РОЗРОБЛЕННЯ КОМПЛЕКСНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ЗАМІЩЕННЯ ВИКОПНИХ ЕНЕРГОНОСІЇВ ПОБІЧНИМИ ПРОДУКТАМИ ВИРОБНИЦТВА БІОЕТАНОЛУ

С. Циганков; Т. Іванова; С. Співак; К. Лукашевич; Я. Блюм

doi:10.15407/scine20.05.053

Автор(и)

С. Циганков Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України» https://orcid.org/0000-0002-4166-4124
Т. Іванова Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України» https://orcid.org/0000-0002-5219-8034
С. Співак Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України» https://orcid.org/0000-0002-1928-2744
К. Лукашевич Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України» https://orcid.org/0000-0002-8682-9623
Я. Блюм Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України» https://orcid.org/0000-0001-7078-7548

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine20.05.053

Ключові слова:

біоетанол, післяспиртова барда, відходи, бурякова вінаса, концентрування, спалювання концентрату вінаси, поновлювана енергетична сировина

Анотація

Вступ. При виробництві біоетанолу утворюється значна кількість рідких відходів — післяспиртової барди (вінаси), скиди якої призводять до суттєвого забруднення довкілля та загибелі живого. Вінасу можливо використовувати як паливо для промислових котелень при концентруванні її до вмісту 55—60 % сухих речовин. Зола після її спалювання багата на мінеральні речовини, зокрема солі калію, і може використовуватися як добриво.
Проблематика. Запропоновані і реалізовані технологічні рішення дозволяють значно скоротити енергетичні витрати на виробництво біопалив і вийти на вищий за світові аналоги рівень енерговитрат. Концептуальні рішення дають можливість підприємствам з виробництва біопалив повністю перейти на енергетичне самозабезпечення через
використання відходів біомаси як палива.
Мета. Розроблення технології заміщення викопних енергоносіїв на підприємствах з отримання біоетанолу відходами його виробництва, що дозволить збільшити виробництво палива на основі відновлювальних джерел енергії та підвищити енергонезалежність й екологічну безпеку України.
Матеріали й методи. Сухі речовини у вінасі визначали рефрактометричним методом та методом висушування до постійної маси при температурі 105 ^oС. Зольність досліджували шляхом спалювання наважки у муфельній печі при температурі 700—900 ^oС до повного озолення із наступним визначенням кількості неспаленого залишку.
Результати. Визначено фізико-хімічні показники для нативної та концентрованої вінаси. Подано загальний вигляд, мнемосхему автоматизованої системи управління випарною установкою для концентрування вінаси, яку надалі можна використовувати як паливо для виробництва технологічної пари на біоетанольних заводах.
Висновки. Концентрування вінаси потрібно здійснювати на вакуум-випарних установках, енергетично інтегрованих із установками із дистилювання і ректифікації етанолу. Розробленa та впроваджена технологія дозволяє отримувати паливо з відходів для забезпечення енергонезалежності основного промислового виробництва біоетанолу.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Carrilho, E. N. V. M., Labuto, G., Kamogawa, M. Y. (2016). Destination of vinasse, a residue from alcohol industry. Envi ron mental materials and waste. (Eds. Prasad, M. N. V., K. Shih). Elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803837-6.00002-0 .

Ivanova, T., Tsygankov, S., Titova, L., Dzyhun, L., Klechak, I., Bisko, N. (2023). Vinasse utilization into valuable products. (Eds. Stabnikova O., Shevchenko O., Stabnikov V., Paredes-López O.). Bioconversion of wastes to value-added products. Series: Food Biotechnology and Engineering. Taylor & Fransis Group: CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003329671-9 .

Lorenzo-Santiago, M. A., Camacho-Ruíz, R. M., García-Hernández, E., Rendón-Villalobos, R., Rodriguez-Campos, J., Contreras-Ramos, S. M. (2023). Conversion of residual sugars from vinasses to 5-Hydroxymethyl furfural (5-HMF) and phenolic compounds using ion exchange resins and thermal treatment. Environmental Technology and Innovation, 32, 103354. https://doi.org/10.1016/j.eti.2023.103354.

Syaichurrozi, I., Sarto, S., Sediawan, W. B., Hidayat, M. (2020). Mechanistic models of electrocoagulation kinetics of pollutant removal in vinasse waste: Eff ect of voltage. Journal of Water Process Engineering, 36, 101312. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101312 .

Syaichurrozi, I. (2016). Review — Biogas technology to treat bioethanol vinasse. Waste Technology, 4(1), 16—23. https://doi.org/10.12777/wastech.4.1.16-23 .

Hakika, D. C., Sarto, S., Mindaryani, A., Hidayat, M. (2019). Decreasing COD in sugarcane vinasse using the Fenton reaction: the eff ect of processing parameters. Catalysts, 9(11), 881. https://doi.org/10.3390/catal9110881.

Nakashima, R. N., de Oliveira Junior, S. (2020). Comparative exergy assessment of vinasse disposal alternatives: Concentration, anaerobic digestion and fertirrigation. Renewable Energy, 147, 1969—1978. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.09.124 .

Jiang, K., Xing, R., Luo, Zh., Huang, W., Yi, F., Men, Y., Zhao, N., Chang, Zh., Zhao, J., Pan, B., Shen, G. (2024). Pollutant emissions from biomass burning: A review on emission characteristics, environmental impacts, and research perspectives. Particuology, 85, 296—309. https://doi.org/10.1016/j.partic.2023.07.012.

Kravchenko, I. S., Lepekha, M. O., Novytska, N. V., Pasichnyi, M. D., Ryabchyn, O. M., Khlebnikova, I. I., Shumskyi, O. O. (2021). Ways of improving the tax on greenhouse gas emissions in Ukraine: a monograph. Irpin [in Ukrainian].

Awasthi, M. K., Sar, T., Gowd, S. C., Rajendran, K., Kumar, V., Sarsaiya. S., Li, Y., Sindhu, R., Binod, P., Zhang, Z., Pandey, A., Taherzadeh, M. J. (2023). A comprehensive review on thermochemical, and biochemical conversion methods of lignocellulosic biomass into valuable end product. Fuel, 342, 127790. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.127790.

Chibrikov, V., Vakuliuk, P., Hryhorenko, N., Gunko, S., Sobczuk, H. (2022). Technological improvement of the Sorghum saccharatum syrup production by membrane technologies. Journal of Water and Land Development, 54(VII—IX), 131— 137. https://doi.org/10.24425/jwld.2022.141564.

Cortez, L. A. B., Brossard Perez, L. E. (1997). Experiences on vinasse disposal — Part III: Combustion of vinasse-#6 fuel oil emulsions. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 14(1), 9—18. https://doi.org/10.1590/S0104-66321997000100002.

Lodi, A., Modesto, M. (2018). Analysis of the thermal exploitation of the vinasse from sugarcane ethanol production through diff erent confi gurations of an organic rankine cycle. Chemical Engineering Transactions, 65, 619—624. https://doi.org/10.3303/CET1865104 .

Schopf, N., Erbino, P. (2010). Thermal utilisation of vinasse as alternative fuel. In: Hogarth, D.M. (Ed.). Proceedings of the 27th International Society for Sugar Cane Technologists Congress (7—11 March 2010, Veracruz, Mexico). Mexico: Asociaicion de Tecnicos Azucareros de Mexico.

Volodko, O. I., Ivanova, T. S., Kulichkova, G. I., Lukashevych, K. M., Blume, Ya. B., Tsygankov, S. P. (2020). Fermentation of sweet sorghum syrup under reduced pressure for bioethanol production. The Open Agriculture Journal, 14, 235. https://doi.org/10.2174/1874331502014010235.

Husiatynska, N., Hryhorenko, N., Kalenyk, O., Husiatynskyi, M., Teterina, S. (2021). Studying the process of extracting sugary substances from the stalks of sweet sorghum in the technology of making food syrups. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(11), 17—24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237785.

Rakašćan, N. (2022). Cirkularni model proizvodnje biogasa iz silaže sirka (Sorghum bicolor) proizvedenog na degradiranom zemljištu uz primenu digestata kao organskog đubriva. Doctoral dissertation: Životna sredina i održivi razvoj. Univerzitet Singidunum, Beograd.

Rakascan, N., Drazic, G., Popovic, V., Milovanovic, J., Zivanovic, L., Acimic Remikovic Milanovic, T., Ikanovic, J. (2021). Eff ect of digestate from anaerobic digestion on Sorghum bicolor L. production and circular economy. Notulae Bo ta nicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 49(1), 12270. https://doi.org/10.15835/nbha49112270.

Horwitz, W. (2020). AOAC Offi cial Methods of Analysis. 17th ed. Gaithersburg: The Association of Offi cial Analytical Chemists.

Llerena, A. C., Ones, O. P., de Cárdenas, L. Z., de los Ríos, J. L. P. (2021). Techno-Economic Analysis of Vinasse Treatment Alternatives Through Process Simulation: A Case Study of Cuban Distillery. Research Square. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-518806/v1 .