ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς...

30
ΒΙΟΜΑΖΑ Ηλιακή ενέργεια που δεσμεύεται από τον φυτικό κόσμο δια μέσου της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης (μη διακοπτόμενη και με μικρότερο κόστος συλλογής ) Νερό + Διοξείδιο του άνθρακα + Ηλιακή ενέργεια (φωτόνια) + Ανόργανα στοιχεία Βιομάζα + Οξυγόνο Ύλη με οργανική προέλευση (υδρογόνο, οξυγόνο και άνθρακα στην αναλογία που βρίσκονται στους υδρογονάνθρακες [(CH 2 0) x ])

Transcript of ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς...

Page 1: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΒΙΟΜΑΖΑ

Ηλιακή ενέργεια που δεσμεύεται από τον φυτικό κόσμο δια μέσου της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης (μη διακοπτόμενη και με μικρότερο κόστος συλλογής)

Νερό + Διοξείδιο του άνθρακα +

Ηλιακή ενέργεια (φωτόνια) + Ανόργανα στοιχεία

Βιομάζα + Οξυγόνο

Ύλη με οργανική προέλευση (υδρογόνο, οξυγόνο και άνθρακα στην αναλογία που βρίσκονται στους υδρογονάνθρακες [(CH20)x])

Page 2: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΒΙΟΜΑΖΑ

Βιομάζα: η ύλη που έχει βιολογική (οργανική) προέλευση

Οι φυτικές ύλες που προέρχονται είτε από φυσικά οικοσυστήματα

τα υποπροϊόντα και κατάλοιπα της φυτικής, ζωικής, δασικής και αλιευτικής παραγωγής

τα υποπροϊόντα που προέρχονται από τη μεταποίηση ή επεξεργασία των υλικών αυτών

το βιολογικής προέλευσης μέρος των αστικών λυμάτων και σκουπιδιών

Page 3: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Πετρ/ειδή

Φυσικό

αέριο

Πυρηνικά

Άνθρακας

Άλλες

πηγές

Υδρο-

ηλεκτρικά

Βιο-

ενέργεια

%

1 τόνος βιομάζας = 0,4 τόνους πετρελαίου

Χρήσεις: παραγωγή, κατά τον παραδοσιακό τρόπο, θερμότητας στον οικιακό τομέα (μαγειρική, θέρμανση), θέρμανση θερμοκηπίων, σε ελαιουργεία, στη βιομηχανία (εκκοκκιστήρια βαμβακιού, παραγωγή προϊόντων ξυλείας, ασβεστοκάμινοι κ.ά.), σε περιορισμένη, όμως, κλίμακα

% βιομάζας στην παγκόσμια κατανάλωση

0

10

20

30

40

50

Παγκόσμια Αναπτυγμένες

χώρες

Αναπτυσσόμενες

χώρες

Ελλάδα

%

Συμμετοχή (%) της βιομάζας στην

κατανάλωση ενέργειας

Ποσοστό (%) βιοενέργειας στην

παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας

Page 4: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΒΙΟΜΑΖΑ (CH₂O)x

ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΞΗΡΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ 22.10¹⁰ kgr/έτος →1.3.10¹¹ kwh ~1% ενεργού ηλιακής φωτοσυνθετικής ενέργειας.

Υγρασία (πρώτη ύλη):

8-60% -> φυτικές καλλιέργειες (κατάλοιπα) και ξυλεία

Πάνω από 75% -> ζωικά απόβλητα και υδατάνθρακες

(γαιάνθρακας: 2-30%, λιγνίτης: πάνω από 35%)

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ: 6 CO₂+12H₂Ο+φώς →C₆H₁₂O₆+6O₂+12H₂Ο+161 Joule

Μέγιστη απόδοση έχουμε αν

• Συνεχή παραγωγή όλο τον χρόνο

• Χωρίς πολύ χαμηλές θερμοκρασίες

• Χωρίς ξηρασία

• Με ικανή λίπανση του εδάφους

• Χωρίς ασθένειες

Μικρότερη

πυκνότητα

ενέργειας

Page 5: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ενεργειακές καλλιέργειες

Είδος φυτού Ξηρή βιομάζα (gr/m3/ημέρα)

Απόδοση ενέργειας μετατροπής

Ζαχαροκάλαμο (C4) 31 2.8

Καλαμπόκι (C4) 9 0.8

Ευκάλυπτος (C3) 15 2.4

• Υψηλότερη παραγωγή ανα μονάδα επιφάνειας

• Ευκολότερη συλλογή

• Προσπάθεια περιορισμού περιβαλλοντικών, ενεργειακών προβλημάτων και

γεωργικών πλεονασμάτων

• Απόδοση : ανάλογα με το φυτό (φωτοσυνθετική ικανότητα, διαστημα για την

πλήρη ανάπτυξη)

Page 6: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΠΗΓΕΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ

Ξύλο (καύση)

Αγροτικά απορρίμματα (άχυρο) και Δασικά υπολείμματα (παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας –παραγωγή καυσίμων μεταφοράς)

Συσσωματώματα βιομαζας (πελέτες)

Ζωικά απορρίμματα (παραγωγή θερμότητας ή αερίου καυσίμου)

Σακχαρούχες ύλες (μεγάλη φωτοσυνθετική απόδοση/άμεση ζύμωση)

Δημοτικά απορρίμματα

Απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων

Page 7: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ
Page 8: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΠΗΓΕΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ Δασικά προϊόντα και υπολείμματα

Υποπροϊόντα και κατάλοιπα αγροτικής προέλευσης

Υποπροϊόντα επεξεργασίας φυτικής προέλευσης (αγροβιομηχανικά υπολείμματα)

Υποπροϊόντα και κατάλοιπα ζωικής προέλευσης

Υποπροϊόντα επεξεργασίας ζωικής προέλευσης

Προϊόντα ενεργειακών καλλιεργειών, (δένδρων και φυτών που καλλιεργούνται με αποκλειστικό σκοπό την χρήση τους για την παραγωγή βιοενέργειας)

Πρώτες ύλες από άλγες

Το βιολογικό μέρος των αστικών λυμάτων και απορριμμάτων (υγρά και στερεά)

Page 9: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

Θερμοχημικές μέθοδοι (ξηρές) Άμεση καύση (μετατροπή χημικής ενέργειας της βιομάζας σε

θερμότητα) Αεριοποίηση (ατελής καύση βιομάζας - μερική οξείδωση βιομάζας)

Πυρόλυση (εσώθερμη θερμοχημική διαδικασία – θέρμανση βιομάζας σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο)

Υδρογονοποίηση (εμπλουτισμός με υδρογόνο)

Χημικές μέθοδοι (υγρές) Εστεροποίηση (χημική μετατροπή φυτικών ελαίων σε ελαιοεστέρες)

Βιολογικές μέθοδοι (υγρές) Αναερόβια χώνευση (μετατροπή βιομάζας με μικροοργανισμούς σε

συγκεκριμένες συνθήκες)

Οξειδική υδρόλυση (παρουσία οξέων και θερμότητας)

Ενζυμική υδρόλυση (παρουσία γενετικά τροποποιημένων ενζύμων)

Ζύμωση

Page 10: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΘΕΡΜΟΧΗΜΙΚΕΣ (ΞΗΡΕΣ) ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ

ΚΑΥΣΗ (περιεκτικότητα σε νερό <15%)

C₆H₁₀O₅(βιομάζα)+6O₂→6CO₂+5H₂O+ θερμότητα

↙ ↘

ΑΜΕΣΑ ΕΜΜΕΣΑ

θέρμανση, ξήρανση ↙↘

θερμότητα ηλεκτρισμός

ΑΠΟΔΟΣΗ εξαρτάται

από ποσοστό νερού (<15%)

Από την ποσότητα του αέρα που χρειάζεται

Από τον βαθμό πληρότητας κάυσης

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Οικονομικά συμφέρουσα

Μείωση ρύπανσης από SO₂

Λίγες συγκεντρώσεις CO, NOx, ακαύστων

Η στάχτη σαν λίπασμα.

Page 11: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ Ατελής καύση με λίγο ή καθόλου Ο₂ →(αερίου σύνθεσης από CO +H₂) + καταλύτες →

υποκατάστατο φυσικού αερίου ή μεθανόλη ή ΝΗ₃ -> καύση → θερμότητα

ΠΥΡΟΛΥΣΗ (εσωθερμη θερμοχημική αμφίδρομη /περιεκτικότητα σε νερό <40%)

Θέρμανση σε περιβάλλον χωρίς Ο₂ στους 500-700°C (χρήση μέρους των προϊόντων βιομάζας) + πίεση λίγο μεγαλύτερη από 1 Atm

Η αναλογία των προϊόντων εξαρτάται:

• Από την θερμοκρασία

• Από τον ρυθμό θέρμανσης στερεά, υγρά ή αέρια προϊόντα (μεγάλο ενεργειακό περιεχόμενο)

• Από την διάρκεια της επεξεργασίας

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

• Δεν μπορούν να προβλεφθούν πάντα τα προϊόντα

• Υψηλές Τ & διάβρωση μειώνουν χρόνο ζωής εγκαταστάσεων

• Τα παραγόμενα πυρολυτικά έλαια έχουν μεγάλο ιξώδες

→ ΧΡΗΣΗ: οικιακή, θερμοκήπια, ξηραντήρια, βιομηχανία

ΥΔΡΟΓΟΝΟΔΙΑΣΠΑΣΗΗ βιομάζα σε 250-500°C και πίεση 150 Αlm εμπλουτίζεται σε Η₂ για παραγωγή βιοελαίου

Page 12: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΧΗΜΙΚΕΣ (ΥΓΡΕΣ) ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗ

Μετατροπή φυτικών ελαίων σε ελαιοεστερές (παρουσία καταλύτη ΝαΟΗ ή ΚΟΗ) + αιθύλιο (ή μεθύλιο) → αιθυλοεστέρες (ή μεθυλοεστέρες))

RME

Ποιοτική και ποσοτική απόδοση χρήσης βιομάζαςΠαραγωγή φυτικών ελαίων

3x103kgr (σπασμένοι σπόροι) +μηχανικές διαδικασίες -> 1.9 x103kgr (ζωοτροφή) +103kgr (φυτικά έλαια)

Εστεροποίηση

103kgr (φυτικά έλαια) + καταλύτης + μεθύλιο -> 110 kgr (γλυκερίνη) + 103kgr RME (φυτικοί μεθυλεστέρες)

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Λίγα καυσαέρια σε σχέση με πετρέλαιο (προστασία από καρκίνο)

Απουσία S και κατά συνέπεια SO₂(όξινη βροχή, πνευμονολογικά)

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Οσμή όταν χρησιμοποιείται αυτοτελώς

Κόστος σε σχέση με βιοαιθανόλη

Μικρότερη ενεργειακή ικανότητα ως προς βιοαιθανόλη

Page 13: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ (υγρές)

ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΧΩΝΕΥΣΗ

Βιομάζα+ μικροοργανισμοί (Τα(20-45°C)) → βιοαέριο(μείγμα:CH₄,CO₂,H₂O↑,H₂S)

Απομάκρυνση υδρατμών με ψύξη + υδρόθειου με κατάλληλες ‘παγίδες’ -> μείγμα CH₄+ CO₂(κυμαινόμενη αναλογία)

CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O+212kcal

Χρήσεις: θέρμανση, παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Μικρό κόστος

Κατάλοιπα ως λίπασμα (με κατάλληλη επεξεργασία)

Μειωμένες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Πολύ νερό

Κόστος αποθήκευσης αερίου (υψηλές Ρ και χαμηλό Τ )

ΥΔΡΟΛΥΣΗ

Προεργασία βιομάζας (κυτταρινές και ημικυτταρινές) για ζύμωση -> παραγωγή βιοενέργειας

(μη οικονομικά συμφέρουσα τεχνολογία)

Page 14: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ (υγρές)

ΖΥΜΩΣΗC₆H₁₂O₆→2(CH₃CH₂OH)+2CO₂ (εξώθερμη αντίδραση)

Πλεονεκτήματα: 8. Άφθονη πρώτη ύλη Μειονεκτήματα:

1. Εύκολη παραγωγή 9. Εμπειρία 1. Υψηλό κόστος

2. Σε ανάμιξη με βενζίνη 10. Εύκολη μεταφορά 2. Αλλαγή κινητήρων

3. Σαν ΕΤΒΕ στην βενζίνη 11.Μικρή ρύπανση στο νερό

4. Σε ανάμιξη με πετρέλαιο 12.Απεξάρτηση κρατών

5. Υψηλή ενεργειακή απόδοση 13.Θέσεις εργασίας

6. Καθαρότερο καύσιμο 14.Μείωση φόρτου αστικών λυμάτων

7. Χρησιμοποιείται

Για καύση σε λέβητες

Παραγωγή βιοαερίου

Λίπασμα

Ζωοτροφές

Χημική βιομηχανία

Page 15: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΙΟΝΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ

1. Βιοαιθανόλη (μόνη σαν καύσιμο ή σε ανάμιξη με βενζίνη ή ισοβουτάνιο)

2. Αιθυλεστέρες - ΕΤΒΕ (Ethyl-tertiary-Butyl Ether)

Παράγεται από αντίδραση αιθανόλη + υδατανθρακικού βουτανίου

Πλεονεκτήματα:

Χαμηλή πτητικότητα

Μικρή διαλυτότητα στο νερό

Καλύτερη θερμογόνο δύναμη

Δεν διαβρώνει

Σε αναλογία 15% με αμόλυβδη χωρίς τροποποίηση μηχανών

3. Μεθυλεστέρες (πιο γνωστός ο RME – rape methyl ester)

Χρησιμοποιείται σαν πρόσθετο σε πετρελαιομηχανές σε αναλογία μεγαλύτερη από 50% χωρίς μετατροπές και με ελάττωση ρύπανσης.

4. Βιομεθανόλη

Χρησιμοποιείται στην χημική βιομηχανία

5. Πυρολυτικά έλαια

Χρησιμοποιούνται για συμπαραγωγή θερμότητας + ηλεκτρισμού

Page 16: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ

Μέσω άμεσης καύσης βιομάζας ή αερίου σύνθεσης (παραγόμενου από την αεριοποίηση ) ή τη χρήση πυρολυτικών ελαίων ή RME

Παραγωγή θερμότητας

Βιομηχανική συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού

Επιπλέον παροχή ενέργειας σε υπάρχοντες συμβατικούς σταθμούς

ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Από ζωικά περιττώματα

Από ξύλα δασών

Από φυτικά υπολείμματα

Από ζαχαρότευτλα

Από σκουπίδια

Από φυτικά έλαια

Από οργανικές ύλες υπονόμων

Από ενεργειακές καλλιέργειες

Page 17: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

1. Αποτροπή φαινομένου του θερμοκηπίου

2. Ελάττωση εκπομπών S που γίνεται SO₂

3. Μπορεί να αντικαταστήσει ελαττούμενα συμβατικά καύσιμα

4. Καθαρότερο και ασφαλέστερο καύσιμο

5. Ορισμένα έχουν ανταγωνιστικό κόστος

6. Ενεργειακή απεξάρτηση

7. Η καλλιέργεια ενεργειακών φυτών προσφέρει θέσεις εργασίας

8. Αναδάσωση

9. Βοηθά αγρότες για αλλαγή χρήσης Γης

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

1. Δυνατότητα εξασφάλισης πρώτης ύλης

2. Δεν είναι γνωστά από την αρχή τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και η σταθερότητα της βιομάζας

3. Μεγάλη χρονική και χωρική διασπορά

4. Κόστος

5. Αποδοχή από τον κόσμο

6. Χρήση ζιζανιοκτόνων +αζωτούχων λιπασμάτων

Page 18: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Κύκλος διοξειδίου του άνθρακα

Page 19: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Ενεργειακή Αξιοποίηση της Βιομάζας-Εφαρμογές Κάλυψη των αναγκών θέρμανσης-ψύξης ή/και

ηλεκτρισμού σε γεωργικές και άλλες βιομηχανίες Συμπαραγωγή (θερμική και ηλεκτρική ενέργεια)

Τηλεθέρμανση κατοικημένων περιοχών προμήθεια θέρμανσης χώρων και θερμού νερού χρήσης σε ένα

σύνολο κτιρίων από έναν κεντρικό σταθμό παραγωγής θερμότητας. H θερμότητα μεταφέρεται με προ-μονωμένο δίκτυο αγωγών

Θέρμανση θερμοκηπίων Σε περιοχές με μεγάλες ποσότητες διαθέσιμης βιομάζας,

χρησιμοποιείται η βιομάζα σαν καύσιμο σε κατάλληλους λέβητες για τη θέρμανση θερμοκηπίων

Παραγωγή υγρών καυσίμων με βιοχημική μετατροπή βιομάζας Βιοαιθανόλη (σακχαρούχα, κυταρινούχα κι αμυλούχα φυτά

όπως σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, τεύτλα, κ.ά.)

Page 20: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Ενεργειακή Αξιοποίηση της Βιομάζας-Εφαρμογές

Παραγωγή υγρών καυσίμων με θερμοχημική μετατροπή βιομάζας

Αστραπιαια πυρόλυση για παραγωγή υγρού καυσίμου – υποκατάστατου του πετρελαιου + παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Αεριοποίηση για αέριο καύσιμο – καυστήρες αερίου για παραγωγή ενέργειας

Ενεργειακές καλλιέργειες

Καλάμι, αγριοαγκινάρα, μικροφύκια, σόργο, ιτιά κλπ.

Παραγωγή οργανοχημικών λιπασμάτων από πτηνοτροφικά απόβλητα

Page 21: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Ενεργειακές καλλιέργειες μεγάλης κλίμακας

Page 22: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Υγειονομική ταφή ολοκληρωμένη, οικονομική, συμβατή με τον εθνικό

σχεδιασμό και περιβαλλοντικά αποδεκτή μέθοδο διαχείρισης των απορριμμάτων

Η λειτουργικότητα των (ΧΥΤΑ) εξαρτάται :

την ικανή έκταση για να καλύψει τις ανάγκες σε ορισμένο χρονικό διάστημα και την εύκολη πρόσβαση

τη μικρή απόσταση από τον τόπο παραγωγής και συλλογής των απορριμμάτων

την πρόσβαση σε δίκτυο ηλεκτρικού ρεύματος και υδρευτικό δίκτυο

Page 23: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

την ύπαρξη υδροφόρων οριζόντων

την ύπαρξη σε μικρή απόσταση υλικού κατάλληλου για επικάλυψη

την καταλληλότητα της τοπογραφίας και την ευστάθεια των πρανών

τις καλές γεωτεχνικές ιδιότητες του χώρου

την τεκτονική κατάσταση της ευρύτερης περιοχής

τη σεισμικότητα

την πιθανότητα εκδήλωσης πλημμυρικών απορροών

Page 24: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Δομή ΧΥΤΑ

Page 25: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Δομή και τρόποι απόθεσης στους ΧΥΤΑ Η απόθεση των απορριμμάτων στους ΧΥΤΑ γίνεται σε μορφή στρώσεων, οι

οποίες συμπιέζονται με τη βοήθεια μηχανημάτων - στρώση (ταμπάνι) χωρίζεται σε κελιά (κύτταρα) ημερησίας επικάλυψης με 0,15 m υλικό αμμώδες ή αμμοχαλικώδες (αυτοανάφλεξη, δυσοσμία, διείσδυση νερού και παρουσία εντόμων).

Μέθοδοι: Επίπεδες περιοχές

Λεπτές λωρίδες απορριμάτων σε επάλληλα στρώματα και συμπαγοποιούνται (μέχρι το επιθυμητό ύψος του κελιού) ημέρήσια επικάλυψη υλικό προσωρινής επικάλυψης (γαιώδη υλικά, 15 cm) ή υλικό εκσκαφης απο τη βάση του επόμενου κελιου. Το μέγιστο ύψος του απορριμματικού αναγλύφου πρέπει να είναι <20 m

Μέθοδος τάφρων (περιοχές με μεγάλο πάχος υλικού επικάλυψης, κάτω από το χώρο απόθεσης και υψηλός υδροφόρος ορίζοντας) Εκσκαφη πρώτης τάφρου – κατασκευή επιχώματος στην πλευρά αντίθετα από το μέτωπο προχώρησης της

απόθεσης (υλικό επικάλυψης χρησιμοποιείται το υλικό εκσκαφής της επόμενης τάφρου).

Μέθοδος τοπογραφικών ταπεινώσεων Ενδείκνυται για περιοχές με φαράγγια, λατομεία, ρέματα κ.λπ. (υλικά επικάλυψης: υλικά από τα φυσικά

πρανή της περιοχής - ελάττωση των κλίσεων). Σημαντικό ρόλο στην εφαρμογή της μεθόδου αυτής παίζει η επιφανειακή αποστράγγιση και η παροχέτευση των επιφανειακών απορροών.

ανάγκη περίφραξης του ΧΥΤΑ (ύψους ~2,5 m από το έδαφος, σε απόσταση μεταξύ τους 3 m)

Οπτική και ηχητική απομόνωση του ΧΥΤΑ: περιμετρική δενδροφύτευση.

Γειτνίαση με δασικές εκτάσεις: αντιπυρική ζώνη ~8 m και εξοπλισμός με δεξαμενές πυρόσβεσης, συσκευών πυρόσβεσης και αποθήκες εδαφικού υλικού

Page 26: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Εγκαταστασεις ΧΥΤΑ χώρος αναμονής απορριμματο-φόρων Ζυγιστήριο χώρος εκφόρτωσης για δειγματοληψία (οπτικός-

μακροσκοπικός έλεγχος) εγκατάσταση έκπλυσης των τροχών των

απορριμματοφόρων οικίσκος ελέγχου αποθήκη υλικών απαραίτητων για την ασφαλή

λειτουργία του ΧΥΤΑ. Εντός του ΧΥΤΑ (ανάλογα με το μέγεθός ): συνεργείο

για συντήρηση και επισκευή των οχημάτων, χώρος καθαρισμού των οχημάτων και μηχανημάτων, καθώς και τάφρος με ανυψωτικό μηχανισμό.

Page 27: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Παραγωγή του βιοαέριου

Διεργασίες στη διάρκεια λειτουργίας ΧΥΤΑ: βιολογική αποδόμηση των οργανικών ουσιών (αερόβια ή αναερόβια) χημική οξείδωση των υλικών διάλυση των ρυπαντών διαφυγή αερίων από τον χώρο καθίζηση λόγω της συμπύκνωσης των υλικών κίνηση των διαλυμένων ουσιών.

Γήρανσης με αναερόβια βιολογική αποσύνθεση: η οργανική ύλη μετατρέπεται σε humus και συγχρόνως γίνεται ορυκτοποίηση με μετατροπή των υδροξειδίων των μετάλλων σε άλατα και σουλφίδια.

Αποσάθρωση (φυσική, χημική, βιολογική): διάβρωση υλικού και σχηματισμός πολλών ευδιάλυτων ουσίων.

Βιοαέριο (biogas): αναερόβια ζύμωση των οργανικών και βιοαποικοδομήσιμων υλικών των απορριμμάτων (75-85% του συνολικού βάρους των αστικών απορριμμάτων). μίγμα αερίων κυρίως CH4 (50-70%) και CO2 (30-40%). Αέρια σε μικρά

ποσοστά είναι: Η2, H2S, ΝΗ3, N2, βινυλοχλωρίδια κ.ά.

Page 28: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Farguhar & Rovers, 1973

Page 29: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Βιοαέριο Παραγωγή θερμότητας –

ηλεκτρισμού (μηχανές εσωτερικής καύσης)

λύμματα των χοιροστασίων, πτηνοτροφίων, βουστασίων, βιομηχανικών και αστικών οργανικών απορριμμάτων

Αστικά απορρίμματα: ΧΥΤΑ απο το δευτερο ή τρίτο χρόνο απόθεσης (ανάλογα με αποτιθέμενα απορρίμματα –υλικό επικάλυψης)

1. Αγωγός μεταφοράς βιοαερίου

2. Σωλήνες συλλογής

3. Δεξαμενή συλλογής βιοαερίου

5. Αντλία στραγγισμάτων

6. Δεξαμενή στραγγισμάτων

7. Στεγανοποίηση

8. Επικάλυψη τυμπάνων

9. Γενική επικάλυψη για αποκατάσταση

Page 30: ΒΙΟΜΑΖΑ - eclass.uoa.gr · 3x10 3kgr (σπασμνοι σπόροι) +μηανικς διαδικασες -> 1.9 x10 kgr ... Σαν ΕΤΒΕ σην βενζνη 11.Μικρ

Πλεονεκτηματα/Μειονεκτήματα Κατάλληλη για ένα ευρύ φάσµα απορριµµάτων.

Σχετικά χαµηλό κόστος.

Υπάρχουν κατάλληλοι χώροι σε πολλές περιοχές.

Παραγωγή βιοαερίου(ανανεώσιµη πηγή ενέργειας για θέρµανση και παραγωγή ηλεκτρικού ρεύµατος

Η ανάπλαση µετά το κλείσιµο του Χ.Υ.Τ.Α. προσφέρει κατάλληλους χώρους για πάρκα, αθλητικές εγκαταστάσεις και άλλες χρήσεις.

Ένας καλοσχεδιασµένος Χ.Υ.Τ.Α. δεν αλλοιώνει την ευρύτερη περιοχή.

- Μετά το κλείσιµο του Χ.Υ.Τ.Α., η γη µπορεί να είναι ακατάλληλη για κάποιες χρήσεις, λόγω ρύπανσης.

- Η ευκολία και η ευελιξία της Υγειονοµικής Ταφής δεν δίνει κίνητρα στους παραγωγούς απορριµµάτων να εφαρµόσουν καινοτοµικές λύσεις.

- Μικρός κίνδυνος ρύπανσης από τη λειτουργία των Χ.Υ.Τ.Α..

- Το βιοαέριο, αν δεν τεθεί υπό έλεγχο, µπορεί να είναι επικίνδυνο (πυρκαγιά, έκρηξη, συνεισφορά στο φαινόµενο του θερµοκηπίου).

- Η ανάκτηση ενέργειας από Χ.Υ.Τ.Α. δεν είναι ιδιαίτερα αποδοτική.

- Μπορεί να υπάρξει όχληση λόγω θορύβου, οσµών, διέλευσης οχηµάτων και αισθητικής υποβάθµισης, όπως µε όλες τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας απορριµµάτων.