Пути использования возобновляемых растительных отходов сельского хозяйства Алтайского края, страница 2

14

Химическая переработка

Шелуха

Солома

Мискантус

Лигнин

Экстракты

Целлюлоза

Целлюлоза и Гемицеллюлоза (70-80%)

12

15

Химическая переработка нацелена на получение дорогостоящих и исключительно важных продуктов: целлюлозы и её производных, в том числе нитроэфиров, метил- карбоксиметилцеллюлозы и т.п., лигнина и его производных. ИПХЭТ СО РАН с привлечением научных сотрудников Бийского технологического института и ФГУП «ФНПЦ «Алтай» добился «пионерских» достижений в получении целлюлозы из мискантуса, шелухи овса и т.п.

16

ЦСС

Химическая переработка

Термобарическая обработка (РВД)

Техническая целлюлоза

Лигнин

Ферментация или современный химический гидролиз

Целлюлоза х.ч. Медицинский влагоудерживающий материал

Средство против старения

Мягкий пиролиз

Растворимые углеводы

Эффективные добавки к автотопливу

Биотехнология

Метилцеллюлоза Для повышения нефтеотдачи слоев

Карбокси-метилцеллюлоза Клеи, привитые полимеры для оболочки таблеток

Этанол

Бутанол

Пороха охотничьи и спортивные

Бактериальная целлюлоза

Ацетон

Нитроцеллюлоза

Лаки, эмали, типографские краски, стройматериалы

Другие продукты

17

Оценка возобновляемых биоресурсов

Алтайский край по нашим оценкам имеет ежегодно до 12 млн тонн биоотходов (Б.О.) от деятельности с/х предприятий, что эквивалентно почти 6 млн ТУТ (тонна условного топлива Q=7000 ккал/кг). Сравнивая с углем (стоимостью 2000 руб./т), в денежном выражении это составляет 12 млрд руб. В развитых странах сегодня выводятся сорта высокоэнергетических, урожайных (до 40 тонн сухой массы гектара) растений (сорго, ива, тополь и т.п.). В Алтайском крае велик потенциал для создания таких плантаций как по научным (имеются институты сельхозпрофиля), так и по земельным ресурсам. ИПХЭТ СО РАН в 2009 году приступил к изучению весьма перспективного высокоурожайного и неприхотливого растения «Мискантуса китайского».

18

Мискантус китайский (ИЦиГ)

Растет на неудобицах, посадка на 15 лет. Урожай 80 т/га на сухой 15т/га Целлюлозы до 50% Лигнина до 25% Плантации ИЦиГ г.Новосибирск

19

Всходы мискантуса-первогодка (май 2009)

Зрелый мискантус (осень 2009)

Мискантус первого года жизни имеет редкие всходы в ряду, мискантус зрелого года жизни – сплошные заросли одинаково высокой плотности

20

Схема переработки мискантуса

БИОМАССА МИСКАНТУСА

Волокнистый продукт

Делигнификация NaOH атм. давл.

Дробление 1…8 мм

Фильтрование

Делигнификация NaOH автоклав

Центрифуги-рование

Сокращение времени в 4 раза

К

Сп, t

Целлюлоза химически чистая

Отбелка H2O2 в NaOH

Беленая целлюлоза

Химическая модификация целлюлозы

21

Химический состав мискантуса разного возраста

Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: учебное пособие для вузов. – М.: «Экология», 1991.– 320 с.

Установка для проведения анализа целлюлозы методом Кюршнера

22

Биопереработка

ЦСС

Терм. бар.

Фермент.

Сахара

Лигноотходы

Брожен.

Бак.цел.

СО2

Биотопливо

23

Характеристика технических целлюлоз биомассы мискантуса и плодовых оболочек овса, используемых для ферментативного гидролиза

24

2

Зависимость концентрации РВ от продолжительности ферментации в водной среде, в ферментаторе технических целлюлоз мискантуса и плодовых оболочек овса

Ферментатор авторской конструкции И.Н. Павлова

25

Выходы сахаров для ТЦ мискантуса составил 76 % от массы субстрата, для ТЦ плодовых оболочек овса – 78 %. Нами получен этанол из ТЦ плодовых оболочек овса с выходом 0,43 г/ г целлюлозы или 0,18 г/г (18%) сырья. Выход этанола того же порядка был получен зарубежными учёными из багассы с выходом 0,15 г этанола/ г сырья.

26

• Организационные задачи
• Оценить годовые объемы биоотходов с\х по районам.
• Определить потребность в тепле по районным центрам.
• Установить мощности тепловых котлов, необходимых для централизованного теплоснабжения районных центров.
• 3. Организовать производственные выпуски пилет и брикетов биоотходов для теплоснабжения и газогенерации.
• 4. Создание газогенерирующего производства для получения локальной электроэнергии через дизель-генераторы и минитурбогенераторы для обеспечения малых поселений.

27

5. Создание производств химической и биохимической переработки с замкнутыми циклами материальных потоков. 6. Создать районные плантации быстрорастущих высокоурожайных растений (ВЭР). 7. Указанным производствам целесообразно придать районное размещение по следующим причинам: - минимизация транспортно-заготовительных расходов; - наличие свободной рабочей силы, особенно в зимний период и малая текучесть кадров. 8. Усилить научно-технологические исследования по созданию новых товарных ценностей с высокой добавочной стоимостью. Организовать в составе ИПХЭТ отдел химии растительного сырья и биоэнергетики.

28

Энергетическая характеристика некоторых видов биомассы растений в расчете на сухое вещество

Примечание: 1) Оценка величины ТНЭ – тонна нефтяного эквивалента 41.84 ·103 МДж·т-1

29

Вместо заключения

Вполне обосновано (по возможностям и необходимости) создание нового типа хозяйственных структур в сельской местности – Сельхозэнергопредприятия. Особенно это своевременно если принять во внимание, что в крае осуществляется программа развития Алтайского приобья. Такие предприятия будут высокорентабельные, дадут устойчивый прирост рабочих мест, круглогодичную занятость населения на с\х территориях.

Хотя бы такой как в штате Теннеси (США)

30

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ