СОСТАВ БИОМАССЫ
Биомасса растительного происхождения обычно содержит поглощенную и конденсированную влагу, различные типы органических и некоторые неорганические соединения. Состав биомассы зависит от ее происхождения.
Для растительной ткани характерно наличие в стенках клеток клетчатки, или целлюлозы, а также больших полостей (вакуолей). Протоплазма живых клеток, например зеленой листвы, содержит некоторые протеины и значительное количество воды. Древесина, или ксилема - ткань высших растений - состоит из проводящих элементов (трахеид, сосудов механических (либриформ) и паренхимных клеток (рис. 1)).
|
|
Содержание влаги. В механических клетках может содержаться значительное количество влаги - конденсированной и абсорбированной, причем количество последней зависит от влажности окружающей среды. В биомассе отходов древесины и тростника содержание влаги может достигать 50%, а после воздушной сушки-20%. Некоторые отходы
Рис. 1. Схематичное изображение строения древесного волокна.
Сельскохозяйственных культур, такие, как солома, содержат около 10-12% воды. Влага снижает эффективность и экономичность использования, а также транспортабельность топлива.
Содержание золы. Содержание минеральных веществ в растительной биомассе зависит от типа растений, его местообитания и загрязненности почвы. Древесина содержит около 0,5% золы, которая состоит главным образом из щелочных и щелочноземельных катионов в виде карбонатов, солей карбоновых кислот и некоторого количества кремния. Особенно в больших количествах кремний содержится в соломе злаковых растений, в которых зола может достигать 18% и более; в коре золы значительно больше, чем в древесине. Загрязнения значительно увеличивают содержание неорганических веществ в городских и сельскохозяйственных отходах. Кремниевые и другие нерастворимые в воде неорганические соединения уменьшают теплосодержание биомассы, а растворимые ионизированные соединения могут оказывать каталитическое влияние на газификацию и горение биомассы.
Органические вещества. Оболочку стенок клеток растений образуют целлюлозные микрофибриллы, содержащиеся в матрице гемицеллюлоз и лигнина. Кроме этих веществ в растительной ткани содержатся ли - пиды и углеводороды (терпены), растворимые в эфире и различных фенолах, а также углеводы и протеины, растворимые в бензоле, спирте и воде. Растворимые компоненты биомассы относятся к экстрагируемым веществам, причем в листьях и коре их обычно больше, чем в древесине. Состав биомассы различного типа приведен в табл. 1.
|
— |
27,8 |
24,0 |
41,0 |
|
— |
19,5 |
35,0 |
39,0 |
|
7,4 |
16,7 |
28,2 |
39,9 |
|
13,3 |
11,9 |
24,5 |
30,2 |
|
10,0 |
18,5 |
29,0 |
33,6 |
|
Хвойная древесина |
0,4 |
2,0 |
|
Древесина твердо- |
0,3 |
3,1 |
|
Лиственных пород |
||
|
Солома пшеницы |
6,6 |
3,7 |
|
Солома риса |
16,1 |
4,6 |
|
Отходы сахарного |
2,3 |
8,4 |
|
Тростника |
Целлюлоза во всех типах биомассы состоит из D-глюкопиранозы, линейно связанной с (5-(1 -»■ 4) гликозидными связями, и отличается лишь степенью полимеризации. Основную гемицеллюлозу твердых пород древесины образуют ацетил-4-О-метилглюкуроноксилан (ксилан),
Таблица 1. Состав биомассы типа
Содержание, %
Биомасса Зола, Вещества, раст- Вещества, Гемицел - Целлюлозе воримые в орга-раствори - Лигнин, люлоза, за, нических раст - мые в воде, % % % ворителях, % %
А основную гемицеллюлозу хвойных пород образует глюкоманнан (маннан). Лигнин древесины хвойных пород содержит гваяцилпропа - новые соединения (фенольные группы, содержащие одну метоксильную группу), а лигнин древесины твердых пород содержит еще и сирингил - пропановые соединения (с двумя метоксильными группами).
Высокое содержание ацетильных и метоксильных групп в древесине твердых пород позволяет использовать ее для получения уксусной кислоты и метанола путем сухой перегонки.
