2065 438+07 10 월 27 일 17 세계보건기구 국제암연구기구가 발표한 발암물질 목록을 초보적으로 정리해 참고할 수 있도록 했다. 바이오매스 연료 (주로 목재) 와 가정용 연료가 연소되는 실내 배출물은 2A 류 발암물질에 속한다.
기본 소개 중국어 이름: 바이오 매스 연료 mbth: 바이오 매스 성형 연료 설명: 바이오 매스 물질이 연료로 연소되는 과정: 분쇄, 혼합, 압출, 건조 등의 주요 차이점: 화석 연료 경제 연료: 바이오 매스 성형 연료 원: 농업 폐기물, 가축 배설물 등 소개, 바이오 연소, 생물 전환 에너지, 바이오 가스, 에탄올 바이오매스는 지구 생태 환경에서 미적 가치를 지녔을 뿐만 아니라 인류에게 편리하고 경제적인 재생 에너지원이다. 바이오 매스는 광합성을 통해 이산화탄소와 물을 결합하여 탄화수소 (설탕) 를 형성하여 바이오 매스의 골격을 구축하는데, 이 과정에서 태양 에너지는 생체 내 구조 화합물의 화학 결합에 저장된다. 이 과정에서 대량의 식물이 번식함에 따라 인류의 발전과 건설에 장기적으로 사용할 수 있는 에너지 재료를 제공하였다. 그것들을 사용할 때, 기본 원소 (탄소, 산소, 수소, 질소 등). ) 생물을 구성하는 물질은 새로운 생물에 의해 이용되고, 화학 결합에 저장된 에너지는 방출되거나 다른 형태의 에너지로 전환된다. 광합성용 인류는 석탄과 석유, 화석 바이오매스를 발견했는데, 이는 바이오매스 (주로 당중합체) 가 천천히 리그닌과 같은 파편으로 변한 산물이다. 이 과정은 수억 년이 지났기 때문에 일반적으로 재생 불가능한 에너지로 여겨진다. 바이오 매스와 석유 화학 자원의 이용 과정에서 화학 결합의 가장 두드러진 차이점은 환경에 미치는 영향이 다르다는 것입니다. 즉, 생분해 시 방출되는 화학 물질의 대부분이 환경으로 돌아가 생물학적으로 재사용됩니다. 화석화 자원은 오랫동안 지하에 깊이 묻혀 있어 개발 활용 전에 안정적으로 존재할 수 있어 환경에 미치는 영향이 크지 않다. 그러나 그것이 타 오르면 석유 화학 공정에서 퇴적 된 황, 중금속 및 기타 물질이 대량으로 방출되어 생물이 사용하기가 어려워 산성비와 같은 심각한 환경 오염을 일으 킵니다. 따라서 바이오 매스 연료는 석유 화학 에너지에 비해 많은 독특한 환경 가치를 가지고 있습니다. 기후변화, 수토 유실, 수질오염, 쓰레기 축적에 대한 압력을 줄이고, 야생 동물 생존환경을 제공하고, 더 나은 생태건강을 유지하는 데 도움이 된다. 바이오이용과 재생의 탄소순환에서는 바이오연소가 순CO2 방출을 발생시키지 않기 때문에 온실효과에 미치는 영향이 상대적으로 적다. 연료 후에 생기는 생물 찌꺼기는 적고, 바이오비료로도 쓸 수 있다. 표 1 에는 생물 자원에 대한 몇 가지 기본 데이터가 나와 있습니다. 기존 자원의 활용도를 높이고 식물의 생산성을 높이면 거대한 생물학적 잠재력을 개발할 수 있다. 특히 전자는 오늘날의 열기의 에너지 활용도가 낮기 때문에 대량의 생물 잠재력을 낭비하고 있다. 이 문제를 해결하기 위해 원래의 바이오 연료를 전기, 액체 또는 가스 연료 또는 처리된 고체 연료와 같은 현대의 요구 사항, 효율성, 사용 및 운송 스토리지에 부합하는 다른 에너지 형태로 변환합니다. 이런 식으로 바이오매스에서 더 많은 에너지를 추출하여 도시와 농촌 지역의 물질과 경제생활을 크게 개선했다. 이것은 또한 오늘날의 바이오 에너지 연구의 핵심이되었습니다. 간단한 바이오 매스 연료 이용 (연소 목재는 열을 생성함) 바이오 매스 연료에서 바이오 매스 성형 연료는 더 경제적이며 짚 작물, 땅콩 껍질, 나무 껍질, 톱밥 및 고형 폐기물 (푸르 푸랄 슬래그, 식용 균류 등) 가공에 의해 생성 된 벌크 연료입니다. ). 지름은 보통 6~8 mm 이고 길이는 지름의 4~5 배, 분쇄율은 1.5%~2.0% 미만입니다. 건기 수분 함량은 10%~ 15% 미만, 회분은 1.5% 미만, 황 함량과 염소 함량은 0.07% 미만, 질소 함량은 0.5% 미만입니다. 첨가제를 사용한다면, 농림제품이어야 하며, 사용된 종류와 수량을 명시해야 한다. 바이오 연소 직접 연소는 바이오매스에서 에너지를 추출하는 가장 일반적이고 직접적이며 상업적으로 실행 가능한 방법이다. 에너지 공급 공장에서 농업 잔류물과 폐기물에 이르기까지 거의 모든 형태의 바이오 연료가 연소 시스템에 사용된다. 그들의 연소 과정은 상당히 유사하며, 일반적으로 바이오연료 (1) 바이오매스 물의 증발 과정으로, 몇 년 동안 건조되어도 목재의 세포 구조에는 여전히 15% ~ 20% 의 수분이 함유되어 있다. (2) 바이오 매스에서 가스/기화 성분의 방출은 굴뚝에서 방출되는 가스뿐만 아니라 가연성 증기 혼합물과 기화 타르도 있다. (3) 방출되는 가스와 공기 중의 산소는 고온에서 연소되고, 고온분해물은 분출된다. (4) 연소 목재의 잔류 물 (주로 탄소). 완전히 연소된 상황에서, 목재의 에너지는 완전히 방출되고, 목재는 완전히 재로 변한다. 이 과정의 주요 문제는 비효율적이라는 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 넘친 화염과 가연성 가스는 대부분의 열을 무용지물로 만들어 낭비했다. 목재제 끓는 물을 태우는 과정에서 1m 3 건재에는 10G J 의 에너지가 함유되어 있고 1L 의 물을1C 로 가열하려면 4/Kloc 이 필요하다 하지만 사실, 작은 난로에는 적어도 50 배의 목재가 필요합니다. 즉, 효율이 2% 를 넘지 않습니다. 연소 효율을 높이는 주요 방법은 (1) 충분한 온도입니다. (2) 충분한 산소; (3) 충분한 연소 시간; (4) 적은 에너지 탈출. 효율적인 난로나 보일러를 설계하면 이를 보장할 수 있다. 지난 10 년 동안 보일러 설계는 더욱 효율적이고 적은 배출 (먼지와 일산화탄소) 의 요구를 충족하기 위해 큰 발전을 이루었습니다. 특히 연소실 설계, 연소용 공기 공급 및 연소 자동 제어 과정에서 큰 진전이 있었다. 수동 보일러의 경우 가스 터빈 효율이 50% 에서 75% ~ 90% 로, 자동 보일러의 경우 60% 에서 85% ~ 92% 로 높아졌다. 그러나 보일러는 각종 원시 바이오 연료가 쉽게 분해되기 때문에 장기 저장에 사용하기 쉽지 않다. 그리고 상대적으로 낮은 에너지 밀도로 인해 장거리 운송도 매우 비경제적입니다. 게다가 보일러는 열 이용률에 있어서 향상되었지만, 전체 에너지 이용률은 여전히 매우 낮다. 따라서 바이오매스에서 다른 형태로 에너지를 얻고, 에너지 활용도를 높이고, 장거리 에너지 공급과 비축량을 만족시켜 1980 년대 이후 연구 핫스팟이 되었다. 바이오가스를 생물전환으로 생산하고 사용하는 것은 바이오가스를 통해 에너지를 공급하는 가장 빠른 과정이다. 메탄가스는 메탄 (CH 4) 의 주성분으로, 메탄을 생산하는 세균이 혐기성 조건 하에서 분해되어 유기물로 전환되어 형성된다. 메탄을 생산하는 세균은 엄격한 의미에서 염산균이다. 그들의 세포에는 과산화수소효소와 초산화물 타화효소가 함유되어 있지 않기 때문이다. 산소는 그들에게 치명적인 작용을 한다. 또한 탄소원의 종류에 대한 특별한 요구 사항이 있으며, 사용할 수 있는 기질은 바이오가스 (1) 에 1 ~ 6 개의 탄소 원자가 들어 있는 단체인 지방산의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. (2) 1 ~ 5 개의 탄소 원자를 함유한 n-부탄올 또는 이소 부탄올; (3) 세 가지 가스: 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소. 이런 특수한 기질 요구로 메탄의 대규모 생산에 대한 기술적 경제적 문제가 제기되었다. 에탄올 에탄올은 가장 중요한 알코올 연료이다. 에탄올은 에너지원으로서 발효 기질이 광범위하고 거의 모든 종류의 원시 생물 물질을 포함한 많은 우수한 특성을 가지고 있다. 우수한 연소 특성 연료는 잔류 물이 없으며 옥탄가가 높습니다. 환경에 유익한 무공해 연료, 특히 무연, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화황, 미립자 및 기타 탄화수소 석유, 가스와 직접 혼합 (최적 조건 하에서 에탄올이 20 ~ 30% 를 차지함) 하여 내연기관의 액체 연료로 연료 성능을 높이고 삼폐배출을 줄일 수 있다. 에탄올의 발효 과정은 양조와 매우 유사하며, 일반적으로 (1) 에탄올 식물의 성장, 수확, 수송의 네 단계를 포함한다. (2) 사전 처리, 원시 바이오소재를 발효 과정에 적합한 기질로 변환 (3) 발효 중 기질은 에탄올로 전환되어 분리 추출된다. (4) 발효 폐기물을 처리하고 오염을 줄이고 부산물을 회수한다. 에탄올 발효의 원료로 쓰일 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 목재 셀룰로오스를 탄소원과 발효 시스템으로 활용하는 것이 연구 핫스팟 [7] 이 되었다. 목재 섬유소는 자연계에 광범위하게 존재하는 저가의 재생 천연 자원이며, 그 주성분은 다당 (주로 섬유소와 반섬유소) 과 목재소이다. 다당은 알코올 생산의 원료로 사용할 수 있지만, 반드시 산과 효소의 수해를 거쳐 설탕으로 전환해야만 세포에 의해 직접 이용될 수 있다. 이 과정은 알코올 제조 공업의 원가를 낮추는 중요한 단계이다. 리그닌은 에탄올로 생체화할 수 없지만 다른 발효 찌꺼기와 함께 보일러 연료나 바이오비료로 사용할 수 있다. 에탄올 발효 전통 에탄올 발효 공예는 효모, 특히 양조효모를 이용해 EMP 경로를 통해 포도당을 아세톤산으로 분해한 다음 카르복시 아세톤산 탈피라아제를 제거하고 에탄올 탈수효소를 복원하여 에탄올을 생산한다. 현재 흔히 볼 수 있는 것은 유전공학기술을 이용하여 운동 발효단균의 아세톤산 탈피라아제와 에탄올 탈수효소 유전자를 대장균에 통합하여 에탄올을 발효시키는 것이다. 지난 수십 년 동안 에탄올 발효의 기술과 효율성이 급속히 향상되었고, 새로운 기술과 공예가 끊임없이 등장하면서 생산 규모도 커지고 있다. 오늘날 미국에서는 매년 평균 200 억 갤런의 에탄올이 발효를 통해 생산되며, 이는 미국이 1% 를 넘는 자동차 연료의 총량을 제공한다. 라틴 아메리카, 특히 브라질은 세계에서 가장 큰 에탄올 발효 지역이다. 브라질에서는 1975 국가알코올 프로그램 (ProAlcool) 이후 사탕수수 발효를 통해 거의 900 억 리터의 에탄올을 생산했고, 대량의 석유화학 에너지가 에탄올로 대체되어 석유화학 에너지 수입에 막대한 비용을 절감했다. 바이오 디젤 바이오 디젤은 식물성 기름과 메탄올의 에스테르 교환 반응에 의해 생성 된 지방산 메틸 에스테르를 말하며 깨끗한 바이오 연료입니다. 에탄올이 디젤기관에 적용된 결함으로 인해 (디젤과 용해되지 않아 직접 불을 붙일 수 없는 등). ) 그리고 바이오디젤 자체의 우수한 연소 특성, 바이오디젤도 오늘날 바이오연료 연구의 핫스팟이다. 바이오디젤을 생산하는 방법은 일반적으로 바이오디젤 (1) 식물성 기름 효소, 즉 폐기 식용유와 지방효소의 에스테르 교환 반응으로 바이오디젤을 생산하는 방법이 있다. 최근 고정화 효소 기술을 이용해 반응 과정에서 메탄올을 단계적으로 첨가하면 생산성이 크게 향상되고 효소의 수명도 크게 늘어난다는 보도가 나왔다. (2) 바 가스 발효 디젤 생산. (3) 기름 축적 수준을 조절하여 아세틸렌효소 A 카르복시화 효소 유전자를 미세조류 세포에서 효율적으로 표현하여 미세조류를 배양하여 디젤을 생산한다. 수소는 2 1 세기의 또 다른 중요한 에너지원이다. 현재 수소는 주로 석유화학공업에서 생산되지만, 높은 에너지 소비, 고비용, 환경오염의 특징으로 바이오수소 공예는 이미 연구 핫스팟이 되었다. 바이오 수소 생산은 주로 녹조와 녹조류의 광분해수 또는 혐기성 발효에 의존하지만, 이러한 과정의 높은 비용과 수소를 에너지 저장 및 수송의 어려움으로 인해 수소의 실용화는 시기상조이다. 바이오수소 생산뿐만 아니라 전통적인 석유화학업계에서는 미생물 발효를 현대석유 채굴 기술에 적용해 원유 채취율을 높였다는 보도가 흔하지 않고, 승리유전과 같은 일부 유전에서 광범위하게 응용되고 있다. 이것은 또한 전통적인 석유화학 에너지에도 바이오에너지 생산의 그림자가 있다는 것을 보여준다. 바이오전기는 바이오매스에서 화학에너지를 전기로 바꾸는 과정으로, 주로 전통적인 연소 발전과 바이오배터리 두 가지로 나뉜다. 전통적인 연소 발전은 앞서 언급했듯이 바이오 매스 (1) 가 바이오 매스로 보일러에서 연소되어 증기를 발생시킨 다음 증기로 전기를 생산하는 두 가지 형태로 나눌 수 있습니다. (2) 바이오 매스 가스화 제품 연소 발전. 바이오 배터리와는 달리, 전기 제조 과정은 온화한 조건 하에서 생물촉매를 통해 화학에너지를 전기로 직접 변환하는 과정이다. 전통적인 바이오발전은 바이오매스를 보일러에서 연소시켜 고밀도 증기를 만든 다음 증기가 터빈을 이끌고 전기를 생산하는 것이다. 오늘날, 이 기술은 이미 매우 잘 발전하여 사용할 수 있는 가연성 물질의 범위가 매우 넓다. 그러나 상대적으로 낮은 에너지 활용률과 낮은 운영 효율성 (장기적으로 개선 잠재력이 매우 제한적임) 과 높은 증기 압력 (>: 1200atm) 으로 인해 증기 온도를 높이고 에너지 활용도를 높일 수 있는 기술의 발전이 제한됩니다. 메탄가스화는 바이오매스에서 전기를 얻는 새로운 방법이다. 바이오매스는 직접 연소가 아니라 먼저 가연성 증기로 전환하는 과정에서 바이오매스에 포함된 에너지의 약 65 ~ 70% 를 사용한다. 만든 가스는 천연가스와 마찬가지로 발전, 자동차 구동에 사용할 수 있어 공업에 광범위하게 응용된다. 이 신기술은 발전 잠재력이 크다고 할 수 있다. 바이오 배터리의 발전 메커니즘은 크게 두 가지입니다. (1) 반응기에서 원료는 H 2 와 같은 연료 생산물로 변환되며, 그림1A 와 같이 직렬 발전 설비에서 산화됩니다. 또는 미생물 발효와 산전을 결합하면 미생물의 대사산물은 전극의 전자전달 매체를 통해 산화물 (O _ 2 또는 H _ 2O _ 2) 과 직접 전자를 전달해 전기를 생산한다. 그림 1B 에 나와 있다. (2) 전극에 고정되어 있는 산화환원효소를 이용하여 특정 연료물질과 산화의 기질을 산화시키고 복원하여 전기를 생산한다. 이 과정의 기본 원리는 그림 2 에 나와 있습니다. 대부분의 산화 환원 효소는 전도성 전달체로 전자를 직접 전송할 수 없기 때문에 일련의 전자 전달 매체가 개발되었습니다. 최근 단층이나 다층생물촉매제를 덮는 신형 기능전극이 보도됐다. 생물학적 활성을 가진 단일 막 전극을 결합하여 생체 촉매 속도를 보장하고, 인터페이스 전자 전송 속도를 크게 높이고, 배터리 내부 저항을 줄여 바이오배터리의 소형화와 안정성을 보장합니다. 소형, 휴대용, 효율성, 안정성 및 긴 수명은 바이오배터리의 발전 방향입니다. 이상적인 상태는 전기식 배터리가 천연 연료 물질 (예: 포도당 등) 을 사용할 수 있다는 것이다. ) 의료 진단 및 기타 목적 (예: 체내 심박동기 및 프로브의 장기 정상 작동 지원 등) 을 위해 효율적이고 지속적으로 전기를 생성합니다. 전극 산화 복원 효소의 장점은 화석 에너지 가격이 오르면서 바이오매스 에너지의 이용 가치가 갈수록 높아지고 있다. 전통적인 장작, 짚, 사탕수수 찌꺼기 외에도 연료로 특별히 쓰이는 다산식물도 성공적으로 재배되었다. 보일러 연료로서 석탄이나 석유를 목재 폐기물이나 식물 연료로 대체하면 재생 불가능한 화석 에너지와 기업의 에너지 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 목재 폐기물에 황이 거의 없기 때문에 환경에 대한 오염도 적다. 바이오 매스 연료 (1) 바이오 매스 연료의 발열량이 약 3900~4800 칼로리/킬로그램, 탄화 후 발열량이 7000 ~ 8000 칼로리/킬로그램에 달한다는 장점이 있습니다. (2) 바이오 매스 연료는 순도가 높고 다른 가열되지 않은 불순물을 함유하지 않는다. 탄소 함량은 75-85%, 재는 3-6%, 수분은 1-3% 입니다. (3) 석탄 맥석, 석두 등을 절대 함유하지 않고 열을 발생시키지 않지만 열을 소비하는 불순물은 기업에게 직접 비용을 낮출 수 있다. (4) 바이오매스 연료는 황, 인을 함유하지 않고 보일러를 부식시키지 않아 보일러의 수명을 연장할 수 있어 기업의 이득이 크다. (5) 바이오매스 연료는 황, 인을 함유하지 않고 연소할 때 이산화황과 오산화인을 생산하지 않기 때문에 산성비, 대기와 환경을 오염시키지 않는다. (6) 바이오 매스 연료는 깨끗하고, 공급은 편리하며, 근로자의 노동 강도를 줄이고, 작업 환경을 크게 개선한다. 기업은 인건비를 낮출 것이다. (7) 바이오 매스 연료가 연소 된 후, 회백재는 매우 적기 때문에, 석탄재 적재 장소를 크게 줄이고, 슬래그 배출 비용을 감소시켰다. (8) 바이오매스 연료가 연소된 후의 재재는 고품위의 양질의 유기농 칼륨비료로 재활용하여 이윤을 창출할 수 있다. (9) 바이오매스 연료는 자연이 부여한 재생에너지원으로 중앙건설절약형 사회, 공업반포농업의 부름에 호응하는 심수폭탄이다.