermentazzjoni ħafifa, fermentazzjoni skura, fermentazzjoni akkoppjata dawl-dlam, bijotrasformazzjoni tal-enzima mingħajr ċelluli, eċċ.

Jirreferi għall-metodu ta 'konverżjoni tal-bijomassa f'gass kombustibbli b'ħafna idroġenu permezz ta' trattament termokimiku u mbagħad jikseb idroġenu pur permezz tas-separazzjoni. Dan il-metodu jista 'jipproduċi idroġenu direttament minn materja prima tal-bijomassa, jew minn prodotti intermedji tad-depolimerizzazzjoni tal-bijomassa (bħal metanol, etanol). Skont proċessi speċifiċi differenti, jista 'jinqasam aktar f'teknoloġija tal-gassifikazzjoni tal-fwar, teknoloġija tal-gassifikazzjoni tal-ilma superkritika u teknoloġija ta' riforma tal-piroliżi tal-bijomassa:

Teknoloġija tal-gassifikazzjoni tal-fwar: It-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-gassifikazzjoni tal-fwar tagħżel il-fwar bħala l-aġent tal-gassifikazzjoni. L-iskop tat-trattament tal-gassifikazzjoni tal-materja prima tal-bijomassa huwa li jitneħħew komponenti li ma jaqbdux bħan-nitroġenu u l-ilma biex jiżdied il-valur kalorifiku tal-karburant. Fl-istess ħin, it-tneħħija tal-kubrit u n-nitroġenu jistgħu jipprevjenu l-prodotti tagħhom milli jidħlu fl-atmosfera u jnaqqas il-proporzjon tal-massa tal-elementi tal-idrokarburi; dan il-metodu ġeneralment jista 'jikseb il-volum L-iżvantaġġ li tuża 40% sa 60% idroġenu u gass ta' sinteżi ta 'valur kalorifiku għoli huwa li l-qatran jiġi prodott bħala prodott sekondarju. Għalhekk, l-esplorazzjoni ta 'katalizzaturi kost-effettivi biex tiżdied il-produzzjoni tal-idroġenu, titnaqqas it-temperatura tal-gassifikazzjoni, tippromwovi l-qsim tal-qatran u tiżviluppa teknoloġija ta' trattament tal-qatran aħdar, ir-riforma tal-qatran f'gass ta 'sinteżi siewja u sistemi ta' separazzjoni tal-idroġenu bħalissa huma aktar applikazzjoni ta 'din it-teknoloġija.

Teknoloġija ta 'riforma tal-qsim termali:Il-prinċipju ta 'din it-teknoloġija huwa li ssaħħan indirettament il-bijomassa f'350 sa 600 grad u tiżola l-arja u l-ossiġnu (jew l-ossiġnu limitat), sabiex tkun tista' tiġi pirolizzata u kkonvertita f'bijotar, kokk u gass. L-idrokarburi huma aktar ikkrekkjati b'mod katalitiku biex jinkiseb gass b'ħafna idroġenu u l-gass jiġi separat biex jinkiseb idroġenu. Taħt il-premessa li tuża katalizzatur, il-frazzjoni tal-volum tal-idroġenu fil-gass tal-piroliżi tista 'tilħaq 30% sa 50%. Madankollu, il-qatran prodott matul il-proċess tal-piroliżi se jissaddad it-tagħmir u l-pipelines, u jikkawża tnaqqis fl-effiċjenza tal-produzzjoni tal-idroġenu. Il-passi ewlenin li jmiss fil-preżent huma l-iżvilupp ta 'katalizzaturi ekonomiċi ġodda, riċerka u żvilupp ta' proċessi ta 'tneħħija tal-qatran bi prezz baxx, proċessi ta' separazzjoni tal-idroġenu, eċċ.

Vaporizzazzjoni superkritika tal-ilma: tirreferi għad-dekompożizzjoni tal-bijomassa f'ilma superkritiku biex tipproduċi H2, CO, CO2, CH4 u gassijiet oħra permezz ta 'piroliżi, idroliżi, kondensazzjoni u deidroġenazzjoni. It-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-vaporizzazzjoni tal-ilma superkritika tal-bijomassa għandha konsum tal-enerġija relattivament għoli. Kbir, il-produzzjoni ta 'prodotti sekondarji tal-qatran u problemi oħra. Għalkemm il-prezz tal-materja prima ta 'din it-teknoloġija huwa baxx, l-ispiża operattiva u l-investiment inizjali tas-sistema tal-ilma superkritika huma għoljin, u m'hemm l-ebda proġetti ta' dimostrazzjoni fuq skala kbira, għalhekk ma tistax tiġi promossa għal użu kummerċjali fi żmien qasir.

Metodi bijoloġiċi jistgħu jiġu suddiviżi f'fotoliżi diretta, fotoliżi indiretta, fermentazzjoni ħafifa, fermentazzjoni skura, fermentazzjoni akkoppjata dawl-dlam, konverżjoni ta 'enżimi mingħajr ċelluli u mogħdijiet suddiviżi oħra; mogħdijiet tekniċi differenti għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom stess, fosthom il-fermentazzjoni Akkoppjata ħafifa u skura tista 'mhux biss tnaqqas id-domanda għall-enerġija ħafifa sa ċertu punt, iżda żżid ukoll b'mod sinifikanti l-produzzjoni tal-idroġenu. Hija d-direzzjoni ewlenija tal-iżvilupp tal-produzzjoni tal-idroġenu bijoloġiku fil-preżent.

Rappreżentant Barrani - ir-Renju Unit:

Fil-bidu tal-2023, id-Dipartiment tal-British tan-Negozju, l-Enerġija u l-Istrateġija Industrijali (BEIS) ħabbar li kien se jinvesti 30 miljun lira biex jappoġġja l-innovazzjoni fit-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa. Direzzjonijiet speċifiċi ta' finanzjament:

Pretrattament tal-materja prima: tiżviluppa teknoloġija ta 'pretrattament ta' materja prima bi prezz baxx, li tiffranka l-enerġija u effiċjenti biex tottimizza l-bijomassa u l-iskart tal-materja prima. Inkluż it-teknoloġija tal-granulazzjoni, it-teknoloġija tal-għażla mekkanika, it-teknoloġija tat-trattament bis-sħana u l-kalċinazzjoni, eċċ.;

Riċerka u żvilupp ta 'teknoloġija avvanzata ta' gassifikazzjoni u l-komponenti tagħha: tiffoka fuq it-titjib tal-kwalità tas-syngas u t-titjib tal-effiċjenza tal-produzzjoni tal-idroġenu. Inkluż teknoloġija ta 'monitoraġġ f'ħin reali, teknoloġija ta' tneħħija fiżika, teknoloġija ta 'tneħħija kimika, teknoloġija ta' tneħħija katalitika u termali tal-qatran, teknoloġija ta 'adsorbiment ta' swing pressjoni tal-gass ta 'sinteżi, teknoloġija ta' integrazzjoni ta 'gassifikatur, eċċ .;

Teknoloġija ġdida tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa: Iffoka fuq l-iżvilupp ta 'teknoloġija ġdida tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa li tista' tiġi kkombinata mal-qbid tal-karbonju. Inklużi t-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-fermentazzjoni anerobika, it-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-fotofermentazzjoni, it-teknoloġija tat-trattament tal-ilma mormi, it-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu li tirriforma l-metanu, it-teknoloġija tal-piroliżi, eċċ.;

Iċ-Ċina:

Produzzjoni bijoloġika tal-idroġenu - kienet fl-istadju tal-laboratorju qabel; kmieni fl-2023, l-ewwel proġett integrat tal-produzzjoni tal-idroġenu bijoloġiku u l-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-pajjiż ġie mniedi f'Harbin (bl-użu tat-teknoloġija tal-produzzjoni tal-idroġenu tal-fermentazzjoni tal-bijomassa-skart, bl-użu tat-tiben tal-iskart agrikolu, skart tal-pajsaġġ, Skart tal-ikel, ilma mormi organiku ikkonċentrat ħafna, eċċ. Jintużaw bħala sottostrati tal-fermentazzjoni, u razez effiċjenti li jipproduċu l-idroġenu anerobiku jintużaw bħala produtturi tal-idroġenu biex jipproċessaw l-iskart filwaqt li jirkupraw ammont kbir ta 'idroġenu ta' enerġija nadifa It-teknoloġija ġejja mit-tim tal-Akkademiku Ren Nanqi ta 'Harbin Institute of Technology).

Produzzjoni ta 'idroġenu termokimiku - prinċipalment użata għal bijomassa jew skart b'kontenut baxx ta' ilma, bħal skart muniċipali u skart solidu industrijali li fih aktar kartun, plastik u sustanzi oħra. Intrapriżi domestiċi bħal Dongfang Boiler, Datang Group u intrapriżi tradizzjonali oħra tal-enerġija qed jużaw gassifikazzjoni tal-piroliżi biex jipproduċu l-idroġenu. Madankollu, minħabba l-kumplessità tal-proċess tat-trattament tal-gass, bħalissa m'hemm l-ebda proġett ta 'operazzjoni kummerċjali matur fiċ-Ċina taħt din ir-rotta. Jiman Technology, li twieldet mill-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża, bħalissa qed tippromwovi l-kostruzzjoni ta 'proġetti ta' dimostrazzjoni fuq skala żgħira u pilota.

Il-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa tista 'tutilizza b'mod effettiv skart industrijali, agrikolu u urban, iżda l-post tal-kostruzzjoni huwa limitat miż-żona tal-provvista tal-materja prima u huwa mogħdija ta' produzzjoni tal-idroġenu distribwit; il-prodott dirett tiegħu huwa gass ta 'sinteżi li fih l-idroġenu, li jkun fih impuritajiet bħal CO, H2S u qatran. Il-gass jeħtieġ li jiġi separat aktar biex jinkiseb idroġenu qabel ma jkun jista 'jintuża, li huwa aktar adattat bħala karburant jew materja prima industrijali.

Metodu termokimiku: Ir-rata ta 'konverżjoni hija mgħaġġla, iżda teħtieġ tagħmir għoli, katalizzaturi, eċċ., U s-separazzjoni tal-gass hija diffiċli; nistgħu niffukaw fuq direzzjonijiet innovattivi ewlenin bħal katalizzaturi ġodda, riforma u utilizzazzjoni tal-qatran, u proċessi u tagħmir ta 'separazzjoni tal-gass.

Metodu bijoloġiku: rendiment għoli, spiża baxxa, iżda ħafna impuritajiet; fosthom, il-produzzjoni tal-idroġenu tal-fermentazzjoni akkoppjata tad-dawl-dlam għandha l-effiċjenza tal-produzzjoni tal-idroġenu l-aktar mgħaġġla u l-ogħla rata ta 'utilizzazzjoni tas-sottostrat, u hija mistennija li ssir it-teknoloġija tal-applikazzjoni mainstream tal-produzzjoni tal-idroġenu bijoloġiku fil-futur.

Fil-qosor, il-produzzjoni tal-idroġenu tal-bijomassa ġeneralment għadha fl-istadji bikrija tagħha, u xi dimostrazzjonijiet kummerċjali għadhom ikkonċentrati fl-istadji fuq skala żgħira u pilota. Ix-xenarji ta 'applikazzjoni tiegħu huma prinċipalment bħala materja prima tal-fjuwil industrijali. Dan il-qasam jista 'jiffoka fuq: produzzjoni tal-idroġenu tal-fermentazzjoni bijoloġika. Ir-rabtiet ewlenin jinkludu l-kultivazzjoni, it-trasformazzjoni u l-preparazzjoni ta 'batterji li jipproduċu l-idroġenu ta' prestazzjoni għolja, il-metodu ta 'produzzjoni tal-idroġenu ta' fermentazzjoni akkoppjata dawl-dlam, it-trattament minn qabel ta 'materja prima tal-produzzjoni tal-idroġenu bijoloġiku, u tagħmir tal-proċess ta' separazzjoni tal-idroġenu.

Fowm tan-nikil miksi bil-platinu

Elettrodi tal-malji Pt/Ti