低品位生物质资源化

低劣生物质高值化及污水净化
(1)生物氢烷
(2)生物肥料与基质
(3)分散式污水治理
产业化进展:
    低劣生物质高效转化生物氢烷(合作企业:神华集团低碳清洁能源研究所)
甲烷和氢气的混合燃料简称Hythane(氢烷)又名HCNG, 是将氢气与甲烷按一定比例混合而得到的代用气体燃料,它综合了氢气燃烧速率快、着火极限宽、可再生永久性能源的特点和甲烷体积热值高、储量丰富、排放低等优点。
    通过生物法生产甲烷和氢气混合气(生物氢烷),具有如下优势:
(1)能量回收率更高,以氢气和甲烷两步法生产生物燃气理论能量回收率达到99%上;
(2)分离耗能低,无需像液态生物燃料在产品分离纯化上投入大量能量;
(3)基于厌氧发酵的生物炼制技术适用于更广泛的生物质种类,特别是低品位生物质。
(4)发酵周期大大缩短,更适合规模化生产。
(5)生物氢烷相比单一的氢气或甲烷作为车用燃料在环保和效率方面都具有显著的优势。
     虽然生物氢烷已具有非常有希望的应用前景,农业秸秆等复杂废弃生物质制备生物氢烷的工艺和研究还处于早期,需要从国家和企业等多层次方面进行引导,科研院所则需要系统研究其中的问题,只有这样才能实现生物氢烷的健康发展。
     本课题组和神华集团清洁能源研究中心(NICE)于2011年开始合作,致力于实现低劣生物质高效转化生物氢烷这一全新概念(图1),并开发相应工艺及探索应用模式。


图1 废弃生物质两阶段发酵生产Biohythane的概念设计

目前所取得的阶段性成果如下:
(1)小试水平工艺开发:建立了实验室水平反应装置,打通工艺全流程,以废弃秸秆为原料,实现生物氢烷容积产气率:2.67m3/m3/d,能量收率:35-38%,低劣生物质转化率:135m3/ton TS。以上参数远高于现行沼气发酵产业数据(容积产气率:0.5~1m3/m3/d,能量收率:<20%)
(2)基于小试水平成果,双方合作在北京市昌平区金太阳农产开展中试规模验证研究。设计生物氢烷年产量1000立方,年消耗玉米秸秆15亩(图2)。

图2 中试装置外观

(3)分散式污水治理技术(合作企业:北京思清源生物科技有限公司、日铁集团、法液空)

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