- •Міністерство освіти і науки україни національний університет харчових технологій
- •В.О. КРасінько біоенергетика та охорона довкілля конспект лекцій
- •Київ нухт 2013
- •1. Альтернативність біоенерготехнології
- •1.1. Джерела енергії. Розвиток нетрадиційних і відновних джерел енергії
- •1.2. Основні теорії і концепції в галузі технологічної біоенергетики
- •Глобальне споживання енергії
- •1.3. Характеристика паливно-енергетичного комплексу України
- •1.3.1. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії (нвде) у структурі пек України.
- •1.4. Проблеми вітчизняної та світової енергетики
- •1.5. Енергоощадні технології
- •Запитаня для самоперевірки
- •2. Біоенергетика і біоконверсія енергії
- •2.1. Напрями технологічної біоенергетики
- •Біоконверсія сонячної енергії
- •Сировинна база для біоенергетики
- •2.4. Біоконверсія продуктів фотосинтезу
- •Сумарний річний потенціал тваринницької сільськогосподарської біомаси в Україні
- •2.5. Вирішення питань охорони довкілля шляхом зниження парникового ефекту за використання біомаси як джерела енергії
- •2.6. Обмеження у використанні біомаси
- •Запитаня для самоперевірки
- •3. Альтернативність біопалива
- •Згідно статті 3 Закону України «Про альтернативні види палива» паливо визначається альтернативним, якщо воно:
- •Згідно статті 4 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів рідкого палива належать:
- •Згідно статті 5 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів газового палива належать:
- •3.1. Види біопалива
- •Перелік нормативно-правових документів, прийнятих в Україні, які регулюють відносини у сфері використання біопалива:
- •3.2. Тверде біопаливо
- •3.3. Одержання енергії з твердої біомаси
- •3.4 Рідке біопаливо
- •3.5. Характеристики моторних видів палива
- •3.6. Біоетанол
- •Запитаня для самоперевірки
- •4. Технологічні особливості одержання біоетанолу
- •4.1. Етапи виробництва біоетанолу на крохмалевмісній сировині
- •4.2. Виробництва біоетанолу на мелясі
- •4.3. Алкогольна ферментація гідролізатів деревини
- •4.4. Перспективи одержання біоетанолу в Україні
- •4.6. Продуценти біоетанолу
- •4.6.1. Метаболічна інженерія дріжджів Saccharomyces cerevisiae
- •4.7. Екологічні аспекти одержання біоетанолу
- •Характеристика продуктів переробки зернової барди 7
- •Запитаня для самоперевірки
- •5. Технологічні ососбливості одержання біодизелю
- •5.1. Сировинна база для одержання біодизелю
- •5.2. Технологічні особливості виробництва біодизелю
- •5.2.1. Виробництво чистого та модифікованого біодизелю з ріпаку
- •5.2.2.Технологія ріпаково-метильованого ефіру (рме)
- •5.3. Потенціал України у виробництві біодизелю
- •5.4. Переваги та недоліки біодизелю як пального
- •5.5. Питання охорони довкілля за виробництва біодизелю
- •Запитаня для самоперевірки
- •6. Метаногенез як біоенергетичний процес
- •6.1. Характеристика асоціації мікроорганізмів – продуцентів біогазу
- •6.2. Сировина для виробництва біогазу
- •6.3. Технологічні особливості виробництва біогазу
- •6.4. Промислові апарати для одержання біогазу
- •6.5. Переваги біогазових технологій
- •6.6. Недоліки біогазових технологій
- •Запитаня для самоперевірки
- •7. Біосинтез і фотосинтез енергетично багатих речовин
- •7.1. Біосистеми та процеси фотосинтезу і біосинтезу
- •7.2 Біопальне з біомаси водоростей
- •7.2.1. Можливості застосування та переваги використання мікроводоростей для виробництва біодизелю.
- •Запитаня для самоперевірки
- •8. Біоводень як перспективний вид біопалива
- •8.1. Біотехнологічні способи одержання водню
- •8.2. Фотобіоніка – створення штучних систем біоводню
- •8.3. Продуценти водню
- •8.4. Компоненти біосистем водню
- •8.5. Питання охорони довкілля за виробництва біоводню
- •Запитаня для самоперевірки
- •9. Технологічні основи одержання біопрепаратів на основі мікроорганізмів для інтенсифікації біоенергетичних процесів.
- •9.1. Використання біокаталітичних процесів у біоенерготехнологіях
- •9.2. Особливості одержання та застосування ферментів целюлолітичного комплексу у біоконверсії целюлозовмісної сировини в енергоносії
- •Очистка і характеристика ендоглюканаз із мікробних джерел 11
- •Очистка і характеристика целобіаз із мікробних джерел 11
- •Запитаня для самоперевірки
- •10. Проблеми безпеки біоенерготехнологій
- •10.1. Створення безвідходних або маловідходних біоенерготехнологій
- •10.2. Проблеми безпеки біопалива
- •10.3. Пошук нових технологічних рішень та біологічних агентів для подолання проблем біоенергетики
- •Проблеми виробництва рідкого біопалива
- •Запитаня для самоперевірки
- •Список рекомендованої літератури
Сумарний річний потенціал тваринницької сільськогосподарської біомаси в Україні
№ п/п |
Області |
Кількість гною, млн. т/рік |
Вихід біогазу, млн. м3/рік. |
Заміщення орг. палива, т у.п./рік |
1 |
Вінницька |
17,9 |
891 |
713 |
2 |
Волинська |
11,0 |
527 |
422 |
3 |
Дніпропетровська |
20,8 |
110 |
880 |
4 |
Донецька |
15,3 |
794 |
635 |
5 |
Житомирська |
15,1 |
725 |
580 |
6 |
Закарпатська |
4,7 |
243 |
194 |
7 |
Запорізька |
15,4 |
771 |
617 |
8 |
Івано-Франківська |
7,3 |
358 |
287 |
9 |
Київська |
16,8 |
864 |
692 |
10 |
Кіровоградська |
11,8 |
589 |
471 |
11 |
Луганська |
11,4 |
557 |
454 |
12 |
Львівська |
13,5 |
665 |
532 |
13 |
Миколаївська |
10,5 |
518 |
414 |
14 |
Одеська |
14,1 |
733 |
587 |
15 |
Полтавська |
17,5 |
868 |
694 |
16 |
Рівненська |
10,4 |
498 |
398 |
17 |
Сумська |
13,0 |
640 |
512 |
18 |
Тернопільська |
11,6 |
561 |
449 |
19 |
Харківська |
18,1 |
906 |
725 |
20 |
Херсонська |
12,7 |
627 |
501 |
21 |
Хмельницька |
16,5 |
790 |
632 |
22 |
Черкаська |
13,6 |
682 |
545 |
23 |
Чернівецька |
6,1 |
304 |
243 |
24 |
Чернігівська |
17,7 |
856 |
685 |
25 |
АР Крим |
12,3 |
639 |
511 |
|
Всього |
335,1 |
16706 |
13373 |
Теоретичний сумарний потенціал біопалива в Україні становить 50 млн. т.у.п., технічний 30,23 млн. т.у.п., а економічно доцільний – 27,27 млн. т.у.п.
Тобто, виходячи з теперішнього рівня загального споживання первинних енергоносіїв в Україні (240 млн. т.у.п. у 2012 p.), економічний потенціал біомаси може задовольнити близько 13% загальної потреби України в енергії (табл. 1.3).
Таблиця 1.3.
Енергетичний потенціал біомаси в Україні, 2012 рік
Вид біомаси |
Всього, млн тонн |
% від загальної кількості |
Економічний потенціал, млн тонн у. п. |
Солома зернових культур |
32,0 |
20 |
3,17 |
Солома ріпаку |
2,9 |
70 |
0,96 |
Відходи виробництва кукурудзи |
34,0 |
52 |
8,59 |
Відходи виробництва соняшника |
17,0 |
67 |
5,55 |
Вторинні відходи - лушпиння, жом |
9,7 |
77* |
0,99 |
Деревна біомаса |
3,9 |
89* |
1,87 |
Біодизель |
- |
- |
0,35 |
Біоетанол |
- |
- |
2,36 |
Біогаз із гною |
- |
- |
0,35 |
Біогаз з полігонів ТПВ |
- |
- |
0,26 |
Біогаз стічних вод |
- |
- |
0,09 |
Енергетичні культури: |
|
|
|
- тополя, міскантус, верба |
20,0 |
85 |
10,30 |
- ріпак (солома) |
3,2 |
70 |
1,13 |
- ріпак (біодизель) |
- |
- |
0,77 |
- кукурудза (біогаз) |
- |
- |
1,10 |
Торф |
- |
- |
0,40 |
Всього |
- |
- |
38,24 |
* - в середньому
За еколого-біоенергетичним потенціалом біомаси Україна набагато випереджає усі країни ЄС.
Термін «біомаса» стосується цілого ряду відновлюваних енергетичних технологій, що включають:
1. Спалювання рослинної біомаси:
а) у безпосередній спосіб - у відкритих (вогнища) або закритих топках (печі, котли);
б) при попередній газифікації в спеціальних газифікаторах;
в) спалювання комунального сміття.
Виробництво паливної олії з олійних рослин (напр. ріпак).
Спиртову ферментацію цукрової тростини, картоплі або довільного органічного матеріалу, що піддається такій ферментації.
Анаеробну метанову ферментацію органічної маси відходів.
Енергетичне використання біогазу сміттєзвалищ.
Отже, енергетичні аргументи на користь використання біомаси:
різноманітні, досить прості, без зайвих трудовитрат, методи отримання енергії з біомаси;
біомаса може вироблятися і використовуватися без значних технологічних інвестицій;
накопичена у біомасі енергія є найменш капіталомістким джерелом відновлюваної енергії;
виробництво біопалив з біомаси надає додаткові робочі місця, що особливо важливо для сільських територій;
використання біомаси поліпшує паливний баланс регіону;
децентралізація виробництва енергії;
переорієнтація частини сільськогосподарських площ на отримання біомасизменшує негативні наслідки від перевиробництва продовольства.