Obținerea biocombustibilului din bumbac

INTRODUCERE

Biomasa este considerata la scara larga un potential major de energie regenabila pentru viitor. In ultimele doua decenii s-a acordat o atentie deosebita conversiei biomasei avand in vedere faptul ca nivelul de dioxid de carbon in atmosfera este diminuat considerabil in urma folosirii asa zisei energii verzi.

Bumbacul se cultiva indeosebi in China cu o productie anuala de 900 milioane tone (masa uscata). Metodele traditionale, cum ar fi compostarea si incinerarea nu sunt tocmai potrivite pentru a procesa aceasta masa de deseuri organice, deoarece contin mici concentratii de azot, o cantitate mare de boabe si elibereaza in atmosfera in urma incinerarii mult fum, care reprezinta un inconvienient pentru atmosfera. O metoda mai eficienta este prezentata mai jos sub forma pirolizei tulpinilor de bumbac rezultand biocombustibil.

Materialul experimental include tulpina de bumbac, nisip si azot. Proprietatile fizice ale tulpinii de bumbac si ale nisipului sunt diametrul si densitatea si sunt prezentate in tabelul 1.

Tabel 1

Material Densitate kg/m³

Diametru (mm)

Tulpina bumbac 750 0.2-0.42

Nisip 2600 0.00045

Analiza bumbacului este data in tabelul de mai jos:

Tabel 2

Material Umiditate % Cenusa % Volatilizare Carbon fixat % Energia calorica Mj/kg

Tulpina de bumbac 7.87 6.97 69.54 15.62 15.99

Nisipul este folosit pentru a transfera caldura in mod rapid de la azotul fierbinte la tulpina bumbacului in reactor. Azotul este folosit ca gaz purtator pentru a realiza fluidizarea tulpinii de bumbac in reactor.

Dispozitivul experimental este alcatuit dintr-un buncar, doua suruburi de tip feeder, un incalzitor electric, un reactor de fluidizare, sau doua cicloane, un condensator, o pompa, trei termocupluri si trei regulatoare de presiune a gazului.

Buncarul contine intermediari de sinteza in cazul nostru, tulpina de bumbac, cele doua suruburi feeder au aceeasi configuratie si marime, primul este folosit pentru a controla rata de alimentare, iar al doilea opereaza la viteza mare pentru a preveni eventualele erori in procesul de alimentare (bruiaj), etc. Patul reactorului are inaltimea de 2 m si are diametrul de 70 mm, aici tulpinile de bumbac sunt incalzite rapid pentru piroliza.

Incalzitorul electric este folosit ca un preincalzitor pentru azot pana in jurul valorii de 450 - 550 °C, inainte de intrarea in reactor. Cele doua cicloane sunt folosite pentru a separa particulele solide. Cum ar fi carbune si cenusa din gazul fierbinte, condensatorul este echipat cu duze si schimbator de caldura, condensatorul poate raci rapid gazul purificat intr-un lichid. Pompa de ulei este folosita pentru a transporta lichidul condensat de la baza condensatorului spre duzele aflate la partea superioara. Pompand lichidul condensat in condensator ajuta la procesul de spalare si de condensare. Termocuplurile sunt folosite pentru monitorizare si controlul procesului de piroliza. Senzorii de masurare includ cele trei termocupluri si cele trei calibratoare de presiune. Termocuplurile sunt de tipul K, alcatuite dintr-un aliaj de Platina si Rodiu, cu domeniul de masurare de la 0 la 850 °C, avand o acuratete de ±1. Domeniul de masurare pentru regulatoarele de presiune este de la 0 la 2.5 MPa.

METODA EXPERIMENTALA

In prima faza a experimentului, a fost pus etanol in condensator pentru a curata gazul fierbinte, apoi lichidul obtinut din condensator e alcatuit dintr-un amestec de etanol si biocombustibil obtinut din piroliza tulpinilor de bumbac. Etanolul are volatilitate ridicata fiind concentrat in amestec, va continua sa scada pe durata experimentului pana la disparitia lui completa. Experimentul dureaza in jur de 10 ore pana cand se obtine o cantitate cat mai pura de biocombustibil din tulpinile de bumbac. Pe langa biocombustibil se mai obtin si doua produse, carbune si un gaz necondensabil, in timpul pirolizei

Randamentul carbunelui poate fi calculat, impartind continutul de cenusa aflat in intermediarii de sinteza cu cel din carbune. Randamentul gazului necondensabil poate fi determinat din faptul ca suma randamentelor a trei produse ar trebui sa fie egal cu 100%.