Pomysł na zbudowanie maszyny pirolitycznej... Wersja "garażowa"...

Z uwagą i zainteresowaniem przyglądam się ostatnim debatom na temat energetyki przetaczającym się na łamach NE. Przeważają dwie opcje: węgiel i geotermia. Energia z odnawialnych roślinnych źródeł jest traktowana trochę po macoszemu... Dlaczego? Bo wszyscy poszukują rośliny która byłaby zdolna spełnić kilka podstawowych wymagań, a więc: móc być stosowaną w cyklach rotacyjnych, dawać wysokie plony, nie wyjaławiać gleby itd. I wszyscy naukowcy, na całym świecie wynajdują jakieś egzotyczne krzewy, trawy i starają się przedstawić to jako  panaceum na energetyczne problemy i wyzwania współczesnego świata. Niestety rzeczywistość skrzeczy! A to okazuję się, że w naszym klimacie wydajności już nie te (o ile przetrwa nasze surowe zimy), a to opłacalność takich upraw kuleje.

Jednakże im wszystkim jakimś dziwnym zbiegiem okoliczności, umyka jedyna roślina która ma prawdziwy potencjał aby być alternatywą dla paliw kopalnych. Roślina która może swobodnie rosnąć od strefy zwrotnikowej po bieguny,  która nie potrzebuje wysokiej jakości gleb aby rosnąć, nie potrzebuje chemicznych oprysków, nawożenia. Roślina której nasiona stanowią doskonałe źródło białka i niezbędnych kwasów tłuszczowych. Roślina która produkuje 4,5 krotnie więcej masy z hektara niż drzewa, masy o około 20% bardziej zasobnej w celulozę niż materiał drzewny.

Więc jak to możliwe, że roślina te nie jest jeszcze uprawiana na szeroką skalę? Hmmm..... A tak! Przecież tą rośliną jest konopia...

Tylko proszę nie podnosić argumentów o tym, że to narkotyk, że szkodliwe itd. Bo to wszystko tylko zasłona dymna aby nie dopuścić do swobodnego jej uprawiania. Konfabulacje ktoś powie? Więc proszę wyjaśnić mi taką ciekawostkę:

Art 45.3 mówi nam iż:  Uprawa konopi włóknistych może być prowadzona wyłącznie na potrzeby przemysłu włókienniczego, chemicznego, celulozowo-papierniczego, spożywczego, kosmetycznego, farmaceutycznego, materiałów budowlanych oraz nasiennictwa.

4. Uprawa konopi innych niż wymienione w ust. 3 jest zabroniona.

Hmmmm.... A czemu nie na cele energetyczne? Przecież Polscy naukowcy udowodnili, iż paździerze konopne charakteryzują się wysoką wartością energetyczną - 18MJ/kg  (tu: http://www.lenikonopie.pl/pliki/zastosowanie_energetyczne_konopi.pdf) i toczyli batalie aby wprowadzić do powyższego podpunktu słowo: energetyczne. Bezskutecznie!

Ale to tylko wartość opałowa a pozostaje jeszcze kwestia pirolizy ( o ktorej szerzej napisałem tu: http://shoovar44.nowyekran.net/post/44326,pyroliza-biomasy). W skrócie piroliza jest techniką polegającą na podgrzewaniu masy organicznej (lignino - celulozowej) do wysokich temperatur przy odcięciu dopływu powietrza lub ograniczonym jego dostępie. W procesie tym można produkować węgiel, olej pirolityczny, nieskondensowane gazy (metan). Proces może być ukierunkowany na produkcje węgla, oleju pirolitycznego lub gazów z wydajnością 95% w stosunku paliwo do materii organicznej.

Piroliza drewna do produkcji węgla była głównym przemysłem w wieku XIX, dostarczając paliwa do rewolucji przemysłowej, aż do czasu gdy została zastąpiona (piroliza) przez węgiel.

Punkt w którym koszty produkcji energii z paliw kopalnych przekroczyły koszty produkcji paliw z biomasy, został już dawno przekroczony.

W większości materiałów źródłowych przewija się problem niejednorodności materiału pozyskanego drogą pirolizy a co za tym idzie problemy, ze standaryzacją procedur przy przetwarzaniu biomasy, a więc różnorodny produkt końcowy. Preferowane byłyby drzewa o przewadze zawartości celulozy nad ligniną. Kolejny mocny argument przemawiający właśnie za konopią! Corocznie odnawialna, dające imponujące zbiory z hektara i posiadająca 80% celulozy w swoim składzie. O średnio 20% więcej niż drzewa. A skoro skład chemiczny jest prawie ten sam, nie ma problemu ze standaryzacją procedur przerobu.

I mógłbym w tym momencie pisać wzniosłe i wielostronicowe epistoły o wyższości konopi nad innymi roślinami uprawianymi na cele energetyczne (jak kukurydza, wierzba itd.), ale... Ale po pierwsze robiłem to już wielokrotnie, a po drugie nic tak nie przemawia jak suche liczby. Więc zacznijmy od wydajności z hektara. A więc obecne nisko THC'ynowe odmiany konopi charakteryzują się dosyć kiepskimi wydajnościami z hektara, około 10 - 12 ton (tematem do oddzielnych rozważań jest, kto pierwszy wytworzył odmianę o niskiej bądź zerowej zawartości THC.... dosyć znana firma na M... ta od GMO). Jednakże buszując po internecie i wyszukując literaturę sprzed prohibicji konopi średnie wydajności z hektara wynosiły około 20 ton suchej masy  z hektara, a w przypadku niektórych odmian ponad 25 ton. Jak można by więc podnieść wydajność z hektara w chwili obecnej bez drogich nakładów w nawożenie? Bardzo prosto! Wystarczyłoby wykorzystać efekt heterozji, czyli skrzyżować odmienne z odmiennym. W tym wypadku C. sativaz C. indica aby uzyskać duuużo wyższe plony z hektara. Jednakże przy obecnym chorym ustawodastwie ten numer nie przejdzie! Kryminał tango. Więc skupmy się na tym co mamy pod ręką, a więc zinbredowane, hermafrodytyczne niskotehacynowe odmiany... A więc 10 ton będzie naszą liczbą wyjściową. 80% procent konopi stanowią wysoko- celulozowe paździerze konopne, daje nam 8 ton materiału wyjściowego do pirolizy. Średnia wydajność tego procesu wynosi około 95%, ja w swoich założeniach przyjmę 90% co daje nam 7200 kg produktów szybkiej pirolizy, w czym produkt ciekły (olej pirolityczny) - 75% = 5400 kg; produkt stały (węgiel "drzewny") - 12% = 864 kg; oraz mieszanina gazów palnych (kondensowalnych i niekondensowalnych) - 13% = 936 kg.

Dużo to czy mało? Nie jest źle, lecz mogłoby by być dwukrotnie więcej. Opłaca się czy nie? Zdecydowanie tak. Czy można wytworzyć z oleju pirolitycznego benzynę i diesla? Oczywiście, że tak. Olej pirolityczny mógłby być przerabiany w istniejących rafineriach, przy wykorzystaniu tych samych procesów które są stosowane przy przerobie ropy naftowej. Obecna cena zakupu ropy naftowej przez rafinerie kształtuje się na poziomie około 2 zł za litr. Gęstość oleju pirolitycznego wynosi około 1,3 kg/dm3, czyli 5400kg daje nam 4158 litrów x np. 0,75 zł = 3119 zł z hektara.

Pozostaje kwestia sprzętu do pirolizy... Zakup takiego sprzętu waha się od od kilkunastu do kilkudziesięciu tysięcy $ (bądź więcej, w zależności od wydajności i typu). Całkiem sporo. Zacząłem się zastanawiać, czy możliwym jest zrobienie takiej maszyny metodą "garażową"? Zacząłem szukać i przeglądać schematy różnego rodzaju maszyn pirolitycznych i doszedłem do wniosku, że tak! Nic skomplikowanego. W większości wypadków schemat jest identyczny! Natchnienie przyszło gdy zobaczyłem schematy prostych maszyn pirolitycznych na tej stronie http://www.bioenergylists.org/stovesdoc/Boyt/pyrolysis/pyrolysis.html . Pomyślałem sobie: o mój Boże, czy może to być aż tak proste? Wygląda na to, że jak najbardziej! Więc wymyśliłem coś takiego:


Sprzęt  pirolityczny który może być zrobiony z materiałów dostępnych w prawie każdym gospodarstwie rolnym: stalowe beczki (dwie beczki w których będzie następowało wstępne oczyszczanie i kolekcjonowanie bio-oleju, mogą być plastikowe), trochę stalowych rur, podajnik ślimakowy, silnik elektryczny z regulowaną prędkością obrotów i... to w zasadzie wszystko. W celu zwiększenia wydajności procesu i wymuszenia obiegu, rozważyć można podłączenia pompy próżniowej (to jest ta rurka odchodząca w prawo nad ostatnią plastikową beczką z bio-olejem. Gdyby ktoś dysponował zbiornikiem na gaz, rozważyć można podłączenie sprężarki w celu skraplania gazów kondensowalnych.

 

c.d.n.