RENEWABLE BIOMASS MANAGEMENT

KONVERZIJA
OTPADNE BIOMASE

Detalji projekta

UNAPREĐENJE KVALITETA ŽIVOTNE SREDINE KROZ ODRŽIVO UPRAVLJANJE OTPADNOM BIOMASOM HIDROTERMALNOM KARBONIZACIJOM U ČVRSTA GORIVA
401-00-1210/2018-05
MINISATRSTVO ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE RS
2018.
Dr Marija Mihajlović, viši naučni saradnik, ITNMS
Rukovodilac
Objavljeno
Osnovni cilj projekta je uvođenje nove tehnologije hidrotermalne karbonizacije , sa niskim uticajem na životnu sredinu i ekonomičnija proizvodnja čvrstih goriva iz obnovljivih izvora, uz istovremenu valorizaciju vlažne otpadne lignocelulozne biomase. Dodatni cilj projekta je jačanje naučne izvrsnosti u ovoj oblasti i disiminacija postignutih rezultata ključnim akterima u industriji i privredi, generatorima otpadne biomase. Merljivi rezultati će omogućiti procenu potencijala za primenu različite otpadne biomase (komina grožđa, oklasak kukuruza, konjski stajnjak, miskantus, paulovnija i dr.) i optimizaciju HTC procesa, određivanjem najvažnijih gorivnih karakteristuka dobijenih proizvoda - hidročađi. Naučni uticaj ovog projekta imaće dugoročan efekat na transformaciju srpske i regionalne industrije i privrede prema otpadnoj biomasi iz poljoprivredne proizvodnje, kao dobre osnove za razvoj regionalne bioekonomije.
Potencijalne prednosti primene hidrotermalne karbonizacije u Srbiji su brojne, naročito u industrijama zasnovanim na poljoprivrednoj proizvodnji, stočarstvu i bioenergiji. To su pre svega poboljšanje tradicionalnih proizvodnih procesa uz uštedu energije ili hemikalija, razvoj održivih rešenja za smanjenje uticaja na životnu sredinu, projektovanje novih sistema za efikasniju transformaciju vlažnog otpada u energente, energiju i druge proizvode visoke upotrebne vrednosti. Implemetacijom HTC tehnologije uticalo bi se na dugoročno rešavanje problema otvorenih deponija, lokalnih odlagališta otpadne biomase, prve te vrste u Srbiji I regionu. Kroz ovaj projekat agro-sektor može dobiti potencijal ne samo da postane značajan igrač u oblasti proizvodnje biogoriva, već i da razvije i obezbedi novu tehnologiju biorefinerije na lokalnom i globalnom nivou, uz značajno smanjenje emisije ugljendioksida. Nov koncept biorefinerije primenom HTC bi proširio postojeće lance vrednosti što bi rezultiralo novim poslovnim prilikama u različitim oblastima. Povećanje udela biogoriva u energetskom sektoru je jedan od najvažnijih ciljeva i trenutne politike EU. Naučni rezultat ovog projekta će doprineti razvoju novog ekološki prihvatljivog procesa u industrijama prerade i proizvodnje lignoceluloza i poljoprivrednom sektoru, gde se od otpadnih sirovina generišu proizvodi sa dodatnom vrednošću.
Smanjenje količine uglјenika u atmosferi ulaganjem u istraživanja proizvodnje energenata i novih materijala iz obnovlјivih izvora, prioritet je najvećih svetskih bioekonomija. Iz tog razloga implementacija zelenih tehnologoija termohemijske konverzije otpadne biomase u proizvode nove upotrebne vrednosti, kao što je hidrotermalna karbonizacija (HTC), danas privlače veliku pažnju.
HTC predstavlјa postupak konverzije organskog materijala primenom umereno povišene temperature (180-260°C) i autogenog pritiska u zatvorenom reaktoru (autoklavu) u uglјenični materijal sličnih ili bolјih karakteristika od fosilnog uglјa nazvan hidročađ. Tokom ovog procesa najveći deo uglјenika iz bilјnog otpada (i do 80%) prevodi se u čvrst hidrofobni materijal sličan lignitu i/ili tresetu, visoke energetske gustine, pri čemu se ne oslobađaju uglјendioksid i metan u atmosferu. Prinos i karakteristike dobijenih proizvoda zavise od reakcionih uslova i od biomase koja se koristi kao sirovina. Pored hidročađi pri hidrotermalnoj konverziji generišu se određene količine procesne vode, bogate fenolnim komponentama i rastvorenim organskim fragmentima, kao i zanemarlјive količine gasa, Slika 1

Šema HTC procesa

Prednosti

Za razliku od drugih metoda termohemijske konverzije biomase kao što su piroliza, insineracija i gasifikacija, HTC omogućava korišćenje biomase sa visokim sadržajem vode. Ova važna karakteristika uklanja potrebu za intenzivnim i skupim predtretmanom sušenja i širi izbor potencijalnih biomasa za primenu (vlažna lignocelulozna biomasa, polјoprivredni ostaci, komunalni otpad, kanalizacioni mulј, akvatične bilјke i dr.). Osim toga dobijena hidročađ je jednostavna za rukovanje, i proizvod je sa dobrim svojstvima odvodnjavanja, a kada se osuši, ima visoku energetsku vrednost i gustinu. Na ovaj način prevazilaze se osnovni nedostaci primene sirove biomase kao energenta kao što su niska eneretska gustina, visok sadržaj vlage, visoki transportni troškovi i problemi skladištenja i rukovanja. Pored toga, zbog svojih interesantnih strukturnih karakteristika hidročađ osim kao energent ima širok spektar drugih ekoloških, elektrohemijskih i katalitičkih primena (biosorbent, remedijator i kondicioner zemlјišta, nosači katalizatora i dr.).
U Srbiji je primena HTC tehnologije u samom začetku, a naš Institut za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina (ITNMS) je pionir istraživanja u ovoj oblasti kod nas. Poslednjih godina tim istraživača ITNMS sa spolјnim saradnicima, intenzivno se bavio optimizacijom HTC procesa i detalјnim ispitivanjem proizvoda hidrotermalne konverzije polјopriverenih ostataka (komine grožđa) i industrijske bilјake miskantus. Poseban akcenat je stavlјen na praktičnu primenu dobijenih hidročađi kao biosorbenta teških metala iz vodenih rastvora.

U okviru ovog predloga projekta planiraju se istraživanja u oblasti HTC koja se odnosi na ispitivanje i implementaciju ovog procesa u cilјu proizvodnje peleta hidročađi, za primenu kao čvrstog biogoriva i njihovu komercijalizaciju. Ispitivaće se hidročađi dobijene u većem opsegu temperatura (180-260°C) i iz šireg dijapazona otpadnih biomasa (komina grožđa, šećerni rezanac, oklasak kukuruza, konjski stajnjak, miskantus i paulovnija). Dodatno, kroz posebne aktivnosti, dizajniranje veb-strane projektne ideje, planirana je intenzivna disiminacija stečenih znanja, dobijenih rezultata kao i upoznavanje šire javnosti, industrije i zainteresovanih privrednih subjekata sa značajem primene HTC i opravdanosti korišćenja peleta hidročađi kao energenta.

HTC