С. К. Кабиева, Н. Г. Амантаев, Л. П. Ивлева, С. Н
жүктеу/скачать 3,87 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ӘЛЕМДІК ТРЕНД – БИООТЫН ӨНДІРІСІ Қарағанды 2016 Мазмұны
- 1 Биоэнергетиканың даму тарихы
| Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Қарағанды мемлекеттік техникалық университетінің - Қазақстан Республикасының Тұңғыш Президентінің білім ордасы С.К. Кабиева, Н.Г. Амантаев, Л.П. Ивлева, С.Н. Дербуш ӘЛЕМДІК ТРЕНД – БИООТЫН ӨНДІРІСІ Қарағанды 2016 Мазмұны
Кіріспе Заманауи экономиканың болашақ бағыттарының бірі биоэнергетиканың дамуы болып табылады. Әлем елдерінің биоэнергетикаға бет бұруына көптеген факторлар әсер етуде. Еуропа елдері биоотын нарығының дамуын белсенді қолдауда, себебі ол елдерде көмір мен мұнайдың тапшылығы басым. Оған қосымша - Киото хаттамасы. Экологиялық мәселелердің салдарынан біздің мемлекетімізді биотын өндіру мәселесі ойландыруда [2]. Н.Ә. Назарбаев өзінің Қазақстан еліне жолдауында энергетиканың дәстүрлі және альтернативті түрлері дамиды деп атап көрсеткен болатын [3]. Альтернативті биологиялық отынды қолданудың негізгі практикалық құндылығы – белгілі бір шектеулі көлемде олар дәстүрлі «қазбалалар» отынмен біріктіріліп, олар қолданыстағы энергетикалық жүйеде пайданылады. «Биоэнергетика» - биологиялық әр түрлі жаңғыртылған шикізаттан өндірістік масштабта энергияны алу. Мұндай шикізатты және оның туындысын биоотын деп атайды. Бірақ энергия тасымалдаушылықтың бұл түрі өкінішке орай таусылмас пайдалы қазбалы отынның салдарынан дәстүрлі бағаланған жоқ. Тек, соңғы жылдары ғана биоотынды қолданудың артықшылдығын растайтын айқын фактілерге энергетиктер назар аудара бастады. Альтернативті энергияның арзан және қолжетімді көзі биомасса болып табылады – тірі және өлі материя, өсімдіктердің, жануарлардың, әр түрлі өндірістердің қалдықтары және т.б. Қазіргі уақытта энергия тасымалдаушылықтың бұл түрі ғаламшарда ресурстарды тұтынудың жалпы шамамен 15% қамтиды. Қазақстанда ауыл шаруашылық өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеу мүмкіндігі жылына 35 млрд. кВтсағ және 44 Гкал жылу энергиясы шығуымен бағаланып отыр. Еліміздің энергетикалық балансында биоотын үлесінің тарапы бойынша Қазақстан Батыс Еуропадан айтарлықтай кейін қалуына қарамастан біз осы салада бизнесті дамыту үшін үлкен мүмкіндік бар деп болжануда. Бұл жерде жаңа технологиялар және оларды енгізу, өндірістік жабдықтарды жасап шығару және оларды іске асыру туралы сөз қозғалып отыр. Бұл салада көптеген жеке компаниялар белсенді жұмыс істейді. Сондықтан да, биоотын өндiрiсi саласына мемлекет бақылау жүргізу тиіс [2, 4]. Қазақстанда биоэкономиканың қарқынды дамуына инновациялық әдістер мүмкіндік береді, мысалы биоспиртті өндіру үшін қолданылатын шикізат жазғы бидайдың жұмсақ сорттары (қатты бидайлар азық-түлік мақсатында қолданылады) және жасыл өсімдік массасы (1 сурет). 1 Биоэнергетиканың даму тарихы Ғалымдар биоэнергетиканың пайда болуын энергияның көзі ретінде биомассаны пайдалануымен байланыстырады. Адамзат баласы отты байқағанан бастап энергияның көзі ретінде биомассаны пайдалана бастады. Бірақ ол уақытта биоэнергетика түсінігі қалыптасқан жоқ болатын. 1885 жылы биомассаның биологиялық ыдырауы процесі кезінде түзілетін биогаздың алынуының өндірістік жолдары ғалымдарға белгілі болды. Бірақ, сол уақыттан бастап биоэнергетиканың ресми пайда болуы деп есептелінеді. 
1 сурет - Биоотын – отынның альтернативті түрі Автомобиль дәуірінің басында Рудольф Дизель отын ретінде өсімдік майын пайдалану туралы болжаған: «отын ретінде өсімдік майын пайдалану бүгінде елеусіз болуы мүмкін, бірақ уақыт өте келе ол мұнай мен көмір өнімі сияқты маңызды болмақ». Нобель сыйлығының лауреаты академик Николай Николаевич Семенов «болашақта дәстүрлі отын ресурстарының сарқылуы және атмосферада көмірқышқыл газының жедел артуы адамзаттың алдында әлемдік энергияның түбегейлі жаңа базасын құру туралы мәселесін алға қояды. Бізге осы базаны құру үшін уақыт аз, шамасы жүз жыл» деп жазған болатын. Осыған байланысты, биоотын индустриясының дамуы - ағаштан көмірге, көмірден мұнай өнімдеріне, мұнай өнімдерінен газға өту тәрізді технологиялық дамудың табиғи үдерісі басталды. Биоотынды бірінші болып Бризилия елі алды. Биоотынның жасалуының бірінші қадамы бутанолдың (бутил спиртінің) пайда болуымен іске асырылды. Ол уақытта Хаим Вейцман Clostridia acetobutylicum бактериясын пайдалану арқылы ферментация әдісін қолданып патент алды. Бұл ацетонды өндіретін микроағза. І дүниежүзілік соғысы кезінде Англия елі ацетонды бөліп алып кейінен оқ дәріні түтінсіз өндіру үшін ацетонды өндіру құқығын беруге жас микробиологқа өтініш білдірді. 1920 жылға дейін ацетонды алу үрдісі өзгерілген жоқ. Бірақ әр бір литр ацетонды ферментациялау уақытында қосымша екі литр бутанол өндірілген болатын, тек 1927 жылы үрдістің негізгі өнімі бутанол, ал ацетон жанама өнімі болды. Осылайша, ХХ ғасырдың бірінші жартысында биобутанол жүгеріден немесе Clostridium acetobutylicum бактерия арқылы ферментация жолымен алынған сірнеден өндірілді. Нәтижесінде ацетон, бутанол және этанол алынды. Әрине, биоотының дамуына автомобиль саласының тарихына мән беріледі. Биоотынды жеке биоотынның негізгі тұтынушысы мен бағагерін бөлек қарастыру мүмкін емес. 1826 жылы американдық өнертапқыш Самуил Moри жағармай ретінде спирт пен скипидар атқаратын қозғалтқыш ойлап тапты. Кеме мен бумен жүретін машиналардың жағармайы ретінде өсімдік майын қолдануға болады деп дәлелденген. 1876 жылы неміс өнертапқышы Николас Отто этанолмен іске қосылатын әлемдегі алғашқы төрт тактілі іштен жанатын қозғалтқыш жасап шығарды (2 сурет). Осындай қозғалтқыштың әртүрлі модификацияларын әлі күнге дейін адамзат пайдаланады. Одан да көп ерекше жобалар жасалды. Мысалы, 1895 жылы Рудольф Дизель жержаңғақ майын пайдалану арқылы дизельді мотордың түрін ұсынды. Неміс инженерлері Готлиб Даймлер мен Карл Бенцтің автокөліктері бензин отынымен он жылдай қолданыста болғанға қарамастан, 1896 жылы құрылған Генри Фордтың бірінші «квадрицикліне» Рудольф Дизель спиртпен жұмыс істейтін дизельды мотор ойлап тапты. Форд спиртпен жүретін автокөліктердің болашағына сенімді болды, ол өз тарапынан ауқымды қаражат бөліп АҚШ-тың Солтүстік Батысында спирт айыратын зауыт салды. Техаста мұнайды өндіру бастағанан кейін бензиннің литрі 5 центке төмендеп, спирттің құны 7 центті құрады. Қант өндірісінің қалдықтарынан өндіріле бастағаның салдарынан спирттің бағасы төмендей бастады. Германияның Техникалық қызметі бензин араласқан спирттің қоспасын автокөліктерге пайдалану мәліметтерін жете жинақтап отының жаңа түрінің артықшылықтары туралы қорытындыға келді. 
2 сурет – Scania OmniCity – этанолмен жүретін автобус Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде көптеген елдердің автокөліктері бензинмен қатар этанолды отын ретінде қолданды. Соғыстан кейін этанолдың позициясы күшті болды. 1940 жылдың басында мұнай өндірістері орналасқан аудандармен қатынас болған жоқ, немістер бұл кезде өздерінің танкілеріне соя және рапс майын құйды, бірақ бұл үшін қозғалтқыштарды қайта жөндеу талап еткен жоқ. Біздің де Т-34 өсімдік майын жанармай ретінде қолданған. Адамзат баласы биогазды қолдануды бұрынан үйренген. Біздің ғасырымызға дейін 1-ші мыңжылдықта қазіргі Германия Федеративтік Республиканың территориясында қарапайым биогазды құрылғылар қолданылған. Эльба бассейінің ми батпақты жерлерінде мекендейтін Алемандар ми батпақтағы суда тырбиып өскен бұтақ ағаштарда Айдаһар бар деп есептеген. Ми батпақтың шұңқырларында жинақталан жанар газдарды – Айдаһардың тыныс алуы деп есептеген. Айдаһардың көңілін аулау үшін құрбандық шалып және ол жерге тағамдардың қалдықтарын тастаған. Ол жерге Айдаһар түнде келіп және оның тыныс алуы шұңқырларда қалып қояды деп адамдар сенген. Алемандар теріден тент тігуді үйреніп, онымен ми батпақты жауып, газды теріден жасалған құбырлар арқылы тұрғын үйлеріне тартып ас әзірлеуге қолданған. XVII ғасырда Ян Баптист Ван Гельмонт ыдыраған биомасса жанатын газ түзетінін анықтаған. 1776 жылы Алессандро Вольта ыдырап жатқан биомассаның мөлшері мен өндірілген газдың көлемі арасында байланыс болуы туралы қорытындыға келді. 1808 жылы Хэмфри Дэви биогаздан метанды анықтады. Бірінші құжаттандырылған биогазды құрылғы 1859 жылы Үндістан елінің Бомбей қаласында құрылды. 1895 жылы биогазды Британия елінде жарықты жақсарту үшін қолданған. Ғасырлар өтседе адамзат биогазды әртүрлі энергиялық сұрақтарды шешу үшін тиімді қолдануға ұмтылуда: тұрғын үйді жылытуға, электрэнергия алуға, автокөлік отынын өндіруге және т.б. Сонымен қатар, оның өндіріс механизмі үнемі жетілдіріліп отырады, сапасы жоғары отын өндіру үшін тиімді және экономды әдістер жасалуда. Қазіргі күні адамзат биогазды әр түрлі заттардан алуды үйренуде, әліде шамасы көптеген жаңа жолдарын ойлап табуда. жүктеу/скачать 3,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|