Small-scale Bio Gas Combined Heat and Power Plant with Biochar Catalyst
Loading...
Date
2024
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
State University "Kyiv Aviation Institute"
Abstract
Alternative energy sources allows to replace traditional fossil fuels and firewood. However the most widely used wind and solar power plants can not provide constant power generation due to multiple factors that makes necessary to develop new types of power sources and to to improve efficiency of already existing ones. One of such energy sources are bio gas-fueled power plants which allow to combine the power generation and organic waste disposal functions. Efficiency and quality of bio gas production in such facilities can be significantly increased by using different catalysts such as biochar. A brief analysis of biochar production usage perspectives was held which showed that it can be used in different applications and can significantly increase efficiency of different technological processes. The influence of biochar on the biogas production processes was studied. The structure of bio gas-fueled heat and power plant with local bio gas generation was proposed.
Альтернативні джерела енергії дозволяють замінити традиційне викопне паливо та дрова. Однак найбільш широко використовувані вітряні та сонячні електростанції не можуть забезпечити постійне виробництво електроенергії через численні фактори, що вимагає розробки нових типів джерел енергії та підвищення ефективності вже існуючих. Одним із таких джерел енергії є електростанції на біогазі, які дозволяють поєднувати функції виробництва електроенергії та утилізації органічних відходів. Ефективність і якість виробництва біогазу на таких установках можна значно підвищити за рахунок використання різних каталізаторів, наприклад біовугілля. Проведено короткий аналіз перспектив виробництва та використання біовугілля, який показав, що воно може бути застосоване у різних сферах та дозволить значно підвищити ефективність різноманітних технологічних процесів. Досліджено вплив біовугілля на процеси виробництва біогазу. Запропоновано структуру біогазової теплоелектростанції з локальною генерацією біогазу.
Description
[1] M. Elsayed, Y. Ran, P. Ai, M. Azab, A. Mansour, K. Jin, Y. Zhang, A. E.-F. Abomohra, Innovative integrated approach of biofuel production from agricultural wastes by anaerobic digestion and black soldier fly larvae., J. Clean. Prod., 263, 121495, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121495.
[2] Manish Kumar, Shanta Dutta, Siming You, Gang Luo, Shicheng Zhang, Pau Loke Show, Ankush D. Sawarkar, Lal Singh a, Daniel C. W. Tsang., “A critical review on biochar for enhancing biogas production from anaerobic digestion of food waste and sludge,” J. Clean. Prod. 305, 127143, 2021, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127143.
[3] N. Bolan, S. A. Hoang, J. Beiyuan, S. Gupta, D. Hou, A. Karakoti, S. Joseph, S. Jung, K. H. Kim, M. B. Kirkham, H. W. Kua, M. Kumar, E. E. Kwon, Y. S. Ok, V. Perera, J. Rinklebe, S. M. Shaheen, B. Sarkar, A. K. Sarmah, B. P. Singh, G. Singh, D. C. W. Tsang, K. Vikrant, M. Vithanage, A. Vinu, H. Wang, H. Wijesekara, Y. Yan, S. A. Younis, and L. Van Zwieten, “Multifunctional applications of biochar beyond carbon storage,” International Materials Reviews, 67:2, 150–200, 2022. https://doi.org/10.1080/09506608.2021.1922047
[4] J. Fang, L. Zhan, Y. Sik Ok, and B. Gao, “Minireview of potential applications of hydrochar derived from hydrothermal carbonization of biomass,” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 57: 15–21, 2018.
[5] Z. Z. Chowdhury, K. Pal, R. B. Johan, W. Yehye, and M. E. Ali, “Comparative Evaluation of Physiochemical Properties of a Solid Fuel Derived from Adansonia digitata Trunk Using Torrefaction,” Bioresources, 12, pp. 3816–3833, 2017.
[6] H. P. Schmidt and K. Wilson, The Biochar Journal, 2014, Arbaz, Switzerland. ISSN 2297–1114. https://www.biochar-journal.org/en/ct/2
[7] E. J. Martínez, J. G. Rosas, A. Sotres, A. Moran, J. Cara, M. E. Sanchez, and X. Gomez, “Codigestion of sludge and citrus peel wastes: evaluating the effect of biochar addition on microbial communities,” Biochem. Eng. J., 137, 127–143, 2018, 314e325. https://doi.org/10.1016/j.bej.2018.06.010.
[8] M. Chiappero, O. Norouzi, M. Hu, F. Demichelis, F. Berruti, F. Di Maria, O. Masek, and S. Fiore, “Review of biochar role as additive in anaerobic digestion processes,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 131, 110037, 2020. https://doi.org/10.1016/ j.rser.2020.110037
[9] S. O. Masebinu, E. T. Akinlabi, E. Muzenda, and A. O. Aboyade, “A review of biochar properties and their roles in mitigating challenges with anaerobic digestion,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 103, 291–307, 2019. https://doi.org/10.1016/ j.rser.2018.12.048
[10] M. Indren, C. H. Birzer, S. P. Kidd, T. Hall, and P.R. Medwell, “Effects of biochar parent material and microbial pre-loading in biochar-amended high-solids anaerobic digestion,” Bioresour. Technol, vol. 298, 2020, 122457. https://doi.org/10.1016/ j.biortech.2019.122457
[11] V. V. Quaschning, Renewable Energy and Climate Change. John Wiley & Sons; 2019.
[12] Y. Xu, Y. Huang, B. Wu, X. Zhang, S. Zhang, “Biogas upgrading technologies: energetic analysis and environmental impact assessment,” Chin J Chem Eng., 23:247–254, 2015.
Keywords
biochar, biogas, combined heat and power plant, small-scale power plant, біовугілля, біогаз, тепло-електростанція, мала електростанція
Citation
Vasylenko M. P. Small-scale Bio Gas Combined Heat and Power Plant with Biochar Catalyst / M. P. Vasylenko, O. S. Baranova // Electronics and Control Systems. Kyiv: NAU, 2024. – No 3(81). – pp. 30–35