Search

Energia biomasszából biomassza előkészítése vágómalommal és késes homogenizálóval

Növényi eredetű nyersanyagok mintaelőkészítése laboratóriumi malmokkkal

A biomassza energiaforrásként történő egyre növekvő felhasználásának köszönhetően egyre fontosabbá válik ezen anyagok kutatás-fejlesztése és minőségellenőrzése is. A növényi anyagok komplex tulajdonságai miatt meglehetősen nagy kihívást jelenthet a megfelelő mintaelőkészítés.

A biomassza gyűjtőfogalom: az energiatermelésre használt növényi eredetű nyersanyagokat értik alatta. A nap- vagy szélenegiával összehasonlítva a biomasszának megvan az a nagy előnye, hogy ez az energia megújuló nyersanyagokban van eltárolva és szükség esetén mindig hozzáférhető. A biomassza energiaforrásként történő egyre növekvő felhasználásának köszönhetően egyre fontosabbá válik ezen anyagok kutatás-fejlesztése és minőségellenőrzése is. A növényi anyagok komplex tulajdonságai, pl. illékony komponensek jelenléte, rostos szerkezetek vagy ledörzsölő jelleg miatt meglehetősen nagy kihívást jelenthet a megfelelő mintaelőkészítés. Mintaelőkészítési folyamatban a növényi anyagok őrlésekor bizonyos tudásra és tapasztalatra van szükség a megbízható és értelmezhető analitikai eredmények elérése biztosításához. Az alkalmas laboratóriumi malom kiválasztása nem csak a minta tulajdonságaitól függ. A rákövetkező vizsgálatokat és a vonatkozó szabványokat is figyelembe kell venni.

Alapvetően három különböző módszere van a biomasszából történő energiakinyerésnek: közvetlen elégetés, extrakció és fermentáció.

Nyersanyagok közvetlen elégetése

A nyersaanyag, pl. másra már nem felhasználható erdei fahulladék (lombozat, ágak, fatörzs részei, stb.) maradványból származó faapríték közvetlen elégetésével energia nyerhető. A fát felaprítják és kemencében elégetik. A faaprítékok minőségét fűtőértékük és hamutartalmuk határozza meg. A száraz fa fűtőértéke mindegyik fafajtára többé-kevésbe ugyanaz (súlyegységre vonatkoztatva). Víztartalom növekedésével azonban csökken; ezért azután a %-os szárazanyagtartalom döntően meghatározza a forgalmi értéket. Erre vonatkozóan csak a szárítószekrényben való szárítás az egyedüli szabványos módszer (DIN 52 183). Ez a módszer a nedvességtartalom termo-gravimetrikus meghatározását foglalja magában, azaz a mintát 103 °C hőmérsékleten tartják, míg a súlya már nem változik. A hamutartalmat hasonló módon határozzák meg, csak ekkor a mintát 500 °C hőmérsékletre melegítik oxigénáramban. E folyamat felgyorsításához és reprezentatív minta készítéséhez, az analízis előtt 2-3 mm méretűre aprítják a mintát. A beadagolandó minta méretétől függően előaprításhoz Retsch vágó malom, finomaprításhoz ZM 200 ultra-centrifugális malom alkalmas. A módszereket és a követelményeket szabványok, pl. EN 14961 írják elő. A faapríték másik fontos jellemzője a szemcsemérete, mivel a kisebb kemencék csak meghatározott méretű faarítékot képesek feldolgozni. 0,5 mm-nél kisebb szemcseméretű faapríték nem alkalmas tüzelőanyagnak, mivel eltömíti a forgó szállítóegységeket és gátolja a tűzképződést a kemencékben. A szemcseméret meghatározására az EN 14780 szabvány vízszintesen kőrözó szitarázót (pl. Retsch AS 400 control készüléket) ír elő; dobó mozgást végző szitarázók ugyanis nem alkalmasak rostos szemcsékhez.

Bioenergia kinyerése extrakcióval

Bioenergia termelése másik általános módszere a növényi nyersanyagok éghető részeinek kinyerése. Európában ez főleg a repce magjából préselt olaj. Az USA-ban szójababolajat észtereznek biodiesellé. A biodiesel előnye, hogy karbonsemleges és elégetésekor gyakorlatilag nem szabadul fel semmiféle szennyező részecske. A biodieselre vonatkozó európai szabvány a DIN EN 14214. A magok minőségellenőrzése magában foglalja a nyersanyagok extrakcióját, miután a magokat megőrölték ultra-centrifugális malommal (Retsch ZM 200) és az őrleményt frakcionálták vízszintesen kőröző (Retsch AS 400 control) vagy vibrációs (Retsch AS 200 control) szitarázóval. Az 1. ábra a szójababok őrlési eredményét mutatja. Az extrakció hatékonysága érdekében a mintát kb. 500 mikron szemcseméretűre kell aprítani. Ha a szemcsék mérete lényegesen nagyobb, akkor túl sok időt vesz igénybe az extrakció; ha sokkal kisebb, akor eltömítheti az extrakciós gyűszűt. A szójababot 1 mm lyukméretű, térköztartó szitagyűrűvel ellátott ZM 200 ultra-centrifugális malomban őrölték meg; gyakorlati tapasztalat, hogy az elért végfinomság a szitagyűrű lyukmérete felének felel meg. A térköztartó szitagyűrű megakadályozza, hogy túlságosan felmelegedjék a minta és az olaj elszökjék belőle.

Biomassza fermentálása mikroorganizmusokkal

Biogáznövények jelentősége rendkívüli módon megnőtt az energiatermelésben. Alapvetően bármely típusú biomassza (pl. alga vagy növényi hulladék) felhasználható nyersanyagként a biogáztelepeken. A növényt mikroorganizmusok oxigén kizárása mellett "emésztik meg" és a keletkező metánt erőműben égetik el. A metántermelés mértéke döntő tényezője nemcsak a növény típusa, hanem az alkalmazott mikroorganizmus fajtája is. Laboratóriumi kísérletként végzett lebontási eljárás felgyorsításához először felaprítják a növényi hulladékot. A Retsch Grindomix késes homogenizáló tökéletesen alkalmas erre a feladatra; ez a malom olyan nagy nedvességtartalmú mintákat is képes gyorsan és gond nélkül feldolgozni, mint az alga vagy silózott takarmány (szilázs). A eredmény homogén massza, melyben az anyag sokkal gyorsabban lebomlik, mint a heterogén mintában.