stringtranslate.com

Багасса

Жмых сахарного тростника на острове Хайнань , Китай

Багасса ( / b ə ˈ ɡ æ s / bə- GAS ) — сухой мясистый волокнистый материал, который остаётся после измельчения стеблей сахарного тростника или сорго для извлечения их сока. [1] Он используется в качестве биотоплива для производства тепла, энергии и электричества, а также в производстве целлюлозы и строительных материалов. Багасса агавы похожа, но представляет собой остатки материала после извлечения сока голубой агавы .

Этимология

Найдите значение слова «багаса» в Викисловаре, бесплатном словаре.

Слово происходит от багасса (французский) и багазо (испанский), что означает отходы или мусор . Первоначально оно относилось к материалу, оставшемуся после прессования оливок, пальмовых орехов и винограда. В конечном итоге слово стало использоваться в контексте переработки растений, таких как сахарный тростник и сахарная свекла. Сегодня оно обычно относится к побочным продуктам сахарного тростника. [1]

Описание

Багасса — это твердый побочный продукт, когда жидкие компоненты извлекаются из растений. Большая часть сердцевины этих растений представляет собой гетерогенное волокно «сердцевины». Это волокно в основном представляет собой паренхимную ткань, а также лубяные, корковые или стеблевые волокна склеренхимы .

Вот пример химического анализа промытого и высушенного жома: [2]

Производство

Дробление сахарного тростника в Энженьо-да- Кальета , Мадейра . Багасса падает по желобу и удаляется на ленточный конвейер внизу.

На каждые 10 тонн измельченного сахарного тростника сахарный завод производит около трех тонн влажного жома. Использовать этот побочный продукт напрямую в качестве топлива сложно из-за высокого содержания влаги, обычно 40–50 процентов. Вместо этого жом обычно хранится до дальнейшей обработки.

Для производства электроэнергии жом хранится во влажных условиях. В этих условиях жом подвергается мягкому экзотермическому процессу , поскольку остаточные сахара слегка разлагаются.

Для производства бумаги и целлюлозы жом обычно хранится влажным, чтобы облегчить последующее удаление остатков сахара, а также коротких сердцевинных волокон. Эти волокна будут препятствовать процессу изготовления бумаги.

Использует

Багасса, покрытая синим пластиком, возле сахарного завода в Просерпайне, Квинсленд.

Многочисленные исследования были направлены на изучение возможности использования жома в производстве биоматериалов и в качестве биотоплива в возобновляемой энергетике . [3]

Биоуголь

Биомасса жома сахарного тростника (СТ) имеет потенциал для преобразования в энергию, материалы и тонкие химикаты. [4]

Обширные исследования выявили перспективный путь для улучшения восстановления энергии путем преобразования сельскохозяйственных отходов в биоуголь, который является твердым продуктом. Это преобразование достигается путем использования термохимических и биохимических методов после процесса дегазации биомассы. Эти инновационные методы предлагают убедительную возможность использовать больший энергетический потенциал сельскохозяйственных отходов, прокладывая путь к устойчивому и эффективному использованию ресурсов. [4] [5]

Биоуголь имеет некоторые важные физико-химические свойства, такие как большая площадь поверхности и пористость, низкая насыпная плотность, более высокая катионообменная емкость (CEC), нейтральный или высокий pH и более высокое содержание углерода. Такие характеристики могут эффективно использоваться в различных областях, таких как адсорбция, в качестве строительных материалов, автомобилестроения, транспорта, производства мебели, бытовых применений, цементной и пластмассовой промышленности. [4] [6]

Топливо

Сахарные заводы часто используют жом в качестве основного источника топлива. При сжигании в больших количествах жом производит достаточно тепловой энергии, чтобы полностью обеспечить работу типичного сахарного завода, и еще остается немного энергии. Когенерация — это распространенная установка, при которой эта дополнительная энергия продается в потребительскую электросеть . Исторически жом также использовался в качестве топлива для паровозов , которые доставляли срезанный тростник на заводы. [ требуется ссылка ]

Выбросы CO2 при сжигании жома на заводе по переработке сахарного тростника меньше, чем количество CO2 , поглощаемое из атмосферы при росте сахарного тростника, что может сделать процесс углеродно-нейтральным или даже лучше. [7] Напротив, исследование в Международном журнале глобального потепления предупредило, что производство электроэнергии с использованием жома никогда не будет полностью безуглеродным, но действительно представляет собой значительное сокращение выбросов углерода по сравнению с использованием дизельного топлива . [8] В таких странах, как Австралия, сахарные заводы вносят эту «зеленую» энергию в электросеть. Hawaiian Electric Industries также сжигает жом для когенерации. [ требуется ссылка ]

Этанол, полученный из сахара, является популярным топливом в Бразилии . [ требуется цитата ] Богатая целлюлозой жом также исследуется на предмет ее потенциала в производстве коммерческих количеств целлюлозного этанола . Например, до мая 2015 года компания BP управляла демонстрационным заводом по производству целлюлозного этанола в Дженнингсе, штат Луизиана . [ требуется цитата ]

Багасса от производства сахарного тростника предлагает привлекательное сырье для производства биотоплива и продуктов с добавленной стоимостью, поскольку не влияет на продовольственную безопасность. Биоводород второго поколения, биометан, биометанол или биоэтанол через биохимический путь считаются не только экологически чистым, но и экономически целесообразным вариантом. [9] [10] [11] Термохимические пути производства, такие как гидротермальное сжижение, пиролиз и газификация багассы, являются многообещающей альтернативой для производства передового биотоплива 2G (например, реактивного топлива и дизельного топлива) и химикатов (например, для пластмасс) с низким воздействием на жизненный цикл. [12] [13]

Целлюлоза, бумага, картон и корма

Во многих тропических и субтропических странах, таких как Индия, Китай, Колумбия, Иран, Таиланд и Аргентина, жом обычно используется вместо древесины при производстве целлюлозы, бумаги и картона. Эта замена производит целлюлозу с физическими свойствами, которые хорошо подходят для печати и бумаги для записных книжек, бумажных изделий, коробок и газет. [2] Его также можно использовать для изготовления досок, напоминающих фанеру или ДСП, известных как жомовые доски и доски Xanita. Они широко используются в производстве перегородок и мебели. [ требуется цитата ]

Промышленный процесс переработки жома в бумагу был разработан в 1937 году в небольшой лаборатории в Асьенда Парамонга, сахарном заводе на побережье Перу, принадлежащем компании WR Grace Company . Используя многообещающий метод, изобретенный Кларенсом Бердсайем , [14] [15] компания купила старую бумажную фабрику в Уиппани, штат Нью-Джерси , и отправила туда жом из Перу, чтобы проверить жизнеспособность процесса в промышленных масштабах. Первые машины для производства бумаги из жома были спроектированы в Германии и установлены на заводе по переработке сахарного тростника в Картавио в 1938 году. [16]

26–27 января 1950 года компании Noble & Wood Machine Company, Kinsley Chemical Company и Chemical Paper Company совместно продемонстрировали первое успешное коммерческое производство газетной бумаги из жома на фабриках Chemical Paper в Холиоке . Впервые этот процесс был использован при печати специального выпуска Holyoke Transcript-Telegram . Эта демонстрация была проведена в сотрудничестве с правительствами Пуэрто-Рико и Аргентины из-за экономической важности продукта в странах, не имеющих доступа к древесным волокнам. Работа была представлена ​​представителям 100 промышленных интересов и должностным лицам из 15 стран. [17] [18] [19]

Наноцеллюлоза

Наноцеллюлоза , продукт с более высокой стоимостью, может быть получена из жома [20] с помощью различных традиционных и новых процессов. [21]

Упаковка

Багасса стала популярным выбором материалов для упаковки столовых приборов. Материал подходит как для холодного, так и для горячего применения (до ~120 °C). Кроме того, его можно без проблем помещать в морозильник и микроволновую печь. Он также обладает достаточно хорошей водо- и жиростойкостью, которую можно повысить путем химической модификации.

Исторически PFOA и родственные фторированные материалы обычно использовались для повышения термо-, водо- и жиростойкости. Однако сейчас их использование запрещено. Другие способы улучшения свойств материала багассы — смешивание с желатином , крахмалом или агаром .

Влияние на здоровье

Жом сахарного тростника, сложенный возле мельницы, будет использоваться в качестве топлива для котлов мельницы. Thakurgaon Sugar Mills Ltd., Бангладеш. (02.03.2019)

Воздействие пыли на рабочем месте, образующейся при переработке жома, может вызвать багассоз , подтип хронического заболевания легких — легочный фиброз . [22]

Потребление человеком

Волокно сахарного тростника, разновидность обработанного жома, иногда добавляется в пищу человека. [23] Это растворимое волокно, которое может способствовать регулярной работе кишечника. [23] Одно исследование на животных показывает, что волокно сахарного тростника в сочетании с диетой с высоким содержанием жиров может помочь контролировать диабет 2 типа . [24] Это хороший источник лигноцериновой и церотиновой кислот . [25]

В Гуанси - Чжуанском автономном районе Китая жом иногда используют для копчения бекона и сосисок.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab «Багасса - растительное волокно». Британника . Британская энциклопедия, Inc., 10 мая 2016 г. Проверено 24 января 2021 г.
  2. ^ ab Rainey, Thomas J (2009). Исследование свойств проницаемости и сжимаемости жомовой пульпы. Брисбен: Технологический университет Квинсленда.
  3. ^ Махешвари Р.У., Мавукканди М.О., Адхикари У., Наддео В., Сикдер Дж., Арафат Х.А. (2020) (2020). «Синергетический эффект гуминовой кислоты на предварительную щелочную обработку жома сахарного тростника для извлечения лигнина с феноменальными свойствами». Биомасса и биоэнергетика . 134 : 105486. Бибкод : 2020BmBe..13405486U. doi : 10.1016/j.biombioe.2020.105486. S2CID  213923572.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  4. ^ abc Zafeer, Mohd. Khalid; Menezes, Rachel Alveera; Venkatachalam, H.; Bhat, K. Subrahmanya (2023-12-08). «Биоуголь на основе жома сахарного тростника и его потенциальное применение: обзор». Emergent Materials . 7 : 133–161. doi : 10.1007/s42247-023-00603-y . ISSN  2522-574X. В данной статье использован текст из этого источника, доступный по лицензии CC BY 4.0.
  5. ^ Ибрагим, Мухаммад; Ли, Ганг; Чан, Фейт Ка Шун; Кей, Пол; Лю, Сяо-Ся; Фирбанк, Лес; Сюй, Яо-Ян (2019-08-01). "Biochars effects potential toxic elements and antioxidant fertilisation in Lactuca sativa L. grown in multi-metals pollution soil". Environmental Technology & Innovation . 15 : 100427. Bibcode : 2019EnvTI..1500427I. doi : 10.1016/j.eti.2019.100427. ISSN  2352-1864.
  6. ^ Сенадира, Сачини Супунсала; Гупта, Сорадип; Куа, Харн Вэй; Хоу, Дейи; Ким, Сумин; Цанг, Дэниел Ч.В.; Ок, Йонг Сик (2023-10-01). "Применение биоугля в бетоне – обзор". Цементные и бетонные композиты . 143 : 105204. doi : 10.1016/j.cemconcomp.2023.105204 . ISSN  0958-9465.
  7. ^ «Что такое багасса и как она используется для выработки электроэнергии?». Our World on Energy . Получено 13 января 2022 г.
  8. ^ Коэльо Жуниор, Луис Морейра; Да Силва Второй, Вальдир Бернардино; Дос Сантос, Натали Альбукерке; Де Медейрос, Мариан Гама; Карвальо, Моника (2019). «Углеродный след производства биоэлектричества из жома сахарного тростника в сахарной и этанольной промышленности». Международный журнал глобального потепления . 17 (3): 236, 246–47. дои : 10.1504/IJGW.2019.10020020. S2CID  109849984.
  9. ^ Пан, Шию; Забед, Хоссейн М.; Вэй, Ютуо; Ци, Сянхуэй (15.11.2022). «Технико-экономические и экологические перспективы производства биотоплива из жома сахарного тростника: текущее состояние, проблемы и перспективы на будущее». Промышленные культуры и продукты . 188 : 115684. doi : 10.1016/j.indcrop.2022.115684. ISSN  0926-6690.
  10. ^ Junqueira, Tassia L.; Dias, Marina OS; Cavalett, Otávio; Jesus, Charles DF; Cunha, Marcelo P.; Rossell, Carlos EV; Maciel Filho, Rubens; Bonomi, Antonio (2012-01-01), Bogle, Ian David Lockhart; Fairweather, Michael (ред.), "Экономическая и экологическая оценка интегрированного производства биоэтанола из сахарного тростника 1-го и 2-го поколения с оценкой различных альтернативных процессов 2-го поколения", Computer Aided Chemical Engineering , 22 European Symposium on Computer Aided Process Engineering, т. 30, Elsevier, стр. 177–181, doi :10.1016/b978-0-444-59519-5.50036-8, ISBN 978-0-444-59431-0, получено 2023-11-09
  11. ^ Барампути, Элли Мария; Май, София; Мустакас, Константинос; Маламис, Димитрис; Лоизиду, Мария; Пассадис, Константинос; Стоумпу, Василея (01.01.2022), Йегирим, Меджди (ред.), «Глава 3 — Усовершенствованное производство биоэтанола из потоков биоотходов», Последние достижения в области технологий возобновляемой энергии , Academic Press, стр. 77–154, doi : 10.1016/b978-0-12-823532-4.00006-9, ISBN 978-0-12-823532-4, получено 2023-11-09
  12. ^ Рамирес, Джером А.; Рейни, Томас Дж. (2019-08-20). «Сравнительный технико-экономический анализ производства биотоплива путем газификации, термического сжижения и пиролиза жома сахарного тростника». Журнал чистого производства . 229 : 513–527. Bibcode : 2019JCPro.229..513R. doi : 10.1016/j.jclepro.2019.05.017. ISSN  0959-6526.
  13. ^ Петерсен, AM; Меламу, Ретаби; Кнотце, Дж. Х.; Гергенс, Дж. Ф. (2015-02-01). «Сравнение процессов второго поколения для преобразования жома сахарного тростника в жидкое биотопливо с точки зрения энергоэффективности, анализа точек защемления и анализа жизненного цикла». Преобразование энергии и управление . 91 : 292–301. Bibcode :2015ECM....91..292P. doi :10.1016/j.enconman.2014.12.002. ISSN  0196-8904.
  14. ^ Курлански, Марк (2014). Замороженные во времени: возмутительная идея Кларенса Бердсай о замороженных продуктах . Delacorte Press. ISBN 9780385372442.
  15. ^ "Кларенс Бердсай | Биография, замороженные продукты и факты | Britannica". 5 декабря 2023 г.
  16. ^ Лоуренс А., Клейтон (1985). Грейс: WR Grace & Co., годы становления, 1850-1930. Оттава, Иллинойс: Jameson Books. стр. 354. ISBN 978-0915463251.
  17. ^ «Сегодня состоится первое практическое испытание производства бумаги из отходов тростника; представители 15 стран станут свидетелями демонстрации печати в Холиоке, штат Массачусетс». Раздел «Бизнес и финансы». New York Times . 27 января 1950 г. стр. 42 – через Комитет Палаты представителей Конгресса США по вопросам правосудия, Подкомитет № 5.
  18. ^ «Сегодня состоится первое практическое испытание производства бумаги из отходов тростника — представители 15 стран станут свидетелями демонстрации печати в Холиоке, Массачусетс. — Создана дочерняя группа по разработке». Раздел «Бизнес и финансы». The New York Times . 28 января 1950 г., стр. 20 — через Комитет Палаты представителей Конгресса США по вопросам правосудия, Подкомитет № 5.
  19. ^ «Газетная бумага из багассы улучшена, поскольку фабрики предлагаются за рубежом». Times-Picayune . Новый Орлеан, Луизиана. 29 января 1950 г. стр. 28 – через Associated Press.
  20. ^ Bras, Julien; Hassan, Mohammad L.; Bruzesse, Cecile; Hassan, Enas A.; El-Wakil, Nahla A.; Dufresne, Alain (2010-11-01). «Механические, барьерные и биоразлагаемые свойства волокнистых нитей багассы и нанокомпозитов из натурального каучука». Industrial Crops and Products . 32 (3): 627–633. doi :10.1016/j.indcrop.2010.07.018. ISSN  0926-6690.
  21. ^ Sofla, M. Rahimi Kord; Brown, RJ; Tsuzuki, T.; Rainey, TJ (2016). «Сравнение нанокристаллов целлюлозы и нановолокон целлюлозы, извлеченных из багассы с использованием методов кислотной и шаровой мельницы». Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology . 7 (3): 035004. Bibcode : 2016ANSNN...7c5004R. doi : 10.1088/2043-6262/7/3/035004 . hdl : 1885/153605 . ISSN  2043-6262.
  22. ^ Содеман, Уильям А. (октябрь 1967 г.). «Болезнь багассы легких – спустя 25 лет» (PDF) . Грудь . 52 (4): 505–507. doi :10.1378/chest.52.4.505. PMID  6058449.
  23. ^ ab "Факты о клетчатке: понимание этикеток продуктов питания и изолированных волокон". Nutrition411 .
  24. ^ Wang ZQ, Zuberi AR, Zhang XH, Macgowan J, Qin J, Ye X, Son L, Wu Q, Lian K, Cefalu WT (2007). «Влияние пищевых волокон на набор веса, метаболизм углеводов и экспрессию гена грелина в желудке у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров». Metab. Clin. Exp . 56 (12): 1635–42. doi :10.1016/j.metabol.2007.07.004. PMC 2730183 . PMID  17998014. 
  25. ^ Nnabugwu Agomuo E, Amadi Peter U (2018). «Питательные и антиоксидантные свойства масел из багассы, сельскохозяйственных остатков, лекарственных растений и кормов». J Am Coll Nutr . 38 (2): 132–140. doi :10.1080/07315724.2018.1484307. PMID  30052146. S2CID  51725190.

Дальнейшее чтение

На Викискладе есть медиафайлы по теме Багасса .