SEMINARIO DE INGENIERÍA EN ENERGÍA DE LA BIOMASA
I.Q. VERÓNICA ÀVILA VAZQUEZ
ALAN JOSAFAT GUZMÀN ORTEGA
27/FEB/2013
LA BIOMASA COMBUSTIBLE A BASE DE ENERGÍA A TRAVÉS DE LAS RUTAS BIOQUÍMICAS: REPASO.
Recibido el 21 de junio de 2007, aceptado 20 de julio 2007
"El presente escrito es una traducción y/o interpretación del artículo cuya referencia se muestra al final del documento, se realizó el blog con fines de divulgación"
R.C. Saxena , D.K. Adhikari, H.B. Goyal
Resumen
La demanda de energía está aumentando continuamente debido al rápido crecimiento de la población y el desarrollo de la industrialización. El desarrollo de las fuentes de energía no sigue el ritmo de consumo en espiral. Incluso los países desarrollados no son capaces de compensar, incluso después de el aumento de la producción de energía múltiple. La demanda principal de energía se proporciona a partir de las fuentes convencionales de energía como el carbón, petróleo, gas natural, etc Hay dos problemas principales, que cada país se enfrenta con estos combustibles convencionales, son el agotamiento de los combustibles fósiles y el deterioro del medio ambiente.
El presente artículo de revisión tiene por objeto poner de relieve los diversos procesos bioquímicos para la conversión de biomasa en gas de hidrógeno biológica y etanol. La discusión se centra en la producción de hidrógeno a través de varias vías a saber. fotosíntesis fermentativa, y la reacción biológica de agua de gas turno. Además, se ha hecho hincapié en el etanol como combustible a partir de biomasa energética. La discusión se ha centrado en la tecnología para la producción de etanol a partir de fuentes diferentes tipos de biomasa, tales como melazas, almidón y materia prima lignocelulósica. Varios procesos bioquímicos y sus principales pasos durante la producción de etanol a partir de biomasa han sido discutidos en detalle.
Introducción
Como la demanda de energía está aumentando continuamente debido a desarrollo acelerado de la población y la industrialización, el desarrollo de fuentes de energía no sigue el ritmo con el consumo en espiral. Los países desarrollados son también dificultades para compensar incluso después de aumentar la múltiple producción de energía debido al crecimiento presión. La mayor demanda de energía se compensa de convencional fuentes de energía como el carbón, petróleo, gas natural, etc. problemas importantes, que todos los países se enfrentan con estos combustibles convencionales son los siguientes:
1.Estas fuentes de energía están a punto de conseguir extinguido. Las reservas mundiales de petróleo se estima que se agotan por 2050.
2.La extracción de energía de estos combustibles convencionales hace que contaminación. Es bien conocido que las emisiones de SO2 producido por la quema de combustibles fósiles es la causa principal de la lluvia ácida.
Importancia de la biomasa
La biomasa ha sido siempre una fuente importante de energía para humanidad desde tiempos remotos. Actualmente, contribuye alrededor de 10-14% del suministro de energía del mundo.
Biomasa
Se puede convertir en tres tipos principales de productos:
eléctrico / térmico de la energía, combustible para el sector del transporte y materia prima para productos químicos.
Tradicionalmente, la biomasa ha sido utilizada por contacto directo combustión. La quema de biomasa produce contaminantes, entre ellos el polvo y los gases de la lluvia ácida, tales como dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, pero el dióxido de azufre producido es 90% menosque es producida por la combustión del carbón.
Energía de la biomasa
La biomasa es la cuarta mayor fuente de energía primaria en del mundo, después del carbón y el petróleo crudo. La cantidad de biomasa que una planta produce depende principalmente de la cantidad de energía solar de la planta recibe y la cantidad que puede almacenar como hidratos de carbono. Las plantas usan el 0,1% de la radiación solar para el proceso de la fotosíntesis:
CO2 +H2O+Luz (CH2O)+O2
A través de la fotosíntesis, y con la ayuda de CO2, agua y la clorofila, la sustancia de carbohidratos es produce, compone los tejidos a granel. Contiene una proporción de la energía solar atrapado en su química bonos. Son estos enlaces químicos que rompen por cualquier medio, produce los hidratos de carbono.
Producción biológica de hidrógeno
De acuerdo con la literatura reciente, el hidrógeno será una portador de energía importante en un futuro próximo .en lugar de combustibles fósiles, la producción de hidrógeno a partir de biomasa tiene que ser empleados, ya que es sostenible y renovable. Todos los procesos
de producción biológica de hidrógeno dependen de la presencia de hidrógeno productoras de enzimas [17]. Es hipotéticamente posible que la cantidad o inherente la actividad de estas enzimas podría limitar el proceso global. Se encontró que todas las enzimas contienen metalloclusters complejos como sitios activos y que los sitios activos de la unidades de enzimas se sintetizan en un proceso complejo intervienen enzimas auxiliares y pasos proteína de maduración. Tres enzimas que se han encontrado para llevar a cabo estas reacciones son nitrogenasa, Fe-hidrogenasa y hidrogenasa NiFe.
Producción fermentativa de hidrógeno
En la fermentación oscuro, bacterias anaerobias y algunos microalgas, como las algas verdes en carbohidratos y rica sustratos, pueden producir hidrógeno en un entorno oscuro. El hidrógeno puede producirse por oscuro, bacteriana anaerobia crecimiento sobre sustratos ricos en carbohidratos que dan orgánica productos finales de la fermentación, hidrógeno y dióxido de carbono. Los cultivos puros encontrados para producir hidrógeno a partir de carbohidratos incluyen especies de Enterobactor, Bacillus y Clostridium. Los sustratos puros utilizados incluyen glucosa, almidón y celulosa. Las condiciones del proceso, incluyendo inóculo tener un efecto significativo en el rendimiento de hidrógeno como se influir en los productos finales de fermentación. Los hidratos de carbono son la fuente preferida de carbono orgánico para la producción de hidrógeno. La glucosa en la biomasa da un rendimiento
de 4 moles de hidrógeno por glucosa cuando el ácido acético es el subproducto
Fermentación anaeróbica en la oscuridad por bacterias heterótrofas
puede explicarse por el siguiente proceso:
Producción de hidrógeno a partir de cultivos energéticos y residuos empleando microorganismos hyperthermophilic puede verse en la figura. 1. La figura. 2 muestra la fermentación microbiana utilizando una reactor de lecho fijo.
La fotosíntesis, proceso:
La fotosíntesis de reacción durante la producción de hidrógeno en luz por las algas, azufre y las bacterias púrpuras no del azufre es
Muchos organismos phototropic como las bacterias púrpuras, bacterias verdes, cianobacterias y algas varios lata producir hidrógeno con la ayuda de la energía solar. Microalgas, tales como las algas verdes y cianobacterias, absorber energía de la luz y generan electrones. Los electrones se transfieren a la ferredoxina (FD) utilizando la energía solar absorbida por
foto-sistema. Sin embargo, el mecanismo varía desde organismo a organismo, pero los pasos principales son similares a los de la fotosíntesis se muestra en el Esquema 1.
Algunas cepas como Rhodopseudomonas capsulata producir de hidrógeno durante la irradiación en presencia de orgánica compuestos tales como maleato, succinato, etc cianobacterias (BG algas) son los grupos más numerosos de fototropismo procariotas que pueden producir hidrógeno. Tabla 3 muestra la producción de hidrógeno por algunas bacterias. Sin embargo, biophotolysis directa es sensible al oxígeno y por lo tanto difícil de sostener la producción de hidrógeno. La indirecta biophotolysis puede superar el problema al producir hidrógeno y oxígeno en las diferentes etapas para resolver el problema
de sensibilidad al oxígeno.
Las principales limitaciones a la aplicación práctica de bio-hidrógeno
sistemas es la falta de coordinación R y D en vincular la cantidad de hidrógeno y la tasa de hidrógeno requerida por el estándar de Exchange Membrane Fuel Cell Protón (PEMFC), un muy eficiente de hidrógeno ligado al transporte sistema de combustible.
En un estudio reciente, se ha estimado que la tasa de flujo de hidrógeno requerida para tamaño de 1,5 kW de celdas de combustible PEM es 36 mol o 866 SL por hora. La comparación de hidrógeno tasa de síntesis entre los potenciales bio-hidrógeno procesos indica que la producción de hidrógeno fotosíntesis basada tasa es altamente ineficiente para suministrar suficiente hidrógeno para 1 kW de potencia PEMFC en una base continua
Producción de hidrógeno por turno biológico de agua de gas
Se trata de una nueva ruta a la producción de hidrógeno a través de la
biológica del agua-gas turno de reacción (BWGS). Cierto heterótrofas foto-bacterias, como Rubrivivax gelatinosus son capaces de llevar a cabo la reacción del gas de agua turno en
temperatura ambiente y presión atmosférica. Estas bacterias pueden sobrevivir en la oscuridad utilizando CO como el único la fuente de carbono para generar trifosfato de adenosina (ATP) el acoplamiento de la oxidación de CO con la reducción de H +
a H2
El etanol como biocombustible a partir de biomasa.
La historia de etanol como combustible se remonta a principios de los años días a partir de la era del automóvil. Sin embargo, gasolina barata (gasolina) reemplazó rápidamente el etanol como el combustible de elección, y fue durante la década de 1970, cuando el Gobierno Brasileño puso en marcha su Programa Pro alcohol, que etanol producido un regreso a la plaza del mercado.
Hoy en día, el combustible de etanol para aproximadamente dos tercios de la producción mundial de alcohol etílico. El etanol es un limpiador comparativo quemar combustible con alto índice de octano y propiedades se extienden de combustible. Aunque la mezcla de etanol con gasolina aumenta la volatilidad de la mezcla, por el contrario, el etanol reduce la emisión de monóxido de carbono de los vehículos. El uso de la gasolina mezclada con 20-24% de etanol es una práctica estándar en Brasil. Por lo tanto, es altamente deseable para un país como la India para utilizar etanol-gasolina como combustible para el transporte mezcla de salvar valiosas divisas en la importación de petróleo crudo, así como en la reducción de la contaminación ambiental causada por las emisiones de vehículos.
Hidrólisis ácida concentrada.
Cuestionario
¿Qué organismos con la ayuda de energía solar producen hidrogeno?
¿Qué bacterias pueden producir hidrógeno en un entorno oscuro?
¿Tres principales tipos en que se convierte la biomasa?
Conclusión
Uno de la compañía de energía más prometedoras de la generación futura. India cuenta con los recursos para satisfacer la demanda mediante el uso de diversos productos agrícolas o residuos como el jugo de la caña de azúcar, melaza, bagazo de caña, sorgo dulce, yuca y biomasa. Diversos estudios se han llevado a cabo con el objetivo de la producción de biocarburantes de nueva generación a través de diferentes rutas.
Teniendo en cuenta la producción de hidrógeno a partir de biomasa a través de las rutas bioquímicas, la fermentación oscura es más versátil que el proceso de la fotosíntesis ya que hay alta demanda de energía para el uso de la enzima nitrogenasa, baja eficiencia de conversión de energía solar y la necesidad de tierras sustancial para foto-biorreactores anaeróbicos.
Sin embargo, la tasa de producción de hidrógeno es mayor por el agua biológica gas de desplazamiento de reacción que en el proceso de fermentación oscuro utilizando una columna de burbujas o goteando cama bio-reactor por consiguiente disminuir el coste de producción de hidrógeno en comparación con otros procesos biológicos.
Requisito de combustible de etanol en la India para el sector transporte se ha proyectado alrededor de 12 mil millones de litros por año para el 2007 teniendo en cuenta la mezcla del 10% a la gasolina y diesel.
