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:

Происхождение изображений ИИ становится все труднее установить 06.09.2026

Генеративный искусственный интеллект способен создавать изображения, в которых угадываются особенности определенных художественных стилей, однако установить источник конкретного визуального элемента оказывается значительно сложнее. Исследование специалистов лаборатории MIT CSAIL показывает, что по мере увеличения обучающего набора данных надежно определить, какое именно изображение повлияло на результат работы модели, становится практически невозможно. Чтобы изучить эту проблему, исследователи создали около двух десятков собственных диффузионных моделей и обучили их на наборах, содержащих от нескольких сотен до сотен тысяч изображений. В экспериментах использовались фотографии лиц, а также произведения различных художников. Независимо от размера и состава наборов данных ученые наблюдали одну закономерность: чем больше изображений использовалось для обучения, тем труднее становилось определить вклад отдельной работы в последующий результат. Это явление авторы назвали "утратой атрибуц ...>>

Часы Casio G-Shock GBX-H5600KI-5 06.09.2026

Casio представила новую модель часов G-Shock GBX-H5600KI-5, которая сочетает характерную для серии механическую прочность с возможностями, свойственными современным спортивным часам. Новинка создана на базе G-LIDE GBX-H5600 в сотрудничестве с профессиональным серфером Каноа Игараси. Часы оснащены оптическим датчиком сердечного ритма и акселерометром, а обработку собранных данных обеспечивают алгоритмы Polar. Благодаря этому устройство способно оценивать тренировочную нагрузку, восстановление во время сна и другие спортивные показатели. Кроме того, часы определяют уровень насыщения крови кислородом, хотя Casio отдельно подчеркивает, что данная функция не предназначена для медицинской диагностики. Важной особенностью GBX-H5600KI-5 остается продолжительное время автономной работы. При активном использовании пульсометра и спортивных функций часы способны работать около 35 часов, тогда как в обычном режиме без постоянного измерения пульса этот показатель достигает примерно одного меся ...>>

Краски из природных кристаллов дают яркий цвет без токсичных пигментов 05.09.2026

Яркие цвета окружают человека повсюду - от лакокрасочных покрытий и тканей до косметики и декоративных материалов. Однако многие привычные красители постепенно разрушаются под воздействием солнечного света, из-за чего поверхность теряет первоначальную насыщенность. Кроме того, некоторые синтетические пигменты содержат токсичные соединения и тяжелые металлы. Исследователи Северо-Восточного университета предложили альтернативный подход, вдохновленный природой, где насыщенные и устойчивые цвета формируются не за счет химических красителей, а благодаря микроскопической структуре материала. Именно такой механизм отвечает за характерное сияние опалов, переливы павлиньих перьев и яркие оттенки крыльев некоторых бабочек. В данном случае цвет возникает не потому, что вещество поглощает определенные длины волн света, а благодаря взаимодействию света с особым расположением мельчайших кристаллов. Они преломляют и отражают свет, вызывая интерференционные эффекты, в результате чего формируются на ...>>

Случайная новость из Архива Дома из почвы 21.08.2020 Специалисты Американского химического общества (ACS) представили строительный материал из почвы. С помощью 3D-принтера из него планируют печатать дома. Воздействие строительной отрасли на окружающую среду вызывает все большее беспокойство. Некоторые исследователи обратились к аддитивному производству или построению структур слой за слоем, что часто делается с помощью 3D-принтера. Этот прогресс начал преобразовывать сектор строительства с точки зрения сокращения отходов, но материалы, используемые в процессе, также должны быть экологичными. Использовать бетон в аддитивном производстве строительных конструкций оказалось быстро и дешево. Однако в Международном энергетическом агентстве утверждают, что производство бетона дает 7% выбросов углекислого газа. Из грунта строить удобно, потому что почву не надо далеко везти. То есть на перевозке материалов сэкономят. Аддитивное производство с помощью почвы мечтают использовать для колонизации Луны и Марса. Химики обработали грунт экологически чистой добавкой, чтобы без проблем работать с ней на 3D-принтере. Микроскопические слои на поверхности глиняной смеси "застегнули", чтобы она не поглощала воду и не расширялась, разрушая конструкцию. Оказалось, что после обработки глиняная смесь удерживает вдвое больший вес. Ученые намерены улучшить несущую способность грунта. Предполагается, что материал экологически безопасный. Если это подтвердится, технологию опробуют на других планетах.

Другие интересные новости:

▪ Рождаются долгожители

▪ Лекарство само за себя говорит

▪ Электронная подпись ДНК

▪ Умная педаль велосипеда

▪ Электроника управляет генами

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Солнечная сушилка фруктов. Советы домашнему мастеру

▪ статья Чей кровью был написан Коран, продемонстрированный публике в 2000 году? Подробный ответ

▪ статья Асфальтобетонщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Продуктовый дозиметр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Копировальный аппарат с лампами дневного света. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026