Как да произвеждаме метан от плевелни треви

От години учените изследват начини за извличане на метанов газ от храносмилателните отпадъци на тревопасни селскостопански животни. Съществува обаче и друг подходящ източник – определени плевелни треви, които осигуряват суровина за производство на метан в резервоари, където никога не би стъпила истинска крава. Чрез термохимична предварителна обработка производството на метан като биогориво използва анаеробни процеси, подобни на тези в прегряла компостна купа. Люцерната, канарската трева, бермудската трева и слоновата трева са добри суровини, но най-богати източници се оказват видовете switchgrass (Panicum virgatum) и Miscanthus.

Какво ще ви е необходимо

• 50–100 акра насаждения от switchgrass или Miscanthus
• Мелнични ножове или камъни
• Хидролизатор, работещ под налягане
• Комплект за измерване на pH
• Азотна или сярна киселина
• Резервоар-ферментатор (дигестер)
• Стартови ензими
• Резервоар за съхранение

Инструкции

Стъпка 1: Приберете и смелете тревата

Приберете switchgrass или другата тревна култура, когато е напълно узряла – така гарантирате най-високото съдържание на целулоза, хемицелулоза и лигнин, които заедно образуват суровината, известна като лигноцелулоза. Именно те доставят захарите и въглерода, необходими за ферментацията, при която се образува метан – газ, съставен от един въглероден и четири водородни атома. След прибирането смелете тревата на ситни частици.

Стъпка 2: Извършете топлинна обработка с пара

Поставете смляната трева (биомасата) в стоманен резервоар и я обработете с пара под налягане при температура до 460°F (около 238°C) за няколко минути, за да стартира хидролизата – процесът на въвеждане на водород. Колкото по-високо е съдържанието на влага в биомасата, толкова по-дълга трябва да е предварителната обработка, за да се разтвори оптималното количество хемицелулоза. След това пуснете налягането и охладете биомасата бързо.

Стъпка 3: Проверете и коригирайте pH

Измерете pH на биомасата, като потопите лакмусовата хартия от измервателния комплекта във влажната маса. За да ферментира правилно, pH трябва да е между 3.0 и 4.0. Ако стойността е твърде висока, приложете киселинна обработка с разредена азотна или сярна киселина – това ще понижи pH и ще стимулира допълнителна хидролиза.

Стъпка 4: Ферментирайте в дигестер

Прехвърлете охладената биомаса в затворен контейнер, наречен дигестер, за да ферментира. Периодично охлаждайте съда с лед, за да поддържате температурата около 90°F (приблизително 32°C) – така се постига максимално производство. Метаногенните микроорганизми разграждат лигноцелулозата в киселата среда и произвеждат течен етанол и метанов газ.

Стъпка 5: Съберете и съхранете газа

Извличайте готовия метанов газ през тръбата в горната част на дигестера, докато той се отделя от биомасата. Съхранявайте газа в специални резервоари за бъдеща употреба.