DIY pyrolytický olej: Tajemství výroby a použití

Pyrolýzový olej, někdy také známý jako biosurový nebo bioolej, je syntetické palivo, které je zkoumáno jako náhrada za ropu. Získává se zahříváním vysušené biomasy bez kyslíku v reaktoru na teplotu asi 500 °C s následným ochlazením. Pyrolýzní olej je druh pryskyřice a obvykle obsahuje příliš vysoké množství kyslíku na to, aby byl považován za čistý uhlovodík. Tento vysoký obsah kyslíku má za následek netěkavost, korozi, nemísitelnost s fosilními palivy, tepelnou nestabilitu a sklon k polymeraci při styku se vzduchem. V podstatě se velmi liší od ropných produktů. Odstranění kyslíku z bio-oleje nebo dusíku z bio-oleje z řas se nazývá modernizace.

Existuje jen málo norem pro pyrolýzní olej kvůli omezenému úsilí o jeho výrobu. Jeden z mála standardů převzatých z ASTM.

Pyrolýza je dobře zavedená metoda rozkladu organického materiálu při zvýšených teplotách v nepřítomnosti kyslíku v oleji a dalších složkách. Aplikace biopaliv druhé generace mohou využívat jako vstupní suroviny lesní a zemědělské zbytky, dřevní odpad, odpad ze dvora a energetické plodiny.

Pyrolýza dřeva

Při zahřátí dřeva nad 270 °C začíná proces rozkladu zvaný karbonizace. V nepřítomnosti kyslíku je konečným produktem dřevěné uhlí. Pokud je přítomno dostatečné množství kyslíku, dřevo hoří, když dosáhne teploty asi 400-500 °C, a produktem spalování a palivem je dřevěný popel. Při zahřívání dřeva mimo vzduch se nejprve odstraní vlhkost a dokud se tak nestane, teplota dřeva zůstane přibližně 100-110°C. Jak dřevo vysychá, jeho teplota stoupá a přibližně při 270°C se začne samovolně rozkládat a uvolňovat teplo. Jedná se o dobře známou exotermickou reakci, ke které dochází při hoření dřevěného uhlí. V této fázi začíná vývoj vedlejších produktů karbonatace. Tyto látky se uvolňují postupně se zvyšující se teplotou a při cca 450 °C je uvolňování úplné.

Pevný zbytek, dřevěné uhlí, se skládá převážně z uhlíku (asi 70 %), zbytek jsou pryskyřičné látky, které lze odstranit nebo zcela rozložit pouze zvýšením teploty nad asi 600 °C za vzniku Biocharu, vysokouhlíkového jemnozrnného zbytku, který se dnes získává moderními pyrolýzními procesy, které jsou přímým tepelným rozkladem biomasy za nepřítomnosti kyslíku, za vzniku biolýzy oleje (biolýzou oleje, což zabraňuje spalování biopyrolu ) a plyn (syngas) produkty. Specifický výtěžek z pyrolýzy závisí na podmínkách procesu. například teplotu, a lze je optimalizovat pro výrobu energie nebo biouhlu. Při teplotách 400–500 °C (752–932 °F) se tvoří více polokoksu, zatímco teploty nad 700 °C (1292 °F) podporují uvolňování kapalných a plynných složek paliva. Pyrolýza probíhá rychleji při vyšších teplotách, obvykle vyžaduje sekundy spíše než hodiny. Vysokoteplotní pyrolýza, známá také jako zplyňování, produkuje hlavně syngas. Typické výtěžky jsou 60 % bio-oleje, 20 % biouhlu a 20 % syngasu. Ve srovnání s tím může pomalá pyrolýza produkovat podstatně více polokoksu (~50 %). Pro typické vstupy je energie potřebná k provozu rychlého pyrolyzéru přibližně 15 % energie, kterou vydává. Moderní pyrolýzní zařízení mohou využívat syntézní plyn získaný během pyrolýzního procesu a generovat 3-9krát více energie, než je potřeba pro provoz.

Pyrolýza řas

Řasy mohou být vystaveny vysokým teplotám (~500°C) a normálnímu atmosférickému tlaku. Výsledné produkty zahrnují olej a živiny, jako je dusík, fosfor a draslík.

Existuje mnoho prací o pyrolýze lignocelulózové biomasy. Existuje však velmi málo zpráv o výrobě bio-oleje z řas pyrolýzou. Miao a kol. (2004b) provedli rychlou pyrolýzu Chllorella protothecoides a Microcystis areuginosa při 500 °C s výtěžkem bio-oleje 18 % a 24 %. Bioolej vykazoval vyšší obsah uhlíku a dusíku a nižší obsah kyslíku než bioolej ze dřeva. Když byla Chllorella protothecoides kultivována heterotrofně, výtěžek bio-oleje se zvýšil na 57,9 % s výhřevností 41 MJ/kg (Miao et al., 2004a). V poslední době, kdy se mikrořasy staly žhavým výzkumným tématem jako biopalivo třetí generace, přitáhla pyrolýza větší pozornost jako potenciální metoda konverze pro výrobu biopaliva z řas. Pan a kol. (2010) zkoumali pomalou pyrolýzu Nannochloropsis sp. zbytek s a bez přítomnosti katalyzátoru HZSM-5 a výsledný bio-olej bohatý na aromatické uhlovodíky jako výsledek katalytické pyrolýzy. Pyrolytické kapaliny řas se oddělují do dvou fází, přičemž horní fáze se nazývá bioolej (Campanella et al., 2012; Jena et al., 2011a). Vyšší výhřevnost (HHV) bio-oleje z řas je v rozmezí 31-36 MJ/kg, obecně vyšší než u lignocelulózových surovin. Pyrolytický bioolej se skládá ze sloučenin s nižší průměrnou molekulovou hmotností a obsahuje více nízkovroucích sloučenin než bioolej vyrobený hydrotermálním zkapalňováním. Tyto vlastnosti jsou podobné vlastnostem ropy z břidlic z Illinois (Jena et al., 2011a; Vardon et al., 2012), což může naznačovat, že pyrolytický bioolej je vhodný jako náhrada ropy. Vysoký obsah bílkovin v mikrořasách navíc vedl k vysokému obsahu N v biooleji, což vedlo k nežádoucím emisím NOx při spalování a deaktivaci kyselých katalyzátorů při společném zpracování ve stávajících 10 rafinériích. Bioolej z řas měl v mnoha ohledech lepší vlastnosti než olej získaný z lignocelulózové biomasy. Například bioolej z řas má vyšší výhřevnost, nižší obsah kyslíku a hodnotu pH vyšší než 7. Před použitím jako doplňkové palivo je však stále nutná modernizace k odstranění dusíku a kyslíku z bio oleje.

Hydrotermální zkapalnění řas

Hydrotermální zkapalňování (HTL) je proces tepelné depolymerizace používaný k přeměně vlhké biomasy na olej – někdy nazývaný bio-olej nebo bio-surový – při mírné teplotě a vysokém tlaku 350 °C (662 °F) a 3000 21000 psi (33,8 36,9 kPa). Surová ropa (nebo bioolej) má vysokou hustotu energie s nižší výhřevností 5–20 MJ/kg a XNUMX–XNUMX % hmotn. kyslíku a obnovitelných chemikálií.

Proces HTL se od pyrolýzy liší tím, že dokáže zpracovat mokrou biomasu a vyrobit bioolej, který obsahuje přibližně dvojnásobnou hustotu energie než pyrolýzní olej. Pyrolýza je proces související s HTL, ale pro zvýšení výtěžku je nutné biomasu zpracovat a vysušit. Přítomnost vody během pyrolýzy dramaticky zvyšuje výparné teplo organického materiálu, čímž se zvyšuje energie potřebná k rozkladu biomasy. Typické pyrolýzní procesy vyžadují pro vhodnou konverzi biomasy na bioolej obsah vody menší než 40 %. To vyžaduje významnou předúpravu vlhké biomasy, jako jsou tropické trávy, které obsahují až 80–85 % vody, a ještě další úpravu vodních druhů, které mohou obsahovat přes 90 % vody. Podle Algal HTL závisí vlastnosti výsledného bio-oleje na teplotě, reakční době, druzích řas, koncentraci řas, reakční atmosféře a katalyzátorech za podkritických reakčních podmínek s vodou.

Bioolej obvykle vyžaduje značné dodatečné zpracování, aby byl vhodný jako surovina pro ropné rafinerie k nahrazení ropy získané z ropy, uhelného oleje nebo černouhelného dehtu.

Dehet je černá směs uhlovodíků a volného uhlíku získaná z široké škály organických materiálů destruktivní destilací. Dehet lze získat z uhlí, dřeva, ropy nebo rašeliny.

• Borovicový dehet je lepivý materiál vyrobený tepelnou karbonizací borového dřeva v bezkyslíkatých podmínkách (suchá destilace nebo destruktivní destilace). Dřevo se pod teplem a tlakem v uzavřené nádobě rychle rozkládá; Hlavními získanými produkty jsou dřevěné uhlí a borový dehet. Borovicový dehet se skládá převážně z aromatických uhlovodíků, pryskyřičných kyselin a pryskyřičných zásad. Složky dehtu se liší v závislosti na pyrolytickém procesu (např. metoda, doba trvání, teplota) a původu dřeva (např. stáří borovic, typ půdy a vlhkostní podmínky během růstu stromu).
• Březový dehet je látka (tekutá při zahřívání) získávaná suchou destilací kůry březového stromu. Skládá se z fenolů, jako je guajakol, kresol, xylenol a kreosol (nezaměňovat s kresolem).

Kreosot dřevěného dehtu je olejovitá kapalina od bezbarvé po nažloutlou s kouřovou vůní; při hoření tvoří sazovitý plamen a má spálenou chuť. Ve vodě se nevznáší, jeho měrná hmotnost je od 1,037 do 1,087, zůstává tekutý při velmi nízké teplotě a vře při 205-225 °C. Když je průhledný, je v čisté formě. K rozpuštění ve vodě vyžaduje 200krát více vody než základní kreosot. Kreosot je kombinací přírodních fenolů: především guajakolu a kreosolu (4-methylguajakolu), které typicky tvoří 50 % oleje; druhými nejčastějšími jsou kresol a xylenol; zbytek je kombinací monofenolů a polyfenolů.

Pryskyřice je název pro kterýkoli z řady viskoelastických polymerů. Smola může být přírodní nebo umělá, získaná z ropy, černouhelného dehtu nebo rostlin.

Černý louh a talový olej jsou viskózní kapalné vedlejší produkty výroby buničiny.

Pryžový olej je produktem pyrolýzy pro recyklaci použitých pneumatik.

Biopaliva se syntetizují z meziproduktů, jako je syntézní plyn, za použití metod, které jsou totožné s procesy zahrnujícími konvenční suroviny, biopaliva první a druhé generace. Charakteristickým znakem je technologie použitá k výrobě meziproduktu spíše než finálního produktu.

Biorafinérie je zařízení, které integruje procesy přeměny biomasy a zařízení pro výrobu paliv, elektřiny, tepla a chemikálií s přidanou hodnotou z biomasy. Koncept biorafinerie je podobný dnešní rafinerii ropy, která vyrábí několik druhů paliv a produktů z ropy.

• Bionafta je motorová nafta vyrobená z živočišných nebo rostlinných lipidů (oleje a tuky). Jako surovina pro bionaftu.
• S dřevěnou naftou lze použít různé oleje. Gruzínská univerzita vyvinula nové biopalivo z dřevěných štěpků. Olej je extrahován a poté přidán do neupravených dieselových motorů. Buď se použijí nové rostliny, nebo se vysadí na místo starých. Vedlejší produkt dřevěného uhlí se vrací do půdy jako hnojivo. Toto biopalivo může být nejen bezuhlíkové, ale také negativní. Negativní uhlík snižuje množství oxidu uhličitého ve vzduchu, čímž spíše obrací skleníkový efekt, než jej pouze snižuje.
• Palivo z řas lze vyrábět z různých druhů řas a závisí na technologii a detailech. Z použitých buněk mohou některé druhy řas produkovat 50 % nebo více své suché hmoty jako olej. Tuková nebo olejová část biomasy řas může být extrahována a přeměněna na bionaftu pomocí procesu podobného tomu, který se používá pro jakýkoli jiný rostlinný olej, nebo přeměněna v rafinerii. nahradit paliva na bázi ropy. Algakultura může využívat odpadní materiály, jako jsou odpadní vody, aniž by nahrazovala půdu, která se v současnosti používá k produkci potravin.

• Bionafta
• Hydrodeoxygenace
• Palivo z řas
• Suchá destilace
• Biopalivo
• Biopaliva druhé generace

• Pyrolýzní olej: inovativní kapalné biopalivo pro vytápění.
• Web PyroKnown je věnován sdílení znalostí a výzkumu rychlé pyrolýzy biomasy.
• Bioolej (prostřednictvím pyrolýzy/termochemické přeměny) a talový olej pro výrobu pokročilých biopaliv
• Výroba pyrolýzního oleje ve velkém měřítku: posouzení technologie a ekonomická analýza

Pyrolýza — je proces rozkladu organické hmoty při vysokých teplotách bez přístupu kyslíku. Jedním z produktů takového rozkladu je pyrolýzní olej, které lze využít v různých oblastech, od vytápění až po výrobu energie. I když nemáte specializované vybavení, můžete pyrolýzní olej vyrobit sami.

K získání pyrolýzního oleje budete potřebovat speciální pyrolýzní reaktor, které lze vyrobit nezávisle na dostupných materiálech. Je důležité si uvědomit, že při práci s vysokými teplotami je třeba dávat pozor a používat ochranné pomůcky.

Proces získávání pyrolýzního oleje se skládá z několika fází. Nejprve je třeba připravit suroviny, které projdou pyrolýzou. K tomuto účelu se obvykle používá dřevěný odpad, jako jsou dřevěné štěpky nebo piliny. Surovina se poté umístí do pyrolýzního reaktoru, kde se zahřeje na vysoké teploty. Při tomto procesu se organická hmota rozkládá a vzniká pyrolýzní plyn, který se následně ochlazuje a kondenzuje a mění se v kapalný pyrolýzní olej.

Výsledný pyrolýzní olej lze použít k různým účelům. Je vhodný pro vytápění domácností, provoz zemědělských strojů a lze jej přeměnit i na palivo pro automobily nebo výrobu elektřiny. Je důležité si uvědomit, že domácí olej se může kvalitou lišit od průmyslového oleje. Proto se doporučuje podrobit jej před použitím dodatečnému čištění a analýze.

DIY pyrolytický olej: Jak si ho vyrobit

Krok 1: Příprava dřevěného odpadu

Sbírejte suchý dřevěný odpad, jako jsou větve, třísky nebo dřevěné hobliny. Čím sušší materiál, tím lepší výsledek. Odpad nakrájejte na malé kousky.

Krok 2: Příprava pyrolýzního zařízení

Z kovového sudu nebo ocelové nádoby vyrobte speciální pyrolýzní přístroj. Vytvořte otvory pro proudění vzduchu a místo pro únik pyrolýzního plynu. Nainstalujte systém pro sběr a chlazení pyrolýzního oleje.

Krok 3: Zahájení procesu pyrolýzy

Vložte dřevěný odpad do pyrolýzního stroje. Zavřete víko a položte na oheň. Zahřejte odpad pro zahájení procesu pyrolýzy. Pyrolýzní plyn obsahující pyrolýzní olej bude uvolňován otvory a olej bude kondenzovat v chladicím systému.

Krok 4: Sběr pyrolýzního oleje

Zachyťte pyrolýzní olej, který vyteče z chladicího systému. Oddělte olej od ostatních látek a přeneste jej do vhodné skladovací nádoby.

Krok 5: Čištění a filtrování

Vyčistěte a filtrujte pyrolýzní olej od suspendovaných částic a jiných nečistot. To pomůže zlepšit kvalitu a čistotu oleje.

Krok 6: Kontrola a testování

Před použitím vlastního pyrolýzního oleje se ujistěte, že splňuje vaše požadavky a je bezpečný pro použití v daném zařízení.

Nyní máte svůj vlastní pyrolýzní olej vyrobený vlastníma rukama! Pamatujte, že proces vlastní výroby pyrolýzního oleje vyžaduje pečlivou přípravu a práci s ohněm. Buďte opatrní a dodržujte bezpečnostní pokyny.

Podrobné pokyny a několik tipů

Pokud se rozhodnete vytvořit pyrolýzní olej vlastníma rukama, budete muset postupovat podle podrobných pokynů. Níže je uveden postup výroby pyrolýzního oleje krok za krokem.

Několik tipů pro výrobu pyrolýzního oleje:

• Používejte pouze kvalitní suroviny, protože to ovlivní kvalitu výsledného oleje.
• Udržujte stabilní teplotu a tlak během procesu pyrolýzy, abyste zajistili optimální podmínky pro tvorbu oleje.
• Ochlaďte plyny po pyrolýze co nejrychleji, abyste zabránili ztrátám oleje.
• Připravte se na skladování a přepravu výsledného oleje pomocí vhodných nádob a bezpečnostních opatření.

Dodržováním tohoto podrobného návodu a při zohlednění několika tipů budete schopni úspěšně vytvořit pyrolýzní olej vlastníma rukama.