science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe AC FOX werkt

Een ethanolfabriek Afbeelding met dank aan het Amerikaanse ministerie van Energie

Stel je voor dat je een fabriek hebt die ethanolbrandstof maakt uit maïs. Je bent een grote, industriële fabrikant van ethanol op basis van maïs, en je kunt 25 miljoen gallons ethanol per jaar maken.

Omdat de gasprijzen nu zo hoog zijn, en omdat de president en het congres veel nadruk hebben gelegd op ethanol, en omdat GM hun enorme Go Yellow-advertentiecampagne voor ethanol voert, je zou mooi moeten zitten. Helaas, je hebt een klein probleem.

Het probleem is de rivier van afvalwater die maïs-ethanol creëert. Om deze afvalstroom te begrijpen, denk aan het productieproces:

  • jij neemt mais
  • Je verplettert de maïs
  • Je mengt de maïs met water
  • Je voegt toe enzymen (om de maïs in eenvoudige suikers te veranderen)
  • Je voegt gist toe
  • Je laat de gist de suikers fermenteren om alcohol te maken.

Tot zover goed. Nu distilleer je de alcohol uit het water en creëer je een gallon ethanol die je kunt verkopen. Dat is ook geweldig.

Het probleem is dat voor elke gallon ethanol die je verkoopt, je creëert ook 10 gallons vervuild water. Het water dat overblijft na destillatie zit vol met eiwitten, suikers, enzymen, stukjes dode gistcellen en een beetje resterende alcohol. Wat doe je met dit vervuilde water? En houd er rekening mee dat er 10 gallons vervuild water zijn voor elke gallon alcohol die je maakt. Dus als je elk jaar 25 miljoen gallons ethanol maakt, je hebt te maken met 250 miljoen liter vervuild water. Aangezien industriële ethanolfabrieken doorgaans in grootte variëren van 25 miljoen tot 100 miljoen gallons ethanol per jaar, en er zijn een aantal van deze fabrieken in de Verenigde Staten, je ziet dat het afvalwater van ethanol een groot probleem wordt.

Maar het productieproces van maïs-ethanol is niet het enige productieproces dat resulteert in afval en bijproducten. Als je biodiesel maakt, je krijgt een bijproduct genaamd ruwe glycerol waar je mee te maken hebt. Als je een voedselfabriek hebt, heb je misschien een soortgelijk probleem. Stel dat je pannenkoekensiroop of diepvriespizza's maakt, en je gebruikt water om delen van de lopende band schoon te maken. Dit water is nu vervuild, en de lokale rioolwaterzuiveringsinstallatie wil het misschien niet. Wat ga je ermee doen?

Nu is er een volledig nieuw proces beschikbaar om water te verwerken dat vervuild is met organisch materiaal zoals eiwitten, suikers, glycerol of zelfs pizzaresten. Dat proces heet Door actieve kool gefaciliteerde oxidatie , of ACFOX. AC FOX heeft enorme voordelen ten opzichte van de traditionele manieren om met "organisch vervuilde afvalstromen" om te gaan.

In dit artikel, je leert alles over AC FOX en hoe het fabrikanten van een breed scala aan producten kan helpen geld te besparen, helpen het milieu en versnellen hun productielijnen. Laten we kijken.

De voordelen van AC FOX

De actieve kool gefaciliteerde oxidatiereactor, of AC FOX, is een manier om afval te gebruiken voor energie. Ontdek welke processen er baat bij kunnen hebben. Hoe dingen werken

Dus laten we teruggaan naar onze ethanolfabriek. De fabriek creëert 10 gallon afvalwater voor elke gallon ethanol die het produceert. Het afvalwater bevat eiwitten, suikers, enzymen, DNA-fragmenten en een beetje overgebleven alcohol.

Hoe kom je van dit afvalwater af? Ethanolplanten verwerken het tegenwoordig meestal door het water te verdampen en dierenvoer te maken van de vaste stoffen die achterblijven. De verkoop van het diervoeder dekt niet de kosten van het verdampen van het water, maar het lost wel het afvalwaterprobleem op.

Een andere manier om met afvalwater om te gaan, is door het als afvalwater te behandelen. Laten we eens kijken naar de rioleringsbenadering, want dat geldt voor alle afvalstromen waar we het over hebben. Met riolering, je laat het water staan ​​in grote tanks of vijvers en je laat bacteriën al het organische materiaal in het water opeten. Dat werkt, maar er zijn drie problemen:

  1. Het proces neemt vaak veel ruimte in beslag
  2. De bacteriën zijn traag
  3. Het proces negeert de brandstofwaarde van het afvalwater volledig

Het derde probleem staat centraal. Elke stroom afvalwater die is verontreinigd met veel organisch materiaal zoals suikers en eiwitten, kan worden beschouwd als een afvalbrandstof. Als je deze brandstof op de een of andere manier zou kunnen verbranden, je zou de resulterende warmte kunnen gebruiken om allerlei dingen te doen. U kunt de warmte in een deel van uw productieproces gebruiken, of gebruik het om stoom op te wekken en elektriciteit te maken. Een groot voordeel van deze hitte is dat het gratis zou zijn. Momenteel laat je de bacteriën die brandstof eten, en het gaat allemaal verloren.

Het blijkt dat, tot dit punt, het verbranden van afvalwater was onmogelijk. Stel je voor dat je pannenkoekensiroop probeert te verbranden. Pannenkoekensiroop bevat enorm veel energie door alle suiker, maar tot nu toe was er geen manier om het te "verbranden", omdat het water in de siroop het verbranden onmogelijk maakt. Zelfs als je de siroop dehydrateert en de droge suiker probeert te verbranden, het brandt niet goed.

AC FOX verandert de vergelijking volledig. Het doel van AC FOX is om alle brandstof in elke stroom organisch afvalwater snel en efficiënt te "verbranden". Met AC FOX kunt u, in feite, "verbrand" pannenkoekensiroop en vang alle warmte op. U kunt ook het effluent van uw ethanolfabriek "verbranden", of glycerol, of water met veel pizzakruimels erin opgelost. Elke organische afvalwaterstroom verandert van "rioolwater" (wat een probleem is) in "brandstof" (wat cool is) als je een AC FOX-reactor in je fabriek hebt.

Door uw afvalwater te "verbranden", u heeft nu een actief in plaats van een verplichting. De gratis warmte die door de AC FOX-reactor wordt gegenereerd, kunt u overal in uw fabriek gebruiken. Je kunt het water ook meteen hergebruiken, omdat het schoon is. En je versnelt ook het hele proces. In plaats van het afvalwater dagenlang in een bezinkvijver of bacteriële vergistingstank te laten staan, u kunt het afvalwater snel "verbranden", zodra u deze aanmaakt.

Nu begrijp je waarom fabrikanten zo enthousiast beginnen te worden over AC FOX. Volgende, we zullen zien hoe het precies werkt.

Hoe het werkt

Het kernidee achter AC FOX is zowel ingenieus als opmerkelijk eenvoudig. Je begint met een grote roterende buis. De maat van de buis is afhankelijk van de grootte van de afvalstroom die je hebt. Als de afvalstroom klein is, de buis kan zo groot zijn als een bureau. Als uw afvalstroom enorm is, de buis kan zo groot zijn als een trekker-oplegger.

Vervolgens vul je de tube met actieve kool. Actieve kool is niets anders dan houtskool dat is "geactiveerd" om het meer oppervlakte te geven. Het zijn de zwarte korrels die je aantreft in aquaria en gasmaskers, en het is een volkomen veilige, biologisch product.

De buis is gemotoriseerd zodat deze roteert en de koolstofkorrels roert. Deze roterende buis vol actieve kool is de AC FOX-reactor.

Nu neemt u uw afvalwaterstroom en injecteert u deze en een bron van zuurstof (meestal lucht) in de reactor. Wat er daarna gebeurt, is de sleutel tot AC FOX. Dit zijn de stappen:

  • De actieve kool heeft een enorm oppervlak (5 miljoen vierkante voet per pond), en dat oppervlak grijpt alle organische moleculen vast in het afvalwater dat je hebt geïnjecteerd.
  • Omdat de reactor heet is, de zuurstof die je hebt geïnjecteerd, wil ergens mee reageren.
  • Al die organische moleculen die op het oppervlak van de koolstofkorrels gevangen zitten, zijn een gemakkelijk doelwit voor de zuurstofatomen in de reactor.
  • De zuurstof reageert met de organische moleculen.

De reactie is erg snel, en het levert drie dingen op:

  1. Kooldioxide en waterdamp door de reactie van zuurstof met de organische stoffen
  2. Veel warmte, die het water in het afvalwater kookt en de dingen warm houdt
  3. Een beetje as met voornamelijk stikstof en andere anorganische stoffen in het afval

De as is een geweldige meststof, en de overtollige warmte kan overal in uw fabriek worden gebruikt waar u het nodig heeft. Of, je zou de warmte kunnen gebruiken om stoom op te wekken en een elektrische generator aan te drijven.

Met een AC Fox-reactor, we hebben wat vroeger afvalwater was, genomen en er brandstof van gemaakt.

De AC FOX-reactor kan nog meer. Het blijkt dat er veel plaatsen in fabrieken zijn die actieve kool gebruiken om te filteren. raffinaderijen, bijvoorbeeld, gebruiken veel actieve kool in hun filters. De koolstofkorrels filteren door moleculen te adsorberen en vast te houden (zie Hoe gasmaskers werken voor details). Zodra de koolstofkorrels in een filter "vol zijn, " je moet ze ofwel weggooien of ze "reactiveren".

Met ACFOX, je hebt een reactor die perfect geschikt is om koolstof te reactiveren. Je laadt de reactor op met gebruikte actieve kool, laat de AC FOX-reactor zijn normale werk doen, en haal de koolstof er een dag later weer uit. De nieuw geactiveerde koolstof is klaar om terug in het filter te gaan. Dit vermogen om koolstof te reactiveren kan fabrieken ook enorm veel geld besparen.

Als u een fabriek of proces heeft dat op dit moment een stroom organisch afvalwater produceert, u heeft waarschijnlijk te maken met het afvalwater als "riool". Als u in plaats daarvan een AC FOX-reactor gebruikt, het afvalwater verandert in "brandstof":

  • Je "verbrandt" alle organische stoffen in het afvalwater in een bed van actieve kool en vangt de warmte van de reactie op.
  • De warmte komt naar buiten in de vorm van stoom, die u overal in uw fabriek kunt gebruiken.
  • Na gebruik van de warmte, u kunt de stoom condenseren en het water hergebruiken in uw productieproces.
  • In aanvulling, u kunt uw AC FOX-reactor gebruiken om koolstof te reactiveren voor filtratie.

AC FOX is een geweldige manier om citroenen in limonade te veranderen.

AC FOX heeft een geschatte terugverdientijd van minder dan twee jaar. Als je de AC FOX-reactor ook kunt gebruiken om koolstof te reactiveren, de terugverdientijd is nog korter.

AC FOX is de uitvinding van Hugh McLaughlin, doctoraat De AC FOX-reactor wordt momenteel gebruikt in verschillende fabrieksomgevingen en er zijn licentierechten beschikbaar. U kunt meer informatie vinden op ACFOX.com.

Voor meer informatie over AC FOX en gerelateerde onderwerpen, zie de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe gasprijzen werken
  • Hoe biodiesel werkt
  • Hoe riolen en septische systemen werken
  • Hoe gasmaskers werken
  • Hoe alcohol werkt

Meer geweldige links

  • AC Fox
  • De moderne wonderen van het History Channel Invent Now-uitdaging
  • Heet idee - de Boston Globe, 6 mei, 2006