Топливо из растений

Потому что она использует энергию солнца для создания новых веществ. Этот процесс называется фотосинтез. На самом деле все живое, что есть на нашей планете обязано своим существованием именно этому процессу. Все живые организмы используют энергию для того, чтобы расти, двигаться и осуществлять остальные процессы жизнедеятельности. Человек и животные, чтобы получать энергию, едят, грибы тоже едят, но не совсем так, как животные, а растениям, оказывается, чтобы расти, есть не нужно. Они умеют использовать энергию солнечных лучей. Делают они это при помощи специального пигмента, который называется хлорофилл, и группы специальных белков. Именно хлорофилл придает растениям зеленый цвет.

Процесс фотосинтеза заключается в том, что хлорофилл ловит луч света, а потом передает энергию, которую он при этом получает, специальным белкам, главный из которых называется Рубиско. Рубиско – это самый важный и самый распространенный белок на Земле. Используя энергию солнечных лучей, которые поймал хлорофилл, Рубиско пришивает к неорганическим веществам дополнительные атомы и превращает их в органические. А после этого растение использует получившиеся органические вещества, чтобы строить из них новые клетки, а значит расти. Фотосинтез и Рубиско так важны, потому что абсолютно все животные, и человек в том числе, умеют получать энергию только из органических веществ, которые синтезируют растения.

На самом деле полное название этого белка Рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа. Можете попробовать выучить его и похвастаться перед друзьями и родителями, что знаете самое важное слово на Земле.


  • Блог

    Почему у пожилых людей седеют волосы?

    Никто точно не знает. Причем ученые пока не могут однозначно ответить ни на вопрос, зачем это нужно, ни как это происходит. Но некоторые идеи на этот счет есть. Начнем с того, как.Есть две основных версии того, как люди седеют. Обе они сходятся в том, что это происходит, когда в клетках, из которых вырастают волосы, перестают производиться белки-пигменты, которые придают волосам цвет. Согласно первой версии это происходит просто из-за старения этих клеток. Со временем в ДНК любых клеток могут накапливаются ошибки, и они перестают работать нормально. В случае клетками, которые отвечают за рост волос, это приводит к тому, что они теряют возможность нормально производить пигменты.

    8 декабря


  • Рождаются ли улитки с раковиной?

    Да. Раковина улитки – это часть ее тела. Раковина – это внешний скелет улитки и многих других моллюсков. Она состоит из нескольких слоев. Это основа из органических материалов, на которой откладывается карбонат кальция (это то же самое химическое вещество, из которого сделан мел). Производится раковина частью тела улитки под названием мантия. Раковина служит для защиты от хищников, для сохранения влаги и для того, чтобы к ней могли крепиться мышцы улитки. У улиток внутри раковины находится кишечник. Маленькие улитки рождаются уже с полупрозрачной тонкой раковиной, которая растет вместе с самой улиткой.

    8 декабря


  • Чего больше, клеток в человеке или звезд в нашей галактике?

    Клеток в человеке. Конечно, трудно посчитать точное количество звезд в нашей галактике, размеры которой составляют примерно 100 000 световых лет и весит которая 750 миллиардов масс нашего Солнца. Но прикинуть можно. Согласно современным оценкам в нашей галактике находится от 200 до 400 миллиардов звезд. Фантастически много. Но оказывается, что в одном только человеческом мозге, который составляет всего 2 процента от массы нашего тела около 100 миллиардов клеток. А во всем теле клеток примерно 100 триллионов. Что это за число? Это единица с 14 нулями, 100 000 000 000 000, что как минимум в 250 раз больше, чем количество звезд в нашей галактике.

    2 декабря

Еще

Что, если для диверсификации материалов для доступного биотоплива человек заглянет в в морские глубины? Исследователи пошли по этому пути, они совершенствуют технологию, которая будет экологичной и финансово жизнеспособной.

В датском Орхусе по улицам ездит экспериментальный автомобиль. В его баке — смесь бензина (90%) с новинкой — биотопливом на основе морских водорослей. Ученые сравнивают показатели выбросов этой машины в сравнении с автомобилями, работающими на чистом бензине.

Инженер Стен Франдсен констатирует: «Мы замеряем разные показатели — и оксид углерода, и двуокись углерода, и оксиды азота. Тесты показывают, что в выбранной пропорции смесь с добавлением водорослей обеспечивает такой же уровень выбросов, что и референтное топливо».

У водорослей есть огромное преимущество — способность поглощать СО2 из воздуха в процессе роста.

Следующий этап эксперимента — изменение пропорций в топливной смеси, доля биогорючего будет больше. Ученые считают, что человечество должно полностью перейти на биосмеси в ближайшее время.

«Мы видим, как на рынке появляется все больше электромобилей, но ведь это — не единственное решение для борьбы с загрязняющими выбросами, — отмечает Стен Франдсен. — У нас есть тяжелый транспорт, есть водный транспорт, есть самолеты,… все эти категории поглощают большое количество ископаемого топлива. Нам нужно найти ему замену, возможно, морские водоросли могли бы решить проблему».

Ученые обращают внимание на возможность устойчивого и долговременного использования водорослей. Они легко растут повсюду, где есть солнце и морская вода, таким условиям отвечает 70% территории планеты (для сравнения: для многих других видов биотоплива нужны пахотные земли, удобрения и пресная вода, что делает их массовое производство сложнее).

Как наладить производство топлива на основе водорослей в промышленных масштабах? Этим вопросом активно занимаются исследователи европейского проекта MacroFuels. В лаборатории в Нидерландах они ищут самый эффективный и малозатратный способ преобразования сахаров водорослей (составляющих иногда до 60% растения) в топливные материалы.

Химик Яаап ван Хал показывает: «Итак, мы берем морские водоросли, затем с помощью воды выделяем сахар вместе с некоторыми связанными энзимами и кислотами. Получаем раствор. Точно так же, как в производстве вина или пива, запускаем процесс сбраживания. На выходе получаем этанол или бутанол, смешиваем его с обычным топливом. В нашем распоряжении — смесь Е10, можно спокойно заправлять машину и ехать».

Активизация производства биотоплива предполагает производство большего количества водорослей. В рамках европейского проекта развитие получили специализированные фермы по разведению водорослей. С ними ученые надеются в сто раз сократить затраты на производство биотопливных смесей. Одновременно морские водоросли могут стать основой для производства широкой линейки продуктов.

Координатор проекта Берт Гренендаал рассказывает: «Когда мы начали проект пару лет назад, мы работали с квадратными метрами площадей, где росли водоросли. Сегодня мы занимаемся гектарами, в ближайшее время выйдем на квадратные километры. Сегодня цена за литр биотоплива на основе морских водорослей слишком высока, возможно, оно стоит в сто раз больше традиционного топлива. Но по мере роста масштаба производства цена будет снижаться, мы выйдем в сегмент, в котором сможем конкурировать с традиционными видами топлива».

По оценкам ученых, биотопливо из водорослей станет рентабельным в течение 25 ближайших лет.

Подписывайтесь на Euronews в социальных сетях
Telegram, Одноклассники, ВКонтакте,
Facebook, Twitter и Instagram.

Эфир и программы Euronews можно смотреть
на нашем канале в YouTube

Изучена стадия сушки маточного раствора после экстракции флавоноидов этилацетатом производства субстанции «Сухой экстракт зверобоя», на основе которого разработан препарат «Зверсин», обладающий ростостимулирующей активностью. Установлено, что сушка зверсина на распылительной сушилке является оптимальной. В результате изучения влияющих на процесс сушки параметров выбран следующий режим, обеспечивающий оптимальную работу сушилки с высоким выходом готового продукта: температура теплоносителя на входе 160–170 °С, выходе 60–70 °С, скорость подачи раствора 5.5 л/ч∙м3, сухой остаток высушиваемого раствора 10–15%. Изучено влияние зверсина на всхожесть семян, рост и развитие проростков растений. Установлено, что 0.01%-ный раствор зверсина положительно влияет на всхожесть семян, рост и развитие проростков растений. На основе полученных результатов разработана технология комплексной переработки зверобоя, которая позволяет получить субстанции препарата для лечения депрессивных состояний и регулятора роста растения. При апробировании технологии установлено, что выход сухого экстракта (содержание гиперецина 0.3%) составляет 2.0%, зверсина (содержание рутина 6%) – 7% к массе сырья.

Почему бы и нет!

В Европе листья деревьев и кустов, траву, ветки и прочую растительную биомассу, собранную после санитарных уборок парков, улиц, вдоль автомобильных и железных дорог используют в основном как компост, из которого получают удобрение для внесения в почву. В этом бизнесе в ЕС, в частности в ФРГ, очень большая конкуренция и часто возникают проблемы со сбытом.

И потому в некоторых случаях приходится еще и доплачивать за утилизацию компоста. В связи с этим в начале 2000-х годов идея использовать такую растительную биомассу как твердое биотопливо в виде пеллет или брикетов была встречена с энтузиазмом, ведь запихивать охапку листьев в топку котла очень хлопотно, а главное – абсолютно неэффективно. В 2003 году предприниматель из Баварии Ханс Вернер запатентовал технологию переработки листьев и травы в пеллеты. А в 2006 году он получил под этот патент субсидии от правительства федеральной земли Бавария.

Соисполнителем и научным сопровождающим проекта Florafuel-Projekt выступил Университет Бундесвера (военный университет) в Мюнхене.

Давно известно, что листья, трава и другие стеблевые растения – неподходящий материал для сжигания в котлах: очень высокое содержание калия и хлора в них вызывает зашлаковывание теплообменных поверхностей котельного оборудования и быструю коррозию. А зольность превышает все допустимые показатели DIN EN 14961-6. Например, в результате тестирования пеллет из листьев было выяснено, что содержание золы в них доходит до 30%! Поэтому Баварский центр технологий и поддержки предпринимательства в г. Штраубинг выдал заключение, в котором сказано, что подобные пеллеты не могут использоваться в Германии в качестве биотоплива и подлежат утилизации. Причиной высокой зольности листьев является в первую очередь большое количество песка, земли и разной мелкой пыли, попадающих в пеллеты с листвой.

Госпожа Шледерер, доктор технических наук из вышеупомянутого военного университета, предложила ряд решений, обеспечивающих снижение зольности биомассы из листьев и травы. В первую очередь листья необходимо тщательно промыть в специализированной ванне, оборудованной роликами, полупогруженными в воду. Ролики как бы подпрессовывают и перемешивают биомассу в проточной воде, после чего листья откидывают на сито, и песок и другие посторонние примеси отсеиваются через него. Перед ванной установлен специальный запатентованный измельчитель, который доводит биомассу до конечной фракции максимум 5 см и устраняет опрелость и скомканность листьев. При использовании обычных измельчителей листья сбиваются в комки и их промывка и гранулирование невозможны. После первого измельчения и промывки листья пропускают через второй измельчитель, на выходе из которого получается уже мелкая фракция – до 1 см. Из нее в шнековом сепараторе механическим путем отжимается вода, влажность биомассы доводится до 54–57%. Таким образом, из биомассы вымывается до 90% соединений калия и хлора и до половины содержания серы и азота.

Сделаем небольшое отступление от темы. Высокое содержание разных питательных веществ (солей) в отходящей воде позволяет использовать ее для удобрения почвы. Опавшие листья в парках и скверах городов обогащают почву органическими веществами, обеспечивают ее благоприятную структуру, при разложении листвы в почву поступают питательные минеральные вещества, поэтому многие ученые не рекомендуют убирать листья в парковых и других зеленых зонах городов во избежание деградации почвы. Если же эти листья собирать для использования в энергетических целях, а в почву вносить воду, которая остается после их промывки и измельчения, получается по сути тот же эффект, что описан выше, и не нарушается природный баланс, почва не деградирует. Кстати, листья, оставленные на почве или собранные на свалках, в процессе перегнивания и разложения выделяют в атмосферу метан, который вызывает парниковый эффект во много раз активнее, чем углекислый газ.

А при сжигании пеллет из листьев в атмосферу попадает то количество углерода, которое было поглощено растением из атмосферы в течение последнего лета. Таким образом, использование опавших листьев в качестве сырья для изготовления биотоплива обеспечивает положительный экологический эффект.

Табл. 1. Европейские нормы для недревесных пеллет DIN EN 14961-6 (солома, лузга, камыш и прочая растительная биомасса) диаметром от 6 до 25 мм, длиной 3,15–50 мм и характеристики пеллет Florafuel из листьев и травы

Но вернемся к линии гранулирования листвы. Биомасса, полученная в результате обработки во втором измельчителе, накапливается в бункере, из которого транспортером подается в специальную сушильную камеру floradry Smart (о ней мы расскажем в следующей публикации в «ЛПИ»). После сушки сырье подается на пресс-гранулятор и далее фасуется. В конечном итоге получаются гранулы, характеристики которых сопоставимы с характеристиками древесных гранул (табл. 1), за исключением зольности, которая у гранул из листьев достигает 12%, то есть немного выше, чем регламeнтировано нормами DIN EN 14961-6 для недревесных гранул (из соломы, лузги подсолнечника и т. п.). Это совсем некритично при сжигании подобных пеллет в специальных котлах, предназначенных для пеллет из разной растительной (недревесной) биомассы. А если листья смешивать в определенной пропорции с опилом, то содержание золы можно довести до уровня требований, которые предъявляются к индустриальным гранулам.

Интересен опыт брикетирования опавших листьев в Великобритании. Питер Моррисон из г. Бирмингем установил, что наилучшие результаты при горении дает состав из 70% листьев и 30% воска, в котором воск не только выступает как связующий материал (впрочем, связующим может быть и клейстер из муки), но и служит для повышения общей теплоты сгорания брикета, которая сопоставима с теплотворностью высококачественного угля: до 27,8 МДж/кг. Подобные брикеты горят лучше и дольше, чем древесные (один брикет горит 2–3 часа), хорошо поджигаются без использования жидкостей и лучин для растопки. Питер Моррисон основал компанию Bio Fuels International и запатентовал товарный знак для своих брикетов Leaf Log (один брикет длиной 28 см весит 1,2 кг, упаковку из 12 брикетов предлагают на сайте компании за 25 фунтов стерлингов), которыми успешно торгует не только в Великобритании, но и в ЕС. Для сбора листьев организованы специальные передвижные и стационарные пункты. Г-н Моррисон заключил договоры с рядом подобных пунктов, а также с парками, городскими и лесными хозяйствами. Усилия Моррисона и его соратницы – г-жи Уормингтон были вознаграждены: в 2008 году они завоевали премию 40 тыс. фунтов стерлингов от Shell UK за перспективную идею в сфере продвижения «зеленой» энергетики и утилизации отходов. Кроме того, они получили средства от спонсоров для продвижения технологии Leaf Log за пределы Британии.

Табл. 2. Химический состав воды после промывки листьев и основных видов удобрений

В Великобритании общий вес всех опавших за один осенний период листьев оценивается в 1 млн т, в одном только г. Бирмингем и окрестностях собирают 16 тыс. т листьев в год. И все это вывозится на свалки. В России несколько лет назад Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет провел оценку возможности получения твердого биотоплива из опавших листьев в условиях г. Новосибирска. Оценка дала следующие результаты: в парках собирают 3230 т опавших листьев (19%); на бульварах в скверах и в подобных зеленых насаждениях – 4760 т (28%), в зеленых зонах ограниченного пользования – 9010 т (53%).

А как обстоят дела у наших соседей? В 2013 году на Украине ученые Днепровского университета экологии и транспорта по результатам исследований, проведенных в университетской экологической лаборатории, рекомендовали использовать брикеты из листьев в качестве дешевого топлива для отопления частных домохозяйств, особенно в сельской местности. Эксперт национального экологического центра Украины (НЭЦУ), доцент Максим Сорока поясняет, на основании чего было принято это решение. Если просто сжигать опавшие листья, как это в большинстве случаях и делается, то в результате горения образуется огромное количество альдегидов, уксусной кислоты, фенолов. Совсем другая картина при сжигании спрессованных листьев в топке котла, когда есть поддув, постоянный приток кислорода, обеспечивающий высокую температуру горения. В этом случае продуктов сгорания получается почти столько же, сколько при сжигании древесины (правда, немного больше СО и оксида азота).

В средней школе № 6 г. Кобрина (Белоруссия) под руководством директора школы И. Лахуты школьники по чертежам, которые взяты из Интернета, изготовили установку, в которой предварительно измельченную листву смешивают в определенной пропорции с грунтовкой, выкладывают в форму, прессуют и потом высушивает под специальным навесом. Китайская компания Gemco Energy предлагает фермерам и жителям сельской местности небольшие грануляторы производительностью от 50 до 450 кг/ч для пеллетирования листьев после их естественной просушки на открытом воздухе.

Для России гранулирование листьев пока не видится таким актуальным, как для Европы, но почему бы не использовать эту технологию как способ утилизации? Тем более что штрафы за сжигание листьев наверняка будут расти. В 2017 году штрафы за сжигание опавшей листвы и сухой травы составляли от нескольких тысяч рублей для физических лиц до нескольких сотен тысяч рублей (или административного приостановления деятельности на срок до 90 суток) для юридических лиц.

В заключение немного статистики. С одного крупного дерева осенью опадает в среднем 50 тыс. листьев. По весу и объему листья можно сравнить с лузгой подсолнечника. Самосвал с наращенными на 1,5 м бортами вмещает менее 2 т листьев (для сравнения: в подобный Кал/кг, а наименьшей – листья каштана – 2300 кКал/кг, листья липы и яблони – до 2850 кКал/кг.

Сергей Передерий

Сергей Передерий

Топливо из растений

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *