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:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Электростатическая ловушка для мух 15.05.2002 Пройдясь по ковру, особенно синтетическому, мы накапливаем на теле электростатический заряд, так что прикосновение к заземленным предметам вызывает искру. Этот эффект можно использовать для борьбы с мухами и другими насекомыми. Идея принадлежит двум исследователям из Англии и США. Если заставить муху пробежать несколько шагов по диэлектрическому покрытию, на ее лапках накопится электростатический заряд. Пройдя затем по порошку из спор грибка, смертельного для насекомых, муха притянет к себе эти споры и вскоре погибнет. Можно применить и порошок инсектицида - он подействует быстрее грибка, но с точки зрения экологии это нежелательно. Результатом экспериментов стала научная статья под названием "Трибоэлектризация комнатных мух". Опыты показали, что лучше всего статический заряд образуется при хождении мух по полихлорвинилу. Чтобы заманить насекомых на эту дорожку, в пластмассу можно ввести феромон - пахучее вещество, привлекательное для того или иного вида насекомых. Заряд достигает насыщения после того, как муха пробежит сантиметров 30.

Другие интересные новости:

▪ Если инопланетяне существуют, мы узнаем о них в ближайшие 20 лет

▪ Станен - конкурент графена

▪ Пластик, разлагаемый морской водой

▪ Белый экран для кинофильма не нужен

▪ Канатная аккумуляторная лебедка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Кунктатор. Крылатое выражение

▪ статья Почему магнитный компас показывает на север неточно? Подробный ответ

▪ статья Смолка душистая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Безотказная электронная зажигалка для газовой плиты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как сделать надписи на цветочных лепестках. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025