Τι ποσοστό της μάζας της γης είναι βιομάζα. Οι επιστήμονες πραγματοποιούν παγκόσμια απογραφή βιομάζας

Τι είναι η βιομάζα, ποιες είναι οι πηγές παραγωγής της; Τι σημαίνει αυτός ο όρος; Πρώτα απ 'όλα, σημειώνουμε ότι μπορεί να ληφθεί υπόψη

ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Λαμβάνοντας υπόψη το ερώτημα τι είναι βιομάζα, είναι απαραίτητο να αναφέρουμε ότι μιλάμε για όλα τα υλικά φυτικής προέλευσης. Τα ακόλουθα υλικά είναι κατάλληλα για απελευθέρωση ενέργειας:

• γρασίδι;
• ξύλο;
• απορρίμματα ξύλου και φυτών.
• κοπριά χοίρων και βοοειδών.

Οφέλη από βιομάζα

Τι είναι λοιπόν η βιομάζα; Ποια είναι τα πλεονεκτήματά του έναντι των παραδοσιακών τύπων ορυκτών; Αυτή η πηγή ενέργειας παρέχει εξοικονόμηση ενέργειας, ανεβάζει το βιοτικό επίπεδο, αυξάνει την ευημερία, μειώνει το επίπεδο της φτώχειας.

Τα σύγχρονα ενεργειακά συστήματα, τα οποία δημιουργούνται με βάση τη χρήση πράσινης μάζας, είναι δυνητικοί μηχανισμοί για την απαλλαγή των κατοίκων της υπαίθρου από τη φτώχεια. Πηγές βιομάζας μπορούν να βρεθούν σε οποιοδήποτε χωριό, χωριό. Σας επιτρέπουν να δημιουργείτε χωρίς να καταστρέφετε την οικολογική κατάσταση της περιοχής.

Η διαθεσιμότητα καυσίμων που προέρχονται από βιομάζα συμβάλλει στην ανάπτυξη βιομηχανιών έντασης ενέργειας που βρίσκονται μακριά από μεγάλα βιομηχανικά κέντρα.

Συζητώντας για το τι είναι η βιομάζα, σημειώνουμε ότι είναι ένας πόρος που σας επιτρέπει να λαμβάνετε την απαιτούμενη ποσότητα μεταφορέων ενέργειας (βιοαέριο) ανά πάσα στιγμή.

Μεταξύ των μειονεκτημάτων της χρήσης γρασιδιού ως πηγής καυσίμου, είναι απαραίτητο να αναφέρουμε την εποχικότητα, επομένως θα είναι πιο ωφέλιμο να χρησιμοποιηθεί μια τέτοια τεχνολογία σε θερμές περιοχές.

Με την ορθολογική χρήση της ενέργειας από βιομάζα, μπορείτε να υπολογίζετε σε φθηνή ηλεκτρική ενέργεια χωρίς σημαντικό κόστος.

Το θέμα είναι ιδιαίτερα σημαντικό λόγω της μείωσης των αποθεμάτων παραδοσιακών πηγών υδρογονανθράκων.

Οι μαθητές γυμνασίου που σπουδάζουν οικονομικά ζητούν την ακόλουθη ερώτηση: «Προσδιορίστε την έννοια των όρων: «βιομάζα», «βιοκαύσιμο». Η απάντηση είναι μια ιστορία για το κύριο συστατικό - πράσινο γρασίδι, τύρφη, πριονίδι. Είναι δυνατό να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα της χρήσης βιομάζας στη σύγχρονη οικονομία με τη βοήθεια μαθηματικών υπολογισμών.

Παραδείγματα υπολογισμού

Είναι δυνατό να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της χρήσης κοπριάς για την παραγωγή Λαμβάνοντας υπόψη το βάρος των βοοειδών, την ποσότητα κοπριάς που εκπέμπεται ανά ημέρα (μήνα), τον όγκο αερίου που μπορεί να ληφθεί από ένα κιλό κοπριάς αγελάδας, είναι δυνατός ο υπολογισμός η συνολική απόδοση καυσίμου.

Πολλαπλασιάζοντας το αποτέλεσμα που προκύπτει με το κόστος ενός λίτρου ντίζελ, μπορείτε να πάρετε ένα ισοδύναμο μετρητών. Για να ολοκληρωθούν οι υπολογισμοί αφαιρούνται όλα τα έξοδα που σχετίζονται με την απόκτηση του εξοπλισμού, καθώς και την εγκατάσταση και συντήρησή του.

Για να υπολογιστεί η απόσβεση του έργου, η κερδοφορία του, θα απαιτηθούν πιο σύνθετες μαθηματικές πράξεις.

Η αναζήτηση εναλλακτικών τρόπων απόκτησης ενέργειας είναι ένα από τα καθήκοντα προτεραιότητας που έχουν τεθεί για τους οικιακούς μηχανικούς ηλεκτρικής ενέργειας. Η χρήση της βιομάζας είναι ένας από τους τρόπους επίλυσης του προβλήματος των ενεργειακών πόρων.

Βιομάζα της Γης. Στο έδαφος της Γης, ξεκινώντας από τους πόλους στον ισημερινό, η βιομάζα σταδιακά αυξάνεται. Ταυτόχρονα αυξάνεται και ο αριθμός των φυτικών ειδών. Η Τούντρα με λειχήνες και βρύα δίνει τη θέση της στα κωνοφόρα και πλατύφυλλα δάση, μετά στις στέπες και στην υποτροπική βλάστηση. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση και ποικιλομορφία φυτών εμφανίζεται στα τροπικά δάση. Το ύψος των δέντρων φτάνει τα 110-120μ. Τα φυτά αναπτύσσονται σε πολλές βαθμίδες, τα επίφυτα καλύπτουν τα δέντρα. Ο αριθμός και η ποικιλία των ζωικών ειδών εξαρτώνται από τη φυτική μάζα και επίσης αυξάνονται προς τον ισημερινό. Στα δάση, τα ζώα εγκαθίστανται σε διαφορετικές βαθμίδες. Η μεγαλύτερη πυκνότητα ζωής παρατηρείται στις βιογεωκενόζες, όπου τα είδη συνδέονται με τροφικές αλυσίδες. Οι τροφικές αλυσίδες, αλληλένδετες, σχηματίζουν ένα πολύπλοκο δίκτυο μεταφοράς χημικών στοιχείων και ενέργειας από τον έναν κρίκο στον άλλο. Μεταξύ των οργανισμών υπάρχει ένας σκληρός ανταγωνισμός για την κατοχή χώρου, τροφής, φωτός, οξυγόνου. Ο άνθρωπος έχει μεγάλη επιρροή στη βιομάζα της γης. Υπό την επιρροή του, μειώνονται οι περιοχές που παράγουν βιομάζα.

βιομάζα του εδάφους. Το έδαφος είναι το περιβάλλον που είναι απαραίτητο για τη ζωή των φυτών και τη βιογεωκένωση με μια ποικιλία μικροσκοπικών ζωντανών οργανισμών. Αυτό είναι ένα χαλαρό επιφανειακό στρώμα του φλοιού της γης, που τροποποιείται από την ατμόσφαιρα και τους οργανισμούς και αναπληρώνεται συνεχώς με οργανικά υπολείμματα. Ο σχηματισμός ζωντανής οργανικής ύλης συμβαίνει στην επιφάνεια της γης. αποσύνθεση οργανικών ουσιών, η ανοργανοποίηση τους πραγματοποιούνται κυρίως στο έδαφος. Το έδαφος σχηματίστηκε υπό την επίδραση οργανισμών και φυσικοχημικών παραγόντων. Το πάχος του εδάφους, μαζί με την επιφανειακή βιομάζα και υπό την επιρροή της, αυξάνεται από τους πόλους στον ισημερινό. Στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη, το χούμο έχει ιδιαίτερη σημασία.

Κατανομή βιομάζας στην επιφάνεια της γης.

Το έδαφος είναι πυκνοκατοικημένο με ζωντανούς οργανισμούς. Το νερό από τις βροχές, το λιώσιμο του χιονιού το εμπλουτίζει με οξυγόνο και διαλύει τα μεταλλικά άλατα. Μέρος των διαλυμάτων συγκρατείται στο έδαφος, μέρος διοχετεύεται στους ποταμούς και στον ωκεανό. Το έδαφος εξατμίζει τα υπόγεια νερά που ανεβαίνουν μέσω των τριχοειδών αγγείων. Υπάρχει κίνηση διαλυμάτων και καθίζηση αλάτων σε διαφορετικούς εδαφικούς ορίζοντες.

Η ανταλλαγή αερίων γίνεται επίσης στο έδαφος. Τη νύχτα, κατά την ψύξη και τη συμπίεση αερίων, μια ορισμένη ποσότητα αέρα διεισδύει σε αυτό. Το οξυγόνο του αέρα απορροφάται από τα ζώα και τα φυτά και αποτελεί μέρος χημικών ενώσεων. Το άζωτο που έχει διεισδύσει στο έδαφος με τον αέρα δεσμεύεται από ορισμένα βακτήρια. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν το έδαφος θερμαίνεται, απελευθερώνονται αέρια: διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, αμμωνία. Όλες οι διεργασίες που συμβαίνουν στο έδαφος περιλαμβάνονται στον κύκλο των ουσιών στη βιόσφαιρα.

Ορισμένοι τύποι ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας (χημικοποίηση της γεωργικής παραγωγής, επεξεργασία προϊόντων πετρελαίου κ.λπ.) προκαλούν μαζικό θάνατο οργανισμών του εδάφους που παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιόσφαιρα.

Βιομάζα των ωκεανών. Η υδρόσφαιρα της Γης, ή ο Παγκόσμιος Ωκεανός, καταλαμβάνει περισσότερο από τα 2/3 της επιφάνειας του πλανήτη. Το νερό έχει υψηλή θερμοχωρητικότητα, κάνει τη θερμοκρασία των ωκεανών και των θαλασσών πιο ομοιόμορφη, μετριάζοντας τις ακραίες θερμοκρασιακές αλλαγές χειμώνα και καλοκαίρι. Ο ωκεανός παγώνει μόνο στους πόλους, αλλά υπάρχουν ζωντανοί οργανισμοί κάτω από τον πάγο.

Το νερό είναι καλός διαλύτης. Η σύνθεση του νερού των ωκεανών περιλαμβάνει ορυκτά άλατα που περιέχουν περίπου 60 χημικά στοιχεία· το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα που προέρχονται από τον αέρα διαλύονται σε αυτό. Τα υδρόβια ζώα απελευθερώνουν επίσης διοξείδιο του άνθρακα όταν αναπνέουν και τα φύκια εμπλουτίζουν το νερό με οξυγόνο κατά τη φωτοσύνθεση.

Οι φυσικές ιδιότητες και η χημική σύσταση των νερών των ωκεανών είναι πολύ σταθερές και δημιουργούν ένα περιβάλλον που ευνοεί τη ζωή. Η φωτοσύνθεση των φυκών συμβαίνει κυρίως στο ανώτερο στρώμα του νερού - έως και 100 m. Η επιφάνεια του ωκεανού σε αυτό το πάχος είναι γεμάτη με μικροσκοπικά μονοκύτταρα φύκια που σχηματίζουν μικροπλαγκτόν.

Το πλαγκτόν παίζει σημαντικό ρόλο στη διατροφή των ζώων των ωκεανών. Τα κοπίποδοι τρέφονται με φύκια και πρωτόζωα. Τα καρκινοειδή τρώγονται από τη ρέγγα και άλλα ψάρια. Οι ρέγγες τρώγονται από αρπακτικά ψάρια και γλάρους. Οι φάλαινες Baleen τρέφονται αποκλειστικά με πλαγκτόν. Στον ωκεανό, εκτός από το πλαγκτόν και τα ζώα που κολυμπούν ελεύθερα, υπάρχουν πολλοί οργανισμοί προσκολλημένοι στον πυθμένα και σέρνονται κατά μήκος του. Ο πληθυσμός του βυθού ονομάζεται βένθος. Συμπυκνώσεις οργανισμών παρατηρούνται στον ωκεανό: πλαγκτονικός, παράκτιος, βυθός. Τα ζωντανά σμήνη περιλαμβάνουν επίσης αποικίες κοραλλιών που σχηματίζουν υφάλους και νησιά. Στον ωκεανό, ειδικά στον πυθμένα του, είναι κοινά βακτήρια που μετατρέπουν τα οργανικά υπολείμματα σε ανόργανες ουσίες. Οι νεκροί οργανισμοί εγκαθίστανται σιγά σιγά στον πυθμένα του ωκεανού. Πολλά από αυτά καλύπτονται με πυριτόλιθο ή ασβεστολιθικά κοχύλια, καθώς και ασβεστολιθικά κοχύλια. Στον πυθμένα του ωκεανού σχηματίζουν ιζηματογενή πετρώματα.

Επί του παρόντος, ορισμένες χώρες επιλύουν το πρόβλημα της εξαγωγής γλυκού νερού και μετάλλων από τον ωκεανό και αξιοποιούν πληρέστερα τους πόρους διατροφής τους, προστατεύοντας παράλληλα τα πιο πολύτιμα ζώα.

Η υδρόσφαιρα έχει ισχυρή επίδραση σε ολόκληρη τη βιόσφαιρα. Οι καθημερινές και εποχιακές διακυμάνσεις στη θέρμανση των επιφανειών της ξηράς και των ωκεανών προκαλούν την κυκλοφορία θερμότητας και υγρασίας στην ατμόσφαιρα και επηρεάζουν το κλίμα και τους κύκλους των ουσιών σε όλη τη βιόσφαιρα.

Η παραγωγή πετρελαίου στις θάλασσες, η μεταφορά του με δεξαμενόπλοια και άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες οδηγούν σε ρύπανση του Παγκόσμιου Ωκεανού και μείωση της βιομάζας του.

Βιομάζαα - Η συνολική μάζα ατόμων ενός είδους, μιας ομάδας ειδών ή μιας κοινότητας οργανισμών, συνήθως εκφρασμένη σε μονάδες μάζας ξηρής ή υγρής ύλης, που σχετίζεται με μονάδες επιφάνειας ή όγκου οποιουδήποτε οικοτόπου (kg/ha, g/m2, g / m3, kg / m3, κ.λπ.).

Org-we cont-th μέρος:Πράσινος. φυτά - 2400 δις τόνοι (99,2%) 0,2 6,3. Ζωντανοί και μικροοργανισμοί - 20 δισεκατομμύρια τόνοι (0,8%) Οργ. ωκεανοί:Πράσινα φυτά - 0,2 δισεκατομμύρια τόνοι (6,3%) ζώα και μικροοργανισμοί - 3 δισεκατομμύρια τόνοι (93,7%)

Οι άνθρωποι ως θηλαστικά παρέχουν περίπου 350 εκατομμύρια τόνους βιομάζας σε ζωντανό βάρος, ή περίπου 100 εκατομμύρια τόνους από την άποψη της ξηρής βιομάζας - μια ποσότητα αμελητέα σε σύγκριση με ολόκληρη τη βιομάζα της Γης.

Με αυτόν τον τρόποΤο μεγαλύτερο μέρος της βιομάζας της Γης συγκεντρώνεται στα δάση της Γης. Στην ξηρά κυριαρχεί η μάζα των φυτών, στους ωκεανούς η μάζα των ζώων και των μικροοργανισμών. Ωστόσο, ο ρυθμός ανάπτυξης της βιομάζας (κύκλος εργασιών) είναι πολύ υψηλότερος στους ωκεανούς.

Βιομάζα της επιφάνειας του εδάφουςΌλοι αυτοί είναι ζωντανοί οργανισμοί που ζουν στο γήινο-αέρα περιβάλλον στην επιφάνεια της Γης.

Η πυκνότητα της ζωής στις ηπείρους είναι ζωνική, αν και με πολυάριθμες ανωμαλίες που σχετίζονται με τοπικές φυσικές συνθήκες (για παράδειγμα, σε ερήμους ή ψηλά βουνά είναι πολύ μικρότερη και σε μέρη με ευνοϊκές συνθήκες είναι περισσότερο από ζωνική). Είναι υψηλότερο στον ισημερινό και μειώνεται καθώς πλησιάζει τους πόλους, γεγονός που σχετίζεται με χαμηλές θερμοκρασίες. Η υψηλότερη πυκνότητα και ποικιλομορφία ζωής σημειώνεται στα τροπικά δάση. Οι φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί, όντας σε σχέση με το ανόργανο περιβάλλον, περιλαμβάνονται στον συνεχή κύκλο της ύλης και της ενέργειας. Η βιομάζα των δασών είναι η υψηλότερη (500 t/ha και περισσότερο στα τροπικά δάση, περίπου 300 t/ha σε πλατύφυλλα δάση εύκρατων κλιματικών ζωνών). Μεταξύ των ετερότροφων οργανισμών που τρέφονται με φυτά, οι μικροοργανισμοί—βακτήρια, μύκητες, ακτινομύκητες και άλλοι—έχουν τη μεγαλύτερη βιομάζα. η βιομάζα τους στα παραγωγικά δάση φτάνει αρκετούς τόνους/στρέμμα.

βιομάζα του εδάφουςείναι το σύνολο των ζωντανών οργανισμών που ζουν στο έδαφος. Παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του εδάφους. Ένας τεράστιος αριθμός βακτηρίων ζει στο έδαφος (μέχρι 500 τόνοι ανά 1 εκτάριο), τα πράσινα φύκια και τα κυανοβακτήρια (μερικές φορές ονομάζονται μπλε-πράσινα φύκια) είναι κοινά στα επιφανειακά του στρώματα. Το πάχος του εδάφους διαποτίζεται από τις ρίζες των φυτών, των μανιταριών. Αποτελεί ενδιαίτημα για πολλά ζώα: βλεφαρίδες, έντομα, θηλαστικά κ.λπ. Το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής βιομάζας των ζώων στην εύκρατη κλιματική ζώνη οφείλεται στην πανίδα του εδάφους (γαιοσκώληκες, προνύμφες εντόμων, νηματώδεις, σαρανταποδαρούσες, κρότωνες κ.λπ.). Στη δασική ζώνη είναι εκατοντάδες κιλά/στρέμμα, κυρίως λόγω γαιοσκωλήκων (300-900 κιλά/στρέμμα). Η μέση βιομάζα των σπονδυλωτών φτάνει τα 20 κιλά/στρέμμα και άνω, αλλά συχνότερα παραμένει στο εύρος των 3-10 κιλών/στρέμμα.

Βιομάζα των ωκεανών- το σύνολο όλων των ζωντανών οργανισμών που κατοικούν στο κύριο μέρος της υδρόσφαιρας της Γης. Όπως αναφέρθηκε, η βιομάζα του είναι πολύ μικρότερη από τη βιομάζα της γης και η αναλογία φυτικών και ζωικών οργανισμών είναι ακριβώς αντίθετη εδώ. Στους ωκεανούς, τα φυτά αντιπροσωπεύουν μόνο το 6,3%, ενώ τα ζώα το 93,7%. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η χρήση της ηλιακής ενέργειας στο νερό είναι μόλις 0,04%, ενώ στην ξηρά είναι έως και 1%.

Στο υδάτινο περιβάλλον, οι φυτικοί οργανισμοί αντιπροσωπεύονται κυρίως από μονοκύτταρα φυτοπλαγκτονικά φύκια. η βιομάζα του φυτοπλαγκτού είναι μικρή, συχνά μικρότερη από τη βιομάζα των ζώων που τρέφονται με αυτό. Ο λόγος είναι ο εντατικός μεταβολισμός και η φωτοσύνθεση των μονοκύτταρων φυκών, που εξασφαλίζει υψηλό ρυθμό ανάπτυξης του φυτοπλαγκτού. Η ετήσια παραγωγή φυτοπλαγκτού στα πιο παραγωγικά νερά δεν είναι κατώτερη από την ετήσια παραγωγή των δασών, η βιομάζα των οποίων, αναφερόμενη στην ίδια επιφάνεια, είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερη.

Σε διαφορετικά μέρη της βιόσφαιρας, η πυκνότητα της ζωής δεν είναι η ίδια: ο μεγαλύτερος αριθμός οργανισμών βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της λιθόσφαιρας και της υδρόσφαιρας.

Μοτίβα κατανομής βιομάζας στη βιόσφαιρα:

1) συσσώρευση βιομάζας σε περιοχές με τις πιο ευνοϊκές περιβαλλοντικές συνθήκες (στα όρια διαφορετικών περιβαλλόντων, όπως η ατμόσφαιρα και η λιθόσφαιρα, η ατμόσφαιρα και η υδρόσφαιρα). 2) η κυριαρχία της φυτικής βιομάζας στη Γη (97%) σε σύγκριση με τη βιομάζα των ζώων και των μικροοργανισμών (μόνο 3%). 3) αύξηση της βιομάζας, ο αριθμός των ειδών από τους πόλους στον ισημερινό, η μεγαλύτερη συγκέντρωσή της στα τροπικά δάση. 4) εκδήλωση του καθορισμένου σχεδίου κατανομής της βιομάζας στη γη, στο έδαφος, στον Παγκόσμιο Ωκεανό. Σημαντική περίσσεια βιομάζας ξηράς (χίλιες φορές) σε σύγκριση με τη βιομάζα των ωκεανών.

Κύκλος εργασιών βιομάζας

Η εντατική διαίρεση των μικροσκοπικών κυττάρων φυτοπλαγκτού, η ταχεία ανάπτυξή τους και η σύντομη διάρκεια ύπαρξής τους συμβάλλουν στην ταχεία ανακύκλωση της ωκεάνιας φυτομάζας, η οποία συμβαίνει κατά μέσο όρο σε 1-3 ημέρες, ενώ η πλήρης ανανέωση της χερσαίας βλάστησης διαρκεί 50 χρόνια ή περισσότερα. Επομένως, παρά το μικρό μέγεθος της ωκεάνιας φυτομάζας, η ετήσια συνολική παραγωγή που σχηματίζεται από αυτήν είναι συγκρίσιμη με την παραγωγή χερσαίων φυτών.

Το μικρό βάρος των φυτών των ωκεανών οφείλεται στο ότι τρώγονται από ζώα και μικροοργανισμούς σε λίγες μέρες, αλλά και αποκαθίστανται σε λίγες μέρες.

Περίπου 150 δισεκατομμύρια τόνοι ξηρής οργανικής ύλης σχηματίζονται ετησίως στη βιόσφαιρα κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης. Στο ηπειρωτικό τμήμα της βιόσφαιρας, τα πιο παραγωγικά είναι τα τροπικά και υποτροπικά δάση, στους ωκεανούς - εκβολές (εκβολές ποταμών που εκτείνονται προς τη θάλασσα) και ύφαλοι, καθώς και ζώνες βαθέων υδάτων ανόδου - ανόδου. Η χαμηλή παραγωγικότητα των φυτών είναι χαρακτηριστική για τον ανοιχτό ωκεανό, τις ερήμους και την τούνδρα.

Οι λιβαδιές στέπες δίνουν μεγαλύτερη ετήσια ανάπτυξη Βιομάζααπό τα δάση κωνοφόρων: με μέση φυτομάζα 23 t/haετήσια παραγωγή τους 10 t/ha, και σε δάση κωνοφόρων με φυτομάζα 200 t/haετήσια παραγωγή 6 t/ha Πληθυσμοί μικρών θηλαστικών με υψηλό ρυθμό ανάπτυξης και αναπαραγωγής, με ίσο Βιομάζαδίνουν μεγαλύτερη παραγωγή από τα μεγάλα θηλαστικά.

Εκβολή(- πλημμυρισμένο στόμιο του ποταμού) - ένα μονόχειρο, σε σχήμα χοάνης στόμιο του ποταμού, που εκτείνεται προς τη θάλασσα.

Επί του παρόντος, οι κανονικότητες της γεωγραφικής κατανομής και παραγωγής βιομάζας μελετώνται εντατικά σε σχέση με την επίλυση ζητημάτων ορθολογικής χρήσης της βιολογικής παραγωγικότητας και προστασίας της βιόσφαιρας της Γης.

Ωστόσο, μέσα στη βιόσφαιρα δεν υπάρχουν απολύτως άψυχοι χώροι. Ακόμη και στις πιο σκληρές συνθήκες διαβίωσης, μπορούν να βρεθούν βακτήρια και άλλοι μικροοργανισμοί. ΣΕ ΚΑΙ. Ο Βερνάντσκι εξέφρασε την ιδέα της «πανταχού παρουσίας της ζωής», η ζωντανή ύλη είναι ικανή να «απλωθεί» στην επιφάνεια του πλανήτη. αιχμαλωτίζει όλες τις μη κατειλημμένες περιοχές της βιόσφαιρας με μεγάλη ταχύτητα, γεγονός που προκαλεί την «πίεση της ζωής» στην άψυχη φύση.

Βιομάζα

Η βιομάζα, ως χημικό παράγωγο της ενέργειας του Ήλιου, είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς και ευέλικτους πόρους στη Γη. Σας επιτρέπει να λαμβάνετε όχι μόνο τρόφιμα, αλλά και ενέργεια, οικοδομικά υλικά, χαρτί, υφάσματα, φάρμακα και χημικά. Η βιομάζα έχει χρησιμοποιηθεί για ενεργειακούς σκοπούς από την ανακάλυψη της φωτιάς από τον άνθρωπο. Σήμερα, τα καύσιμα βιομάζας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς, από τη θέρμανση των σπιτιών μέχρι την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και καυσίμων για αυτοκίνητα.

Χημική σύνθεση βιομάζας

Η χημική σύνθεση της βιομάζας μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της. Συνήθως, τα φυτά αποτελούνται από 25% λιγνίνη και 75% υδατάνθρακες ή σακχαρίτες. Το κλάσμα υδρογονάνθρακα αποτελείται από πολλά μόρια σακχαρίτη που συνδέονται μεταξύ τους σε μακριές πολυμερείς αλυσίδες. Η κυτταρίνη είναι μια από τις σημαντικότερες κατηγορίες υδρογονανθράκων. Το κλάσμα λιγνίνης αποτελείται από μόρια μη σακχαριτικού τύπου. Η φύση χρησιμοποιεί τα μακρά πολυμερή μόρια κυτταρίνης για να σχηματίσει τους ιστούς που κάνουν τα φυτά δυνατά. Η λιγνίνη είναι η «κόλλα» που συνδέει τα μόρια της κυτταρίνης μεταξύ τους.

Πώς σχηματίζεται η βιομάζα;

Το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και το νερό από το έδαφος εμπλέκονται στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης για την παραγωγή υδατανθράκων (σακχαριτών), οι οποίοι αποτελούν τα «δομικά στοιχεία» της βιομάζας. Έτσι, η ηλιακή ενέργεια που χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση αποθηκεύεται σε χημική μορφή στη δομή της βιομάζας. Εάν καίμε βιομάζα αποτελεσματικά (ανακτούμε χημική ενέργεια), τότε το οξυγόνο από την ατμόσφαιρα και ο άνθρακας στα φυτά αντιδρούν για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Η διαδικασία είναι κυκλική επειδή το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να επαναεμπλακεί στην παραγωγή νέας βιομάζας.

Εκτός από την αισθητική της αξία ως χερσαία χλωρίδα, η βιομάζα αντιπροσωπεύει έναν χρήσιμο και σημαντικό πόρο για τον άνθρωπο. Για χιλιετίες, οι άνθρωποι συλλέγουν την ενέργεια του Ήλιου, που αποθηκεύεται ως ενέργεια χημικού δεσμού, καίγοντας βιομάζα για καύσιμο ή τρώγοντας τη χρησιμοποιώντας την ενέργεια των σακχάρων και των αμύλων. Τους τελευταίους αιώνες, η ανθρωπότητα έμαθε πώς να εξάγει ορυκτά βιομάζα, ιδίως με τη μορφή άνθρακα. Τα ορυκτά καύσιμα είναι το αποτέλεσμα ενός πολύ αργού χημικού μετασχηματισμού πολυσακχαριτών σε χημικές ενώσεις παρόμοιες με το κλάσμα λιγνίνης. Ως αποτέλεσμα, η χημική σύνθεση του άνθρακα παρέχει μια πιο συγκεντρωμένη πηγή ενέργειας. Όλοι οι τύποι ορυκτών καυσίμων που καταναλώνει η ανθρωπότητα - άνθρακας, πετρέλαιο, φυσικό αέριο - είναι αρχαία βιομάζα. Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών στη Γη, τα υπολείμματα των φυτών μετατρέπονται σε καύσιμο. Παρά το γεγονός ότι τα ορυκτά καύσιμα αποτελούνται από τα ίδια συστατικά - υδρογόνο και άνθρακα - με τη «φρέσκια» βιομάζα, δεν μπορούν να θεωρηθούν ως ανανεώσιμες πηγές, γιατί ο σχηματισμός τους διαρκεί πολύ χρόνο.

Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ βιομάζας και ορυκτών καυσίμων είναι ο περιβαλλοντικός αντίκτυπός τους. Καθώς το φυτό αποσυντίθεται, χημικές ουσίες απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα. Αντίθετα, τα ορυκτά καύσιμα είναι «κλειδωμένα» βαθιά υπόγεια και δεν επηρεάζουν την ατμόσφαιρα μέχρι να καούν.

Η κατανάλωση βιομάζας αυξάνεται επίσης ραγδαία στις ανεπτυγμένες χώρες. Σε ορισμένες ανεπτυγμένες χώρες, η βιομάζα χρησιμοποιείται πολύ εντατικά. Για παράδειγμα, η Σουηδία και η Αυστρία παρέχουν το 15% των αναγκών τους σε πρωτογενή ενέργεια από βιομάζα. Η Σουηδία σχεδιάζει να αυξήσει την κατανάλωση βιομάζας στο μέλλον, συνοδεύοντας αυτή την ανάπτυξη με το κλείσιμο πυρηνικών και θερμικών σταθμών παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα.

Στις ΗΠΑ, όπου το 4% της ενέργειας προέρχεται από βιομάζα (σχεδόν το ίδιο με την πυρηνική ενέργεια), υπάρχουν επί του παρόντος 9.000 MW σταθμών παραγωγής ενέργειας από βιομάζα σε λειτουργία. Η βιομάζα μπορεί εύκολα να καλύψει περισσότερο από το 20% των ενεργειακών αναγκών μιας χώρας. Με άλλα λόγια, οι διαθέσιμοι πόροι γης και οι γεωργικές υποδομές καθιστούν δυνατή την αντικατάσταση όλων των πυρηνικών σταθμών που λειτουργούν χωρίς αλλαγή των τιμών των τροφίμων. Επιπλέον, η χρήση βιομάζας για την παραγωγή αιθανόλης θα μπορούσε να μειώσει τις εισαγωγές πετρελαίου κατά 50%.

Διανομή βιομάζας στον κόσμο

Η συνολική μάζα της ζωντανής ύλης (συμπεριλαμβανομένης της υγρασίας) - 2000 δισεκατομμύρια τόνοι
Η συνολική μάζα των χερσαίων φυτών - 1800 δισεκατομμύρια τόνοι
Η συνολική μάζα του δάσους -1600 δισεκατομμύρια τόνοι
Η ποσότητα βιομάζας εδάφους ανά κάτοικο - 400 τόνοι
Η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται από την επίγεια βιομάζα - 25.000 EJ (1 EJ=10 +18 J)
Ετήσια αύξηση βιομάζας - 400.000 εκατομμύρια τόνοι
Ρυθμός αποθήκευσης ενέργειας επίγειας βιομάζας - 3000 EJ/έτος (95 TW)
Συνολική κατανάλωση όλων των τύπων ενέργειας - 400 EJ / έτος (12 TW)
Κατανάλωση ενέργειας από βιομάζα - 55 EJ/έτος (1,7 TW)

Βιομάζα στις αναπτυσσόμενες χώρες

Παρά την ευρεία χρήση της βιομάζας στις αναπτυσσόμενες χώρες, είναι συνήθως αναποτελεσματική. Η συνολική απόδοση της παραδοσιακής χρήσης βιομάζας είναι μόνο 5-15%. Επιπλέον, η βιομάζα είναι λιγότερο βολική στη χρήση από τα ορυκτά καύσιμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η χρήση του μπορεί να είναι επικίνδυνη για την υγεία, όπως όταν χρησιμοποιείται βιομάζα για μαγείρεμα σε χώρους που δεν αερίζονται καλά. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει σωματίδια, CO, NOx, φορμαλδεΰδη και άλλες οργανικές ουσίες, η συγκέντρωση των οποίων μπορεί να υπερβαίνει το επίπεδο που συνιστά ο ΠΟΥ (Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας). Επιπλέον, η παραδοσιακή χρήση βιομάζας (συνήθως καύση ξύλου) συνδέεται συχνά με αυξανόμενη έλλειψη καλλιεργούμενης ξυλείας, εξάντληση θρεπτικών στοιχείων, αποψίλωση δασών και επέκταση της ερήμου. Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, σχεδόν 1,3 δισεκατομμύρια άνθρωποι στη Γη κάλυψαν τις ανάγκες τους σε καύσιμα μειώνοντας τις προμήθειες ξύλου.

Μερίδιο βιομάζας στη συνολική κατανάλωση ενέργειας:

Νεπάλ	94 %
Μαλάουι	94 %
Κενύα	95 %
Ινδία	50 %
Κίνα	33 %
Βραζιλία	25 %
Αίγυπτος	20 %

Υπάρχει τεράστιο δυναμικό στη βιομάζα που μπορεί να αξιοποιηθεί εάν βελτιωθεί η χρήση των υπαρχόντων πόρων και αυξηθεί η παραγωγικότητα των φυτών. Η βιοενέργεια μπορεί να εκσυγχρονιστεί χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνολογίες για τη μετατροπή της ακατέργαστης βιομάζας σε σύγχρονες και χρησιμοποιήσιμες μορφές μεταφορέων ενέργειας (όπως ηλεκτρική ενέργεια, υγρά και αέρια καύσιμα και παρασκευασμένα στερεά καύσιμα). Ως αποτέλεσμα, πολύ περισσότερη ενέργεια από ό,τι σήμερα θα μπορούσε να εξαχθεί από τη βιομάζα. Αυτό θα μπορούσε να αποφέρει σημαντικά κοινωνικά και οικονομικά οφέλη τόσο στον αγροτικό όσο και στον αστικό πληθυσμό. Ο τρέχων περιορισμός της πρόσβασης σε βολικούς πόρους περιορίζει την ποιότητα ζωής εκατομμυρίων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο, ιδίως στις αγροτικές περιοχές των αναπτυσσόμενων χωρών. Η καλλιέργεια βιομάζας είναι μια αγροτική διαδικασία που απαιτεί πολύ ανθρώπινο δυναμικό. Εάν αναπτυχθεί, μπορεί να δημιουργήσει πολλές θέσεις εργασίας σε γεωργικές περιοχές και να περιορίσει τη μετανάστευση του αγροτικού πληθυσμού προς τις πόλεις. Ταυτόχρονα, η καλλιέργεια βιομάζας μπορεί να προσφέρει μια βολική πηγή ενέργειας για τις αναπτυσσόμενες βιομηχανίες στις αγροτικές περιοχές.

Τροφή ή καύσιμα;

Μεγάλο μέρος της κριτικής για τη χρήση βιομάζας, ειδικά στη μεγάλης κλίμακας παραγωγή καυσίμων, προέρχεται από ανησυχίες ότι εκτρέπει τη γεωργία από την παραγωγή τροφίμων, ειδικά στις αναπτυσσόμενες χώρες. Το κύριο επιχείρημα είναι ότι τα προγράμματα ενεργειακών καλλιεργειών ανταγωνίζονται τις καλλιέργειες τροφίμων με διάφορους τρόπους (γεωργία, επενδύσεις σε αγροτικές περιοχές, υποδομές, νερό, λιπάσματα, εκπαιδευμένο ανθρώπινο δυναμικό κ.λπ.) και αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ελλείψεις τροφίμων και αυξήσεις τιμών. Ωστόσο, αυτή η λεγόμενη διαμάχη «τροφή εναντίον καυσίμων» αποδεικνύεται υπερβολική σε πολλές περιπτώσεις. Το θέμα είναι πιο περίπλοκο από ό,τι πιστεύεται συνήθως, καθώς οι πολιτικές εξαγωγών γεωργικών προϊόντων και τροφίμων είναι παράγοντες μεγάλης σημασίας. Τα επιχειρήματα θα πρέπει να αναλυθούν λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική κατάσταση στον κόσμο, μια συγκεκριμένη χώρα ή περιοχή με την παροχή και την ανάγκη για τρόφιμα (αύξηση των πλεονασμάτων τροφίμων στις περισσότερες βιομηχανικές και ορισμένες αναπτυσσόμενες χώρες), τη χρήση τροφής ως ζωοτροφή για τα ζώα, την υποχρησιμοποίηση του γεωργικού δυναμικού, το αυξανόμενο δυναμικό της αγροτικής παραγωγής και τα πλεονεκτήματα ή μειονεκτήματα της παραγωγής βιοκαυσίμων.

Οι ελλείψεις τροφίμων και οι αυξήσεις των τιμών που γνώρισε η Βραζιλία πριν από μερικά χρόνια αποδίδονται συχνά στην εφαρμογή του προγράμματος ProAlcool. Ωστόσο, ο προσεκτικός έλεγχος δεν επιβεβαιώνει ότι η παραγωγή αιθανόλης έχει αρνητικό αντίκτυπο στην αγορά τροφίμων, καθώς η Βραζιλία παραμένει ένας από τους μεγαλύτερους εξαγωγείς γεωργικών προϊόντων και η αύξηση της παραγωγής τροφίμων υπερβαίνει την αύξηση του πληθυσμού. Η παραγωγή δημητριακών στη χώρα το 1976 ήταν 416 κιλά ανά άτομο και το 1987 - 418 κιλά. Από τα 55 εκατομμύρια εκτάρια γης που αφιερώθηκαν στην καλλιέργεια τροφίμων, μόνο 4,1 εκατομμύρια εκτάρια (7,5%) χρησιμοποιήθηκαν για καλλιέργεια ζαχαροκάλαμου, που είναι μόνο το 0,6% της συνολικής έκτασης της χώρας που είναι κατάλληλη για οικονομική χρήση ή το 0,3% της επικράτειας της Βραζιλίας. Ωστόσο, μόνο 1,7 εκατομμύρια εκτάρια χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή αιθανόλης. Έτσι, η αντίφαση μεταξύ των τροφίμων και των ενεργειακών καλλιεργειών δεν είναι κρίσιμη. Επιπλέον, η αντικατάσταση των καλλιεργούμενων καλλιεργειών με ζαχαροκάλαμο είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της παραγωγής τροφίμων καθώς η βαγάσση (υδρολυμένο ζαχαροκάλαμο) και η αποξηραμένη μαγιά χρησιμοποιούνται για τη διατροφή των ζώων. Οι ελλείψεις τροφίμων και οι αυξήσεις των τιμών στη Βραζιλία προκλήθηκαν από έναν συνδυασμό πολιτικών και οικονομικών αιτιών - πολιτικές επέκτασης των εξαγωγών, υπερπληθωρισμός, υποτίμηση του χρήματος, έλεγχοι των τιμών των τοπικών προϊόντων κ.λπ. Υπό αυτές τις συνθήκες, τυχόν αρνητικές επιπτώσεις της παραγωγής αιθανόλης μπορούν να θεωρηθούν ως μέρος των συνολικών προβλημάτων, αλλά όχι το μόνο πρόβλημα.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αναπτυσσόμενες χώρες αντιμετωπίζουν τόσο επισιτιστικά όσο και ενεργειακά προβλήματα. Επομένως, η προσαρμογή των γεωργικών πρακτικών πρέπει να το λαμβάνει υπόψη και να αναπτύξει αποτελεσματικές μεθόδους χρήσης της διαθέσιμης γης και άλλων πόρων για την κάλυψη των αναγκών τόσο σε τρόφιμα όσο και σε ενέργεια χρησιμοποιώντας το αγροδασοκομικό σύστημα.

Διαθεσιμότητα γης

Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ της βιομάζας και άλλων καυσίμων είναι η ανάγκη για καλλιέργεια της γης. Αυτό εγείρει το ερώτημα πώς και από ποιον θα χρησιμοποιηθεί αυτή η γη. Υπάρχουν δύο βασικές προσεγγίσεις για τον προσδιορισμό του τρόπου χρήσης της γης. Η «τεχνοκρατική» προσέγγιση λαμβάνει υπόψη τις ανάγκες, στη συνέχεια προσδιορίζει βιολογικές πηγές, περιοχές για καλλιέργεια και πιθανές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Αυτή η προσέγγιση αγνοεί πολλές από τις τοπικές και πιο απομακρυσμένες επιπτώσεις των φυτειών βιομάζας και επίσης αγνοεί τη συμβολή των τοπικών αγροτών που γνωρίζουν τις τοπικές συνθήκες. Ως αποτέλεσμα, πολλά έργα στο παρελθόν απέτυχαν. Η «συνολική» προσέγγιση ρωτά πώς θα πρέπει να χρησιμοποιείται η γη για βιώσιμη ανάπτυξη και εξετάζει ποιος συνδυασμός πρακτικών και καλλιεργειών θα οδηγήσει στη βέλτιστη χρήση ενός συγκεκριμένου τμήματος γης για τρόφιμα, καύσιμα, ζωοτροφές, κοινωνική ανάπτυξη κ.λπ. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί πλήρη κατανόηση σύνθετων θεμάτων χρήσης γης.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η παραγωγικότητα της βιομάζας μπορεί να αυξηθεί γιατί σε πολλά μέρη σήμερα είναι χαμηλή και είναι μικρότερη από 5 τόνους/στρέμμα ετησίως για είδη δέντρων σε συνθήκες αναποτελεσματικής διαχείρισης. Η αύξηση της αποδοτικότητας είναι το κλειδί τόσο για την ανταγωνιστική τιμολόγηση όσο και για την καλύτερη χρήση της κατάλληλης γης. Η βελτίωση μπορεί να περιλαμβάνει αναγνώριση ειδών ταχέως αναπτυσσόμενων, επιτυχή πολλαπλασιασμό και χρήση συνδυασμών καλλιεργειών, νέες γνώσεις για την καλλιέργεια φυτών και τις βιοτεχνολογίες που μπορούν να οδηγήσουν σε 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη παραγωγικότητα των φυτών σε σύγκριση με τη φυσική τους ανάπτυξη.

Σήμερα είναι δυνατό, με καλή διαχείριση, έρευνα και καλλιέργεια επιλεγμένων φυτικών ειδών σε κατάλληλη γη, να ληφθούν 10 έως 15 t/ha ετησίως στις εύκρατες περιοχές και 15 έως 25 t/ha ετησίως στις τροπικές χώρες. Αξία ρεκόρ 40 t/ha ετησίως (ξηρό βάρος) επιτεύχθηκε στην καλλιέργεια ευκαλύπτου στη Βραζιλία και την Αιθιοπία. Υψηλές αποδόσεις βιομάζας μπορούν να επιτευχθούν από την παραγωγή χόρτου εάν υπάρχουν κατάλληλες αγροοικολογικές συνθήκες. Για παράδειγμα, στη Βραζιλία, η μέση απόδοση ζαχαροκάλαμου αυξήθηκε από 47 σε 65 τόνους/εκτάριο (βάρος καλλιέργειας) τα τελευταία 15 χρόνια, ενώ σε περιοχές όπως η Χαβάη, η Νότια Αφρική και το Κουίνσλαντ (Αυστραλία), οι 100 τόνοι/εκτάριο είναι θεωρείται τυπική απόδοση. Φαίνεται δυνατό να επιτευχθεί τριπλάσια αύξηση της παραγωγικότητας για διάφορους τύπους καλλιεργειών, όπως έχει γίνει για τα δημητριακά τα τελευταία 45 χρόνια. Ωστόσο, αυτό θα απαιτήσει εντατικές παρόμοιες προσπάθειες και ανάπτυξη υποδομών.

Ενεργειακή ικανότητα

Όταν εξετάζεται το ενεργειακό δυναμικό, η βιομάζα περιλαμβάνει όλες τις μορφές φυτικών υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας: ξύλο, γρασίδι και καλλιέργειες σιτηρών, δασικά και κτηνοτροφικά απόβλητα κ.λπ. Επειδή η βιομάζα είναι στερεό καύσιμο, μπορεί να συγκριθεί με τον άνθρακα. Η θερμογόνος δύναμη της ξηρής βιομάζας είναι περίπου 14 MJ/kg. Η παρόμοια τιμή για τον λιθάνθρακα και τον λιγνίτη είναι 30 MJ/kg και 10-20 MJ/kg (βλ. πίνακα παρακάτω). Κατά τη στιγμή του σχηματισμού (συγκομιδή), η βιομάζα περιέχει μεγάλη ποσότητα νερού, από 8 έως 20% σε άχυρο σιταριού, 30 - 60% σε ξύλο, έως 75 - 90% στην κοπριά ζώων εκτροφής και 95% σε υάκινθο νερού. Αντίθετα, η περιεκτικότητα σε υγρασία του λιθάνθρακα κυμαίνεται από 2 έως 12%. Επομένως, η ενεργειακή πυκνότητα στη βιομάζα στο στάδιο προέλευσης είναι χαμηλότερη από αυτή του άνθρακα. Από την άλλη πλευρά, η βιομάζα έχει πλεονεκτήματα όσον αφορά τη χημική σύνθεση. Η περιεκτικότητα σε τέφρα της βιομάζας είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του άνθρακα. Επιπλέον, η τέφρα βιομάζας είναι συνήθως απαλλαγμένη από βαρέα μέταλλα και άλλους ρύπους, επομένως μπορεί να εφαρμοστεί στο έδαφος ως λίπασμα.

Η βιομάζα συνήθως αναγνωρίζεται λανθασμένα ως καύσιμο χαμηλής ποιότητας, επομένως σε πολλές χώρες η χρήση της δεν αναφέρεται καν στα στατιστικά στοιχεία. Παρέχει όμως μεγαλύτερη ευελιξία στην προμήθεια ενεργειακών φορέων λόγω του μεγάλου αριθμού καυσίμων που μπορούν να ληφθούν από αυτό. Η ενέργεια από βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της καύσης σε σύγχρονες εφαρμογές που κυμαίνονται από μικροσκοπικούς οικιακούς λέβητες έως σταθμούς παραγωγής ενέργειας πολλών μεγαβάτ που χρησιμοποιούν αεριοστρόβιλους. Τα συστήματα που χρησιμοποιούν βιομάζα για ενέργεια παρέχουν οικονομική ανάπτυξη χωρίς να αυξάνουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου, καθώς η βιομάζα είναι ουδέτερη σε σχέση με τις εκπομπές CO 2 στην ατμόσφαιρα, εάν η παραγωγή και η χρήση της πραγματοποιούνται με λογικό τρόπο. Η βιομάζα έχει και άλλες φιλικές προς το περιβάλλον ιδιότητες (χαμηλές εκπομπές οξειδίων του θείου και του αζώτου) και μπορεί να συμβάλει στην αποκατάσταση υποβαθμισμένων εδαφών. Υπάρχει μια αυξανόμενη συνειδητοποίηση ότι η χρήση βιομάζας σε μεγάλα εμπορικά συστήματα βασίζεται σε βιώσιμους, σωρευτικούς πόρους και απόβλητα και μπορεί να βελτιώσει τη συνολική διαχείριση των φυσικών πόρων. Μ.

Ενεργειακή χωρητικότητα - συγκριτικός πίνακας

Θέα	Περιεχόμενο νερού, %	MJ/kg	kWh/kg
Δρυς	20	14,1	3,9
Πεύκο	20	13,8	3,8
Αχυρο	15	14,3	3,9
Σιτηρά	15	14,2	3,9
Κραμβέλαιο	-	37,1	10,3
Ανθρακίτης	4	30,0-35,0	8,3
Λιγνίτης	20	10,0-20,0	5,5
Πετρελαιο ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ	-	42,7	11,9
Βιομεθανόλη	-	19,5	5,4

Η βιομάζα είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει όλη την οργανική ύλη που παράγεται από τη φωτοσύνθεση που υπάρχει στην επιφάνεια της Γης. Περιλαμβάνει όλη την υδρόβια και χερσαία βλάστηση και δέντρα, καθώς και όλα τα απόβλητα από ζωντανούς οργανισμούς, όπως αστικά στερεά απόβλητα, ουσίες βιολογικής προέλευσης (λύματα), δασοκομία, κτηνοτροφία (κοπριά), γεωργικά απόβλητα και ορισμένους τύπους βιομηχανικών αποβλήτων. Οι παγκόσμιες αγορές ενέργειας βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στα ορυκτά καύσιμα. Η βιομάζα είναι η μόνη φυσική πηγή ενέργειας που περιέχει αρκετό άνθρακα για να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο.

Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, η βιομάζα είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Χρειάζεται σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα για την αποκατάσταση του ενεργειακού πόρου. Η βιομάζα είναι επίσης η μόνη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα κατά την επεξεργασία. Ωστόσο, αυτό αντισταθμίζεται από το γεγονός ότι η βιομάζα αναπτύχθηκε απορροφώντας διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα μέσω της φωτοσύνθεσης. Εάν ο πόρος βιομάζας χρησιμοποιηθεί με βιώσιμο τρόπο, δεν θα υπάρξει αύξηση των εκπομπών άνθρακα στον κύκλο ανακύκλωσης βιομάζας με την πάροδο του χρόνου.

Μέθοδοι Επεξεργασίας Βιομάζας

Η βιομάζα μπορεί να μετατραπεί σε θερμική ενέργεια, υγρά, στερεά ή αέρια καύσιμα και άλλα χημικά προϊόντα μέσω διαφόρων διεργασιών επεξεργασίας. Σήμερα, ένα σημαντικό μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα παράγεται με άμεση καύση. Καθώς η τεχνολογία προχωρά, τα κέρδη απόδοσης θα επιτευχθούν με την καύση ενός μείγματος βιομάζας και άνθρακα σε λέβητες και με την εισαγωγή αεριοποίησης υψηλής απόδοσης, συστημάτων συνδυασμένου κύκλου, συστημάτων κυψελών καυσίμου και αρθρωτών συστημάτων.

Γνωστές τεχνολογίες βιοενέργειας: άμεση καύση, συν-καύση, αεριοποίηση, πυρόλυση, αναερόβια ζύμωση και ζύμωση.

1. Άμεση καύση

Αυτός είναι ίσως ο ευκολότερος τρόπος για να πάρετε ενέργεια από τη βιομάζα. Οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις είναι ικανές να καίνε πολλούς τύπους καυσίμων με βάση τη βιομάζα, συμπεριλαμβανομένων των καυσόξυλων, των γεωργικών απορριμμάτων, του ξυλοπολτού και των αστικών στερεών αποβλήτων. Όταν καίγεται σε λέβητες, παράγεται ατμός, ο οποίος περιστρέφει έναν στρόβιλο. Η τελευταία οδηγεί τον ρότορα της γεννήτριας που παράγει ηλεκτρισμό. Λόγω της πιθανής συσσώρευσης τέφρας που ρυπαίνει τον λέβητα, μειώνοντας την απόδοση και αυξάνοντας το κόστος, μόνο ορισμένοι τύποι υλικών βιομάζας χρησιμοποιούνται για άμεση καύση.

2. Αεριοποίηση

Η αεριοποίηση είναι μια διαδικασία έκθεσης ενός στερεού καυσίμου σε υψηλή θερμοκρασία με περιορισμένη πρόσβαση στο οξυγόνο για την παραγωγή αερίου καυσίμου. Με αυτόν τον τρόπο προκύπτει ένα μείγμα αερίων όπως μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, υδρογόνο και μεθάνιο. Στη συνέχεια, το αέριο χρησιμοποιείται για την κίνηση ενός αεριοστρόβιλου. Η αεριοποίηση έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την καύση στερεών καυσίμων. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας είναι ένα από τα παραγόμενα αέρια - το μεθάνιο. Μπορεί να υποστεί επεξεργασία με τον ίδιο τρόπο όπως το φυσικό αέριο και να χρησιμοποιηθεί για τους ίδιους σκοπούς.

Το πλεονέκτημα είναι ότι η αεριοποίηση παράγει καύσιμο χωρίς ακαθαρσίες. Ως εκ τούτου, η αποτέφρωση του προκαλεί λιγότερα προβλήματα ρύπανσης. Υπό ορισμένες συνθήκες είναι δυνατή η παραγωγή αερίου σύνθεσης, μείγματος μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή υδρογονανθράκων (π.χ. μεθάνιο και μεθανόλη) για την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων. Το ίδιο το υδρογόνο είναι επίσης ένα πιθανό φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο που θα μπορούσε πιθανώς να αντικαταστήσει το πετρέλαιο και τα προϊόντα πετρελαίου στο άμεσο μέλλον.

3. Πυρόλυση

Στην απλούστερη μορφή της, η πυρόλυση είναι η θέρμανση της βιομάζας για την απομάκρυνση των πτητικών, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ξυλάνθρακα. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει το αρχικό υλικό σε πιο ενεργοβόρα, καθώς ο άνθρακας ζυγίζει το μισό από την αρχική βιομάζα, αλλά περιέχει την ίδια ποσότητα ενέργειας, καθιστώντας το καύσιμο πιο μεταφερόμενο. Ο άνθρακας καίγεται επίσης σε σημαντικά υψηλότερη θερμοκρασία από την αρχική βιομάζα. Αυτό το καθιστά πιο χρήσιμο για τις διαδικασίες παραγωγής. Πρόσφατα αναπτύχθηκαν πιο εξελιγμένες τεχνικές πυρόλυσης για τη συλλογή πτητικών που διαφορετικά χάνονται στο σύστημα. Τα πτητικά που συλλέγονται παράγουν ένα αέριο πλούσιο σε υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτές οι ενώσεις συντίθενται σε μεθάνιο, μεθανόλη και άλλους υδρογονάνθρακες.

Η ταχεία πυρόλυση χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιοελαίου, ενός εύφλεκτου καυσίμου. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για τη χημική μετατροπή της βιομάζας σε συνθετικό λάδι, το οποίο αποθηκεύεται και μεταφέρεται ευκολότερα από τα στερεά υλικά βιομάζας. Στη συνέχεια καίγεται για να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια. Η πυρόλυση μπορεί επίσης να μετατρέψει τη βιομάζα σε φαινολικό έλαιο, μια χημική ουσία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή συγκολλητικών ξύλου, χυτευμένων πλαστικών και μονωτικού αφρού.

4. Αναερόβια ζύμωση

Η αναερόβια ζύμωση της βιομάζας πραγματοποιείται από αναερόβια βακτήρια. Αυτοί οι μικροοργανισμοί ζουν συνήθως στον πυθμένα βάλτων ή σε άλλα μέρη όπου δεν υπάρχει αέρας, καταναλώνοντας νεκρή οργανική ύλη για να σχηματίσουν μεθάνιο και υδρογόνο. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα βακτήρια για να λειτουργήσουν για εμάς. Τροφοδοτώντας οργανική ύλη, όπως κοπριά ζώων ή λύματα, σε δεξαμενές που ονομάζονται χωνευτές και προσθέτοντας βακτήρια σε αυτές, μπορούμε να συλλέξουμε το απελευθερωμένο αέριο για να το χρησιμοποιήσουμε ως πηγή ενέργειας. Αυτή η διαδικασία είναι ένα πολύ αποτελεσματικό μέσο εξαγωγής χρήσιμης ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα. Τυπικά, έως τα δύο τρίτα της ενέργειας καυσίμου από την ζωική κοπριά μπορούν να ανακτηθούν.

Ένας άλλος τρόπος είναι η συλλογή μεθανίου από τους χώρους υγειονομικής ταφής. Τα περισσότερα απόβλητα οικιακής βιομάζας, όπως απορρίμματα τροφίμων ή αποκόμματα χόρτου, συλλέγονται σε τοπικούς χώρους υγειονομικής ταφής. Για αρκετές δεκαετίες, τα αναερόβια βακτήρια στα κατώτερα στρώματα τέτοιων χωματερών αποσυνθέτουν την οργανική ύλη, απελευθερώνοντας μεθάνιο. Το αέριο μπορεί να εξαχθεί και να χρησιμοποιηθεί με την εγκατάσταση μιας αδιαπέραστης πήλινης κορυφής και την εγκατάσταση διάτρητων σωλήνων που θα συλλέγουν το αέριο και θα το φέρουν στην επιφάνεια.

5. Ζύμωση

Για αιώνες, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν μαγιά και άλλους μικροοργανισμούς για να ζυμώσουν τα σάκχαρα διαφόρων φυτών σε αιθυλική αλκοόλη. Η παραγωγή καυσίμου από βιομάζα με ζύμωση είναι απλώς μια συνέχεια αυτής της διαδικασίας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί ένα ευρύτερο φάσμα φυτικών υλικών από ζαχαροκάλαμο έως ίνες ξύλου. Για παράδειγμα, τα απόβλητα από μύλους σίτου στη Νέα Νότια Ουαλία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αιθανόλης με ζύμωση. Στη συνέχεια, η αιθανόλη αναμιγνύεται με καύσιμο ντίζελ για την παραγωγή καυσίμου που χρησιμοποιείται για τον ανεφοδιασμό φορτηγών και λεωφορείων στην Αυστραλία.

Η τεχνολογική πρόοδος αναπόφευκτα θα βελτιώσει αυτή τη μέθοδο. Για παράδειγμα, επιστήμονες στην Αυστραλία και τις ΗΠΑ έχουν αντικαταστήσει τη μαγιά με γενετικά τροποποιημένα βακτήρια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ζύμωσης. Η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας έχει βελτιωθεί σημαντικά. Είναι πλέον δυνατή η ανακύκλωση απορριμμάτων χαρτιού και άλλων μορφών ινών ξύλου σε αιθανόλη.

Η βιομάζα μετατρέπεται σε καύσιμα όπως αιθανόλη, μεθανόλη, βιοντίζελ και πρόσθετα αναμόρφωσης βενζίνης. Τα βιοκαύσιμα χρησιμοποιούνται σε καθαρή μορφή ή αναμεμειγμένα με βενζίνη.

Η αιθανόλη είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο βιοκαύσιμο. Παράγεται με ζύμωση βιομάζας σε μια διαδικασία παρόμοια με την ζυθοποιία.

Σήμερα, η περισσότερη αιθανόλη παρασκευάζεται από καλαμπόκι. Αναμιγνύεται με βενζίνη για να αυξήσει την απόδοση του οχήματος και να μειώσει την ατμοσφαιρική ρύπανση.

Η μεθανόλη από βιομάζα παράγεται με αεριοποίηση. Η βιομάζα μετατρέπεται σε αέριο σύνθεσης, το οποίο επεξεργάζεται σε μεθανόλη. Η περισσότερη μεθανόλη παράγεται από φυσικό αέριο και χρησιμοποιείται ως διαλύτης, αντιψυκτικό ή για τη σύνθεση άλλων χημικών ουσιών. Περίπου το 38 τοις εκατό χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ως μείγμα ή στην αναμόρφωση της βενζίνης.

Το βιοντίζελ αποτελείται από έλαια και λίπη που βρίσκονται στα μικροφύκη και σε άλλα φυτά. Αντικαθιστούν το καύσιμο ντίζελ ή το αραιώνουν.

• < Назад
• Επόμενο >