Využití procesu vysokotlaké hydrolýzy kyselinou sírovou při produkci bioplynu z pšeničné slámy

Bc. Drahomíra HŮRKOVÁ

Diplomová práce

Using high-pressure hydrolysis process with sulfuric acid to produce biogas from wheat straw

Anotace:

Předkládaná práce posuzuje technologické a ekonomické využití vysokotlaké hydrolýzy pšeničné slámy kyselinou sírovou (H2SO4) pro produkci bioplynu. Teoretická část je zaměřena na strukturu lignocelulózové fytomasy, na technologie mechanické úpravy a na kyselou hydrolýzu. Experimentální část vychází z produkce neutralizovaného hydrolyzátu získaného užitím technologie vysokotlaké hydrolýzy při tlaku 1,5 MPa, retenčním čase 500 s a teplotě 190 °C. S pomocí vygenerovaných dat operačního serveru Linode Platform Manager splňuje pro danou oblast nejlepší kritéria polynomiální kubická funkce, která je s nejmenší chybou aproximována. Na základě získaných dat z Maple 14 jsou vypočítána ohniska lokálních extrémů, kde dochází k ověřování kumulativní produkce CH4 při anaerobní fermentaci (v termofilní oblasti při teplotě 51 °C) v návaznosti na sušinu a pH. Největší výnos produkce CH4 byl zjištěn při tlaku vysokotlakého hydrolyzéru 2,372 MPa, kde bylo dosaženo maximálních hodnot 190,0 m3. t-1sušiny fytomasy. Na základě optimalizace byl maximální výtěžek CH4 z biochemického hlediska zjištěn při sušině 8,57 % a pH 4,84. Z managerského hlediska, které bere v úvahu technologická omezení a finanční ukazatele jsem dospěla k názoru, že nejvhodnější podmínky pro produkci CH4 jsou při sušině 3,92 - 5,12 % a pH 3,2 - 5,1.

Abstract:

The presented dissertation assesses the technological and economical use of high-pressure hydrolysis of wheat straw with sulfuric acid (H2SO4) for biogas producing. The theoretical part is focusing to the structure of lignocellulosis phytomass, on technology of mechanical treatment and acid hydrolysis. The experimental part is based on the production of neutralized hydrolyzate obtained by using technology of high-pressure hydrolyse by pressure 1,5 MPa, in retention time of 500 seconds and 190 °C. Data, generated by operation server Linode Platform Manager, emerges, that the area with the best polynormal cubic function, which is aproximated by the smallest mistake. The local extremes, where are the verification of the cumulative CH4 by anaerobic fermentation (in thermophilic area by temperature 51 °C) in relation on dry matter, are calculated of tha data obtained of Maple 14. The highest yeld of CH4 production was found by pressure of high-pressure hydrolyser 2,37 MPa. The maximum value of production of biogas (CH4) was 190 m3. t-1 of dry phytomass. Based on the optimalization, was maximum yeld of CH4 (of biochemical aspects) found about dry matter 8,57 % and pH 4,84. From the managerial point of view, which takes into account technological limitations and financial indicator, are the optimal conditions by dry matter from 3,92 to 5,12 % and a pH of 3,2 to 5,1.

Klíčová slova

kyselá hydrolýza, lignocelulózová fytomasa, produkce CH4

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 27. 4. 2012

Zveřejnit od: 27. 4. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Josef Maroušek, Ph.D.

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Zemědělská fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Zemědělské inženýrství / Agroekologie