Ano ang biomass? Alamin ang mga pakinabang at disadvantages

Unawain kung paano posibleng gawing elektrikal na enerhiya ang organikong basura, ang tinatawag na biomass

biomass

Ang biomass ay lahat ng organikong bagay na pinagmulan ng gulay o hayop na ginagamit para sa layunin ng paggawa ng enerhiya, tulad ng uling, kahoy na panggatong, bagasse ng tubo, at iba pa. Dahil ito ay isang dispersed at low-efficiency na pinagmumulan ng enerhiya, na tradisyonal na ginagamit sa mga hindi gaanong maunlad na bansa, mayroong isang tiyak na kakulangan ng data tungkol sa pagiging kinatawan ng pinagmumulan ng enerhiya na ito para sa global energy matrix. Gayunpaman, ayon sa isang ulat ng ANEEL, humigit-kumulang 14% ng enerhiya na natupok sa mundo ay nagmumula sa mapagkukunang ito at, ayon sa isa pang pag-aaral ng Brazilian Journal of Pulmonology, 90% ng mga tahanan sa mga rural na rehiyon sa mahihirap na bansa ay gumagamit ng enerhiya mula sa biomass. nasusunog (kahoy, uling, dumi ng hayop o basurang pang-agrikultura), partikular sa sub-Saharan Africa at Asia.

Ang paggamit ng biomass sa mga thermoelectric power plant ay dumarami at ginagamit upang maabot ang mga lugar na hindi sakop ng network ng supply ng kuryente, tulad ng mga nakahiwalay na komunidad sa kanayunan. Ang paggamit ng mga sistema ng cogeneration, na pinagsasama ang henerasyon ng kuryente mula sa biomass sa paggawa ng init, na nagpapataas ng kahusayan ng enerhiya ng mga sistema ng produksyon, ay nagiging pangkaraniwan din.

Ano ang cogeneration?

Ang biomass, tulad ng uling o kahoy na panggatong, ang nagtutulak sa malalaking bahagi ng mga thermoelectric generator. Anuman ang uri ng gasolina at makina, ang mga generator na ito ay nawawala ang karamihan sa enerhiya na nilalaman ng gasolina bilang init. Sa karaniwan, ang enerhiya ng biomass na nawala sa kapaligiran sa anyo ng init ay kumakatawan sa 60% hanggang 70% ng kabuuang enerhiya ng gasolina. Kaya, ang kahusayan ng generator ay nasa paligid ng 30% hanggang 40%.

Tulad ng maraming mga gusali at industriya na nangangailangan ng pagpainit (para sa panloob na kapaligiran o para sa pagpainit ng tubig), isang sistema ng cogeneration ay binuo, kung saan ang init na ginawa sa henerasyon ng kuryente ay isinama sa proseso ng produksyon sa anyo ng singaw. Ang pangunahing bentahe ng sistemang ito ay ang ekonomiya ng gasolina para sa proseso ng pag-init. Sa ganitong paraan, tumataas ang kahusayan ng enerhiya ng system, na umaabot hanggang 85% ng biomass energy ng gasolina.

Biomass sa Brazil

Sa kasalukuyan, ang resource na may pinakamalaking potensyal na magamit bilang biomass sa pagbuo ng kuryente sa bansa ay ang sugarcane bagasse. Ang sektor ng asukal-alkohol ay bumubuo ng malaking halaga ng basura, na maaaring magamit bilang biomass, pangunahin sa mga sistema ng cogeneration. Ang iba pang uri ng gulay na may malaking potensyal para sa produksyon ng kuryente ay ang palm oil (langis ng palma), na may average na taunang produktibidad kada ektarya ng apat na beses na mas malaki kaysa sa tubo, buriti, babassu at andiroba. Lumilitaw ang mga ito bilang mga alternatibo para sa supply ng kuryente sa mga nakahiwalay na komunidad, lalo na sa rehiyon ng Amazon.

Kapag gumagawa ng ethanol mula sa tubo, humigit-kumulang 28% ng tubo ay nagiging bagasse. Ang bagasse na ito ay isang biomass na karaniwang ginagamit sa mga halaman para sa produksyon ng mababang presyon ng singaw, na ginagamit sa mga back pressure turbine sa mga kagamitan sa pagkuha (63%) at sa pagbuo ng kuryente (37%). Karamihan sa mababang presyon ng singaw na umaalis sa mga gilingan ay ginagamit para sa proseso at pag-init ng juice (24%) at sa distillation apparatus. Sa karaniwan, ang bawat appliance ay nangangailangan ng humigit-kumulang 12 kWh ng elektrikal na enerhiya, isang halaga na maaaring ibigay ng mga biomass residues mismo. Ang iba pang mga nalalabi sa agrikultura na may mataas na potensyal na magamit bilang biomass sa produksyon ng kuryente ay ang rice husks, cashew nut husks at coconut husks.

Mga Ruta ng Pagbabago ng Biomass

Ang mga mapagkukunan ng biomass ay maaaring uriin bilang: makahoy na gulay (kahoy), hindi makahoy na gulay (saccharides, cellulosic, starchy at aquatic), organikong basura (agricultural, industrial, urban) at biofluids (mga langis ng gulay). Ang mga ruta ng conversion ng biomass ay iba-iba, at ito ay salamat sa mga teknolohiya ng conversion na ito na posibleng makakuha ng iba't ibang uri ng biofuels tulad ng ethanol, methanol, biodiesel at biogas. Ang mga pangunahing proseso ng conversion ng biomass ay:

direktang pagkasunog

Ang mga materyales tulad ng kahoy at lahat ng uri ng organikong basura (agrikultura, industriyal at urban) ay maaaring ipailalim sa pagkasunog upang makabuo ng enerhiya. Ang proseso ng pagkasunog ay binubuo ng pagbabago ng enerhiya ng kemikal na mayroon sa mga pinagmumulan ng biomass na ito sa init. Para sa mga layunin ng enerhiya, ang direktang pagkasunog ng biomass ay isinasagawa sa mga hurno at kalan. Sa kabila ng pagiging praktikal nito, ang direktang proseso ng pagkasunog ay may posibilidad na maging medyo hindi mabisa. Bilang karagdagan, ang mga panggatong na maaaring gamitin sa proseso ay karaniwang may mataas na kahalumigmigan (20% o higit pa sa kaso ng kahoy na panggatong) at mababang density ng enerhiya, na nagpapahirap sa pag-iimbak at transportasyon.

Gasification

Ito ay isang teknolohiyang inilapat sa mga urban at industriyal na organikong basura at kahoy. Binubuo ang gasification ng conversion ng solid biomass sources sa gas sa pamamagitan ng thermochemical reactions, na kinasasangkutan ng mainit na singaw at hangin o oxygen sa mga dami na mas mababa sa minimum para sa combustion na maganap. Ang komposisyon ng nagreresultang gas ay pinaghalong carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide at nitrogen, kaya ang mga proporsyon na ito ay nag-iiba sa mga kondisyon ng proseso, lalo na may kaugnayan sa hangin o oxygen na ginagamit sa oksihenasyon . Ang gasolina na nabuo mula sa pagkasunog ng biomass na ito ay mas maraming nalalaman (maaaring magamit sa mga panloob na combustion engine pati na rin sa isang gas turbine) at malinis (ang mga compound tulad ng sulfur ay maaaring alisin sa panahon ng proseso) kaysa sa mga solidong bersyon ng gasolina. Higit pa rito, posibleng makagawa ng sintetikong gas mula sa gasification, na maaaring ilapat sa synthesis ng anumang hydrocarbon.

Pyrolysis

Ang pyrolysis, na kilala rin bilang carbonization, ay ang pinakalumang proseso ng pag-convert ng isang pinagmumulan ng biomass (karaniwang kahoy na panggatong) sa isa pang panggatong (uling) na may densidad ng enerhiya nang dalawang beses na mas mataas kaysa sa pinagmulang materyal. Ang mga organikong nalalabi ng pinagmulang agrikultural ay madalas ding sumasailalim sa pyrolysis - sa kasong ito, ang mga nalalabi ay kailangang dati nang siksik. Ang pamamaraan ay binubuo ng pagpainit ng materyal sa isang kapaligiran kung saan mayroong "halos kawalan" ng hangin. Gumagawa din ang pyrolysis ng nasusunog na gas, tar at pyro-wood, mga materyales na malawakang ginagamit sa sektor ng industriya. Ang resulta ng proseso ay lubhang nag-iiba mula sa kondisyon ng orihinal na materyal (dami at kahalumigmigan). Upang makagawa ng isang toneladang uling, maaaring kailanganin ng apat hanggang sampung toneladang panggatong.

Transesterification

Ito ay isang kemikal na proseso na nagpapalit ng biomass ng langis ng gulay sa isang intermediate na produkto, mula sa reaksyon sa pagitan ng dalawang alkohol (methanol at ethanol) at isang base (sodium o potassium hydroxide). Ang mga produkto ng transesterification ng ganitong uri ng biomass ay glycerin at biodiesel, isang gasolina na nagpapakita ng mga kondisyon na katulad ng diesel at maaaring ilapat sa panloob na combustion engine, para sa sasakyan o nakatigil na paggamit.

anaerobic digestion

Tulad ng pyrolysis, ang anaerobic digestion ay dapat maganap sa isang kapaligiran na may "halos kawalan" ng oxygen. Ang orihinal na biomass ay sumasailalim sa agnas sa pamamagitan ng pagkilos ng bakterya, tulad ng natural na nangyayari sa halos lahat ng mga organikong compound. Ang mga organikong basura, tulad ng dumi ng hayop at basurang pang-industriya, ay maaaring gamutin sa pamamagitan ng anaerobic digestion (na nangyayari kapag walang oxygen) sa mga biodigester. Ang pagkilos ng bakterya ay nagdudulot ng kinakailangang pag-init para sa agnas na mangyari, gayunpaman, sa malamig na mga rehiyon o oras, maaaring kailanganin na maglapat ng karagdagang init. Ang huling produkto ng anaerobic digestion ay biogas, na mahalagang binubuo ng methane (50% hanggang 75%) at carbon dioxide. Ang nabuong effluent ay maaaring gamitin bilang pataba.

Pagbuburo

Ito ay isang biyolohikal na proseso na isinasagawa ng pagkilos ng mga mikroorganismo (karaniwan ay lebadura) na nagpapalit ng mga asukal na nasa mga pinagmumulan ng biomass, tulad ng tubo, mais, beetroot at iba pang uri ng halaman, sa alkohol. Ang huling resulta ng biomass fermentation ay ang paggawa ng ethanol at methanol.

Paglalapat ng biomass

Ang biomass ay itinuturing na isang nababagong mapagkukunan ng enerhiya at ginamit upang palitan ang mga fossil fuel, tulad ng langis at karbon, upang makabuo ng kuryente sa mga thermoelectric na halaman at dahil ito ay naglalabas ng mas mababang halaga ng mga polluting gas kumpara sa mga hindi nababagong. Gayunpaman, sa kabila ng hindi pagiging fossil fuel, ayon sa pag-aaral, ang nasusunog na biomass ay isa sa pinakamalaking pinagmumulan ng mga nakakalason na gas, particulate matter at greenhouse gases sa mundo.

Sa kaso ng pagkasunog sa malalaking lugar, maging sa kagubatan, savanna o iba pang uri ng mga halaman, ang paglabas ng asupre ay humahantong sa mga pagbabago sa pH ng tubig-ulan, na nag-aambag sa paglitaw ng acid rain. Ang mga emisyon ng methane at carbon dioxide ay nakakatulong sa pagtindi ng epekto ng greenhouse, at ang mga paglabas ng mercury ay humahantong sa kontaminasyon ng mga katawan ng tubig at nagbibigay-daan sa pagbuo ng methylmercury, isang sangkap na nakakapinsala sa kalusugan ng tao.

Ang paulit-ulit at matagal na pagkakalantad sa materyal na nabuo mula sa proseso ng pagkasunog ng biomass sa mga panloob na kapaligiran (mga kalan ng kahoy, mga fireplace, atbp.) ay nauugnay sa pagtaas ng mga impeksyon sa talamak na paghinga sa mga bata, na itinuturing na isa sa mga pangunahing sanhi ng pagkamatay ng mga bata sa pagbuo. mga bansa. Bilang karagdagan, ito ay nauugnay din sa pagtaas ng talamak na nakahahadlang na mga sakit sa baga, pneumoconiosis (sakit na dulot ng paglanghap ng alikabok), pulmonary tuberculosis, katarata at pagkabulag. Sa kaso ng pagsunog ng tubo, ang populasyon na naninirahan sa lugar na nakapalibot sa plantasyon ng tubo ay nakalantad sa alikabok mula sa nasunog na biomass sa loob ng humigit-kumulang anim na buwan sa buong taon.

Para sa kadahilanang ito, ang National Council for the Environment (Conama) ay nagtatatag ng mga limitasyon sa paglabas para sa mga pollutant sa atmospera mula sa mga proseso ng pagbuo ng init mula sa panlabas na pagkasunog ng biomass ng tubo, na ginagawang posible na i-regulate ang mga emisyon at pagaanin ang mga epekto sa lipunan at kapaligiran na nauugnay sa nasusunog na biomass.

Nag-aalok din ang biomass ng posibilidad na magawa mula sa iba't ibang uri ng mga materyales, na nagbibigay ng flexibility at seguridad sa merkado, hindi tulad ng mga fossil fuel mismo, lalo na ang langis. Ang isa pang punto ay, sa pamamagitan ng paggamit ng pang-agrikultura, pang-industriya at mga organikong basura sa lunsod upang makagawa ng kuryente, sila ay nakakatanggap ng isang mas "sustainable" na destinasyon kaysa sa simpleng pagtatapon. Ayon sa isang pag-aaral, karamihan sa mga nalalabi sa agrikultura sa Brazil ay mais, toyo, bigas at trigo, ang unang dalawa ay ang mga hilaw na materyales na madalas na ginagamit para sa produksyon ng biodiesel.

Ang Brazil ay may mga kanais-nais na kondisyon para sa produksyon ng enerhiya mula sa biomass, tulad ng pagkakaroon ng malalaking arable na lugar, na maaaring magamit para sa produksyon ng biomass, at tumatanggap ng matinding solar radiation sa buong taon. Gayunpaman, mayroong pag-aalala tungkol sa paggawa ng mga unang henerasyong biofuels, na direktang gumagamit ng hilaw na materyal ng gulay. Sa kasong ito, maaaring pigilan ng biofuels ang mga sitwasyon ng kumpetisyon para sa maaararong lupa sa sektor ng agrikultura, na naglalagay sa panganib sa seguridad ng pagkain ng populasyon. Ang isa pang isyu na may kinalaman sa malalaking lupain ay ang isyu ng pangangalaga sa kapaligiran. Bilang karagdagan sa pakikipagkumpitensya sa agrikultura, ang mga biofuel ay maaaring humantong sa paglalagay ng presyon sa mga lugar na inilaan para sa pangangalaga sa kapaligiran.



$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found