Способ производства водорода и диоксида углерода из биомассы

Изобретение относится к способам и средствам выработки водорода и диоксида углерода из бурых водорослей, которое может быть использовано в рамках концепции водородной энергетики, используя современные биотехнологии. Способ производства водорода и диоксида углерода из биомассы заключается в том, что в качестве биомассы используют бурые водоросли, которые собирают в Саргассовом море Атлантического океана, основные технологические процессы производства водорода и диоксида углерода производят на корабле-плавбазе в Саргассовом море, а сбор и подачу бурых водорослей на плавбазу производят с помощью траулеров-сборщиков. На плавбазе производят переработку бурых водорослей с помощью биоферментов в метан, затем осуществляют парокислородную конверсию метана с образованием синтез-газа, состоящего из смеси водорода и оксида углерода, конверсию оксида углерода водяным паром, после чего производят разделение водорода и диоксида углерода с очисткой водорода на палладиевой мембране и подачей его в модульную систему металлогидридных накопителей водорода, а диоксид углерода собирают в баллоны в сжатом или жидком состоянии. Полученные продукты в металлогидридных емкостях и баллонах на транспортных судах доставляют в порты. Выработку электроэнергии для технологических процессов осуществляют с использованием технологии топливных элементов. Изобретение позволяет увеличить добычу водорода и диоксида углерода из бурых водорослей Мирового Океана. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам и средствам выработки водорода и диоксида углерода из бурых водорослей и может быть использовано в рамках концепции водородной энергетики, используя современные биотехнологии.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ производства водорода и диоксида углерода из биомассы, заключающийся в том, что осуществляют последовательно кислое, нейтральное и метановое брожение биомассы по патенту РФ №2095407, кл. С 12 М 1/107 от 15.02.1995 г.

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность получения метана из-за недостатка биомассы в большом объеме и ограниченности ее залегания как сырьевого ресурса.

Цель изобретения - увеличение добычи водорода и диоксида углерода из биомассы путем получения этих продуктов из бурых водорослей Мирового Океана.

Это достигается тем, что в способе производства водорода и диоксида углерода из биомассы, заключающемся в том, что осуществляют последовательно кислое, нейтральное и метановое брожение, в качестве биомассы используют бурые водоросли, которые собирают в Саргассовом море Атлантического океана, основные технологические процессы производства водорода и диоксида углерода производят на корабле-плавбазе в Саргассовом море, а сбор и подачу бурых водорослей на плавбазу производят с помощью траулеров-сборщиков. На плавбазе производят переработку водорослей с помощью биоферментов в метан, затем осуществляют парокислородную конверсию метана с образованием синтез-газа, состоящего из смеси водорода и диоксида углерода, после чего производят разделение водорода и диоксида углерода с очисткой водорода на палладиевой мембране и подачей его в модульную систему металлогидридных накопителей водорода, а диоксид углерода собирают в баллоны в сжатом или жидком состоянии. Полученные продукты в металлогидридных емкостях и баллонах на транспортных судах доставляют в порты. Выработку электроэнергии для технологических процессов осуществляют с использованием технологии топливных элементов.

На чертеже представлена схема комплекса для реализации предложенного способа.

Комплекс для реализации способа производства водорода и диоксида углерода из биомассы включает в себя судно-плавбазу 1, траулеры-сборщики 2 бурых водорослей, установку 3 переработки водорослей в метан, установку 4 для переработки метана в синтез-газ, являющийся смесью водорода и диоксида углерода, установку 5 разделения водорода и диоксида углерода, сборщик водорода 6, сборщик диоксида углерода 7, электростанцию на топливных элементах и транспортное судно 9.

Способ производства водорода и диоксида углерода из биомассы осуществляют следующим образом.

Одним из мощных источников биомассы в биосфере Земли являются бурые водоросли Мирового Океана. Они привлекают внимание ученых океанологов и биологов как источник для получения метана. Существует участок Мирового Океана, покрытый плавающими бурыми водорослями-саргассами. Этот участок расположен в самом центре Атлантического Океана между 23-35° северной широты и 30-68° западной долготы и называется Саргассовым морем. Эти плавающие водоросли покрывают поверхность океана и простираются на глубину до 10...12 м. Площадь моря 6...7 млн. кв. км, т.е. это примерно площадь Западной Европы. Глубина океана в этом месте доходит до 7 км. Если принять плотность водорослей 200 кг/м³, то величина биомассы составит порядка 200 млрд. тонн саргассовых водорослей. По-видимому, водоросли в Саргассовом море не растут, а приносятся морскими течениями из прибрежных зон Мирового Океана. Этот участок Океана является международными водами. Нет международных законов, запрещающих собирать эти водоросли и перерабатывать их, поэтому в рамках концепции водородной энергетики, используя современные биотехнологии, целесообразно собирать эти водоросли и перерабатывать их.

Можно выстроить следующую цепочку технологий. Бурые водоросли перерабатываются в метан. Если ориентироваться на достижения кафедры химической энзимологии Химического факультета МГУ (см. газету Поиск №12 (774) от 26 марта 2004 года, с.7), то с использованием ферментов, растворяющих биомассу, водоросли перерабатываются в метан и углекислый газ. Далее происходит переработка полученного синтез-газа по следующей схеме: осуществляется парокислородная конверсия метана; конверсия оксида углерода водяным паром, в результате чего образуется смесь диоксида углерода и молекулярного водорода; затем водород и диоксид углерода разделяются. Водород очищается, им заполняют отдельные емкости с металлогидридами, а диоксидом углерода (под давлением или в сжиженном виде) - баллоны. На транспортных судах эти емкости и баллоны доставляются в порты России и других государств. Часть произведенного водорода используется для производства электроэнергии на электростанции на топливных элементах. Произведенный водород используется как энергоноситель. Диоксид углерода применяется для производства мочевины.

1. Способ производства водорода и диоксида углерода из биомассы, в частности из бурых водорослей, заключающийся в том, что бурые водоросли перерабатывают в метан с использованием ферментов, растворяющих биомассу, отличающийся тем, что в качестве биомассы используют бурые водоросли, которые собирают в Саргассовом море Атлантического океана, основные технологические процессы производства водорода и диоксида углерода производят на корабле-плавбазе в Саргассовом море, а сбор и подачу бурых водорослей на плавбазу производят с помощью траулеров-сборщиков, причем разделение водорода осуществляют с его очисткой на палладиевой мембране и подачей его в модульную систему металлогидридных накопителей водорода, а диоксид углерода собирают в баллоны в сжатом или жидком состоянии, при этом полученные продукты в металлогидридных емкостях и баллонах на транспортных судах доставляют в порты, причем выработку электроэнергии для технологических процессов осуществляют с использованием технологии топливных элементов.

2. Способ производства водорода и диоксида углерода из биомассы, отличающийся тем, что сбор бурых водорослей осуществляют в центре Атлантического океана между 23-35° северной широты и 30-68° западной долготы на глубине 10...12 м с помощью судна-плавбазы с траулерами-сборщиками.