Биомасса: чистая энергия для будущего. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Что такое биомасса?

Биомасса - это органические вещества, такие как дерево, зерно, отходы от животных. В них запасена энергия Солнца, которая откладывается через фотосинтез. Энергия биомассы - энергия, содержащаяся в сельскохозяйственных отходах (жом сахарной свеклы, полова от зерна, рисовая солома и шелуха, скорлупа орехов и др.), отходах деревообработки (опилки, щепки, скрап), бытовом мусоре (макулатура и бытовые отходы), быстрорастущих растениях (тополь, ива, различные травы), метаносодержащих отходах (навоз, загрязненная вода и др.).

Как можно использовать биомассу?

Энергию биомассы можно использовать для производства электроэнергии, тепла или жидкого топлива для транспорта, такого как этанол и другие спиртосодержащие топлива. Люди использовали биомассу для нагрева и приготовления пищи тысячи лет.

Как используется биомасса?

В США использование биомассы дает сегодня до 4% производства энергии (в Украине 0%). Считают, что эту цифру можно довести до 20%. Поскольку таков вклад атомных электростанций в энергетику США, то полагают, что использование биомассы может полностью заменить атомную энергетику. Более того, американские эксперты считают, что производство топлива из биомассы может сократить экспорт нефти на 50%.

Во всем мире постоянно накапливаются отходы различного вида: миллионы тонн сельскохозяйственных отходов загрязняют землю, горы опилок, макулатуры, бытовых отходов ждут своей переработки. В них находится газ, топливо для автомобилей, электроэнергия. Причем все это возобновляемые источники энергии.

Какие преимущества биомассы?

Экономические

Одно из наибольших преимуществ биомассы в сельских районах - развитие ее переработки. Биомасса громоздкая и нет смысла транспортировать ее на большие расстояния, переработку биомассы следует сосредотачивать там, где растет зерно. Количество рабочих мест для производства газа, топлива и электроэнергии может быть огромным. Например, Департамент сельского хозяйства США полагает, что ежегодное производство каждого миллиона галлонов (около 4 млн. л) этанола даст 17000 рабочих мест. Производство топлива и электроэнергии даст возможность фермерам получать стабильный доход и уменьшит зависимость от поставок нефти из-за рубежа (как это актуально для Украины!).

В охране окружающей среды

Использование энергии биомассы позволит смягчить изменения климата, уменьшить кислотные дожди, эрозию почвы, загрязнение воды и давление на ландшафт, обеспечить лучшие условия для проживания животных и роста лесов.

Изменение климата беспокоит людей во всем мире. Деятельность человека, особенно связанная со сжиганием топлива, приводит к выбросу в атмосферу сотен миллионов тонн таких газов, как двуокись углерода и метан. Концентрация этих газов в атмосфере изменяет климат Земли, разрушая всю биосферу, которая поддерживает жизнь.

Энергетические технологии биомассы помогут минимизировать это влияние. Собирая метан (который в 20 раз более вредный, чем двуокись углерода) из отходов, мы не допускаем его выхода в атмосферу и заставляем его работать для генерирования электричества или в транспортных средствах.

Все растения задерживают углерод в корнях или стеблях в течение своей жизни. Если растение перегнивает в почве, его углерод используется другими растениями. Это так называемый замкнутый углеродный цикл.

Даже при сборе урожая корни растений остаются в земле, стабилизируют почву, удерживают углерод.

Кислотные дожди

Кислотные дожди возникают при сжигании топлива, когда высвобождается сера и окислы азота. Они приводят к уничтожению жизни в водоемах и влияют на жизнь людей и животных. Поскольку биомасса не имеет примесей серы, то даже совместное сжигание биомассы с углем может уменьшить выход серы в атмосферу.

Эрозия почвы и загрязнение воды

Использование биомассы может уменьшить загрязнение воды различными путями.

Во-первых, нужно выращивать побольше растений в низинных и прибрежных районах. Растения стабилизируют почву, уменьшают ее эрозию, препятствуют вымыванию из почвы различных веществ. Наличие растений защищает водные экосистемы, улучшает условия проживания различных водных организмов, например, рыб.

Во-вторых, использование биомассы уменьшает загрязнение воды посредством связывания метана (анаэробные бактерии). В настоящее время для фермеров продают кондиционеры почвы, которые содержат анаэробные бактерии. Использование таких кондиционеров позволяет связывать и осушать жидкие отходы ферм для животных, превращая их в более удобный материал для последующей переработки.

Уменьшение давления на ландшафт

В США ежегодно производится до 350 млн. т сельскохозяйственных отходов. Используя хотя бы часть этих отходов для производства этанола, мы существенно снижаем поступление отходов в почву сельскохозяйственных районов.

Как создать электроэнергию из биомассы?

Прямое сжигание является наиболее прямым и простым методом получения энергии, содержащейся в биомассе. Обычно котлы для сжигания производят пар, используемый в промышленных процессах или прямо производят электроэнергию. Они также производят тепло, которое можно использовать для обогрева домов, теплиц и др. Технология сжигания биомассы такая же, как и для угля. Более того, биомассу можно сжигать вместе с углем в уже существующих котлах. Более новым методом является газификация. Вместо сжигания биомасса из твердой фазы превращается в газообразную. Этот газ и сжигается вместо бытового газа в транспорте, в промышленных применениях или превращается в синтетическое топливо. Технологии последнего процесса пока до конца не исследованы.

Как получить этанол из биомассы?

Этанол производится путем переработки крахмала, содержащегося в биомассе пищевых отходов (зерне, картофеле, свекле, отходах сахарного производства), в алкоголь. Процесс ферментации такой же, как и при производстве спиртных напитков - дрожжи и тепло приводят к распаду сложных сахаров в более простые сахары. Таким способом в США производится ежегодно до 5 млн. т этанола.

Более новый процесс, который еще не получил применения, заключается в переработке целлюлозы, содержащейся в древесных отходах, травяной массе, сельскохозяйственных отходах. Целлюлоза является одной из форм карбогидратов и может быть расщеплена на более простые сахары. Процесс может иметь более широкое применение, чем предыдущий, поскольку может использовать более широкий спектр отходов.

Поскольку этанол имеет другие химические свойства, чем газолин, с ним нужно подругому обращаться. Например, этанол испаряется менее охотно, чем газолин. Это значит, что в применениях холодный запуск двигателей становится проблемой. Поэтому двигатели для этанола нужно проектировать не так, как для газолина. Кроме того, поскольку этанол - органический продукт, он портится гораздо быстрее, чем газолин. Поэтому имеет смысл использовать этанол в смеси с газолином (10% этанола на 90% газолина). Такая смесь дает гораздо меньший выход в атмосферу таких веществ, как окись углерода, двуокись углерода, двуокись серы, чем чистый газолин.

Резюме

Использование биомассы - перспективный источник возобновляемой энергии. Оно может не только улучшить охрану окружающей среды, но и дать большое количество рабочих мест для сельских районов. Пока что использование биомассы не вышло широко на рынок, потому что использование ископаемого топлива пока оказывается более дешевым. Но по мере истощения месторождений ископаемое топливо будет дорожать и использование биомассы окажется в XXI веке экономически конкурентным.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Водород на солнечной энергии 28.09.2016 Водород - топливо той безуглеродной экономики, которая стала целью человеческой цивилизации после подписания Парижских климатических соглашений 2015 года. Однако сейчас его получают электролизом воды, а электричество для этого добывают, сжигая все то же ископаемое топливо. Разрешить эту неувязочку мечтают фотохимики: они планируют использовать каталитический фотолиз воды, то есть разложение ее солнечным светом. Пока что эффективность процесса невелика, да и катализаторы дорогие - на основе платиноидов. Физики из Висконсинского университета в Мэдисоне решили применить для решения этой задачи самые передовые теоретические знания и рассчитали катализатор методами квантовой механики. Расчет показал, что с задачей может справиться сульфид кобальта, но не простой: часть серы в нем должна быть заменена фосфором, который при освещении даст больше электронов. Синтезировав рассчитанное соединение в виде нанопроволочек и прочих наночастиц, исследователи провели контрольные опыты и получили высокую эффективность преобразования солнечных фотонов в водород - 4,7%. Это на данный момент рекорд для фоторазложения воды с применением распространенных веществ.

Другие интересные новости:

▪ Бумага против коронавируса

▪ Адаптивные фазированные антенные решетки

▪ Биосенсоры для контроля заживления ран на коже

▪ Расшифрован язык орангутангов

▪ Распознавание людей сквозь стены

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заводские технологии на дому. Подборка статей

▪ статья От доски до доски. Крылатое выражение

▪ статья Кто такой тукан? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Siesta. Справочник

▪ статья Отбелка кожи. Простые рецепты и советы

▪ статья Платочек-путешественник. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026