කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් මීතේන් ලබා ගන්නේ කෙසේද? ජෛව ස්කන්ධයෙන් මීතේන්. අවශ්ය පරිමාව තීරණය කිරීම

කාලයත් සමඟ හරිත තාක්ෂණයන් වඩාත් ජනප්රිය වෙමින් පවතී. මෙම සතිය මුලදී, LanzaTech ගුවන් ඉන්ධන ලීටර් 15,000 ක් පමණ නිෂ්පාදනය කරන බව නිවේදනය කළේය. ලෝකය සෑම දිනකම තවත් බොහෝ ඉන්ධන නිෂ්පාදනය කරයි, නමුත් මෙය විශේෂ වේ, එය කාර්මික චීන කර්මාන්තශාලාවල වායු විමෝචනයෙන් ලබා ගන්නා ලදී. ඉන්ධන වර්ජින් අත්ලාන්තික්, රිචඩ් බ්‍රැන්සන්ගේ සමාගම වෙත මාරු කර ඇති අතර, මෙම ඉන්ධන පිරවූ යානය මේ වන විටත් සාර්ථක ගුවන් ගමනක් ආරම්භ කර ඇත.

වායුගෝලීය කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කරන ස්විට්සර්ලන්ත සමාගමක් වන ක්ලයිම්වර්ක්ස්, වායුගෝලයෙන් CO2 පරිභෝජනය කර හයිඩ්‍රජන් නිපදවන බලාගාරයක් ඉතාලියේ නිර්මාණය කරන බව මේ සතියේ නිවේදනය කළේය. දෙවැන්න මීතේන් නිෂ්පාදන චක්‍රයේ භාවිතා වේ.

බලාගාරය දැනටමත් ඉදිකර ඇත, එය ජූලි මාසයේදී නිර්මාණය කරන ලදී, එහි දියත් කිරීම (මෙතෙක් පරීක්ෂණ ආකාරයෙන්) පසුගිය සතියේ සිදු විය. මෙම වර්ගයේ ව්යවසායයක් ලාභදායී නොවන බව පැහැදිලිය, එවැනි ව්යාපෘතියක් ක්රියාත්මක කිරීම සඳහා අරමුදල් සොයා ගැනීමට ආරම්භකයකුට පහසු නොවනු ඇත. යුරෝපා සංගමය මුදල් සොයාගෙන ව්‍යාපෘතියට මුදල් යෙදෙව්වා.

මෙය සමාගමේ තුන්වන කර්මාන්තශාලාව කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සැකසීමයි. පළමු ව්‍යවසාය ඉතා විශාල නොවීය, ඒ වෙනුවට, එය වායුගෝලයෙන් CO2 ග්‍රහණය කර හරිතාගාර තුළට මුදා හරින කුඩා ස්ථාපනයක් නිර්මාණය කිරීම, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සාන්ද්‍රණය වැඩි කිරීමේ ප්‍රති result ලයක් ලෙස ශාක වේගයෙන් වර්ධනය විය. දෙවන බලාගාරය අයිස්ලන්තයේ ඉදිකරන ලද අතර, එය CO2 වායුමය තත්වයේ සිට බැඳුනු එකක් බවට පරිවර්තනය කරයි. වායුව වචනාර්ථයෙන් ගිනිකඳු ක්රියාකාරී ප්රදේශ වල ලිතෝස්පියර් වෙත "එන්නත්" කරනු ලැබේ (සියලු අයිස්ලන්තය, ඇත්ත වශයෙන්ම, එවැනි කලාපයකි), එය රසායනිකව බාසල්ට් සමඟ බන්ධනය වේ.

කාබන් ඩයොක්සයිඩ් භාවිතය සඳහා වන දෙවන විකල්පය තාක්ෂණික වශයෙන් ක්රියාත්මක කිරීම තරමක් අපහසු වේ, එබැවින් ව්යාපෘතිය ක්රියාත්මක කිරීම තරමක් ගැටළුකාරී විය. කෙසේ වෙතත්, සමාගමේ කළමනාකාරිත්වය ප්‍රකාශ කළේ ස්ථාපනයන් අසාර්ථක නොවී අඛණ්ඩව ක්‍රියාත්මක වූ බවත්, තරමක් දිගු කාලයක් තුළ “එකම බිඳීමක්වත්” දැකගත නොහැකි වූ බවයි. දෙවන ශාකයේ සැලසුම මොඩියුලර් බව සඳහන් කිරීම වටී, එය පුළුල් කළ හැකි අතර එමඟින් ශාකයේ ඵලදායිතාව වැඩි වේ.

කාර්මික ව්යවසායක තුන්වන විකල්පය සඳහා, එය පැය 24 පුරාම ක්රියා නොකරනු ඇත, නමුත් දිනකට පැය 8 ක් පමණි. එහි ඉලක්කය වන්නේ "තුනී වාතයෙන්" ඉන්ධන නිෂ්පාදනය කිරීමේ හැකියාව ප්රදර්ශනය කිරීමයි. ඉන්ධන දහනය කරන විට එය කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ඇතුළු ප්රතික්රියා නිෂ්පාදන නිකුත් කරන බව පැහැදිලිය. නමුත් ශාකය නැවත නැවතත් CO2 ග්‍රහණය කර ගන්නා අතර එමඟින් “මිනිසා විසින් සාදන ලද කාබන් ඩයොක්සයිඩ් චක්‍රයක්” නිර්මාණය කරයි. නිෂ්පාදනය පරිමාණය කළහොත්, C02 පරිභෝජනය සහ ගුවන් යානා සඳහා ඉන්ධන නිෂ්පාදනය ද පරිමාව වැඩි වනු ඇත.

මේ වන විට, බලාගාරය ස්ථාපනය කිරීම සඳහා වායු එකතු කරන්නන් තුනක් ඇතුළත් වන අතර, ව්‍යාපෘති නායකයින් පවසන්නේ ඉහළ බලශක්ති කාර්යක්ෂම බව - පෙර අනුවාදවලට වඩා වැඩි ය. වසරකට, බලාගාරය, වත්මන් වැඩ පරිමාව සමඟ, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ටොන් 150 ක් පමණ එකතු කළ හැකිය. බලාගාරය ස්ථාපනය කිරීම මගින් සූර්ය පැනල මගින් ජනනය කරන ශක්තිය භාවිතයෙන් පැයකට හයිඩ්‍රජන් ඝන මීටර් 240ක් පමණ නිපදවීමට ඉඩ සලසයි.

කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් නිපදවන ගුවන් ඉන්ධන

ඊළඟට, හයිඩ්‍රජන් උත්ප්‍රේරක භාවිතයෙන් CO2 (එය වායුගෝලීය වාතයෙන් හුදකලා වේ) සමඟ සංයුක්ත වේ. මෙම මෙහෙයුම සිදු කරන ප්රතික්රියාකාරකය ප්රංශ සමාගමක් වන Atmostat විසින් සංවර්ධනය කරන ලදී. මීතේන් පිරිසිදු කර කාර්මික අවශ්‍යතා සඳහා යොදා ගනී. පසුව එය පීඩනය යටතේ ද්රවයක් බවට පරිවර්තනය කර කාර්මික අරමුණු සඳහා භාවිතා වේ.

බලාගාරය දැනටමත් ක්රියාත්මක වුවද, එය ආර්ථික වශයෙන් ඵලදායී නොවේ. අවාසනාවකට මෙන්, ලාභය සඳහා මාර්ගය දිගු එකකි. ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, නිෂ්පාදනයට වසරකට කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ටොන් 150 ක් පමණ "ඉවත්" කළ හැකිය. තවද මෙම ද්‍රව්‍යය වායුගෝලයට මුදා හැරීමේ වාර්ෂික පරිමාව ගිගාටොන් 30-40 ක් වන අතර මෙම අගය සෑම දිනකම වැඩි වේ.

එය එසේ වුවද, නිෂ්පාදනය තවමත් ක්‍රියාත්මක වන අතර ආයෝජකයින් මෙම තාක්‍ෂණය ගැන පැහැදිලිවම උනන්දු වෙති - සමාගම මෑතකදී තවත් වටයක් වසා දමා ඩොලර් මිලියන 30.8 ක් පමණ ලබා ගත්තේය.

ක්ලයිම්වර්ක්ස් යනු සමාන ව්‍යාපෘතිවල නියැලී සිටින සමාගමකි; එවැනි ආරම්භක සංඛ්‍යාව ක්‍රමයෙන් වැඩිවෙමින් පවතින අතර එමඟින් සමාගම් අවසානයේ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් පරිභෝජනය විශාල ප්‍රමාණයක් කරා ළඟා වනු ඇතැයි බලාපොරොත්තු වේ.

ටෝකියෝ විශ්ව විද්‍යාලයේ කාර්මික විද්‍යා ආයතනය, උසස් කාර්මික විද්‍යා හා තාක්ෂණ ජාතික ආයතනය (AIST), Hitachi Zosen Corp, JGC Corp සහ EX Research Institute Ltd හි නායකයින් 2016 නොවැම්බර් 18 වන දින සංවිධානය කිරීම පිළිබඳව තීරණයක් ගත්හ. නව ඒකාබද්ධ පර්යේෂණ කණ්ඩායමක් "CCR (කාබන් අල්ලා ගැනීම සහ නැවත භාවිතා කිරීම) අධ්‍යයන කණ්ඩායම". මෙම කණ්ඩායම පිරිසිදු, පුනර්ජනනීය මූලාශ්රවලින් බලශක්තිය භාවිතයෙන් විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් නිපදවන වායුගෝලීය කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ හයිඩ්රජන් භාවිතයෙන් මීතේන් වැනි ද්රව සහ වායුමය ඉන්ධන නිපදවිය හැකි මහා පරිමාණ තාක්ෂණයන් සංවර්ධනය කරනු ඇත.

පළමුවෙන්ම, මෙම කණ්ඩායම පුනර්ජනනීය ප්‍රභවයන්ගෙන් ලබා ගන්නා බලශක්තිය භාවිතා කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම, වායුගෝලයෙන් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වෙන් කිරීමේ තාක්ෂණයේ කාර්යක්ෂමතාව සහ එය තවදුරටත් භාවිතා කිරීම සහ හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා නව නවීන ක්‍රම සංවර්ධනය කිරීම අරමුණු කරගත් පර්යේෂණවල නිරත වනු ඇත. විද්යුත් විච්ඡේදනය හරහා ජලය.

අනාගත තාක්‍ෂණයන් පදනම් වන්නේ නවීන තාක්‍ෂණික මට්ටමින් ක්‍රියාත්මක කරන ලද තරමක් ප්‍රසිද්ධ භෞතික ක්‍රියාවලීන් සහ රසායනික පරිවර්තනයන් මත ය. ඕනෑම ආකාරයක පොසිල ඉන්ධන දහනය කිරීමෙන් වායුගෝලයට මුදා හරින කාබන් ඩයොක්සයිඩ් හයිඩ්‍රජන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරයි. මෙම හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ විද්‍යුත් විච්ඡේදනය මගින් වන අතර, මේ සඳහා අවශ්‍ය ශක්තිය පරිසර හිතකාමී මූලාශ්‍රවලින්, ප්‍රධාන වශයෙන් සූර්ය හා සුළං බලාගාරවලින් ලැබෙනු ඇත.

මෙම තාක්ෂණය ද්රව සහ පොසිල ඉන්ධනවල පිරිසිදු මූලාශ්රයක් ලෙස පමණක් සලකනු ලැබේ. මෙම තාක්ෂණයේ තවත් කාර්යයක් වනුයේ සූර්ය හා සුළං බලාගාරවලින් ලැබෙන අතිරික්ත ශක්තිය එහි අවම පරිභෝජනයේ පැය ගණන තුළ ඉන්ධන ආකාරයෙන් ගබඩා කිරීමයි.

CCR සමූහය දැනට පවතින සියලුම ආකාරයේ පුනර්ජනනීය පිරිසිදු බලශක්ති ප්‍රභවයන් සමඟ කටයුතු කරනු ඇත. මීට අමතරව, හයිඩ්‍රජන් නිපදවීම, කාබන්ඩයොක්සයිඩ් වෙන් කිරීම සහ එය ඉන්ධන බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා නව ඵලදායී ක්‍රමවේද පර්යේෂණ කර සංවර්ධනය කෙරේ.

පර්යේෂනය කර සංවර්ධනය කරන ලද සියලුම තාක්ෂණයන් පිළිබඳ කටයුතු ඉදිරිදර්ශන දෙකකින් සිදු කෙරේ. පළමු ස්ථානය වනුයේ යම් කුඩා පිරිසකගේ (විමධ්‍යගත ආකෘතිය) අවශ්‍යතා සඳහා මීතේන් වායුව සැපයිය හැකි කුඩා ප්‍රමාණයේ, සමහරවිට ඉතා ඉහළ බලයක් නොමැති ජංගම ස්ථාපනයන් නිර්මාණය කිරීමයි. දෙවන දිශාව වනුයේ ප්‍රමාණවත් තරම් ඉහළ බලයක් ඇති සහ රටේ සමස්ත බලශක්ති ජාලයට (මධ්‍යගත ආකෘතිය) ඇතුළත් කළ හැකි මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන පද්ධති සංවර්ධනය කිරීමයි.

, පුපුරන සුලු වායු, හරිතාගාර ආචරණය

මෙම පුපුරන සුලු වායුව බොහෝ විට "වගුරැ වායුව" ලෙස හැඳින්වේ. එහි නිශ්චිත සුවඳ සෑම දෙනාම දන්නා නමුත් ඇත්ත වශයෙන්ම මේවා එය හඳුනා ගැනීම සඳහා එකතු කරන ලද "ගෑස් සුවඳ සමග" විශේෂ ආකලන වේ. පිළිස්සූ විට, එය ප්රායෝගිකව කිසිදු හානිකර නිෂ්පාදන ඉතිරි නොවේ. වෙනත් දේ අතර, මෙම වායුව සුප්රසිද්ධ හරිතාගාර ආචරණය ගොඩනැගීමට බෙහෙවින් ක්රියාශීලීව සම්බන්ධ වේ.

සජීවී ජීවීන් සමඟ පොදුවේ සම්බන්ධ වායුවකි. අඟහරුගේ සහ ටයිටන්ගේ වායුගෝලයේ මීතේන් සොයාගැනීමත් සමඟම මෙම ග්‍රහලෝකවල ජීවය පවතින බවට විද්‍යාඥයන් බලාපොරොත්තු වන්නට විය. රතු ග්‍රහලෝකයේ මීතේන් කුඩා ප්‍රමාණයක් ඇත, නමුත් ටයිටන් එය සමඟ වචනාර්ථයෙන් "ගංවතුර" ඇත. ටයිටන් සඳහා නොවේ නම්, අඟහරු සඳහා, මීතේන් ජීව විද්‍යාත්මක ප්‍රභවයන් භූ විද්‍යාත්මක ඒවා මෙන් විය හැකිය. යෝධ ග්‍රහලෝකවල මීතේන් විශාල ප්‍රමාණයක් ඇත - බ්‍රහස්පති, සෙනසුරු, යුරේනස් සහ නෙප්චූන්, එය ප්‍රොටෝසෝලර් නිහාරිකාවෙන් ද්‍රව්‍ය රසායනික සැකසුම් නිෂ්පාදනයක් ලෙස මතු විය. පෘථිවියේ එය දුර්ලභ ය: අපගේ ග්රහලෝකයේ වායුගෝලයේ එහි අන්තර්ගතය පරිමාව (ppbv) අනුව බිලියනයකට කොටස් 1750 ක් පමණි.

මීතේන් ප්‍රභවයන් සහ නිෂ්පාදනය

මීතේන් යනු සරලම හයිඩ්‍රොකාබන්, අවර්ණ, ගන්ධ රහිත වායුවකි. එහි රසායනික සූත්‍රය CH 4 වේ. ජලයේ තරමක් ද්‍රාව්‍ය, වාතයට වඩා සැහැල්ලු ය. එදිනෙදා ජීවිතයේ සහ කර්මාන්තයේ භාවිතා කරන විට, විශේෂිත "ගෑස් සුවඳ" සහිත සුවඳ ද්රව්ය සාමාන්යයෙන් මීතේන් වලට එකතු වේ. ස්වභාවික (77-99%), ආශ්රිත පෙට්රෝලියම් (31-90%), පතල් සහ වගුරු වායුවල ප්රධාන සංරචකය (එබැවින් මීතේන් සඳහා වෙනත් නම් - වගුරු බිම් හෝ පතල් වායුව).

මීතේන් වලින් 90-95% ජීව විද්‍යාත්මක සම්භවයක් ඇත. එළදෙනුන් සහ එළුවන් වැනි ශාක භක්ෂක වල් සතුන් ඔවුන්ගේ බඩේ ඇති බැක්ටීරියා වලින් වාර්ෂිකව මීතේන් විමෝචනයෙන් පහෙන් එකක් විමෝචනය කරයි. අනෙකුත් වැදගත් මූලාශ්‍ර අතර වේයන්, වී සහල්, වගුරු බිම්, ස්වාභාවික වායු පෙරීම (පසුගිය ජීවිතයේ නිෂ්පාදනයක්) සහ ශාක ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය ඇතුළත් වේ. ගිනිකඳු පෘථිවියේ මීතේන් සමතුලිතතාවයට 0.2% ට වඩා අඩු දායකත්වයක් සපයයි, නමුත් මෙම වායුවේ ප්‍රභවය අතීත යුගවල ජීවීන් විය හැකිය. කාර්මික මීතේන් විමෝචනය ඉතා සුළුය. මේ අනුව, පෘථිවිය වැනි ග්‍රහලෝකයක මීතේන් සොයා ගැනීමෙන් එහි ජීවය පවතින බව පෙන්නුම් කරයි.

මීතේන් සෑදී ඇත්තේ තෙල් සහ පෙට්‍රෝලියම් නිෂ්පාදනවල තාප සැකසීමේදී (පරිමාව අනුව 10-57%), කෝක් කිරීම සහ ගල් අඟුරු හයිඩ්‍රජනනය කිරීම (24-34%). සකස් කිරීමේ රසායනාගාර ක්රම: ක්ෂාර සමග සෝඩියම් ඇසිටේට් විලයනය, මෙතිල් මැග්නීසියම් අයඩයිඩ් හෝ ඇලුමිනියම් කාබයිඩ් මත ජලය ක්රියා කිරීම.

රසායනාගාරයේදී, එය සෝඩා දෙහි (සෝඩියම් සහ පොටෑසියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් මිශ්‍රණයක්) හෝ ඇසිටික් අම්ලය සමඟ නිර්ජලීය සෝඩියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් රත් කිරීමෙන් සකස් කෙරේ. මෙම ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා ජලය නොමැතිකම වැදගත් වන අතර සෝඩියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අඩු ජලාකර්ෂණීය බැවින් එය භාවිතා කරන්නේ එබැවිනි.

මීතේන් වල ගුණ

පිපිරුම් දහනය 500-700 වේගයකින් පැතිරෙයි m/sec;සංවෘත පරිමාවක පිපිරීමකදී වායු පීඩනය 1 වේ Mn/m 2 .තාප ප්රභවයක් සමඟ සම්බන්ධ වීමෙන් පසුව, මීතේන් ජ්වලනය යම් ප්රමාදයකින් සිදු වේ. ආරක්ෂිත පුපුරණ ද්රව්ය සහ පිපිරුම්-ප්රතිරෝධී විද්යුත් උපකරණ නිර්මාණය කිරීම මෙම දේපල මත පදනම් වේ. මීතේන් (ප්‍රධාන වශයෙන් ගල් අඟුරු පතල්) තිබීම නිසා අනතුරුදායක වන ස්ථානවල ඊනියා. ගෑස් මාදිලිය.

150-200 °C සහ 30-90 atm පීඩනයකදී මීතේන් ඔක්සිකරණය වේ. ෆෝමික් අම්ලය.

මීතේන් ආකෘති ඇතුළත් කිරීමේ සංයෝග - ගෑස් හයිඩ්රේට, ස්වභාව ධර්මයේ පුලුල්ව පැතිර ඇත.

මීතේන් යෙදීම

මීතේන් යනු වඩාත්ම තාප ස්ථායී සන්තෘප්ත හයිඩ්‍රොකාබනයයි. ලෙස බහුලව භාවිතා වේ ගෘහස්ත සහ කාර්මික ඉන්ධනකොහොමද කර්මාන්තය සඳහා අමුද්රව්ය. මේ අනුව, මීතේන් ක්ලෝරීන කිරීම මෙතිල් ක්ලෝරයිඩ්, මෙතිලීන් ක්ලෝරයිඩ්, ක්ලෝරෝෆෝම් සහ කාබන් ටෙට්‍රාක්ලෝරයිඩ් නිපදවයි.

මීතේන් අසම්පූර්ණ දහනය සමඟ අපට ලැබේ සූට්, උත්ප්‍රේරක ඔක්සිකරණය අතරතුර - formaldehyde, සල්ෆර් සමඟ අන්තර් ක්රියා කරන විට - කාබන් ඩයිසල්ෆයිඩ්.

තාප ඔක්සිකාරක ඉරිතැලීමසහ විදුලි කෙටීම්මීතේන් - නිෂ්පාදනය සඳහා වැදගත් කාර්මික ක්රම ඇසිටිලීන්.

මීතේන් සහ ඇමෝනියා මිශ්‍රණයක උත්ප්‍රේරක ඔක්සිකරණය කාර්මික නිෂ්පාදනයට පාදක වේ හයිඩ්රොසියානික් අම්ලය.මීතේන් ලෙස භාවිතා වේ හයිඩ්රජන් මූලාශ්රයඇමෝනියා නිෂ්පාදනයේදී මෙන්ම ජල වායුව නිෂ්පාදනය සඳහා (ඊනියා සංශ්ලේෂණ වායුව): CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2, හයිඩ්‍රොකාබන, ඇල්කොහොල්, ඇල්ඩිහයිඩ් ආදියෙහි කාර්මික සංස්ලේෂණය සඳහා භාවිතා කරයි. මීතේන් වල වැදගත් ව්‍යුත්පන්නය වේ නයිට්‍රොමෙතේන්.

වාහන ඉන්ධන

මීතේන් මෝටර් රථ සඳහා මෝටර් ඉන්ධන ලෙස බහුලව භාවිතා වේ. කෙසේ වෙතත්, ස්වභාවික මීතේන් ඝනත්වය පෙට්රල් ඝනත්වයට වඩා දහස් ගුණයකින් අඩුය. එමනිසා, ඔබ වායුගෝලීය පීඩනයකදී මීතේන් සමඟ මෝටර් රථයක් පුරවන්නේ නම්, පෙට්‍රල් වලට සමාන ඉන්ධන ප්‍රමාණයක් සඳහා ඔබට 1000 ගුණයක් විශාල ටැංකියක් අවශ්‍ය වේ. ඉන්ධන සමඟ දැවැන්ත ට්රේලරයක් රැගෙන නොයෑම සඳහා, වායුවේ ඝනත්වය වැඩි කිරීම අවශ්ය වේ. මීතේන් 20-25 MPa (වායුගෝල 200-250) දක්වා සම්පීඩනය කිරීමෙන් මෙය සාක්ෂාත් කරගත හැකිය. මෙම තත්වය තුළ ගෑස් ගබඩා කිරීම සඳහා, මෝටර් රථ මත ස්ථාපනය කර ඇති විශේෂ සිලින්ඩර භාවිතා කරනු ලැබේ.

මීතේන් සහ හරිතාගාර ආචරණය

මීතේන් වේ හරිතාගාර වායු. දේශගුණයට කාබන් ඩයොක්සයිඩ් බලපෑමේ මට්ටම සාම්ප්‍රදායිකව එකක් ලෙස ගතහොත් මීතේන් හරිතාගාර ක්‍රියාකාරිත්වය ඒකක 23 කි. පසුගිය ශතවර්ෂ දෙක තුළ වායුගෝලයේ මීතේන් මට්ටම ඉතා වේගයෙන් ඉහළ ගොස් ඇත.

දැන් නූතන වායුගෝලයේ මීතේන් CH 4 හි සාමාන්‍ය අන්තර්ගතය 1.8 ppm ලෙස ගණන් බලා ඇත ( මිලියනයකට කොටස්, මිලියනයකට කොටස්). තවද, මෙය එහි කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (CO 2) අන්තර්ගතයට වඩා 200 ගුණයකින් අඩු වුවද, එක් වායු අණුවකට, මීතේන් හි හරිතාගාර ආචරණය - එනම්, සූර්ය රත් වූ පෘථිවිය විසින් නිකුත් කරන තාපය විසුරුවා හැරීමට සහ රඳවා ගැනීමට එහි දායකත්වය - CO 2 ට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වේ. මීට අමතරව, මීතේන් අනෙකුත් හරිතාගාර වායුවලට විනිවිද පෙනෙන වර්ණාවලියේ එම "කවුළු" තුළ පෘථිවි විකිරණ අවශෝෂණය කරයි. හරිතාගාර වායූන් - CO 2, ජල වාෂ්ප, මීතේන් සහ වෙනත් අපද්‍රව්‍ය නොමැතිව, පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ සාමාන්‍ය උෂ්ණත්වය -23 ° C පමණක් වනු ඇත, නමුත් දැන් එය +15 ° C පමණ වේ.

පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ ඇති ඉරිතැලීම් හරහා සාගර පතුලේ මීතේන් කාන්දු වන අතර පතල් කැණීමේදී සහ වනාන්තර පිළිස්සීමේදී සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයකින් මුදා හරිනු ලැබේ. මෑතකදී, සම්පූර්ණයෙන්ම අනපේක්ෂිත මීතේන් ප්‍රභවයක් සොයා ගන්නා ලදී - ඉහළ ශාක, නමුත් සෑදීමේ යාන්ත්‍රණ සහ ශාක සඳහා මෙම ක්‍රියාවලියේ වැදගත්කම තවමත් පැහැදිලි කර නොමැත.

පෘථිවියේ මීතේන්

සැන්ටා බාබරා නගරයට නුදුරින් සක්‍රීය හරිතාගාර වායුවක් වන මීතේන් සාගර පත්ලෙන් බුබුලු ආකාරයෙන් විශාල ප්‍රමාණයකින් නිකුත් වේ.

පතල් කැණීම් වලදී මීතේන් විශේෂයෙන් භයානක ය

පෙට්‍රල් වෙනුවට මීතේන්? පහසුවෙන්

අඟහරු ග්‍රහයාගේ වායුගෝලයේ මීතේන් සොයාගැනීමත් සමඟම එම ග්‍රහලෝකයේ ජීවයේ සලකුණු සොයා ගැනීමට විද්‍යාඥයන්ට බලාපොරොත්තුවක් තිබුණි.

කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් මීතේන් නිපදවීම රසායනාගාර තත්වයන් අවශ්ය වන ක්රියාවලියකි. මේ අනුව, 2009 දී, පෙන්සිල්වේනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ (ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය), TiO 2 (ටයිටේනියම් ඩයොක්සයිඩ්) සමන්විත සහ නයිට්‍රජන් අපද්‍රව්‍ය අඩංගු නැනෝ ටියුබ් භාවිතයෙන් ජලය සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් මීතේන් නිපදවන ලදී. මීතේන් ලබා ගැනීම සඳහා පර්යේෂකයන් විසින් ජලය (වාෂ්ප තත්වයක) සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ලෝහ බහාලුම් ඇතුළත නැනෝ ටියුබ් සහිත පියනකින් වසා තබන ලදී.

මීතේන් නිපදවීමේ ක්‍රියාවලිය පහත පරිදි වේ: සූර්යයාගේ ආලෝකයේ බලපෑම යටතේ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ගෙන යන අංශු නල තුළ දිස් විය. එවැනි අංශු ජල අණු හයිඩ්‍රජන් අයන (H, පසුව හයිඩ්‍රජන් අණු H2 බවට ඒකාබද්ධ කරයි) සහ හයිඩ්‍රොක්සයිල් රැඩිකල් (-OH අංශු) බවට වෙන් කරන ලදී. තවද, මීතේන් නිපදවීමේ ක්‍රියාවලියේදී කාබන් ඩයොක්සයිඩ් කාබන් මොනොක්සයිඩ් (CO) සහ ඔක්සිජන් (O 2) ලෙස බෙදී ගියේය. අවසාන වශයෙන්, කාබන් මොනොක්සයිඩ් හයිඩ්‍රජන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ජලය සහ මීතේන් ඇතිවේ.

ප්‍රතිලෝම ප්‍රතික්‍රියාව - කාබන් ඩයොක්සයිඩ් නිෂ්පාදනය මීතේන් වාෂ්ප විරූපණය හේතුවෙන් සිදු වේ - 700-1100 ° C උෂ්ණත්වයකදී සහ 0.3-2.5 MPa පීඩනයකදී.

අද වන විට, ලී වලින් මීතේන් නිෂ්පාදනය සඳහා කොමිස් කරන ලද ස්ථාපන ලෝකයේ සම්පූර්ණ කරන ලද ව්යාපෘති කිහිපයක් පමණි. පළමු ප්රතිඵල මෙම දිශාවෙහි බරපතල ඉදිරි ගමනක් බලාපොරොත්තු වීමට අපට ඉඩ සලසයි.

"ජීව ස්කන්ධයෙන් මීතේන්" ලිපිය සඳහා සූත්‍ර සඳහා බලන්න

මීතේන් CH4 යනු අවර්ණ සහ ගන්ධ රහිත වායුවක් වන අතර එය වාතය මෙන් දෙගුණයක් පමණ ආලෝකය වේ. ශාක හා සත්ව ජීවීන්ගේ නටබුන් වායු ප්රවේශයකින් තොරව දිරාපත් වීමේ ප්රතිඵලයක් ලෙස එය ස්වභාව ධර්මයේ පිහිටුවා ඇත. නිදසුනක් වශයෙන්, තෙත්බිම් සහ ගල් අඟුරු ආකරවල එය පවතින්නේ එබැවිනි. මීතේන් ස්වාභාවික වායුවේ සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයකින් අඩංගු වන අතර එය දැන් එදිනෙදා ජීවිතයේදී සහ කර්මාන්තයේ ඉන්ධන ලෙස බහුලව භාවිතා වේ.

අද වන විට පුනර්ජනනීය ප්‍රභවයන්ගෙන් බලශක්ති නිෂ්පාදන ක්‍ෂේත්‍රයේ වේගයෙන්ම වර්ධනය වන තාක්ෂණයක් වන්නේ නිර්වායු පැසවීම මගින් ජෛව මීතේන් නිෂ්පාදනය සහ පසුකාලීනව ස්වාභාවික වායු පාරිභෝගිකයින්ට ලබා දෙන ජාල වෙත සැපයීමයි. මෙම තාක්ෂණය භාවිතයෙන් ජෛව මීතේන් නිෂ්පාදනය කිරීමේ අධික පිරිවැය තිබියදීත් (1 kWh සඳහා යුරෝ ශත 8-10), එහි නිෂ්පාදනය සඳහා ස්ථාපනයන් සංඛ්යාව නිරන්තරයෙන් වර්ධනය වේ. 2009 දී, දැනට පවතින ස්වාභාවික ගෑස් නල මාර්ගවලට ගෑස් පෝෂණය කරන සම්භාව්‍ය (පොහොර ඉන්ධන සහිත) ජීව වායු බලාගාර 23 ක් දැනටමත් ජර්මනියේ ක්‍රියාත්මක වන අතර තවත් 36 ක් ඉදිවෙමින් හෝ සැලසුම් කරමින් පවතී. මෙම දර්ශකයේ වර්ධනයට හේතුව ජර්මනියේ 2004 දී සම්මත කරන ලද පුනර්ජනනීය බලශක්ති නීතිය (Erneuerbare Energien Gesetz - EEG), 2009 දී සංශෝධනය කරන ලද අතර ගෑස් විකුණුම්කරුවන්ට තම පාරිභෝගිකයින්ට පුනර්ජනනීය ප්‍රභවයන්ගෙන් ලබාගත් ගෑස් ලබා දීමට සහ විදුලිය උත්පාදනය සඳහා රජයේ සහනාධාර ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්රභවයන්ගෙන් (RES).

දැව වලින් SNG වායුව නිපදවන ලොව ප්‍රථම බලාගාරය
ඔස්ට්‍රියානු නගරය Güssing. ඉදිරියෙන් ඇත්තේ මීතේන් නිෂ්පාදන ඒකකයකි

Biomethane, සම්භාව්‍ය සහ දැන් බහුලව භාවිතා වන යෝජනා ක්‍රමයට අනුව, ශාක උපස්ථර වලින් (උදාහරණයක් ලෙස, බඩ ඉරිඟු), ඌරු සංකීර්ණවල පොහොර, ගව පොහොර, කුකුල් පොහොර ආදියෙන් ලබා ගනී. ජෛව ස්කන්ධයෙන් එවැනි මීතේන් එහි නිර්වායු වියෝජනය (පැසවීම) මගින් ලබා ගත හැක. ) නිර්වායු ජීර්ණයේදී කාබනික ද්‍රව්‍ය (ස්වාභාවික අපද්‍රව්‍ය) ඔක්සිජන් නොමැති විට දිරාපත් වේ. මෙම ක්‍රියාවලිය විවිධ බැක්ටීරියා කණ්ඩායම් දෙකක් සම්බන්ධ වන අදියර තුනකින් සිදු වේ. පළමු අදියරේදී සංකීර්ණ කාබනික සංයෝග (මේද අම්ල, ප්‍රෝටීන, කාබෝහයිඩ්‍රේට්) එන්සයිම ජල විච්ඡේදනයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සරල සංයෝග බවට පරිවර්තනය වේ. දෙවන අදියරේදී, සරල සංයෝග නිර්වායු (හෝ අම්ල සෑදීමේ) බැක්ටීරියා සමූහයකට නිරාවරණය වන අතර, ප්රධාන වශයෙන් වාෂ්පශීලී මේද අම්ල සෑදීමට හේතු වේ. තෙවන අදියරේදී කාබනික අම්ල දැඩි ලෙස නිර්වායු (හෝ මීතේන් සාදන) බැක්ටීරියා වල ක්‍රියාකාරිත්වය මගින් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ මීතේන් බවට පරිවර්තනය වේ. මෙම අදියරෙන් පසුව, මීතේන් පොහොසත් වායුව (ජීව වායුව) ලබා ගනී, එහි කැලරි වටිනාකම 5340-6230 kcal / m 3 වේ.

දැව වැනි ඝන ජෛව ස්කන්ධ වලින් "Ersatzgas", පොහොර සහ කසළ වලින් ලබා ගන්නා ජීව වායුවලට වඩා සැලකිය යුතු වාසියක් ඇත: එවැනි වායුව නිෂ්පාදනයට සම්බන්ධ වූවන්ට, ලී මෝල් කිරීම, දැව කැපීම සහ දැව සැකසීම වැනි අපද්‍රව්‍යවල ආකර්ෂණීය පරිමාවන් ඔවුන් සතුව ඇත. මීට අමතරව, යුරෝපීය වෙළඳපොලේ, ලී මෝල් සහ දැව සැකසුම් අපද්‍රව්‍ය සඳහා මිල ගණන්, ජීව වායුව නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරන කෘෂිකාර්මික නිෂ්පාදන සඳහා මිල ගණන් වලට වඩා බෙහෙවින් අඩු උච්චාවචනය වේ. ජීව වායුව නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා කෘෂිකාර්මික නිෂ්පාදන (ධාන්‍ය, ඉරිඟු, රැප්සීඩ් ආදිය) භාවිතා කිරීම අවසානයේ ආහාර වෙළඳපොලේ මිල ඉහළ යාමට හේතු වන බව අප අමතක නොකළ යුතුය. මීට අමතරව, රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවෙන් ලැබෙන අපද්‍රව්‍ය තාපය, සම්භාව්‍ය ජීව වායු බලාගාරවල පැසවීම ප්‍රතික්‍රියා වලින් සිදුවන අපද්‍රව්‍ය තාපයේ උෂ්ණත්වයට සාපේක්ෂව ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ඇත. දැව මෙතේනේෂන් ක්රියාවලීන්හිදී නිකුත් කරන ලද තාප ශක්තිය කලාපීය තාප සැපයුමේදී වඩාත් කාර්යක්ෂමව භාවිතා කළ හැකි බව පහත දැක්වේ. සම්භාව්‍ය ජීව වායු කම්හල් මෙන් නොව ලීයෙන් මීතේන් නිෂ්පාදනය සඳහා කම්හල් ක්‍රියාත්මක කිරීමේදී අප්රසන්න ගන්ධයන් නොමැති වීම ද වැදගත් ය. මීට අමතරව, මෙම ස්ථාපනයන් සම්භාව්‍ය ඒවාට වඩා බෙහෙවින් අඩු ඉඩක් ගන්නා අතර නාගරික සමූහ තුළ ස්ථානගත කළ හැකිය.

තාක්ෂණයන්

පැසවීම (නිර්වායු පැසවීම) මගින් කෘෂිකාර්මික උපස්ථරවලින් ජෛව මීතේන් බහුලව නිෂ්පාදනය කිරීමේ ප්‍රති result ලය අද ප්‍රධාන වශයෙන් මීතේන් සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් සමන්විත ජෛව මීතේන් වේ. එවිට biomethane CO 2 වෙන් කිරීම මගින් ස්වභාවික වායුවේ ගුණාත්මක භාවයට විශේෂ සූදානමක් හා ශෝධනයක් සිදු කළ යුතුය. පැසවීමේදී සිදුවන තාප අලාභය සමස්ත ක්‍රියාවලි දාමයේ කාර්යක්ෂමතාව සීමා කරයි. කාර්යක්ෂමතාව 50-60% කි.

ගල් අඟුරු හෝ ජෛව ස්කන්ධ (දැව) වැනි කාබන් අඩංගු ඝන ඉන්ධන වලින් කෘතිම ස්වභාවික වායුව (ආදේශක ස්වභාවික වායුව - SNG) නිෂ්පාදනය කිරීමේදී, ක්රියාවලියේ පළමු අදියරේදී තාප ගෑස්කරණයෙන් පසුව, ඊනියා කෘතිම වායුව ලබා ගනී. සියලු වර්ගවල අපද්‍රව්‍ය (ප්‍රධාන වශයෙන් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ සල්ෆර් සහ ක්ලෝරීන් සංයෝග වලින්) පිරිසිදු කිරීමෙන් පසු මීතේන් සංස්ලේෂණය වේ. මෙම බාහිර තාප ක්‍රියාවලිය සිදුවන්නේ 300 සහ 450 °C අතර උෂ්ණත්වවලදී සහ සුදුසු උත්ප්‍රේරකයක් ඉදිරියේ 1-5 bar පීඩනයකදීය. මෙම අවස්ථාවේ දී, පහත ප්රතික්රියා සිදු වේ:

සූත්‍ර බලන්න

නිර්වායු පැසවීමට ප්‍රතිවිරුද්ධව, SNG නිෂ්පාදනයෙන් ලැබෙන අපද්‍රව්‍ය තාපය සෑම විටම වෙබ් අඩවියේ භාවිතා කළ හැකි බැවින් තාප ජෛව ස්කන්ධ වායුකරණය ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගනී.

ප්‍රතිපත්තිමය වශයෙන්, සංශ්ලේෂණ වායුවෙන් මෙන්ම හයිඩ්‍රජන් (H 2) සහ කාබන් මොනොක්සයිඩ් (CO) වායු මිශ්‍රණවලින් මීතේන් නිපදවීම ඉතා පැරණි තාක්ෂණයකි. ප්‍රංශ රසායන විද්‍යාඥ Paul Sabatier මීතේන් නිපදවීමේ ක්‍රමයක් සොයා ගන්නා ලද අතර එය ඔහුගේ නමින් නම් කරන ලදී: Sabatier ප්‍රතික්‍රියාව හෝ Sabatier ක්‍රියාවලිය (ප්‍රංශ: Sabatier--Reaktion). 1912 දී ඔහුට මේ සඳහා රසායන විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යාගය හිමි විය. මෙම ක්‍රියාවලියට මීතේන් නිපදවීමට නිකල් උත්ප්‍රේරකයක් හමුවේ ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී සහ පීඩනයකදී කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සමඟ හයිඩ්‍රජන් ප්‍රතික්‍රියා කිරීම ඇතුළත් වේ. ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් සමඟ රුතේනියම් වඩාත් ඵලදායී උත්ප්රේරකයක් ලෙස භාවිතා කළ හැක.

ක්රියාවලිය පහත සඳහන් රසායනික ප්රතික්රියාව මගින් විස්තර කෙරේ:

CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O.

ප්‍රතික්‍රියා දෙකම අධික ලෙස තාපජ වන බැවින්, ප්‍රතික්‍රියාකාරක සිසිල් කිරීමට හෝ ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමට විශේෂ ක්‍රියාමාර්ග නොමැතිව උත්ප්‍රේරකය 600 °C දක්වා රත් කළ විට ක්ෂය වේ. මීට අමතරව, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී H 2 සහ CO හි තාප ගතික සමතුලිතතාවය මාරු වන අතර, ප්රමාණවත් තරම් ඉහළ මීතේන් අස්වැන්නක් ලබා ගත හැක්කේ 300 ° C ට අඩු උෂ්ණත්වවලදී පමණි.

1800 ගණන්වල ගෑස්කරණ තාක්‍ෂණය නිර්මාණය කරන ලද්දේ නගර ආලෝකකරණය සඳහා අවශ්‍ය කෘතිම වායුව නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා වන අතර ගෘහස්ථ හා කාර්මික අරමුණු සඳහා (ලෝහ විද්‍යාව, වාෂ්ප එන්ජින් ආදිය) සිසිලනකාරකයක් ලෙසද භාවිතා කරන ලදී. ගල් අඟුරු සහ ශාක ජෛව ස්කන්ධය සහ එහි සැකසූ නිෂ්පාදන (අඟුරු) යන දෙකම ගෑස්කරණයට ලක් විය.

කෘතිම රසායනික ද්‍රව්‍ය සහ ඉන්ධන නිපදවීම සඳහා ගල් අඟුරු වායුකරණය කිරීමේ මූලික ක්‍රියාවලිය භාවිතා කිරීම 1920 ගණන්වල මුල්හයිම් ඇන් ඩර් රූර් (ජර්මනිය) හි ගල් අඟුරු පර්යේෂණ සඳහා කයිසර් විල්හෙල්ම් ආයතනයේදී ආරම්භ විය. මෙම ආයතනයේදී Franz Fischer සහ Hans Tropsch ජර්මනියේ ගල් අඟුරු වලින් දියර ඉන්ධන නිෂ්පාදනය සඳහා සංශ්ලේෂණ වායුව (සින්ගස්) නිපදවීමේ ක්‍රමයක් සොයා ගත්හ. ෆිෂර්-ට්‍රොප්ෂ් ක්‍රියාවලිය, නොහොත් ෆිෂර්-ට්‍රොප්ෂ් සංස්ලේෂණය (FTS) යනු කාබන් මොනොක්සයිඩ් (CO) සහ හයිඩ්‍රජන් (H 2) මිශ්‍රණයක් ඇති උත්ප්‍රේරකයක් (යකඩ, කොබෝල්ට්) ඉදිරියේ සිදුවන රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවකි. යනු, සංශ්ලේෂණ වායුව, විවිධ ද්රව හයිඩ්රොකාබන බවට පරිවර්තනය වේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස හයිඩ්‍රොකාබන පවිත්‍ර කරනු ලබන්නේ ඉලක්කගත නිෂ්පාදනය - කෘතිම තෙල් ලබා ගැනීම සඳහා ය. කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ කාබන් මොනොක්සයිඩ් ගල් අඟුරු සහ/හෝ දැව ඉන්ධනවල අර්ධ ඔක්සිකරණයේදී සෑදී ඇත.

ෆිෂර්-ට්‍රොප්ෂ් ක්‍රියාවලිය පහත සඳහන් රසායනික සමීකරණය මගින් විස්තර කෙරේ:

CO + 2H 2 → --CH 2 -- + H 2 O
2CO + H 2 → --CH 2 -- + CO 2 .

ගල් අඟුරු හෝ ඝන කාබන් අඩංගු අපද්‍රව්‍ය වායුකරණය කිරීමෙන් පසු ලබාගත් සින්ගස් ෆිෂර්-ට්‍රොප්ෂ් ක්‍රියාවලිය හරහා තවදුරටත් පරිවර්තනය නොකර සෘජුවම ඉන්ධන ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. මේ අනුව, ගෑස් සිට ද්රව ඉන්ධන දක්වා සංක්රමණය කිරීම තරමක් පහසුය. ජර්මනියේ දෙවන ලෝක සංග්‍රාමයේදී, කෘතිම ඩීසල් ඉන්ධන (වසරකට ටොන් 600,000 ක් පමණ) නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා කර්මාන්තශාලා අටක ෆිෂර්-ට්‍රොප්ෂ් සංස්ලේෂණය භාවිතා කරන ලදී. මෙම ව්යාපෘතිය සම්පූර්ණයෙන්ම රාජ්ය අරමුදල් සපයන ලදී. ජර්මනියේ දෙවන ලෝක සංග්‍රාමය අවසන් වීමෙන් පසු, මෙම කර්මාන්තශාලා සියල්ලම වසා දමා අර්ධ වශයෙන් තාක්‍ෂණය සමඟ එක්සත් ජනපදයට වන්දි වශයෙන් අපනයනය කරන ලද අතර එතැන් සිට ඒවා ලොව පුරා බෙදා හරින ලදී. ඒ අතරම, දකුණු අප්‍රිකානු ජනරජයේ, දකුණු අප්‍රිකානු සින්තටික් ඔයිල් ලිමිටඩ් සමාගම. (SASOL), ජර්මානු තාක්‍ෂණය භාවිතා කරමින්, කෘතිම ඉන්ධන නිෂ්පාදනය ආරම්භ කළ අතර අද දක්වා දකුණු අප්‍රිකාවේ එහි කර්මාන්තශාලා හතරකින් සහ කටාර්හි එක් කම්හලකින් වසරකට ද්‍රව හයිඩ්‍රොකාබනවලට සමාන තෙල් බැරල් 200,000 කට වඩා නිෂ්පාදනය කරයි. දකුණු අප්‍රිකාව දිගු කලක් CFT ක්‍රියාවලිය සංවර්ධනය කරන ලද ලෝකයේ එකම රට විය. නමුත් 1973 අර්බුදයෙන් පසු, බොහෝ රටවල (විශේෂයෙන් ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය සහ ජර්මනිය) ගෝලීය තෙල් හා බලශක්ති සමාගම් කෘත්‍රිම ද්‍රව ඉන්ධන නිෂ්පාදනය සහ ස්වාභාවික සංශ්ලේෂණ වායුව නිෂ්පාදනය යන දෙකටම උනන්දුවක් දැක්වීමට පටන් ගත්හ.

ස්වාභාවික සංශ්ලේෂණ වායුව නිෂ්පාදනය සඳහා ව්යාපෘති ගණනාවක් සංවර්ධනය කර ඇත, නමුත් ඒවායින් එකක් පමණක් කාර්මික පරිමාණයෙන් සාර්ථකව ක්රියාත්මක කර ඇත. 1984 දී, Great Plains Synfuels Plant (Dakotagas Company) එක්සත් ජනපදයේ ලිග්නයිට් මෙතේනේෂන් කම්හල දියත් කරන ලද අතර, අද දක්වාම ස්වභාවික වායු ජාලයට පෝෂණය වන කෘතිම ස්වභාවික වායුව නිපදවයි. බලාගාරයේ දෛනික ධාරිතාව SNG මිලියන 3.9 m3 වේ.

1920 ගණන්වල අග භාගයේ සිට 1950 දශකය දක්වා ගෑස් උත්පාදන කම්හල් ලී (දර සහ අඟුරු) සහ පීට් භාවිතයෙන් වායුමය මෝටර් ඉන්ධන නිෂ්පාදනය කරන ලද සෝවියට් සංගමයේ අත්දැකීම් සිහිපත් කිරීම ද සුදුසු ය. 1929 දී, පීට් මත ක්‍රියාත්මක වන පළමු විශාල ගෑස් උත්පාදන මධ්‍යස්ථානය සෝවියට් සංගමය තුළ ඉදිකරන ලද අතර, පසුව වසරවලදී විශාල ව්‍යවසායන්හි තවත් සමාන ස්ථාන ගණනාවක් ඉදිකරන ලදි. දැව ගෑස් උත්පාදනය ප්රධාන වශයෙන් ඉන්ධන ප්රවාහනය සඳහා භාවිතා කරන ලදී. බටහිර සයිබීරියාවේ සංවර්ධනය ආරම්භ වූ පසු සහ ලෝකයේ විශාලතම නිල් ඉන්ධන තැන්පතු සොයා ගැනීමෙන් පසුව, සෝවියට් සංගමය තුළ ගෑස් උත්පාදනය අවාසනාවකට මෙන්, නුසුදුසු ලෙස අමතක විය.

ලී වලින් මීතේන් නිෂ්පාදනය

ගෑස්කරණයේදී, CH n O m රසායනික සූත්‍රය සහිත ජෛව ස්කන්ධය පළමුව හයිඩ්‍රජන් සහ කාබන් මොනොක්සයිඩ් වලින් සමන්විත සංශ්ලේෂණ වායුව බවට පරිවර්තනය වේ. ඓක්‍ය සූත්‍රය සමඟ ජෛව ස්කන්ධ මෙතේනීකරණ ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා ස්ටෝචියෝමිතික සාමාන්‍ය සමීකරණයෙන්

CH 1.23 O 0.38 + 0.5025 H 2 O → 0.55875 CH 4 +0.44125 C 2 O

මීතේන් ප්‍රතික්‍රියාකාරකයට ජලය හෝ ජල වාෂ්ප සැපයිය යුතු අතර එයින් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ඉවත් කළ යුතු බව එයින් කියැවේ. මෙහි විකල්ප කිහිපයක් තිබේ: කාර්මික සංශ්ලේෂණයේදී මෙන්, CO 2, සංශ්ලේෂණ වායුවෙන් කෙලින්ම මීතේන් ප්‍රතික්‍රියාකාරකයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ, නැතහොත් ජීව වායුව (පැසවීම) සැකසීමේදී මෙන්, මෙතේනේෂන් ක්‍රියාවලියෙන් පසුව, දැනටමත් පිරිපහදු නොකළ කෘතිම ස්වාභාවික වායුවෙන්. . අනෙක් ඒවාට වඩා පළමු ක්රමයේ වාසිය වන්නේ දැනටමත් පිරිසිදු කරන ලද වායුව මෙතේනේෂන් චක්රයට ඇතුල් වීමයි. දෙවන ක්රමයේ වාසි වන්නේ මීතේන් ප්රතික්රියාකාරකය අතිරික්ත ජල වාෂ්ප සමඟ ක්රියා කළ හැකි අතර, කාබන් සෑදීම සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.

මෙම ප්‍රදේශවල වැඩ කටයුතු Paul Scherrer ආයතනයේ (ස්විට්සර්ලන්තය) සිදු කෙරෙමින් පවතින අතර, විශේෂයෙන්ම, EU BioSNG රාමුව තුළ නව තාක්ෂණයන් (උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරී සුළි ස්ථර වල) භාවිතා කරමින් ජෛව ස්කන්ධයෙන් මීතේන් නිෂ්පාදනය කිරීමේ වැඩසටහන ලිවීමට සහභාගී විය. ව්යාපෘතිය. මෙම තාක්ෂණය ඔස්ට්‍රියාවේ Gussing නගරයේ තාප බලාගාරයේ ප්‍රායෝගිකව ක්‍රියාත්මක කරන ලදී. 2009 දී ආරම්භ කරන ලද මීතේන් සංස්ලේෂණ බලාගාරය මෙගාවොට් 1 ක බලයක් ඇති අතර ලී කැබලි මත ධාවනය වේ. ස්වීඩනයේ ගොතන්බර්ග් හි ලී වලින් මීතේන් නිෂ්පාදනය කිරීමේ මෙගාවොට් 30 ක ව්‍යාපෘතියක් මේ වන විට සාකච්ඡා වෙමින් පවතී. ජර්මනියේ (Stuttgart, ZSW), නෙදර්ලන්තයේ (බලශක්ති පර්යේෂණ මධ්‍යස්ථානය, ECN) සහ ග්‍රාස් (ඔස්ට්‍රියාව) හි තාක්ෂණික විශ්ව විද්‍යාලයේ තාප ඉංජිනේරු ආයතනයේ Pfaffenhofen an der Ilm හි Agnion සමාගම සමඟ සහයෝගයෙන් සමාන වැඩ කටයුතු සිදු කෙරේ. ( ජර්මනිය).

ජෛව ස්කන්ධයෙන් මීතේන් සංස්ලේෂණයේ කාර්යක්ෂමතාව

ක්‍රියාවලියේ සෑම අදියරකදීම මීතේන් නිපදවන විට, ඕනෑම සංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලියකදී මෙන්, පාඩු නොවැළැක්විය හැකිය. බාහිර තාප ප්‍රතික්‍රියා සිදු වූ විට, තාපය ඉවත් කරනු ලැබේ, සංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලියේදී රසායනිකව බැඳී ඇති ශක්තියට වඩා වැඩි ශක්ති අන්තර්ගතය නිමි සංශ්ලේෂණ නිෂ්පාදනයේ තිබිය නොහැක. මීතේනේෂන් සඳහා, මෙයින් අදහස් කරන්නේ භාවිතා කරන ජෛව ස්කන්ධයෙන් ශක්තියෙන් ආසන්න වශයෙන් 60% ක් පමණක් නිමි භාණ්ඩය - SNG තුළ රඳවා තබා ඇති බවයි.

නමුත් ප්රතික්ෂේප කරන ලද තාපය 200 සිට 400 ° C දක්වා ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ඇති බැවින්, එය වෙබ් අඩවියේ භාවිතා කළ හැකිය. මෙම හේතුව නිසා, කුඩා මීතේන් සංස්ලේෂණ ශාක විශේෂයෙන් ලාභදායී බවට පත් වේ, අපද්‍රව්‍ය තාපය 100% ක් භාවිතා කිරීමේ ගැටළුව විසඳීමට හැකි බැවින්, උදාහරණයක් ලෙස, පුද්ගලික කුටුම්භ, ගොවිපල උණුසුම් කිරීම, වියළන සංකීර්ණවල භාවිතා කිරීම යනාදිය භාවිතා කළ නොහැක. 50% ක් දක්වා ජල වාෂ්ප අඩංගු ශෝධනය නොකළ සින්ගස්වල ජල වාෂ්ප ඝනීභවනය වන තාපය පමණක් ගෑස්කරණයෙන් සහ මෙතේනේෂන් වලින් පමණක් අපතේ යයි. ගෑස් ජාලයට සහ ගෑස් ගබඩා පහසුකම් සඳහා තාපය සහ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස SNG අලෙවිය සම්පූර්ණයෙන්ම භාවිතා කිරීමත් සමඟ සමස්ත කාර්යක්ෂමතාවය 95% කට ආසන්න වේ. එවැනි ව්යාපෘති සඳහා ආපසු ගෙවීමේ කාලය වසර කිහිපයක් පමණි.

ස්වාභාවික වායු සෑම විටම ඝන ජෛව ස්කන්ධ ඉන්ධනවලට වඩා සැලකිය යුතු ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයකින් භාවිතා කළ හැකි නිසා, ඝන ජෛව ඉන්ධන සෘජුවම පුළුස්සා දැමීමට වඩා ලීවලින් ලබා ගන්නා මීතේන් භාවිතා කිරීම වඩාත් යෝග්ය වේ. හේතුව: ගෑස් හෝ වාෂ්ප ටර්බයින බලාගාරයක විදුලිය නිපදවීම සඳහා ස්වාභාවික වායු භාවිතා කරන විට, විදුලියෙන් 60% ක් දක්වා ලබා ගන්නා අතර, ජෛව ස්කන්ධයෙන් ඝන ඉන්ධන දහනය කිරීමේදී, 30% ට වැඩි විදුලි නිෂ්පාදනයක් සහිත ව්යාපෘති ක්රියාත්මක කිරීම ඉතා අපහසු වේ. . එසේම, විමධ්‍යගත විදුලිය උත්පාදනය 1 mW/h දක්වා, කාබනික චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් (ORC-ක්‍රියාවලියක්) භාවිතා කරමින් සහ ඝන ජෛව ඉන්ධන දහනය කරන තාප බලාගාරවලට වඩා සංශ්ලේෂණ වායුව භාවිතා කරන සමජනන වායු බලාගාර වඩාත් ඵලදායී වේ.

එවැනි තාප බලාගාරවල ක්‍රියාකාරිත්වය පදනම් වී ඇත්තේ ඉහළ අණුක බරක් සහිත (තාප තෙල්, කාබනික වාෂ්පීකරණ ද්‍රව්‍ය) වැඩ කරන තරලයක තාප ගතික සංසරණ ක්‍රියාවලියේ (ORC - කාබනික රැන්කයින් චක්‍රයේ) චක්‍ර අනුපිළිවෙලක් මත ය. සංසරණ පොම්පය වැඩ කරන තරලය ඉහළ උෂ්ණත්ව කාබනික සිසිලන තාපන හුවමාරුකාරකයට පොම්ප කරයි, එය වාෂ්ප වී යයි. ද්‍රව වාෂ්ප ටර්බයිනය ධාවනය කරයි, ඉන්පසු එය ඊළඟ තාපන හුවමාරුකාරකයට ඇතුළු වන අතර එහිදී එය ජලයෙන් හෝ වාතයෙන් සිසිල් වී ඝනීභවනය වේ. ඝනීභවනය සංසරණ පොම්ප එකතු කරන්නාට ඇතුල් වන අතර තාප ගතික චක්රය (ORC) නැවත සිදු වේ. සිසිලනකාරකය හෝ සිසිලනකාරකය ටර්බයිනය හෝ වැඩ කරන තරලය සමඟ සෘජුව සම්බන්ධ නොවේ. ORC ක්‍රියාවලිය හරහා, තාප බලාගාර ඉහළ බලයක්, විශ්වාසනීය ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහ පිරිවැය-ඵලදායී බවක් ලබා ගනී.

Biomethane භාවිතා කරන විට පමණක් තාප ශක්තිය නිපදවීම පවා සාම්ප්රදායික තාප උත්පාදන ක්රම සමඟ තරඟකාරී වේ. දැව මෙතේනේෂන් ක්‍රියාවලියෙන් ලැබෙන අපද්‍රව්‍ය තාපය වෙබ් අඩවියේ (විමධ්‍යගත) භාවිතා කරන්නේ නම් සහ නිපදවන වායුව ස්වාභාවික වායු ගබඩා ස්ථානයකට ඇතුළු වුවහොත්, සමස්ත උපයෝගිතා අනුපාතය 93% ක් ලබා ගනී, එය සාක්ෂාත් කර නොගනී, උදාහරණයක් ලෙස තාප බලාගාර භාවිතා කිරීමෙන්. දැව චිප්ස් හෝ පෙති (දුම්රිය ස්ථානයේම කාර්යක්ෂමතාව අඩු වන අතර ඊට අමතරව තාපන ජාල වල පාඩු ඇත).

ස්වභාවික ගුණාත්මක බවින් යුත් සකස් කරන ලද සංශ්ලේෂණ වායුව සමඟින්, විශාල ගෑස් මත ක්‍රියාත්මක වන තාප බලාගාරවලට ස්වාභාවික වායු සමඟ සම-දහනය සඳහා “පිරිසිදු නොකළ” සංශ්ලේෂණ වායුව ද භාවිතා කළ හැකි අතර එමඟින් ජනනය කරන බලශක්ති පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරනු ඇත.

ජෛව ස්කන්ධ වායු ද ෆොසිල ස්වභාවික වායු ද?

සින්තටික් ස්වභාවික වායුව (SNG) යනු ස්වභාවික වායුවට සමාන ලක්ෂණ ඇති පිරිසිදු කරන ලද කෘතිම වායුවකි.

ඇග්නියන් සමාගමේ ගණනය කිරීම්වලට අනුව, මෙගාවොට් 1ක් දක්වා වූ ශාකවල දැව චිප්ස් වලින් SNG නිෂ්පාදනය කිරීමේ පිරිවැය යුරෝ ශත 8-10/kWh වේ.

ජෛව මීතේන් නිෂ්පාදනය කිරීමේ පිරිවැය පොසිල ස්වාභාවික වායු නිස්සාරණය සහ ප්‍රවාහනය කිරීම හා සැසඳිය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, එවැනි නිෂ්පාදනයක් දැනට තරඟකාරී නොවේ. සෑම දෙයක්ම ලෝක තෙල් මිල මත රඳා පවතී. උදාහරණයක් ලෙස බොරතෙල් මිල බැරලයකට ඩොලර් 100 ක් නම්, කාර්මික ගනුදෙනුකරුවන් සඳහා ජර්මනියේ ස්වභාවික ගෑස් මිල යුරෝ ශත 5-6/kWh වේ. පුද්ගලික කුටුම්භ සඳහා මිල වැඩි වනු ඇත - 8-10 යුරෝ ශත / kWh. බැරලයකට ඩොලර් 200කට වඩා වැඩි තෙල් මිලක් නැවත නැවතත් පුරෝකථනය කිරීමත් සමඟ, ස්වාභාවික ගෑස් කාර්මික පාරිභෝගිකයින්ට පවා යුරෝ ශත 10/kWh ට වඩා වැඩි මුදලක් වැය වනු ඇත. මෙම කොන්දේසිය යටතේ, RES නීතිය යටතේ සහනාධාර නොමැතිව වුවද ජෛව ස්කන්ධයෙන් SNG නිෂ්පාදනය ආර්ථික වශයෙන් ශක්‍ය විය හැකිය. සහ යුක්රේනයේ, වත්මන් මිල ගණන් අනුව, සංශ්ලේෂණ වායුව ස්වභාවික ගෑස් වලට වඩා දෙගුණයක් ලාභදායී වේ. ඔවුන් sawdust, පිදුරු, පීට් සහ ගල් අඟුරු මිශ්‍රණයක් ගෑස්කරණය කිරීමෙන් සංශ්ලේෂණ වායුව නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා ඔවුන්ගේම ව්‍යාපෘතියක් සංවර්ධනය කරමින් සිටී. එහි සංයුතිය: 25-30% දක්වා මීතේන්, 30-35% කාබන් මොනොක්සයිඩ්, සහ ඉතිරි 6% නයිට්රජන් සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ්.

වර්තමානයේ, ලෝකයේ බලශක්ති අවශ්‍යතා දළ වශයෙන් ටොන් බිලියන 11-12 ඉන්ධන සමාන (ce) ප්‍රමාණයක් වන අතර එය තෙල් හා ගෑස් වලින් 58-60% කින් සපුරාලයි. වාර්ෂිකව පුනර්ජනනීය ශාක ජෛව ස්කන්ධයේ බලශක්ති සම්පත් නිපදවන තෙල් පරිමාවට වඩා 25 ගුණයකින් වැඩි ය. දැනට, දැවෙන ශාක ජෛව ස්කන්ධය පරිභෝජනය කරන බලශක්ති සම්පත් වලින් ආසන්න වශයෙන් 10% ක් (ආසන්න වශයෙන් ඉන්ධන ටොන් බිලියන 1 කට සමාන) වේ, අනාගතයේ දී ජෛව ස්කන්ධ භාවිතය එහි සැකසුම් නිෂ්පාදන (දියර, ඝණ ඉන්ධන) ආකාරයෙන් සැලකිය යුතු ලෙස පුළුල් වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. , ආදිය) සහ, පළමුවෙන්ම, එකතු වන හා දිරාපත් වන, පරිසරය දූෂණය කරන අපද්රව්ය.

තෙල් සහ ස්වාභාවික වායු සඳහා ඇති ඉල්ලුම වැඩි වනු ඇති අතර, ඒ සමගම, ශාක ජෛව ස්කන්ධය (එහි සෘජු දහනයට අමතරව) බලශක්ති භාවිතයේ ක්රම වැඩිදියුණු කරනු ඇත. නිසැකවම, ජෛව බලශක්තිය සඳහා මෙම අපූරු අනාගතයේදී, ඉහත විස්තර කර ඇති තාක්ෂණයන් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් කාර්මික මට්ටමකින් ඉල්ලුමක් පවතිනු ඇත. ඕනෑම අවස්ථාවක, මට එය විශ්වාස කිරීමට අවශ්යයි.

සර්ජි පෙරෙදෙරි,
EKO Holz-und Pellethandel GmbH,
ඩසල්ඩෝෆ්, ජර්මනිය