Химичен състав на лигно-целулозната биомаса

Публикувано от Джейтерм ЕООД 10/04/2018

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.