Биомаса: определение, видове и приложения в екологията и енергетиката

Научете всичко за биомасата: видове, екологично значение и приложения в енергетиката — от биогаз и биогорива до устойчиво управление на органични отпадъци.

Биомасата е основен термин в екологията и в производството на енергия. Органичните отпадъци, като мъртви растителни и животински материали, животинска тор и кухненски отпадъци, могат да бъдат превърнати в газообразно гориво, наречено биогаз. Органичните отпадъци се разграждат от бактерии в биогаз ферментатори, при което се отделя биогаз, който по същество е смес от метан и въглероден диоксид.

В екологията биомаса означава натрупването на жива материя. Това е общото количество жива материя в дадена област или биологично съобщество или група. Биомасата се измерва с тегло или със сухо тегло на дадена площ (на квадратен метър или квадратен километър). В енергетиката тя се отнася до биологичен материал, който може да се използва като гориво или за промишлено производство. Биомасата включва растителна материя, отглеждана за използване като биогориво, както и растителна или животинска материя, използвана за производство на влакна, химикали или топлина. Биомасата може да включва и биоразградими отпадъци, които могат да се изгарят като гориво. Тя не включва органични материали, които са били превърнати от геоложки процеси във вещества като въглища или нефт. Обикновено се измерва в сухо тегло.

Видове биомаса

• Растителна биомаса: дървесина, слама, енергийни култури (например енергийна върба, треска, райграс), остатъци от селското стопанство.
• Животинска биомаса: тор, отпадъци от животновъдството и риболова.
• Органични отпадъци: кухненски отпадъци, хранителни индустриални отпадъци, отпадъци от дървообработване и целулоза.
• Специализирани биомаси: алги и микроводорасли, които могат да се използват за производство на биогорива и биопродукти.

Методи за преобразуване

• Анаеробно разграждане: биологичен процес в отсъствие на кислород, при който се образува биогаз (метан + CO2). Подходящ за тор, отпадъци и енергийни култури.
• Директно изгаряне: използва се за производство на топлина и електричество в централи и комбинирани инсталации (когенерация).
• Газификация: при висока температура биомасата се превръща в горим газ (синтезен газ), който може да захранва двигатели или да се използва за синтез на химикали.
• Пиролиза: термично разграждане при ограничен кислород, което дава твърди (биочар), течни (био-олио) и газообразни продукти.
• Ферментация: конвертира захари от растения в биогорива като етанол (биоетанол) за транспорт.
• Трансестерификация: химичен процес за производство на биодизел от растителни масла или животински мазнини.

Приложения

• Енергетика: производство на топлина, електричество и комбинирана топло- и електроенергия (когенерация).
• Транспорт: биогорива като биоетанол и биодизел за автомобили и други превозни средства.
• Отпадъчно третиране и кръгова икономика: намаляване на депонирането чрез оползотворяване на органични отпадъци и производство на енергия или торове (биоферментационен остатък).
• Промишлени материали: производство на влакна, биопластмаси, химикали и активен въглен от биочар.
• Селско стопанство и горско стопанство: използване на остатъци за енергия и подобряване на енергийната независимост на фермерите.

Измерване и оценка

Биомасата се оценява най-често в единици сухо тегло (например тон/ха). В екологични изследвания се използват понятия като първична продукция и стояща биомаса, които описват скоростта на натрупване и общото количество жив материал. За енергетични цели важни са и показатели като енергийна плътност (количество енергия на единица маса) и ефективност на преобразуване.

Екологични и икономически аспекти

• Въглеродна неутралност и житейски цикъл: биомасата често се разглежда като въглеродно неутрална, защото CO2, отделен при изгарянето, е бил погълнат при растежа на растението. Важно е обаче да се прави оценка на целия жизнен цикъл — включително емисии от обработка, транспортиране и земеползване — за да се гарантира реално намаляване на парниковите газове.
• Устойчивост: масовото преобразуване на земеделски площи в енергийни култури може да доведе до загуба на биоразнообразие, недостиг на храни и промяна на почвените ресурси. Най-устойчиви са подходите, които използват отпадъци, остатъци и някои видове алги, или които комбинират производство на храни и енергия.
• Замърсяване: изгарянето на биомаса може да отделя прах, NOx и други замърсители; правилните технологии за контрол на емисиите и доброто управление намаляват тези рискове.
• Икономика: цената на биомасата зависи от логистиката (събиране, транспортиране, съхранение), сезонността и конкурентността с хранителните и фуражните пазари.

Практически препоръки и добри практики

• Предпочитайте използването на остатъци и отпадъци пред унищожаването на природни екосистеми.
• Комбинирайте енергийните култури с мерки за поддържане на почвеното плодородие и биоразнообразието.
• Използвайте технологично модерни инсталации с контрол на емисиите и висока енергийна ефективност.
• Прилагайте оценки на жизнения цикъл (LCA) и следвайте критерии за устойчивост при внедряване на проекти.

Биомасата предлага разнообразни възможности за енергия и материали, но ефектът ѝ върху климата и околната среда зависи от това как е произведена и използвана. Разумните практики, технологичните иновации и правилните регулаторни рамки са ключови за постигане на реални ползи от биомасата.

Енергетика

Терминът "биомаса" е особено полезен за растенията, при които някои вътрешни структури невинаги се считат за жива тъкан, като например дървесината (вторичен ксилем) на дървото.

Биогоривата включват биоетанол, биодизел и биогаз.

Биомасата се отглежда от няколко вида растения, включително трева, коноп, царевица, топола, върба и захарна тръстика. Конкретното използвано растение обикновено не е от голямо значение за крайните продукти, но оказва влияние върху преработката на суровината. Въпреки че биомасата е възобновяемо гориво, използването ѝ все пак може да допринесе за глобалното затопляне. Това се случва, когато се наруши естественото въглеродно равновесие; например чрез изсичане на гори или урбанизиране на зелени площи.

Биомасата е част от въглеродния цикъл. При фотосинтезата въглеродът от атмосферата се превръща в растителна материя. Когато растението изгние или изгори, въглеродът се връща обратно в атмосферата. Това се случва донякъде бързо, а растителната материя, използвана като гориво, може да бъде постоянно замествана чрез засаждане на нов растеж. Следователно това не променя много количеството въглерод в атмосферата.

Въпреки че изкопаемите горива произхождат от неща, които са загинали отдавна, те не се считат за биомаса според общоприетото определение, тъй като съдържат въглерод, който е "излязъл" от въглеродния цикъл за много дълъг период от време. Поради това изгарянето им добавя много въглероден диоксид в атмосферата.

Други приложения на биомасата, освен като гориво:

• Строителни материали
• Хартия (използваща целулозни влакна)
• Биоразградими пластмаси

Пластмасите от биомаса, като например тези, които се разтварят в морска вода, се произвеждат по същия начин като пластмасите от нефт, в действителност са по-евтини за производство и отговарят или надвишават повечето стандарти за ефективност. Но те нямат водоустойчивостта на конвенционалните пластмаси.

Електроцентрала на биогаз

Въпроси и отговори

В: Какво е биомаса?

В: Какво представлява биогазът и как може да се произвежда?

Въпрос: Има ли биомасата някаква връзка с енергетиката?

Въпрос: Могат ли биоразградимите отпадъци да се считат за форма на биомаса?

В: Каква е разликата между въглищата и биомасата?

В: Как се измерва биомасата?

В: Какъв е съставът на биогаза?

Търсене по буква