ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2282582
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ БИОМАССЫ
Имя изобретателя: Синев Александр Владимирович (RU); Градецкий Валерий Георгиевич (RU); Кравчук Леонид Никитович (RU); Башкиров Сергей Александрович (RU); Попович Владимир Андрианович (RU); Лебеденко Игорь Борисович (RU); Кочетов Олег Савельевич (RU); Леонтьева Ирина Николаевна (RU)
Имя патентообладателя: Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН (RU)
Адрес для переписки: 101830, Москва, Малый Харитоньевский пер., 4, Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН, Патентный отдел, Г.С. Куплиновой
Дата начала действия патента: 2004.10.06
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.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
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.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
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. 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.
Версия для печати
Дата публикации 22.11.2006гг
вверх
|
