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.

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ БИОМАССЫ. Патент Российской Федерации RU2282582. THE WAY of PRODUCTION of HYDROGEN And ДИОКСИДА CARBON FROM BIOMASS. Patent of Russian Federation RU2282582

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

  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.

Версия для печати
Дата публикации 22.11.2006гг


вверх