Aflați mai multe: Bioenergie

Conceptul de bioenergie

Termenul de bioenergie, cunoscut și sub numele de biomasă, înseamnă, într-un sens mai larg, toate masele vii de pe Pământ. Înțelesul comun de astăzi este recoltele, culturile, subprodusele, deșeurile vegetale și animale de mare eficiență energetică. Importanța biomasei este că poate înlocui combustibilii fosili, realizând astfel o utilizare durabilă a energiei (dezvoltare durabilă). Deoarece aceste biomase sunt surse regenerabile de energie dacă sunt tratate corespunzător, adică sunt regenerate într-un ciclu scurt de viață, pot economisi resurse de energie extrase (cărbune, gaze naturale, petrol). Astfel, combustibilii fosili economisiți nu cresc poluarea aerului și cresc conținutul de CO2 (efect de seră, încălzire globală).

Istoria biomasei

Până în prezent, istoria combustibililor a fost în esență istoria biocombustibililor. În afară de izvoare, cărbune găsit pe litoral și pe cusăturile de cărbune care au apărut la suprafață, până în secolul al XVII-lea, biomasa a fost singura sursă de căldură în afara Soarelui. În acest moment, arderea uleiurilor animale și vegetale și a lumânărilor de seu au jucat un rol major în iluminat.
Cea mai veche bioenergie a venit din puterea animalelor de tracțiune și este utilizată și astăzi, cu cea mai mare proporție în țările în curs de dezvoltare, unde este cea mai disponibilă în fermele mici, 80-90% în Africa și Asia.
Presupunând că fiecare animal lucrează 8 ore pe zi, 100 de zile pe an, producția totală de energie, 90 TWH sau 320 PJ/an, este doar o mică parte din energia produsă direct de plante.

Nevoile totale de energie din Nepal și Etiopia sunt satisfăcute aproape în totalitate din biomasă. 75% este produs din biomasă în Kenya, 50% în India și 25% în Brazilia. Cu o populație de aproape 4 miliarde în țările în curs de dezvoltare, se utilizează mai mult de 3Gt (uscată la aer) biomasă în fiecare an. Și în cazul națiunilor industrializate, utilizarea biocombustibililor nu este neglijabilă, media pe cap de locuitor este de 1/3 tone/an, ceea ce înseamnă 3% consum de energie primară.

Cercetările privind utilizarea surselor regenerabile de energie au început la sfârșitul anilor 1970, după a doua explozie a prețului energiei. Sistemele moderne de ardere a biomasei pe scară largă dezvoltate sunt răspândite în producția agricolă, în sferele industriale și comunale locale din fiecare țară. Cu toate acestea, dezvoltarea unor tehnologii mai sofisticate și mai costisitoare sa oprit, deoarece prețurile la energie s-au stabilizat la niveluri scăzute pe piața internațională. Cu toate acestea, în ultimele decenii, dezvoltarea tehnologiilor de energie regenerabilă a ieșit din nou în evidență din cauza preocupărilor crescânde de mediu din întreaga lume. Un alt motiv pentru care dezvoltarea a venit în prim plan a fost scopul utilizării terenurilor scoase din circuitul agricol din Europa de Vest și menținerea populației rurale la locul său. În prezent, sectoarele agricole europene utilizează aproximativ 1,7 milioane de tone de energie regenerabilă, dintre care cea mai mare parte este de 1,2 milioane de tone de lemn de foc și silvicultură și subproduse din lemn, precum și 0,3 milioane de tone de paie arse direct.

Potrivit unor surse, o zecime din teritoriul UE ar putea fi utilizată pentru producerea de biomasă în scopuri energetice. Acest lucru echivalează cu aproximativ 80 de milioane de tone pe an, ceea ce ar acoperi 20% din necesarul actual de energie electrică din regiune. În Europa, utilizarea lemnului în scopuri energetice crește la o rată medie anuală de 2,3%.

Acestea sunt grupate după utilizare

Biomasă combustibilă: Biomasele combustibile au de obicei un conținut de umiditate relativ scăzut (a se vedea uscarea) și o putere calorică corespunzătoare ridicată. O cerință importantă pentru biomasa combustibilă este aceea că conținutul lor de cenușă necombustibilă constă din componente chimice care nu distrug echipamentele cazanului sau nu se topesc pe suprafețele de încălzire și nu provoacă poluare semnificativă a aerului. Cele mai tipice tipuri de biomasă arse sunt: așchii de lemne de foc (produse din păduri de pădure moi sau de lemn de esență tare, din deșeuri de fierăstrău sau plantații energetice de lemn de esență tare (de ex. Plop), rumeguș (subprodus de rumeguș), paie, iarbă.

Biomasă gazabilă: Biomasa biogazizabilă constă de obicei din deșeuri vegetale sau deșeuri animale cu un conținut mai ridicat de umiditate. De exemplu: plante care conțin zahăr, deșeuri vegetale verzi, nămol de epurare a animalelor, gunoi de grajd. Gazificarea cu biomasă poate avea loc și într-un cazan de gazificare, unde gazul generatorului este obținut în timpul arderii imperfecte. Pentru biomasa care poate fi utilizată în acest scop, consultați „Biomasă combustibilă”.

Biomasă pentru utilizare ca combustibil auto. Aceste biomase sunt împărțite în două grupe de bază în funcție de tipul de combustibil substituit:
Pentru benzină (vezi bioetanol): plante cu un conținut ridicat de zahăr (sfeclă de zahăr, trestie de zahăr), un conținut ridicat de amidon (porumb, cartofi, grâu) sau un conținut ridicat de celuloză (paie, lemn, trestie, iarbă energetică) din care etanol poate fi produs.
În cazul motorinei (a se vedea biodieselul): plante purtătoare de ulei din care poate fi extras uleiul și, după tratamente chimice simple, se poate obține o substanță similară motorinei (de exemplu, rapiță, măsline, floarea-soarelui etc.)

Pelete

Biogaz

Biogazul este produsul descompunerii materiei organice de către bacterii în condiții anaerobe. Conține aproximativ 45-70% metan (CH4), 30-55% dioxid de carbon (CO2), azot (N2), hidrogen (H2), hidrogen sulfurat (H2S) și alte gaze reziduale (de exemplu, metil mercaptan (CH3SH)).

Bioetanol

Bioetanolul este un combustibil pentru motor care înlocuiește sau adaugă benzină și se obține folosind surse de energie bio-regenerabile (plante). Bioetanolul este produs prin fermentare din cereale și/sau culturi bogate în zahăr (sfeclă de zahăr, trestie de zahăr). Dar nici utilizarea materiilor prime care pot fi transformate în zahăr prin procese chimico-biologice nu este exclusă. Acestea includ plante care conțin amidon sau substanțe celulozice, cum ar fi cartofi, porumb, grâu, paie, cereale, lemn, ierburi sau deșeuri din producția sau prelucrarea materiilor prime alimentare.

Procesul (care este un proces de distilare pe scurt) este foarte asemănător cu modul în care sunt făcute băuturile alcoolice. Procesul de fabricație include următoarele procese principale: prepararea materiei prime, tăierea și apoi distrugerea pereților celulari ai fibrelor. Acesta din urmă poate fi realizat prin gătit la presiune înaltă și aburire. Toate acestea, astfel încât reacțiile fizice, chimico-biologice ulterioare să poată avea loc pe cea mai mare suprafață posibilă. Aceasta este urmată de zaharificare, cunoscută și sub numele de hidroliză, fragmentarea lanțurilor de hidrocarburi, conversia în glucoză și apoi fermentarea cu drojdie.

Materialul lichid astfel obținut are un conținut relativ mare de apă de aprox. O piure care conține și reziduuri solide cu un conținut de alcool de 10-18%. 95-99% alcool pur este produs din piure prin distilare în mai multe etape și sită moleculară după îndepărtarea reziduurilor solide.

Biodiesel

Biodieselul este un ester metilic produs din acizi grași nesaturați. Materiile sale prime pot fi uleiuri vegetale: rapiță, floarea soarelui, soia și unele soiuri de palmier. Datorită condițiilor climatice, rapița și floarea-soarelui pot fi cultivate în Europa. - grăsimi animale și uleiuri de gătit uzate din industrie și gospodării.

Lichidul pe bază de ester astfel produs poate fi utilizat singur ca biocombustibil, ca înlocuitor pentru un combustibil fosil sau amestecat cu acesta ca substitut. Utilizarea acestuia este avantajoasă față de țițeiul, a cărui formare este rezultatul a milioane de ani, deoarece materiile prime ale biodieselului sunt rezultatul unor procese biologice și chimice relativ rapide.

Cu toate acestea, utilizarea biodieselului are și dezavantaje: motoarele trebuie reproiectate, consumul motorului crește. În comparație cu motorina, vâscozitatea combustibilului este mare, ceea ce poate provoca probleme de pornire în lunile de iarnă, în medii mai reci - este dificil de standardizat, iar utilizarea unui catalizator de oxidare este dificilă. Nu în ultimul rând, emite un miros „neplăcut” („friteuză rulantă”).

Cu toate acestea, așa-numitul. Aceste dezavantaje pot fi depășite relativ ușor prin transesterificare, în care uleiul de rapiță (sau de floarea-soarelui) (trigliceridă) reacționează cu metanol într-un mediu alcalin pentru a da ulei de rapiță (sau de floarea-soarelui) metil ester (RME) și glicerol.