Projekt badawczy HYVOLUTION (2006-2010) Krzysztof Urbaniec Politechnika Warszawska Konferencja STC, Warszawa, 17-18.02.2011 1
HYVOLUTION 2006-2010 (6 Program Ramowy UE) Budżet 14 mln EUR Produkcja czystego wodoru z biomasy metodą nietermiczną Food & Biobased Research (Holandia) - koordynator Wiedemann Polska, PW - CERED 9 firm Francja, Holandia, Niemcy, Rosja, Wielka Brytania, Włochy 10 instytutów i uczelni Austria, Grecja, Holandia, Niemcy,Rep. Płd Afryki, Rosja, Szwecja, Turcja, Węgry 2
Dlaczego wodór: wartość opałowa 3 razy większa od benzyny para wodna jedynym produktem spalania sprawność ogniw paliwowych 50-60% Stan wdrożeń (wodór w butlach 300-700 bar): napędy łodzi podwodnych, inne cele wojskowe rezerwowe zasilanie elektryczne 200-400 kw MAZDA seryjna produkcja samochodów osob. DAIMLER, MAN prototypowe autobusy 3
Dlaczego wodór z fermentacji biomasy: potencjalnie korzystniejszy od innych biopaliw możliwość wykorzystania odpadów i produktów ubocznych sektora rolno-spożywczego temperatura procesu max. 80-180 o C, niskie ciśnienie możliwość budowy niewielkich instalacji w pobliżu źródeł biomasy 4
CEL GŁÓWNY: Opracowanie procesu technologicznego rokującego opłacalność 5
CELE CZĄSTKOWE Rozpoznanie najlepszych surowców i sposobów ich przygotowania do fermentacji Dobór najkorzystniejszych szczepów bakterii Optymalizacja parametrów procesu Bioreaktory i urządzenia do wzbogacania gazu konstrukcja, testy prototypów Projekt studialny wytwórni wodoru (dwa warianty) Rozpoznanie warunków i potencjalnych efektów wdrożenia 6
Surowce: buraki cukrowe, odpady ziemniaczane, słoma jęczmienna, (otręby pszenne) Bakterie / proces: - termofilne 72 o C Caldicellulosiraptor saccharolyticus, Thermotoga neapolitana - fotoheterotroficzne 30 o C Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter pneumonas Bioreaktor termofilny dwustrefowy, fotobioreaktor rurowy albo panelowy 7
8
9
nutrient solution THERMOPHILIC FERMENTATION CO2+H2+H2O 627 64,4 degassing Storage Settling Tank 3 V=250m 35 90 2485,5 67,5 Glucose Heater feed 50,5 kw 70 17498,6 cont. of sugar 50g/l Pressure kpa Temperature C HCL acid Mass Flow Rate kg/hr Reactor ph correction Heater 250 kw ph 6 71 V=150m 3 200000 70 70 50 50 Pump recycling (10 kw) make up water 604 kw 30 Heat exchanger Cooler 120000 Splitter- Analyzer 34349 nutrient solution Photofermentor Pump (8 kw) Pump (2,2 kw) PHOTOFERMENTATION 30 acetic acid 100 mmol/l 200 135013,1 200 101 recycling waste biomass from settling CO2+H2+H20 V=150m 3 882 effluent H2O 153467 Splitter 18453,9 waste biomass from settling 10
11
12
13
Cukrownia 10 000 t/d + wytwórnia wodoru 1440 kg/d Fermentacja termofilna i wzbogacanie gazu Fotofermentacja - bioreaktor rurowy 14
Cukrownia 10 000 t/d + wytwórnia wodoru 1440 kg/d Fotofermentacja - bioreaktor panelowy Fermentacja termofilna i wzbogacanie gazu 15
Uwagi końcowe Nie osiągnięto celu głównego, potrzebne dalsze prace Najkorzystniejsze surowce: burak cukrowy, odpady ziemniaczane (słoma jęczmienna) Bakterie genetycznie zmodyfikowane poprawiają efekty fotofermentacji Wodorowa fermentacja termofilna możliwa do wdrożenia w połączeniu z produkcją biogazu 16
Produkcja wodoru w cukrowni z biogazownią biogaz melas sok surowy, sok gęsty (wysłodki) BIOGAZOWNIA inne surowce do przetworzenia na biogaz 17
Witryny internetowe: www.cered.pw.plock.pl www.zap.pw.plock.pl Dziękuję za uwagę! Konferencja STC, 17-18.02.2011 18