Химичен състав на лигно-целулозната биомаса

Posted by John 10/04/2018 0 Comment(s)
Растителната биомаса, която е основна суровина за производството на биогенните горива – брикети и пелети, се отнася към лигно-целулозните материали. Химическият и състав се състои основно от органичните вещества лигнин, целулоза, белтъци, мазнини, восъци и смоли. В незначителни количества участват още и органичните вещества - скорбяла , захари , протеини и пигменти. Веществата от органичния състав на растителната биомаса са изградени от химичните елементи въглерод(C) , водород(H), кислород (O), и азот(N).

Въглеродът е компонент на твърдите биогенни горива, от който се определя до голяма степен количеството на освободената при горенето (окислението) енергия. Заедно с въглерода при окисление водородът също отделя известно количество енергия. Кислородът подпомага окислителния процес.

Наред с органичната материя в лигно-целулозната биомаса се съдържат минимални количества от елементите фосфор (P) , калий (K), калций (Ca), сяра (S),желязо (Fe), манган (Mn), магнезии (Mg)и натрий.(Na) Те съставляват неорганичната част от пепелното съдържание след изгаряне на биомасата.


Химичния състав на лигно-целулозната биомаса в процентно изражение може да се представи по следния начин :

Органични вещества    Химични елементи в %  
  въглерод (C) водород (H)   кислород (O)   азот (N)
Лигнин 63,1 5,9 31 -
Целулоза 44,4 6,2 49,4 -
Белтъчини 50 - 55 6,5 - 7,2 20 - 23,7 15 - 19
Мазнини 76 - 79 11 - 13 10 - 12 -
Восъци 80 - 82 13 - 14 4 - 6 -
Смоли 75 - 85 9 - 12 5 - 14 -

 

C+H+O+N+S+A+U=100%
Където А е пепелното съдържание в %
U е съдържание на вода в %

За различните видове лигно-целулозна биомаса химичният им състав в абсолютно сухо състояние по химични елементи :

Вид на биомасата C H O N S
Бор - с кора 49,5 6,5 42,6 0,12 0,014
Смърч - с кора 49,8 6,5 43,2 0,13 0,015
Бук - с кора 47,9 6,2 45,2 0,22 0,031
Топола 47,5 6,2 44,1 0,42 0,045
Върба 47,1 6,1 44,3 0,54 0,085
Кора - от игл. дървес. 51,4 5,7 38,7 0,48 0,082
Слама от пшеница 45,6 5,8 42,4 0,48 0,085
Слама от ръж 46,6 6 42,1 0,55 0,093
Слама от рапица 47,1 5,9 42 0,85 0,270
Слама от просо 47,5 5,8 40 0,46 0,089
За сравнение 
Каменни въглища
72,5 5,6 11,1 1,3 0,940

 

C = 48% Химичния състав на дървесната биомаса се колебае в тесни граници за отделните дървесни видове , както следните равенства могат да се приемат условно :

H = 6,2%
O = 44%
N = 0,4%
A = 1,4%

Процентното участие на органичните вещества в растителната биомаса варира в широки граници, както следва : лигнин – от 15 до 30%; целулоза от 38 до 56 % ; полуцелулоза от 17 до 37% и други от 2 до 7 %.

Съдържанието на пепел в различните видове биомаси е индикатор за наличие на сгурия или шлака. Обикновено сгурия или шлака се образува при биогенни горива, съдържащи над 4% пепел.

Данни за пепелното съдържание на някой видове биомаса:

От таблицата се вижда ,че с изключение на оризовата слама лигно-целулозните биомаси имат ниско пепелно съдържание:

Вид на
биомасата
Пепелно
съдържание в %
Вид на
биомасата
Пепелно
съдържание в %
Бял бор 0,2 - 0,5  Вършина - игл. 1,4 - 1,8
Смърч 0,3 - 0,6 Багасе 1,8 - 2,0
Бук 0,3 - 0,5 Слънчогледови стъбла 1,9 - 2,2
Топола 1,5 - 1,8 Житна слама 3,5 - 5,5
Дървесни
стърготини
1,2 - 1,7
Памукови
шушулки
4,5 - 4,8
Дървесна
кора
2,4 - 3,6
Оризова
слама
15 - 16


Въз основа на горния анализ може да се обобщи ,че лигно-целулозната биомаса,в това число и дървесината , представлява комплекс от сложни органични вещества (целулоза,лигнин и полуцелулоза), съставляващи около 96% от абсолютно сухата и маса. От тях целулозата е основното органично вещество, което обуслявя еластичността на биомасата.


Jterm