NOVE BIOOBNOVLJIVE SIROVINE I TEHNOLOGIJE ZA DOBIJANJE MOTORNIH

NOVE BIOOBNOVLJIVE SIROVINE I TEHNOLOGIJE ZA DOBIJANJE MOTORNIH GORIVA HEMIKALIJA Prof. dr Borivoj Adnađević Nove tehnologije čiste energije, Novi Sad, 2009

Trenutne potrebe Motorni benzin 1 250 000 t/god. Srbija Motorni benzin 390 000 t/god. APV Dizel gorivo 1 400 000 t/god. Srbija Dizel gorivo 430 000 t/god. APV Sirovine za proizvodnju Motorni benzini Dizel gorivo nafta Sirovine za proizvodnju motornih goriva u svetu Motorni benzin Bioetanol 1. Zrno kukuruza 2. Zrno pšenice, raži, ječma Dizel gorivo Biodizel 1. Uljana repica 2. Soja 3. Palmino ulje nafta 5 -85% 6 t/ha, 2 t/ha 4 t/ha, 1. 2 t/ha nafta 5 -100% 41%, 0. 86 t/ha 18%, 0. 56 t/ha 0. 36%, 4. 8 t/ha

NOVE BIOOBNOVLJIVE SIROVINE • Mikroalge(cyanobacteriophyta, chlorophyta, chrysophyta, bacillariophyta, rhodophyta, phaeophyta) 30% ulja, 58. 7 t/ha, 51. 92 t/ha 50% ulja, 97 t/ha, 86. 5 t/ha 70% ulja, 137 t/ha, 121 t/ha 40% ugljenih hidrata, 30 t/ha • • Lignocelulozni materijali (40%C, 30%HC, 30%L) CO 2

UPOREDNI PREGLED HEMIJSKOG SASTAVA NAMIRNICA I ALGI (SUVA OSNOVA) Proteini (%) Ugljeni hidrati (%) Masti (%) Meso 43 1 34 Mleko 26 38 28 Pirinač 8 77 2 Soja 37 30 20 Kvasac (p) 39 38 1 Chlorella vulgaris 51 -58 12 -17 14 -22 Porpyridium crnentus 28 -39 40 -57 9 -14 Spirulina maxima 60 -71 13 -16 6 -7

SADRŽAJ LIPIDA U MIKROALGAMA Mikroalga Lipidi (%) Produktivnost (g/m 2 na dan) 3 Botryococcus braunii Chlorella 25 -75 18 -57 3. 5 -14 Dunaliella 8 -67 3 Neochloris oleorabundans Spirogyra 30 -65 18 11 -21, 33 -64 * 3. 5 Porphyridium cr. 9 -14, 40 -57* 6

Bioreaktor

PARAMETRI RASTA MIKROALGI Spirulina platensis, Osram 40 w • • • Brzina rasta: 9. 2 g/danu Maksimalan broj ćelija 67 000 na dan Sadržaj ulja: 58% suve materije Kalorična vrednost: 28 k. J/g Fotosintetička efikasnost: 6. 4%

OSNOVNE FAZE DOBIJANJA ALGINOG ULJA Uzgajanje algi (0. 02 -0. 06% čm) • Rast algi (5 -15% čm) • Separacija algi (mikrofiltracija, centrifugiranje, flokulacija, UZ) • Sušenje (spin flash, MW) • Destrukcija (HDK) • Ekstrakcija ulja (mehanička, MW)

FIZIČKO HEMIJSKA SVOJSTVA BILJNIH ULJA Svojstvo Repičino ulje Palmino ulje Algino ulje Gustina, T=25 o. C, kg/m 3 915 923 915 Kinetička viskoznost, T=25 o. C, mm 2/s 37. 2 24. 1 57. 02 SMK % 0. 1 1. 21 Jodni broj, g/100 g 94 -106 52 -57 123 Saponifikacioni broj, mg. KOH/g 167 -181 196 -210 202 Tačka topljenja, o. C -10 35 -40 Prinos m 3/ha 1. 19 5. 95 136. 9 Oksidaciona stabilnost na 110 o. C, h 4. 2 C 12 2. 5 C 14 0. 5 -5. 9 0. 1 C 16 5. 0 32 -47 8. 2 C 18 2. 0 2 -8 2. 5 C 18: 1 61 34 -44 39. 9 C 18: 2 20 7 -12 39. 0 C 18: 3 9 C 18: 4 C 20 7. 3 0. 1 0. 5 0. 4 C 20: 1 0. . 8 C 20: 2 0. 4

FIZIČKO HEMIJSKA SVOJSTVA BIODIZELA Repicino ulje Palmino ulje Algino ulje Sadržaj estara % 99 99. 5 98. 3 Sadržaj MG % 0. 1 0. 6 Gustina, T=15 o. C, kg/m 3 875 867 840 Tačka paljenja, o. C 180 161 180 Kinetička viskoznost, c. St na 40 o. C 4. 6 3. 9 4. 02 -9. 0 6. 0 -30 Kalorična vrednost, k. J/kg 41. 55 41. 3 41. 25 Kiselinski broj 0. 12 0. 3 Sadržaj CH 3 OH % 0. 05 0. 1 Sadržaj GL tot % 0. 12 0. 1 0. 2 Cetanski broj 54. 4 62 60 Svojstvo Temperatura očvršćavanja, o. C

HIDROTERMALNA KONVERZIJA ALGI • Dunaliella tertiolecta (78% vode, 22%čm) • - uslovi- T=300 C, p=100 at, t=60 min • prinos: 37 mas. % ulja energetske vrednosti dizela • Chlorela protothecoids (80% vode, 20% čvrste materije, 55% lipida, 15% UH) • -prinos: 58 mas. %ulja energetske vrednosti dizela • Otpadna biomasa (50% C, 43% kiseonika)

UTICAJ PRITISKA NA HIDROTERMALNU KONVERZIJU BIOMATERIJALA Pritisak (at) C (%) O (%) Kalorična moć (MJ/kg) 50 53 40 18. 9 100 92. 4 4 34. 2 150 93 3 35. 5

PROSEČNI SASTAV ČVRSTOG KOMUNALNOG OTPADA Komponenta BG (%) Organska 30 Papir i karton 27 USA (%) 74 Drvo 3 Tekstil 4 Plastika 6 5 Staklo 8 10 Metalna 4 7. 5 Inertna 3 15 Ostalo 15 Produktivnost 386 kg/č, god. • Celuloza-55%, Hemiceluloza-9%, Lignin-19%, Pepeo- 18%

Tehnološki uslovi Proizvodnja etanola iz čvrstog gradskog otpada realizuje se kroz 5 međusobno povezanih procesa: • Priprema materijala (prijem, sitnjenje, mlevenje, skladištenje) • Kiselinom hidrolizovana razgradnja celuloze i hemiceluloze do monosaharida (KHLCM) • Odvajanje kiseline od monosaharida (SMSK) • Fermentacija monosaharida do etanola (FMS) • Adsorpciono koncentrovanje vodenih rastvora etanola (AKE). Tehnološki parametar Tip procesa Kiselina Vrednost dvofazni H 2 SO 4 Koncentracija kiseline u I fazi 70 % Koncentracija čvrste materije u polaznoj suspenziji I faze 10 % Temperatura I faze 50 o C Vreme interakcije I faze 20 min Ckis III faze 33 % Cč II faze 4. 7 % Temperatura II faze 70 o C Vreme interakcije II faze 40 min

Shema procesa

HIDROGENIZACIJA UGLJENDIOKSIDA • CO 2 +3 H 2 = CH 3 OH +H 2 OSA VODONIKOM • • • Katalizatori: Cu-Zn. O-Al 2 O 3, Cu. O-Zn. O-Zr. O 2, Cu-Zn. O Cu, Zn, Ga-Si. O 2 (200 m 2/g, 620 cm 3/g) Uslovi: M=3, p=20 at, ZV=18 m 3/kgh T (K) Aktivnost (mmol/kgh) Selektivnost (CH 3 OH ) CO (%) 523 6 200 99. 8 0 533 8 700 99. 3 0 543 11 500 99. 1 0

FOTOKATALITIČKA REDUKCIJA UGLJENDIOKSIDA SA VODOM • CO 2 +2 H 2 O = CH 3 OH +O 2 • Katalizator Cu-zeolit-Ti. O 2 • Uslovi: Hg-lampa 8 w, p=1 at, T=25 C • Prinos: 60 -280 mikromolova metanola po gramu

FOTOKATALITIČKI REAKTOR

MEHANIZAM FOTOREDUKCIJE

HIDROGENIZACIJA CO 2 SA H 2 DO UGLJOVODONIKA • • • Katalizator: Cu-Zn. O-Zr. O 2 -Cu-SAPO Uslovi: M=3, p=25 at, T=350 0 C, Zv=20 h Stepen konverzije: 41% Prinos ugljovodonika: 16% Prinos: CO 22. 3% Selektivnost: C 1=2%, C 2=31. 4% C 3= 55. 2% C 4=12. 4%