Produkcja metanu (biogazu) w drodze beztlenowej obróbki surowców oraz produkcja etylowego alkoholu przemysłowego w drodze fermentacji z udziałem drożdży to dwa główne przykłady technologii biologicznych, które można wykorzystać do uzyskania z roślin paliwa wyższej jakości.
Otrzymywanie metanu: a) Metan otrzymuje się w laboratorium w wyniku reakcji octanu sodu z wapnem sodowanym.
Istnieją zarówno naturalne, jak i ludzkie źródła emisji metanu. Głównymi źródłami naturalnymi są tereny podmokłe, termity i oceany. Źródła naturalne odpowiadają za 36% emisji metanu. Źródłem zasobów ludzkich są składowiska śmieci i hodowla zwierząt. Jednak najważniejszym źródłem jest produkcja, transport i wykorzystanie paliw kopalnych.
W ciągu ostatnich 150 lat poziom metanu wzrósł ponad dwukrotnie. Wynika to z działalności człowieka, takiej jak wykorzystanie paliw kopalnych i intensywne rolnictwo. Przed rewolucją przemysłową naturalne pochłaniacze utrzymywały poziom metanu w bezpiecznym zakresie.
Otrzymanie metanu z octanu sodu komplikuje fakt, że reakcja ta jest powolna i nauczyciel będzie spędzał dużo czasu na napełnianiu całego gazometru. Dlatego w szkołach, w których dostępny jest gaz, zaleca się używanie go do demonstracji na lekcjach chemii. Gaz ziemny zawiera ponad 90% metanu. Aby usunąć ślady związków nienasyconych, gaz ziemny przepuszcza się przez roztwór nadmanganianu potasu. W miejsce palnika gazowego należy zamocować szklaną rurkę wylotową gazu, którą łączymy z kolbą do przemywania wypełnioną roztworem nadmanganianu potasu. Gazomierz napełnia się gazem wydobywającym się z kolby płuczącej1.
Emisje metanu: źródła ludzkie
Ludzie wytwarzają emisje metanu znacznie szybciej, niż Ziemia jest w stanie je usunąć. Co spowodowało wzrost globalnego poziomu metanu. Od czasu rewolucji przemysłowej poziom metanu znacznie wzrósł. Do tego stopnia, że są teraz 5 razy większe. Od czasu rewolucji przemysłowej wzrasta liczba ludzkich źródeł emisji metanu. Wydobycie paliw kopalnych i intensywna hodowla zwierząt spowodowały wzrost poziomu metanu. Razem te dwa źródła odpowiadają za 60% całkowitej emisji metanu przez człowieka. Inne źródła obejmują składowiska i odpady, spalanie biomasy, uprawę ryżu i biopaliwa.
Choć produkcja metanu i węgla w procesie pirolizy węglowodorów jest teoretycznie możliwa, to brak jest instalacji przemysłowych tego typu.
Jednak produkcję metanu na dużą skalę można osiągnąć jedynie katalitycznie. Jeżeli gaz wodny, zawierający więcej wodoru niż tlenku węgla, przepuści się pod ciśnieniem 100 - 150 am i temperaturze 400 - 450 C przez katalizator składający się z opiłków żelaza z osadzonym na ich powierzchni węglanem potasu, to wraz z warstwą wodną , otrzymuje się również produkt oleisty - syntol. Produkt ten jest mieszaniną alkoholi alifatycznych, aldehydów, ketonów i kwasów tłuszczowych i może być stosowany jako paliwo silnikowe.
Wydobycie, dystrybucja i wykorzystanie paliw kopalnych
Największym źródłem jest produkcja, dystrybucja i spalanie paliw kopalnych. Powoduje to 33% emisji metanu przez człowieka. Emisje metanu powstają wszędzie tam, gdzie występują paliwa kopalne. Jest uwalniany podczas wydobywania paliw kopalnych z ziemi. Niezależnie od tego, czy jest to gaz ziemny, węgiel czy ropa naftowa. W wyniku wszelkiego rodzaju przetwarzania, transportu lub rafinacji paliw kopalnych uwalnia się więcej metanu. Wreszcie, spalanie paliw kopalnych powoduje również produkcję metanu.
Do produkcji metanu oprócz katalizatorów niklowych stosuje się katalizatory platynowe i rubidowe, które nie wymagają wstępnej redukcji ani pasywacji przed operacją. Nie stają się one również piroforyczne podczas użytkowania i nie wymagają pasywacji przed wyładowaniem z reaktora. Wskazane jest, aby spróbować zastosować te katalizatory w przypadkach, gdy koszt sprzętu do odzysku i stabilizacji nie uzasadnia tych kosztów.
Aby uzyskać tytuł licencjata na kierunku
Wykorzystując paliwa kopalne, przyczyniasz się do powstania głównego źródła emisji metanu. Wydobycie, dystrybucja i wykorzystanie paliw kopalnych generuje 110 milionów ton metanu rocznie. Większość emisji metanu jest spowodowana gazem ziemnym. Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego. Zatem wyciek w całej branży powoduje uwolnienie metanu bezpośrednio do atmosfery. Obejmuje to wydobycie, przetwarzanie i transport gazu ziemnego.
Węgiel jest kolejnym ważnym źródłem emisji metanu. Podczas formowania się węgla kieszenie metanu zostają uwięzione wokół i w skale. Działalność wydobywcza węgla powoduje uwolnienie części wychwyconego metanu. Metan emitowany jest z czynnych kopalń podziemnych, lądowych i opuszczonych.
Aby otrzymać metan, można zastosować opisane powyżej ogólne metody produkcji węglowodorów nasyconych, na przykład rozkład jodku metylomagnezu wodą, destylacja octanu sodu z wapnem sodowanym, redukcja jodku metylu cynkiem platerowanym miedzią lub działanie wody na węglik glinu.
Aby otrzymać metany o wysokiej czystości izotopowej, Norton zaproponował zastosowanie metody preparatywnej chromatografii gazowej na kolumnie o długości 30 m z poliaromatycznym sorbentem PAR-2 w temperaturze -45 C i przy natężeniu przepływu gazu nośnego hel 300 ml/ min. Metodę można zastosować do dowolnych mieszanin izotopów metanu. Norton zaleca oddzielne kondycjonowanie sorbentu, poza kolumną, pod próżnią, w temperaturze 200 C, przez 48 - 72 godziny.
W szybach naftowych mogą również występować złoża metanu uwalniane podczas wiercenia i produkcji. Rafinacja, transport i magazynowanie ropy naftowej są również źródłem emisji metanu. Niedokończone spalanie paliw kopalnych powoduje również emisję metanu. Żaden proces spalania nie jest stuprocentowo wydajniejszy. Dlatego też, gdy paliwa kopalne są wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej, ciepła lub samochody elektryczne wszystkie produkują metan.
Ważnym źródłem emisji metanu jest fermentacja jelitowa u zwierząt hodowlanych. Powoduje to 27% emisji metanu przez człowieka. Przykładami przeżuwaczy są zwierzęta takie jak krowy, owce i kozy. Podczas normalnego procesu trawienia wytwarzają duże ilości metanu. Fermentacja jelitowa zachodzi z powodu mikroorganizmów w żołądku tych zwierząt. W wyniku tego powstaje metan jako produkt uboczny, który jest albo wydychany przez zwierzę, albo uwalniany przez flet.
Reakcja prowadząca do wytworzenia metanu wymaga dość wysokiego ogrzewania. Jednak nadmierne przegrzanie mieszaniny prowadzi do reakcji ubocznych i wytwarzania niepożądanych produktów - acetonu, węglowodorów nienasyconych, dwutlenku węgla i innych.
Źródłem produkcji metanu jest na przykład chudy gaz ziemny.
Metanogeneza (produkcja metanu) jest wynikiem fermentacji beztlenowej substancji organicznych.
Ponieważ ludzie hodują te zwierzęta na żywność, ich emisje są powiązane z człowiekiem. Dlatego też mięso, które jemy na co dzień, ma ogromny wpływ na ogólną emisję metanu. Produkcja zwierzęca wytwarza 90 milionów ton metanu rocznie. Emisje związane z hodowlą zwierząt wzrosły ze względu na duży wzrost populacji zwierząt gospodarskich na całym świecie. W tym czasie produkcja wołowiny wzrosła ponad dwukrotnie.
Innym ważnym źródłem emisji metanu przez człowieka są składowiska i odpady. Metan powstaje w wyniku rozkładu odpadów stałych na składowiskach. Dzieje się tak również w strumieniach odpadów zwierzęcych i ludzkich. Składowiska i odpady wytwarzają 55 milionów ton metanu rocznie. Składowiska i otwarte wysypiska śmieci są pełne materii organicznej. W naszych śmieciach znajdują się między innymi resztki jedzenia, gazety, skoszona trawa i liście. Za każdym razem, gdy pojawiają się nowe śmieci, przykrywają one stare śmieci, które już tam były. Zapewnia to doskonałe warunki do produkcji drobnoustrojów wytwarzających metan.
Metan (CH4) jest bezbarwnym, lekkim i palnym gazem. Jest bezwonny i praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. Jest najprostszym przedstawicielem klasy węglowodorów nasyconych. Spala się dobrze i dlatego może być używany jako paliwo.
Będziesz potrzebować
Sponsor publikacji Artykuły P&G na temat „Jak zdobyć metan” Jak określić masę tlenu Jak przygotować 5% roztwór nadmanganianu potasu Jak rozpoznać sole sodowe
Będą rozkładać odpady wytwarzające duże ilości metanu. Nawet po zamknięciu składowiska bakterie będą nadal rozkładać zakopane odpady. Które będą uwalniać metan przez wiele lat. Ścieki ze źródeł domowych, komunalnych i przemysłowych mogą również powodować emisję metanu. Ścieki można uwalniać, przechowywać lub przesyłać do oczyszczenia w celu usunięcia zanieczyszczeń. Podobnie jak na wysypiskach śmieci, jeśli rozkład materiału organicznego w ścieki zachodzi bez tlenu, wówczas wytworzy się metan.
Instrukcje
Metan jest gazem często występującym w przyrodzie, dlatego można go pozyskać nie tylko w laboratorium. Wchodzi w skład pól gazowych i występuje w towarzyszącym mu gazie naftowym i gazie koksowniczym. Powstaje podczas rozkładu resztek roślinnych bez dostępu powietrza, np. uwalnia się z dna bagien i wód stojących, dlatego nazywany jest gazem bagiennym. Gromadzi się także w kopalniach węgla. Jeśli do słoika złożysz ziemię z dna bagna, napełnisz ją wodą bagienną, szczelnie zakręcisz (korkiem z zatkaną rurką wylotu gazu) i będziesz utrzymywał ciepło przez kilka dni, możesz otrzymać metan (tworzy się w postaci pęcherzyków gazu na powierzchni). W celu identyfikacji metanu można wykorzystać jego właściwości: pali się niebieskawym, prawie bezbarwnym płomieniem i nie ulega utlenieniu pod wpływem roztworu nadmanganianu potasu, tj. fioletowy kolor nadmanganianu potasu nie zniknie.
Hodowla zwierząt, nawet na skromną skalę, będzie prowadzona codziennie duża liczba nawóz Zwykle kontroluje się to za pomocą duże systemy zbiorniki do utylizacji i magazynowania odpadów. Wiele z tych systemów wytwarza metan, ponieważ sprzyjają warunkom beztlenowym.
Spalanie biomasy powoduje emisję znacznych ilości metanu. Biomasa to materiał powstały z żywej lub martwej materii organicznej. Niecałkowite spalanie biomasy powoduje emisję metanu. Podczas spalania na dużą skalę mogą powstawać ogromne ilości. Powoduje to 11% emisji metanu przez człowieka.
Po raz pierwszy metan otrzymywano chemicznie poprzez przepuszczanie dwusiarczku węgla z siarkowodorem przez rurki z gorącą miedzią (Berthelot, 1856): CS2 + 2H2S + 8Cu = CH4 + Cu2S. I dopiero w 1897 roku odkryto, że metan można otrzymać przez bezpośrednie połączenie węgla z wodorem w temperaturze 1200°C, a w obecności niklu (jako katalizatora) reakcja ta zachodzi w niższej temperaturze 475°C i daje dobre rezultaty dawać.
Ludzie wykorzystują duże otwarte pożary do niszczenia odpadów pożniwnych i oczyszczania gruntów do celów rolniczych lub innych. Przyczynić się do tego mogą naturalne pożary lasów. Jednak zdecydowana większość spalania biomasy jest spowodowana działalnością człowieka. Spalanie biomasy wytwarza 38 milionów ton metanu rocznie.
Innym głównym źródłem emisji metanu przez ludzi jest uprawa ryżu. Pola ryżowe, na których uprawia się ryż, to sztuczne tereny podmokłe. Mają wysoką zawartość wilgoci, wyczerpują tlen i zawierają wystarczającą ilość materiału organicznego. Stwarza to doskonałe środowisko do produkcji metanu, który rozkłada materię organiczną.
Oczywiście metan można pozyskać w nowoczesnym laboratorium. Na przykład podczas ogrzewania mieszaniny octanu sodu i wodorotlenku sodu: CH3COONa + NaOH = Na2CO3 + CH4.
Inną metodą chemiczną jest oddziaływanie węglika glinu z wodą: Al4C3 + 12H2O = 4 Al(OH)3 + 3CH4. W tym przypadku metan jest czysty. Inną metodą jest ogrzewanie prostych substancji w obecności katalizatora: C + 2H2 = CH4.
Część powstałego metanu jest absorbowana przez mikroorganizmy zużywające metan. Jednak zdecydowana większość została wypuszczona do atmosfery. Ze względu na bagniste środowisko pól ryżowych uprawa wytwarza 9% emisji metanu przez człowieka. Uprawa ryżu wytwarza 31 milionów ton metanu rocznie.
Biopaliwa wytwarzają 12 milionów ton metanu rocznie, co czyni je ważnym źródłem. Za biopaliwo uważa się każdą biomasę wykorzystywaną do produkcji energii na potrzeby domowe. Niecałkowite spalanie biopaliw powoduje powstawanie metanu. Stwarza to 4% emisji metanu przez człowieka.
Można zastosować syntezę na bazie gazu wodnego: CO + 3H2 = CH4 + H2O. W każdych warunkach należy pamiętać, że z metanem należy zawsze zachować szczególną ostrożność, gdyż jego mieszanina z powietrzem jest niezwykle wybuchowa.
Jakie to prosteInne wiadomości na ten temat:
Przynieś trochę mułu ze stawu lub rzeki. Zamiast tego możesz wziąć ziemię z dna bagna - jest tam znacznie więcej metanu. Zbieraj wodę wraz z mułem i ziemią. Umieść wodną ziemię na dnie szklanego słoika i napełnij ją wodą bagienną. Zrobiłeś to? Niesamowity! Umieść szklany lejek na górze naczynia i
Szacuje się, że 80% biopaliw wykorzystuje się do gotowania, ogrzewania i oświetlenia w domu. Otwarte ogniska kuchenne często wiążą się ze spalaniem drewna, odpadów rolniczych lub odchodów zwierzęcych. Jest to największy udział w globalnej emisji biopaliw. Prawie połowa światowej populacji, czyli około 7 miliardów ludzi, wykorzystuje biopaliwa stałe do codziennego gotowania i ogrzewania swoich domów. Większość z nich to ludzie biedni i mieszkający w krajach rozwijających się.
Emisje metanu: źródła naturalne
18% biopaliw wykorzystuje przemysł o niskiej technologii, taki jak piece ceglane lub kaflowe, restauracje itp. pozostała część biopaliw jest zużywana do celów transportowych. Metan jest również uwalniany do atmosfery w wyniku procesów naturalnych. Naturalnymi źródłami emisji metanu są tereny podmokłe, termity i oceany.
Większość gazów jest bezbarwna i bezwonna, dlatego bardzo trudno jest je od siebie odróżnić. Ponadto czasami mieszają się z powietrzem. Dlatego gazy należy odróżniać od siebie metodami chemicznymi. Sponsorowane przez P&G Artykuły na temat „Jak odróżnić wodór od metanu” Jak
Metan to najprostszy węglowodór nasycony, z którego w kolejnych reakcjach można otrzymać inne substancje organiczne, w tym etylen. Podobnie jak metan jest najprostszą substancją, ale w przeciwieństwie do niej należy do klasy węglowodorów nienasyconych. Sponsor
Metan wytwarzany ze źródeł naturalnych jest w pełni kompensowany przez naturalne pochłaniacze metanu. Dzieje się tak od tysięcy lat. Ze względu na tę naturalną równowagę poziom metanu był dość stabilny przed wpływem człowieka. Obecnie źródła ludzkie odpowiadają za większość całkowitej emisji metanu. Zaburzyło to naturalną równowagę istniejącą przed rewolucją przemysłową.
Mokradła są ważnym źródłem metanu. Inne naturalne źródła metanu obejmują termity i oceany. Udział źródeł antropogenicznych i naturalnych w zmianach metanu atmosferycznego. Największym naturalnym źródłem metanu są tereny podmokłe. Odpowiada to za 78% naturalnej emisji metanu. Warunki wodne na terenach podmokłych są idealne dla drobnoustrojów. Wymagają środowiska bez tlenu i obfitej materii organicznej.
Gaz ziemny to formacja masy węglowodorowej powstająca podczas rozkładu substancji organicznych w wnętrznościach ziemi. W jego składzie dominuje metan (80-97%). Gaz ziemny jest klasyfikowany jako surowiec mineralny. Może znajdować się w ziemi na głębokości od jednego do kilku
Węglik glinu ma wzór chemiczny Al4C3 i ma postać żółtawych kryształów. Należy do pierwszej grupy węglików, których skład odpowiada typowym wartościowościom metali (wyjątek stanowi węglik berylu o wzorze Be2C). Jak uzyskać węglik aluminium? Sponsor
Część emisji związanych z terenami podmokłymi jest pochłaniana przez mikroorganizmy zużywające metan. Ale duży procent trafia do atmosfery. Tereny podmokłe wytwarzają co roku 147 milionów ton metanu. Termity są znaczącym naturalnym źródłem metanu. Podczas normalnego trawienia termitów wytwarzany jest metan. Termity jedzą celulozę, ale jej trawienie polegają na mikroorganizmach w jelitach. Mikroorganizmy te wytwarzają w tym procesie metan. Stwarza to 12% naturalnych emisji metanu.
Każdy termit wytwarza codziennie niewielkie ilości metanu. Ale gdy pomnoży się to przez światową populację termitów, ich emisje się sumują. Wytwarzanie łącznie 23 mln ton metanu rocznie. Innym znaczącym naturalnym źródłem metanu są oceany. Emisje te powodują powstawanie metanu, który wytwarza mikroorganizmy żyjące w oceanie. Powoduje to 10% naturalnej emisji metanu. Na całym świecie oceany produkują rocznie 19 milionów ton metanu.
Etan jest jednym z najczęściej występujących gazów w przyrodzie. Jest to substancja organiczna, która wraz z metanem wchodzi w skład ropy naftowej i gazu ziemnego. Otrzymuje się z niego etylen, który z kolei stanowi surowiec do produkcji kwasu octowego, alkohol etylowy, octan winylu i szereg innych substancji. W
Gaz jest jednym ze stanów skupienia wielu substancji. powiedzmy woda: o godz temperatura pokojowa niewiele przypomina gaz, jest cieczą, ale wystarczy pokonać barierę temperatury 100 stopni Celsjusza przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, a przejdzie w stan gazowy. Wszyscy jesteśmy
Emisje metanu do oceanów często powstają w głębszych warstwach osadów produktywnych obszarów przybrzeżnych. Metan wytwarzany przez te drobnoustroje miesza się z otaczającą wodą. Po pewnym czasie przedostaje się do atmosfery z powierzchni oceanu. Metan jest drugim co do wielkości gazem cieplarnianym i odgrywa ważną rolę w globalnym ociepleniu. Jest produkowany naturalnie w środowisko zwierząt gospodarskich oraz w wyniku działalności człowieka. Powstał metan działalność człowieka, mogą zostać „uwięzione” i wykorzystane do produkcji energii, np. energii elektrycznej. Znalezienie sposobów ograniczenia lub ponownego wykorzystania metanu wytwarzanego przez człowieka jest ważnym krokiem w zarządzaniu zmianami klimatycznymi. Metan może pochodzić z wielu źródeł. . Jeśli chodzi o gazy cieplarniane, nagłówki gazet zwykle skupiają się na dwutlenku węgla.
