Проблемы идентификации биометана.

Проблемы идентификации
биометана.
Биогаз
Биогаз возникает в следствии разложения органической
субстанции бактериями. Разные группы бактерий
разлагают органические субстраты, состоящие
преимущественно из воды, белка, жира, углеводов
и минеральных веществ на их первичные
составляющие - углекислый газ, минералы и воду. Как
продукт обмена веществ при этом образовывается
смесь газов, получившая название биогаз. Горючий
метан (СН4) составляет от 5 до 85% и является
основным компонентом биогаза, а значит и основным
энергосодержащим компонентом.
Закон о подаче вырабатываемого тока в сети от
1990г. и нововведения в „Законе о возобновляемых
источниках энергии от 2000 г."
Очередная волна развития биогазовых
сельскохозяйственных установок началась в 1990 г.
благодаря законодательному урегулированию выплат
за подачу тока из биогаза в сети общего пользования,
целью которого была поддержка использования в
экономике возобновляемых ресурсов. Благодаря
новому законодательству в 2000 г., согласно которого
предусматривалось более высокое и гарантированное
вознаграждение производства электроэнергии из
биогаза, эта волна оживления в развитии биогазовых
установок длится и до сегодняшнего дня.
 В 2004 г. ЕС приняло обновленный закон,
дающий толчок к развитию использования
биогаза. Вместе с целым рядом поощрений, он
надавал для владельцев биогазовых установок
за переработку энергетических культур,
выращиваемых специально для установки,
дополнительное поощрение в размере 6 центов
за выработанный кВт электроэнергии.
Законодательная инициатива
в России
Власти усовершенствуют особенности торговли мощностью
квалифицированных генерирующих объектов на основе использования
возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Предлагается, в частности, изменить несколько действующих нормативных
актов. Среди них Правила оптового рынка электрической энергии и
мощности, Правила квалификации генерирующего объекта,
функционирующего на основе использования возобновляемых
источников энергии, в части введения обязательного требования по
соблюдению степени локализации основного генерирующего и
вспомогательного оборудования ВИЭ.
Кроме того, проектом постановления предлагается утвердить Правила
определения цены на мощность такого рода генерирующих объектов,
обеспечивающих возврат капитала, инвестированного в их создание, и
необходимый уровень его доходности.
Представленная работа направлена на поиск надежных и доступных
методов и критериев идентификации биометана, полученного из
птичьего помета, на основании реализуемых в настоящее время на
практике аналитических методов и методик.
В качестве основных методов анализа были выбраны:
 - определение компонентного состава биометана с
использованием газовой хроматографии и хромато-массспектрометрии;
 - определение соотношения стабильных изотопов углерода с
использованием хромато-масс-спектрометрии;
 - определение относительного содержания радионуклида углерод14
При проведении исследований была использована штатная
аналитическая аппаратура и оборудование, входящие в состав
Государственных первичных эталонов ГЭТ 154-2011, ГЭТ 16-2010
и ГЭТ 6-95.
До недавнего времени в России для выявления фальсификации, например пищевой продукции и сырья, используют
в основном методы хроматографии или классической органической хромато-масс-спектрометрии.
Однако они обладают существенным недостатком. Принцип идентификации этих методов
основан на определении наличия или отсутствия в анализируемых образцах характерных
компонентов-маркеров. Но многие маркеры легко
доступны, их можно добавить в фальсифицируемый продукт или искусственно удалить из него.
Сравнительные характеристики
образцов газов классическими
хроматографическими методами.
Методы углеродноизотопной идентификации
Изото́пы углеро́да —
разновидности атомов (и
ядер) химического элемента
углерода, имеющие разное
содержание нейтронов в ядре.
Углерод имеет два
стабильных изотопа — 12C и
13C. Содержание этих
изотопов в природном
углероде соответственно ~
98,9 % и 1,1%. И
нестабильный 14С с
периодом полураспада
~5700 лет
 Метод анализа стабильных
изотопов 12С и 13С.
Содержание этих изотопов в
природном углероде равно
соответственно 98,93 % и
1,07 %
 Радиоуглеродное датирование –
метод датирования органических
материалов путем измерения
содержания радиоактивного
изотопа углерода 14С.
За рубежом для выявления фальсификатов
пищевых продуктов применяют методы анализа
стабильных изотопов легких элементов водорода
(2H/1Н), кислорода (18O/16О), азота (15N/14N), углерода
(13C/12С), . Эти методы эффективны как для определения географического источника сырья, так и
для выяснения его происхождения (натуральное
или полученное в результате химического, биотехнологического или биохимического синтеза)
Подавляющая часть известных экспериментальных данных относится к
углероду 13С, что оправдано ролью, которую играет этот элемент в
химии биологических соединений. По сравнению с углеродом
неорганических соединений (СО2, НСО3-) углерод организмов обогащен
легким изотопом 12С. Изотопный состав углерода обычно
характеризуется величиной δ13С, которая рассчитывается по формуле:
δ13С = 1000(R1 – R2)/ R2, (‰ – промилле), где R1 – отношение 13С/12С в
исследуемом образце, R2 – отношение 13С/12С в стандартном образце.
Величина и знак δ13С – относительные и зависят от выбранного
стандарта (для него δ13С = 0). Так, знак "-" указывает на то, что
исследуемый образец обеднен 13С по сравнению со стандартным
образцом. Все публикуемые значения δ13С обычно приведены к
международному стандартному образцу Pee Dee Belemnite (PDB),
представляющему собой ископаемый ракушечник Belemnitella americana
мелового периода, залежи которого находятся в Южной Каролине
(США).
Для идентификации биометана изотопным
методом, наиболее приемлемым
подходом явилось знание процессов
фракционирования изотопов углерода
при фотосинтезе, а также
фракционирование изотопов углерода
при биохимической(микробной)
трансформации органического вещества.
Используемые методы
 CRDS (внутрирезонаторная
спектроскопия)
Анализатор Picarro G2131-i Isotopic CO2
 Газохроматографический комплекс на
базе хроматограф Agilent 7890A с массспектрометрическим детектором 5975С
Определение изотопного соотношения 13С/12C в пробе
регазифицированного сжиженного биометана и в
образце реального природного газа
 δ 13С=1000(R1-R2)/ R2 (0/00 –промилле)
 где: R1- отношение 13С/12C в исследуемом образце. R2- отношение
13С/12C в стандартном образце
 Биогаз δ13С
-59,4+/-0,6
 Природный газ (образец1) -47,5+/-0,3
 Природный газ (образец2) -51,46+/-0,4
 Таким образом намечается тенденция
использования явления изменения
соотношения изотопов углерода, в
образцах различного происхождения,
позволяющая при сборе большего объема
статистики, разработать надежные
методы идентификации биометана.
Спасибо за внимание!