RU2335118C2 - Method of using solar energy - Google Patents

Method of using solar energy Download PDF

Info

Publication number
RU2335118C2
RU2335118C2 RU2005108560/12A RU2005108560A RU2335118C2 RU 2335118 C2 RU2335118 C2 RU 2335118C2 RU 2005108560/12 A RU2005108560/12 A RU 2005108560/12A RU 2005108560 A RU2005108560 A RU 2005108560A RU 2335118 C2 RU2335118 C2 RU 2335118C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
forest
air
concentration
photosynthesis
Prior art date
Application number
RU2005108560/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005108560A (en
Original Assignee
Черников Арнольд Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Черников Арнольд Александрович filed Critical Черников Арнольд Александрович
Priority to RU2005108560/12A priority Critical patent/RU2335118C2/en
Publication of RU2005108560A publication Critical patent/RU2005108560A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2335118C2 publication Critical patent/RU2335118C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to forest management. The method involves burning woody materials in the access of oxygen producing heat and carbon dioxide containing gas mixture. Then carbon dioxide is extracted out of the mixture and dry ice is obtained. The dry ice is delivered to forest area, regasified, distributed over the area by mixing with air till excessive average daily concentration of carbon dioxide reaches 0.005% to 0.2% by volume. Further carbon dioxide is absorbed in the photosynthesis process by the trees which are burnt later.
EFFECT: removing carbon dioxide from the atmosphere and providing for fast forest growth.
1 tbl, 3 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к областям энергетики и экологии и, в частности, к способам ведения лесного хозяйства, а также к способам химической и биологической очистки отходящих газов от загрязнения промышленными выбросами углекислого газа.The present invention relates to the fields of energy and ecology and, in particular, to methods of forestry, as well as to methods of chemical and biological treatment of exhaust gases from pollution by industrial carbon dioxide emissions.

Использование древесины в качестве возобновляемого топлива известно как наиболее доступный способ использования солнечной энергии. Вместе с тем, при сжигании всех видов органического топлива выделяется углекислый газ, который представляет собой однин из главных загрязнителей атмосферы, борьба с которыми объявлена Киотским протоколом. В то же время лес является естественным и масштабным поглотителем углекислого газа. Развивая этот природный цикл круговорота углерода, можно избежать энергетического и экологического кризисов.Using wood as a renewable fuel is known as the most affordable way to use solar energy. At the same time, when burning all types of fossil fuels, carbon dioxide is released, which is one of the main air pollutants, the fight against which is announced by the Kyoto Protocol. At the same time, the forest is a natural and large-scale absorber of carbon dioxide. By developing this natural cycle of the carbon cycle, energy and environmental crises can be avoided.

Известен Способ выращивания древесных растений по патенту РФ №2017402 (кл. МПК A01G 23/00), по которому лес наращивают за счет регулярного ухода.The Known Method of growing woody plants according to the patent of the Russian Federation No. 2017402 (class. IPC A01G 23/00), according to which the forest is growing due to regular maintenance.

Известен также Способ повышения продуктивности леса по патенту №2054242, по которому в лесу выбирают и доращивают деревья главного пользования.There is also known a Method of increasing forest productivity according to patent No. 2054242, according to which trees of main use are selected and grown in the forest.

Известен также Способ биологической защиты окружающей среды от экотоксикантов по патенту №2092031, по которому лес используют для поглощения токсичных газов.There is also known a Method of biological protection of the environment from ecotoxicants according to patent No. 2092031, in which the forest is used to absorb toxic gases.

Известен также Способ создания защитных насаждений вокруг промпредприятий по патенту №2197079, по которому для поглощения вредных выбросов предприятий рядом с ними высаживают деревья с созданием террас и систем орошения.There is also known a Method of creating protective plantings around industrial enterprises according to patent No. 2197079, according to which trees are planted next to them to absorb harmful emissions from enterprises with the creation of terraces and irrigation systems.

Известна Система очистки воздуха от диоксида углерода по патенту РФ №2097115 (кл. МПК B01D 53/62), по которому углекислый газ (УГ) поглощают в слое сорбента адсорбера, а затем регенерируют.Known System for air purification from carbon dioxide according to the patent of the Russian Federation No. 2097115 (class IPC B01D 53/62), according to which carbon dioxide (UG) is absorbed in the adsorbent adsorbent layer, and then regenerated.

Известно также Устройство для извлечения УГ из газовых смесей по патенту №2207185, по которому УГ извлекают из смесей путем их охлаждения и промывки с абсорбцией УГ агентом, циркулирующим в замкнутом цикле через абсорбер.There is also known a device for extracting carbon dioxide from gas mixtures according to patent No. 2207185, in which carbon dioxide is extracted from the mixtures by cooling and washing with absorption of carbon dioxide by an agent circulating in a closed cycle through the absorber.

Известен также Способ утилизации дымовых газов по патенту №2185323, по которому дымовые газы охлаждают, а УГ извлекают из смеси путем их мокрой фильтрации.There is also known a Method for the disposal of flue gases according to patent No. 2185323, in which flue gases are cooled, and the gas is extracted from the mixture by wet filtration.

Известны также способы конденсации УГ в жидкость и сухой лед.Methods are also known for condensing HC into liquid and dry ice.

Известен Способ получения углекислотного льда по авт. св. СССР №1703617, по которому замораживание части жидкой углекислоты производят путем ее переохлаждения при возгонке и отводе газообразной фазы.The Known Method for producing carbon dioxide ice by ed. St. USSR No. 1703617, in which the freezing of a part of liquid carbon dioxide is carried out by supercooling it during sublimation and removal of the gaseous phase.

Известен также Способ производства сухого льда по авт. св. СССР №1112202 (кл. МПК С01В 31/22), по которому УГ сжимают, охлаждают, сжижают и дросселируют до давления образования сухого льда.There is also known a method of producing dry ice by ed. St. USSR No. 1112202 (class IPC СВВ 31/22), according to which UG are compressed, cooled, liquefied and throttled to the pressure of formation of dry ice.

Последний способ принят за прототип предлагаемого способа. Описанный способ не решает задачи удаления УГ с получением солнечной энергии.The latter method is adopted as a prototype of the proposed method. The described method does not solve the problem of removing hydrocarbons with obtaining solar energy.

По предложенному способу древесные материалы, как любое углеводородное топливо, сжигают с кислородом с получением тепла и смеси газов, содержащих углекислый газ (УГ), последний выделяют из смеси и конденсируют в жидкость или сухой лед.According to the proposed method, wood materials, like any hydrocarbon fuel, are burned with oxygen to produce heat and a mixture of gases containing carbon dioxide (UH), the latter is isolated from the mixture and condensed into liquid or dry ice.

В отличие от известного способа полученный конденсат доставляют в зону лесного массива, регазифицируют, распределяют по площади зоны и смешивают с воздухом до получения избыточной среднесуточной концентрации УГ от 0,05% до 0,02% по объему для поглощения его в результате фотосинтеза деревьями, которые впоследствии сжигают.In contrast to the known method, the condensate obtained is delivered to the forest area, regasified, distributed over the area of the zone and mixed with air until an excess average daily concentration of HC from 0.05% to 0.02% by volume is obtained for its absorption as a result of photosynthesis by trees, which subsequently burned.

Полезными эффектами предложенного способа являются использование древесных материалов в качестве возобновляемого носителя солнечной энергии, удаление выделяемого УГ из атмосферы и ускоренное выращивание лесов для восстановления и обогащения природной среды обитания. В результате предложенного цикла использования древесины содержание УГ в атмосфере будет существенно уменьшаться, так как при сжигании древесины большая часть энергии выделяется за счет сгорания водорода при круговом обороте углерода.Useful effects of the proposed method are the use of wood materials as a renewable carrier of solar energy, the removal of emitted hydrocarbons from the atmosphere and the accelerated growth of forests to restore and enrich the natural habitat. As a result of the proposed cycle of using wood, the amount of carbon dioxide in the atmosphere will decrease significantly, since when burning wood, most of the energy is released due to the combustion of hydrogen during a circular carbon revolution.

При этом благодаря распространенности лесов на Земле доставка УГ от места его выделения до места удаления в большинстве стран не представляет трудностей. В дальнейшем лесные массивы могут быть выращены вблизи объектов, генерирующих УГ. Доставка УГ в лесной массив может быть выполнена в этом случае не только подвижным транспортом, но и трубопроводом в виде смеси пылевидного сухого льда с воздухом. Конденсат УГ доставляют в лесной массив, размеры которого рассчитывают для конкретного промышленного объекта, приравнивая его производительность по выбросу УГ производительности поглощения газа во всей зоне массива. Таким образом, зона удаления УГ занимает определенную территорию. В районах, где в зимний период леса замирают и прекращают поглощение УГ, на это время могут быть устроены открытые склады сухого льда с простейшей теплоизоляцией.Moreover, due to the prevalence of forests on Earth, the delivery of carbon dioxide from the place of its allocation to the place of removal in most countries is not difficult. In the future, forests can be grown near objects generating UG. In this case, the delivery of hydrocarbons to the forest can be carried out not only by mobile transport, but also by a pipeline in the form of a mixture of dusty dry ice with air. The gas condensate is delivered to the forest, the dimensions of which are calculated for a specific industrial facility, equating its gas emission capacity for gas absorption in the entire zone of the forest. Thus, the zone of removal of hydrocarbons occupies a certain territory. In areas where in winter the forests freeze and stop the absorption of hydrocarbons, open dry ice stores with simple thermal insulation can be set up at this time.

Место регазификации УГ может находиться в центре или в любом месте внутри или вне зоны удаления. Регазификация УГ может осуществляться в теплообменнике с любам теплоносителем. При этом энергия регазификации позволяет поднять давление газа и использовать его для распределения и смешения газа с воздухом.The site of regasification of HC can be in the center or anywhere inside or outside the removal zone. Gas regasification can be carried out in a heat exchanger with any heat carrier. In this case, the regasification energy allows you to raise the gas pressure and use it to distribute and mix the gas with air.

Для распределения газа по площади зоны удаления может быть использована система труб, например, расходящихся от центра зоны. Для смешения УГ с воздухом трубы могут иметь дозирующие отверстия, расположенные по длине труб.To distribute gas over the area of the removal zone, a system of pipes, for example, diverging from the center of the zone, can be used. To mix UG with air, the pipes can have metering holes located along the length of the pipes.

Отличием предложенного способа является также интенсификация процесса поглощения УГ растениями за счет превышения нормальной концентрации УГ в воздухе. Вместо нормального содержания УГ в воздухе 0,03% предлагается подмешивать УГ в избыточном соотношении с воздухом от 0,05% до 0,02% по объему.The difference of the proposed method is also the intensification of the process of absorption of hydrocarbons by plants due to the excess of the normal concentration of hydrocarbons in the air. Instead of the normal content of UH in air of 0.03%, it is proposed to mix UH in an excessive ratio with air from 0.05% to 0.02% by volume.

Известны результаты многих опытов по исследованию газообмена в течение большого периода времени, при которых наблюдалась тесная связь между поглощением УГ и приростом сухой биомассы.The results of many experiments on the study of gas exchange over a long period of time are known, during which a close relationship was observed between the absorption of hydrocarbons and the increase in dry biomass.

Приведены результаты исследований суточного хода роста, фотосинтеза и у озимой пшеницы (Шевелуха, Ковалев, 1973).The results of studies of the daily course of growth, photosynthesis in winter wheat are also presented (Shevelukha, Kovalev, 1973).

Интенсивность фотосинтеза различных видов растений в значительной мере зависит от большого числа внешних факторов, среди которых наиболее важными являются: свет (интенсивность и спектральной состав), температура, концентрация CO2 и O2 водный режим, минеральное питание, а также - внутренних особенностей - возраста, содержания хлорофилла и др. Количественные и качественные характеристики фотосинтетической продуктивности С3- и С4-растений приведены в таблице.The intensity of photosynthesis of various plant species largely depends on a large number of external factors, among which the most important are: light (intensity and spectral composition), temperature, concentration of CO 2 and O 2 water regime, mineral nutrition, as well as internal characteristics - age , chlorophyll content, etc. Quantitative and qualitative characteristics of the photosynthetic productivity of C 3 and C 4 plants are given in the table.

ПоказательIndicator Размерн.Sizes С3-растенияC 3 plants С4-растенияWith 4 plants ИсточникSource Продукты первичной фиксации СО2 Primary Fixation Products CO 2 -- ФГКFGK Яблочная к-таApple to-that То жеAlso Оптимальная температура для фотосинтезаOptimal temperature for photosynthesis °С° C 20-2520-25 30-4030-40 Raghawendra, 1978; Быков, 1980; Берри и др., 1987Raghawendra, 1978; Bykov, 1980; Berry et al. 1987 Сетевое насыщение фотосинтезаNetwork photosynthesis saturation КлкKlk 20-4020-40 60-9060-90 Raghawendra, 1978; Рубин 1979; Быков, 1980Raghawendra, 1978; Rubin 1979; Bykov, 1980 СО2 - компенсационный пунктСО 2 - compensation item %% >0,005> 0.005 <0,005<0.005 Рубин и др. 1977; Raghawendra, 1978Rubin et al. 1977; Raghawendra, 1978 Оптимальная концентрация СО2 в воздухеOptimal concentration of CO 2 in the air %% 0,007-0,100.007-0.10 0,03-0,040.03-0.04 То жеAlso Ингибирование интенсивности фотосинтеза О2 Inhibition of O 2 photosynthesis intensity ЗначительноеSignificant Не измеряетсяNot measured Натр. 1984; Эдвардс и др., 1986Sodium 1984; Edwards et al. 1986 Максимальная интенсивность фотосинтезаThe maximum intensity of photosynthesis Мг (СО2) дм-2·ч-1 Mg (CO 2 ) dm -2 · h -1 25-4025-40 50-9050-90 Salep, 1977; Натр, 1984Salep, 1977; Sodium, 1984 Транспирационный коэффициентTranspiration coefficient г Н2О г сух. Массы сут-1 g N 2 About g dry. Mass days -1 400-500400-500 200-400200-400 Быков, 1980Bykov, 1980 Максимальные суточные приросты биомассыMaximum daily biomass increments Ц/га суткиC / ha day 1,5-31,5-3 8-98-9 Устенко, 1978Ustenko, 1978

Расчет энергетической эффективности фотосинтеза показывает, что на усвоение 1 молекулы СО2 в процессе фотосинтеза требуется порядка 8-10 квантов ФАР, или в среднем 500 ккал энергии, а на усвоение 1 грамм-молекулы CO2 используется 112 ккал, что составляет 22,4% поглощенной энергии. На дыхание растения затрачивают 20-30% запасенной энергии. Таким образом КПД поглощенной ФАР для полевых растений равен 16-8% (Ничипорович, 1978).Calculation of the energy efficiency of photosynthesis shows that the absorption of 1 CO 2 molecule during photosynthesis requires about 8-10 quanta of PAR, or an average of 500 kcal of energy, and the absorption of 1 gram molecule of CO 2 uses 112 kcal, which is 22.4% absorbed energy. Plants spend 20-30% of the stored energy on breathing. Thus, the efficiency of absorbed PAR for field plants is 16–8% (Nichiporovich, 1978).

Содержание СО2 в воздухе является одним из важнейших факторов, определяющих интенсивность фотосинтеза. Его концентрация в естественных условиях очень мала (0,03%, или около 300 мг/л), и каждое колебание содержания СО2 отражается на величине фотосинтеза. Как видно из данных таблицы, у растений С4 насыщение углекислотой происходит при более низких ее концентрациях (0,04%), чем у С3 (0,1%).The content of CO 2 in the air is one of the most important factors determining the intensity of photosynthesis. Its concentration under natural conditions is very small (0.03%, or about 300 mg / l), and each variation in the content of CO 2 is reflected in the amount of photosynthesis. As can be seen from the table, in C 4 plants carbonation occurs at lower concentrations (0.04%) than in C 3 (0.1%).

В настоящее время в естественных условиях содержание СО2 нередко бывает главным фактором, лимитирующим интенсивность фотосинтеза. На биологическом факультете университета в Антверпене (Nijes et al., 1988) исследовали влияние концентрации СО2 в атмосфере на газообмен, рост и продуктивность райграса пастбищного в закрытых теплицах при содержании CO2 367 и 620 см33. Посевы, выращенные при высокой концентрации СО2, накапливали в среднем на 43% больше сухого вещества по сравнению с более низким содержанием углекислоты (367 см33).Currently, in vivo, the CO 2 content is often the main factor limiting the intensity of photosynthesis. At the University of Antwerp's Faculty of Biology (Nijes et al., 1988), the effect of atmospheric CO 2 concentration on gas exchange, the growth and productivity of pasture ryegrass in closed greenhouses at CO 2 367 and 620 cm 3 / m 3 was studied. Crops grown at a high concentration of CO 2 accumulated an average of 43% more dry matter compared to a lower carbon dioxide content (367 cm 3 / m 3 ).

В лаборатории радиографической службы Франции изучали реакцию пшеницы на увеличение содержания CO2 при различной плотности посева (Cloux et al., 1987). Растения пшеницы выращивали в контролируемых условиях при концентрации СО2 330 и 660 см33. Отношение сухой массы растений при высокой концентрации СО2 к сухой массе в контроле составляло через 15 дней - 1,50. Относительный прирост фитомассы возрастал в течение первых 13 дней.In the laboratory of the radiographic service of France, the reaction of wheat to an increase in the CO 2 content at different seeding densities was studied (Cloux et al., 1987). Wheat plants were grown under controlled conditions at a concentration of CO 2 330 and 660 cm 3 / m 3 . The ratio of the dry weight of plants at a high concentration of CO 2 to the dry weight in the control was 15.50 days later, 1.50. The relative increase in phytomass increased during the first 13 days.

Специалисты службы сельскохозяйственных исследований в штате Флорида США (Allen el et., 1987) изучали влияние концентрации углекислоты на фотосинтез, рост биомассы и урожай зерна сои при помощи полевых камер. Отмечено, что с увеличением содержания СО2 в воздухе с 315 до 630 мкл/л повышение фотосинтеза составило 53%, биомассы растений - 43% и урожая зерна - 32%.Florida Agricultural Research Specialists (Allen el et., 1987) studied the effects of carbon dioxide concentrations on photosynthesis, biomass growth, and soybean yield using field cameras. It was noted that with an increase in the CO 2 content in the air from 315 to 630 μl / L, the increase in photosynthesis was 53%, plant biomass - 43%, and grain yield - 32%.

В ВИУА изучали в фитотроне влияние различных концентраций СО2 в воздухе (350 и 700 мкл/л) на интенсивность фотосинтеза, рост, развитие и продуктивность различных сортов пшеницы и ячменя при температурных режимах (день/ночь) - 20/14, 23/17, 28/23°С и мощности лучистого потока 130 Вт/м2 (Пухальская, 1997). Показана возможность повышения зерновой продуктивности при увеличении содержания углекислоты в два раза - пшеницы в среднем по опытам на 43% и ячменя на 54%.In VIUA, the effect of various concentrations of CO 2 in the air (350 and 700 μl / l) on the intensity of photosynthesis, growth, development and productivity of various varieties of wheat and barley under temperature conditions (day / night) was studied in the phytotron - 20/14, 23/17 , 28/23 ° С and radiant flux power of 130 W / m 2 (Pukhalskaya, 1997). The possibility of increasing grain productivity with a doubling of carbon dioxide content was shown — wheat, on average, by experiments by 43% and barley by 54%.

Между факторами существует взаимосвязь. Как и в случае с другими жизненными процессами, проявляемся общий принцип лимитирования - скорость процесса определяется тем фактором, который находится в минимуме. Так, при содержании СО2 в воздухе 0,02% световое насыщение фотосинтеза наступает уже при освещенности 8 клк, а с увеличением концентрации углекислоты повышается и точка светового насыщения (Образцов, 1981).There is a relationship between factors. As in the case of other life processes, the general principle of limitation is manifested - the speed of the process is determined by the factor that is at a minimum. Thus, when the CO 2 content in the air is 0.02%, the light saturation of photosynthesis occurs even at an illumination of 8 klx, and with an increase in the concentration of carbon dioxide, the point of light saturation also increases (Obraztsov, 1981).

Установлено, что повышение концентрации СО2 приводит к пропорциональному росту интенсивности фотосинтеза и, как следствие, возрастанию дыхания.It was found that an increase in the concentration of CO 2 leads to a proportional increase in the intensity of photosynthesis and, as a consequence, an increase in respiration.

Влияние УГ на рост лесов исследовалось американскими учеными вашингтонского института Карнеги. Они установили, что повышение конденсации азота в почве в сочетании с более влажным воздухом, повышением температуры и концентрации УГ вызвало увеличение роста растений на 44%.The influence of UG on forest growth was studied by American scientists at the Carnegie Institution of Washington. They found that an increase in nitrogen condensation in the soil in combination with more humid air, an increase in temperature and concentration of HC caused an increase in plant growth by 44%.

(Источник: The Straits Times)(Source: The Straits Times)

Ученые из Дюкского (Duke) университета под руководством Уильяма Шлезингера (William Schlesinger) провели мониторинг роста взрослых деревьев в Дюкском лесу. Выяснилось, что деревья в "атмосфере 2050 года", то есть при удвоенной концентрации УГ, связывали на 27% больше углерода, чем деревья в контрольных участкам.Scientists from Duke University under the direction of William Schlesinger (William Schlesinger) monitored the growth of adult trees in the Duke Forest. It turned out that the trees in the “atmosphere of 2050,” that is, at double the concentration of hydrocarbons, bound 27% more carbon than the trees in the control plots.

(Источник: по материалам журнала New Scientist.)(Source: Based on New Scientist.)

В течение прошлых шести лет Норби и его коллеги из Национальной Лаборатории ОкРиджа исследовали последствия роста уровней углекислого газа на лесополосе деревьев, находящихся в нескольких милях от них. Эксперимент состоял из постоянной искусственной закачки тонн углекислого газа в лесополосу, что поднимало концентрацию углекислого газа в среде деревьев приблизительно в 370 раз по сравнению с обычным уровнем. Последствия этого воздействия изучались на протяжении нескольких лет. Результаты показали, что молодые деревья и другие зеленые растения отвечают благоприятно на рост концентрации атмосферного углекислого газа. При этом не учитывалось, что с ростом СО2 существенно увеличивался и рост корней деревьев.Over the past six years, Norby and his colleagues at the Oak Ridge National Laboratory have investigated the effects of rising levels of carbon dioxide on a forest strip of trees a few miles away. The experiment consisted of continuous artificial injection of tons of carbon dioxide into the forest belt, which increased the concentration of carbon dioxide in the environment of trees by about 370 times compared to the usual level. The effects of this exposure have been studied for several years. The results showed that young trees and other green plants respond favorably to increasing atmospheric carbon dioxide concentrations. At the same time, it was not taken into account that, with the growth of CO 2 , the growth of tree roots also significantly increased.

Однако длинная жизнь деревьев и их большие размеры являются причиной того, что леса трудно насыщаемы углекислым газом.However, the long life of trees and their large sizes are the reason that forests are difficult to saturated with carbon dioxide.

Лесные растения в отличие от полевых имеют существенно иные условия роста. Световой поток, падающий на поля, используется недостаточно эффективно, так как значительная часть его поглощается землей, отражается от нее и от растений, а сами растения имеют ограниченную поверхность листвы. При этом повышение дневной температуры воздуха и снижение влажности отрицательно влияют на фотосинтез. В лесном массиве использование светового потока более полно. Многоярусное расположение листвы на деревьях обеспечивает снижение потерь энергии, хорошее рассеивание светового потока, значительно большую поверхность листвы, стабильное поддержание нормальной температуры и повышенной влажности воздуха в лесу. Однако при активном фотосинтезе в объеме леса снижается концентрация УГ в воздухе, что существенно замедляет процесс поглощения газа. Это подтверждается приведенными выше экспериментами. Прирост деревьев при увеличении концентрации УГ даже без учета роста корневых систем составляет объемы, намного превосходящие естественный прирост леса. Таким образом, следует ожидать в лесном массиве значительно больших степеней использования ФАР, вплоть до 60% и более. Кроме того, наблюдая в естественных условиях значительное различие в скорости роста некоторых пород деревьев, можно ожидать, что отдельные породы, такие как тополь и осина, способны более интенсивно усваивать УГ.Forest plants, unlike field plants, have significantly different growth conditions. The luminous flux incident on the fields is not used efficiently enough, since a significant part of it is absorbed by the earth, reflected from it and from plants, and the plants themselves have a limited foliage surface. At the same time, an increase in daily air temperature and a decrease in humidity negatively affect photosynthesis. In the forest, the use of luminous flux is more complete. The multi-tiered arrangement of foliage on trees provides a reduction in energy loss, good dispersion of the light flux, a significantly larger surface of the foliage, stable maintenance of normal temperature and high humidity in the forest. However, with active photosynthesis in the forest volume, the concentration of HC in the air decreases, which significantly slows down the process of gas absorption. This is confirmed by the above experiments. The growth of trees with an increase in the concentration of HC even without taking into account the growth of root systems amounts to volumes that far exceed the natural growth of the forest. Thus, one should expect significantly higher levels of PAR use in the forest, up to 60% and more. In addition, observing in natural conditions a significant difference in the growth rate of some tree species, it can be expected that individual species, such as poplar and aspen, are able to absorb UG more intensively.

Таким образом, можно рассчитывать, что продуктивность лесных пород при усиленном питании углекислым газом будет повышаться с увеличением концентрации УГ. В этих условиях для поглощения выброса УГ крупной ТЭС около 200 т/час потребуется ограниченная зона удаления газа площадью несколько квадратных километров. Это вполне приемлемо для достижения поставленной цели - удаления УГ в оборудованной зоне лесного массива.Thus, it can be expected that the productivity of forest species with enhanced carbon dioxide supply will increase with increasing concentration of hydrocarbons. Under these conditions, to absorb the GHG emissions of a large TPP at about 200 t / h, a limited gas removal zone with an area of several square kilometers will be required. This is quite acceptable to achieve the goal - the removal of hydrocarbons in the equipped area of the forest.

Пример 1. Обычная углесжигающая ТЭС может быть переведена на сжигание пылевидной древесины, имеющей калорийность бурого угля. Дымовые газы деревосжигающей ТЭС с расходом 1 млн. м3/час после очистки от летучей золы охлаждаются водой в мокром скруббере, а затем - хладоагентом до температуры замерзания воды. После отделения льда смесь газов захолаживается в теплообменнике хладоагентом до температуры превращения УГ в сухой лед. Расход УГ составляет 216 т/час. Твердый пылевидный УГ отделяют от газовой смеси и подают пневмотранспортом в теплоизолированный контейнер, а охлажденную газовую смесь используют в регенеративном цикле как производный хладоагент, нагревают встречным газовым потоком и выбрасывают в атмосферу. В качестве основного хладоагента используется жидкий воздух или азот. Твердый УГ с расходом около 216 т/час доставляют в контейнерах в оборудованную зону ближайшего лесного массива. Лесной массив оборудован регазификатором и сетью труб, распределяющих УГ по всей площади зоны. Регазификатор УГ может быть расположен в центре зоны. В регазификаторе УГ нагревают теплоносителем до нормальной температуры и подают в сеть труб под давлением 3-5 кПа. В качестве теплоносителя используют продукты сгорания топлива или воздух. Охлажденный в регазификаторе воздух используют в холодильном цикле при сжижении воздуха. Трубы прокладывают от центра зоны лучами и уменьшают их по диаметру по мере удаления от центра. В трубах по их длине выполнены дозирующие отверстия, через которые УГ выходит и смешивается с воздухом. При истечении УГ в атмосферу в струю эжектируется воздух и концентрация УГ снижается до 3-5%. Дальнейшее смешение УГ с воздухом происходит за счет конвективного, диффузионного, турбулентного и ветрового переноса за время до начала дневного фотосинтеза УГ. К этому времени расчетная концентрация УГ в воздухе превышает номинальную в 5,5 раз и составляет около 0,3%. В течение дня по мере поглощения УГ его концентрация в воздухе снижается до номинальной 0,05%. В зимнее время пылевидный УГ непрерывно подают на другой участок лесного массива, где накапливают весь УГ в баках теплоизолированного хладосклада. За время зимы накапливают до 1,1 млн.т УГ, который занимает объем до 700 тыс.м3. Такой хладосклад имеет сегодня реально исполнимые размеры 130×130×50 м и размеры действующих объектов - суда-газовозы вместимостью более 200 тыс.м3 для перевозки сжиженного природного газа.Example 1. A conventional coal-burning thermal power plant can be converted to the combustion of pulverized wood having calorific value of brown coal. Flue gases from a wood-burning thermal power plant with a flow rate of 1 million m 3 / h after cleaning from fly ash are cooled with water in a wet scrubber, and then with a refrigerant to the freezing point of water. After separation of the ice, the gas mixture is refrigerated in the heat exchanger with a refrigerant to the temperature of the transformation of HC into dry ice. Gas consumption is 216 t / h. A solid, dusty gas is separated from the gas mixture and fed by pneumatic transport to a thermally insulated container, and the cooled gas mixture is used in the regenerative cycle as a derivative of the refrigerant, heated by the oncoming gas stream and released into the atmosphere. The main refrigerant used is liquid air or nitrogen. Solid HC with a flow rate of about 216 t / h is delivered in containers to the equipped area of the nearest forest. The forest area is equipped with a regasifier and a network of pipes that distribute HC across the entire area of the zone. UG regasifier can be located in the center of the zone. In the regasifier UG is heated with a coolant to normal temperature and fed into the pipe network under a pressure of 3-5 kPa. As a heat carrier, products of fuel combustion or air are used. The air cooled in the regasifier is used in the refrigeration cycle for liquefying air. Pipes are laid from the center of the zone by rays and reduce their diameter in proportion to the distance from the center. In the pipes, metering holes are made along their length, through which the UG exits and mixes with air. Upon the expiration of HC in the atmosphere, air is ejected into the stream and the concentration of carbon dioxide decreases to 3-5%. Further mixing of hydrocarbons with air occurs due to convective, diffusion, turbulent and wind transport for the time before the start of daytime photosynthesis of hydrocarbons. By this time, the calculated concentration of HC in air exceeds the nominal concentration by 5.5 times and is about 0.3%. During the day, as the absorption of hydrocarbons, its concentration in air decreases to a nominal 0.05%. In winter, pulverized hydrocarbon is continuously fed to another part of the forest, where the whole hydrocarbon is accumulated in the tanks of a thermally insulated cold store. During the winter, they accumulate up to 1.1 million tons of hydrocarbon, which occupies a volume of up to 700 thousand m 3 . Such a cold store today has feasible dimensions of 130 × 130 × 50 m and the size of existing facilities - gas vessels with a capacity of more than 200 thousand m 3 for transportation of liquefied natural gas.

Среднее значение ФАР принимается равным 1 кВт/м2, или 1000 МВт/км2.The average PAR value is taken to be 1 kW / m 2 , or 1000 MW / km 2 .

УГ подается и распределяется по зоне непрерывно в течение суток. Принимая равное деление суток между ночью и днем, по 12 часов, определяем среднесуточную избыточную концентрацию УГ как 6,5-кратную часовому расходу УГ, подаваемого в зону и равного в пашен случае 60 кг/сек, или при плотности УГ 1,73 кг/м3, - 125 тыс.м3/час. Объем воздуха в зоне при высоте деревьев 15 м составляет 15 млн.м3/км2. Принимая КПД фотосинтеза 17% и относя его к избыточной массе УГ, определяем энергию поглощения УГ как 280,8 кВт/г и поглощательную способность леса, равную 12,8 т/км2·час. Потребная площадь зоны составит 16,8 км2, а среднесуточная концентрация УГ в зоне составит 0,05%. Таким образом, снижение концентрации УГ в зоне поглощения ниже 0,05% невыгодно, так как увеличивает размеры зоны и стоимость ее оборудования трубами.UG is supplied and distributed throughout the zone continuously throughout the day. Assuming an equal division of the day between night and day, at 12 o’clock, we determine the average daily excess concentration of HC as a 6.5-fold hourly consumption of HC supplied to the zone and equal to 60 kg / s in the case of arable land, or at a density of 1.73 kg / m 3 - 125 thousand m 3 / hour. The air volume in the zone at a tree height of 15 m is 15 million m 3 / km 2 . Taking the photosynthesis efficiency of 17% and attributing it to the excess mass of hydrocarbons, we determine the energy of absorption of hydrocarbons as 280.8 kW / g and the absorption capacity of the forest, equal to 12.8 t / km 2 · hour. The required area of the zone will be 16.8 km 2 , and the average daily concentration of hydrocarbons in the zone will be 0.05%. Thus, a decrease in the concentration of HC in the absorption zone below 0.05% is unprofitable, since it increases the size of the zone and the cost of its equipment with pipes.

Пример 2. Максимальная эффективность преобразования световой энергии в биомассу может составить не более 70%. Принимая для условий примера 1 КПД усвоения УГ равным 68%, определяем энергию поглощения УГ как 70,2 кВт/г и поглощательную способность леса как 51,2 т/км2.час. В этом случае размер зоны поглощения УГ составит 4,2 км2, а среднесуточная концентрация УГ в зоне составит 0,2%. Большее повышение содержания УГ в воздухе нецелесообразно, так как усвоение УГ будет ограничено из-за недостатка световой энергии.Example 2. The maximum conversion efficiency of light energy into biomass can be no more than 70%. Assuming for the conditions of Example 1 the efficiency of assimilation of hydrocarbons equal to 68%, we determine the energy of absorption of hydrocarbons as 70.2 kW / g and the absorption capacity of the forest as 51.2 t / km 2 . In this case, the size of the absorption zone of hydrocarbons will be 4.2 km 2 , and the average daily concentration of hydrocarbons in the zone will be 0.2%. A larger increase in the content of HC in the air is impractical, since the absorption of carbon dioxide will be limited due to a lack of light energy.

Пример 3. Наиболее вероятна для леса средняя в указанном диапазоне величина эффективности поглощения УГ, то есть 34%. При условиях примера 1 определяем энергию поглощения УГ как 140,4 кВт/г и поглощательную способность леса как 25,6 т/км2.час. В этом случае размер зоны поглощения УГ составит 8,4 км2, а среднесуточная концентрация УГ в зоне составит 0,1%.Example 3. The most likely for the forest average value in the indicated range of the absorption efficiency of hydrocarbons, that is 34%. Under the conditions of example 1, we determine the absorption energy of UG as 140.4 kW / g and the absorption capacity of the forest as 25.6 t / km 2 . In this case, the size of the absorption zone of the gas will be 8.4 km 2 , and the average daily concentration of gas in the zone will be 0.1%.

Приведенные расчеты показывают, что практически для предельного выброса промышленного объекта размеры зон удаления УГ во всех примерах имеют реальную величину, пригодную для необходимого обустройства.The above calculations show that, in practice, for the maximum emission of an industrial facility, the dimensions of the gas removal zones in all examples have a real value suitable for the necessary arrangement.

Предложенное техническое решение имеет широкую область применения, так как основными источниками промышленных выбросов УГ являются топливосжигающие промпредпрятия: ТЭС, металлургические, химические, цементные и другие заводы, работающие, как правило, в непрерывном режиме и использующие невозобновляемые источники энергии. С другой стороны, поглощательная способность различных деревьев еще недостаточно изучена, что позволяет рассчитывать на нахождение и культивирование в зонах удаления УГ более эффективных видов деревьев, таких, например, как груша. Наконец, учитывая двойную полезность леса как источника топлива и как поглотителя самого распространенного парникового газа, предприятия должны культивировать зоны лесных массивов для поглощения УГ в непосредственной близости от себя. Кроме того, для приема УГ, вырабатываемого в зимнее время, склады с запасами сухого льда должны располагаться рядом с предприятиями и с другими зонами удаления УГ.The proposed technical solution has a wide field of application, since the main sources of industrial GHG emissions are fuel-burning industrial enterprises: thermal power plants, metallurgical, chemical, cement and other plants that operate, as a rule, in continuous mode and use non-renewable energy sources. On the other hand, the absorption capacity of various trees has not yet been adequately studied, which allows us to rely on the presence and cultivation of more effective tree species, such as, for example, a pear, in the zones of HC removal. Finally, given the dual usefulness of the forest as a fuel source and as an absorber of the most common greenhouse gas, enterprises should cultivate forest areas to absorb HC in their immediate vicinity. In addition, in order to receive HC produced in winter, warehouses with dry ice reserves should be located next to enterprises and with other HC removal zones.

Claims (1)

Способ удаления из атмосферы углекислого газа с использованием солнечной энергии, запасаемой в древесных материалах, при котором последние сжигают с кислородом с получением тепла и смеси газов, содержащих углекислый газ, последний выделяют из смеси и из него получают сухой лед, отличающийся тем, что сухой лед доставляют в зону лесного массива, регазифицируют, распределяют по площади зоны и смешивают с воздухом до получения избыточной среднесуточной концентрации углекислого газа от 0,05 до 0,2% по объему, поглощаемого в результате фотосинтеза деревьями, которые впоследствии сжигают.A method of removing carbon dioxide from the atmosphere using solar energy stored in wood materials, in which the latter is burned with oxygen to produce heat and a mixture of gases containing carbon dioxide, the latter is isolated from the mixture and dry ice is obtained from it, characterized in that dry ice delivered to the forest area, regasified, distributed over the area of the zone and mixed with air to obtain an excess average daily carbon dioxide concentration of 0.05 to 0.2% by volume absorbed as a result of photosynthesis and trees, which are then burned.
RU2005108560/12A 2005-03-28 2005-03-28 Method of using solar energy RU2335118C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005108560/12A RU2335118C2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Method of using solar energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005108560/12A RU2335118C2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Method of using solar energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005108560A RU2005108560A (en) 2006-09-10
RU2335118C2 true RU2335118C2 (en) 2008-10-10

Family

ID=37112384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005108560/12A RU2335118C2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Method of using solar energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2335118C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8756858B2 (en) 2006-04-13 2014-06-24 Linde Ag Process and device to accelerate growth
WO2018097747A1 (en) * 2016-11-28 2018-05-31 Евгений Иванович КАСАТКИН Method of recycling carbon dioxide gas

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202009004506U1 (en) 2009-04-01 2009-06-18 Glinberg, Valeriy, Dipl.-Ing. Apparatus for firefighting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОВДА В.А. Биогеохимия почвенного покрова. - М.: НАУКА, 1985, с.58-61, 74, 75, 78, 79. КАЛВЕРТ С., ИНГЛУНД Г. 3ащита атмосферы от промышленных загрязнений, ч. 2, гл.34. - М.: Металлургия, 1988. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8756858B2 (en) 2006-04-13 2014-06-24 Linde Ag Process and device to accelerate growth
WO2018097747A1 (en) * 2016-11-28 2018-05-31 Евгений Иванович КАСАТКИН Method of recycling carbon dioxide gas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005108560A (en) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dickson Forest Atmosphere Carbon Transfer and Storage (FACTS-II) the Aspen Free-air CO2 and O2 Enrichment (FACE) Project: An Overview
Anderson et al. The effects of nitric oxide pollution on the growth of tomato
Dion et al. Review of CO2 recovery methods from the exhaust gas of biomass heating systems for safe enrichment in greenhouses
Sánchez-Molina et al. Development of a biomass-based system for nocturnal temperature and diurnal CO2 concentration control in greenhouses
CN103194377A (en) Biogas engineering product and agricultural planting combined comprehensive utilization system
Gakaev Carbon sequestration in landscapes of the Chechen Republic
RU2335118C2 (en) Method of using solar energy
Ozaki The effect of of increase of NOx and CO2 on grain and fish production, protection of global warming and climate
JP2011250759A (en) Carbon dioxide recovery utilization system
Nederhoff Technical aspects, management and control of CO2 enrichment in greenhouses-refereed paper
US10898846B1 (en) Method and system for CO2 capture from flue gas and distributed for agricultural purposes
Umeda et al. A cooling and CO2 enrichment system for greenhouse production using CO2 clathrate hydrate
Vitousek et al. Tropical forests and trace gases: potential interactions between tropical biology and the atmospheric sciences
Roberts et al. Methodological aspects of the fumigation of forest trees with gaseous pollutants using closed chambers
CN102257934A (en) Energy-saving and environment-friendly heating technology for agricultural greenhouse
CN102835261A (en) Application of residual waste gas after biogas purification as gas fertilizer
KR101443236B1 (en) Method and apparatus for supplying gas for combustion apparatus
KOIKE et al. Removal of causative factors for sick building syndrome using air plants
NZ573369A (en) Integrated power generation and organic fertiliser production system
CN205320676U (en) Plant device that district supplyed carbon dioxide gas to crop
US10897851B1 (en) Method and system for CO2 capture from flue gas and distributed for agricultural purposes
Devi et al. Carbon Sequestration In Soil and Vegetation-A Must Stride For Mitigating Climate Change
Sambuu et al. Reasons for the stability of the steppe ecosystems of the Republic Tyva (Russia)
Mukhina USE OF BIOCHAR AS A SOIL MELIORANT TO REDUCE EMISSIONS OF GREENHOUSE GASES IN AGRICULTURE
Mundiyara et al. Global Warming: Its Impact and Implication on Crop Production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090329