Біоенергетика
Людствоможе отримати достатню кількість електроенергії, не виробляючи її на ГЕС,АЕС або ТЕС, що працюють на вугіллі, нафті, природному газі і горючих сланцях. Можнанеобхідну енергію отримувати, використовуючи альтернативні джерела енергії,наприклад вітрові, приливні, геотермальні, сонячні і хвильовіелектростанції або ТЕС, що працюють на біомасі.
Підальтернативної енергією розуміються біогаз, біодизель та інші вуглеводні,отримані в результаті переробки біомаси. Ресурси даних джерелколосальні, але обмежені. Альтернативна енергетика задовольнитипотреба людства може тільки при економії енергії. Наприклад, в Індіїуряд на федеральному і регіональному рівнях виділяє значнісубсидії для реалізації програм по установці вдосконалених печей. Докінця 2000 року в країні працювало 32,6 мільйона таких печей. Використанняполіпшених печей врятувало від знищення понад 13 мільйонів тонн деревини в рік.А якщо удосконалити печі по всьому світу? Використання біомаси венергетичних цілях дає великі перспективи: можна використовувати відходисільського господарства (отримання біогазу в тваринництві, використання на ТЕСвідходів рослинництва), а також отримувати паливо (вирощування енергетичнихлісів).
Що можна зробити з біомаси?
Біогаз. Всьогов світі в даний час використовується або розробляється близько шістдесятирізновидів технологій отримання біогазу. Найбільш поширений метод -анаеробне зброджування в метатанках, або анаеробних колонах. Біомаса(Екскременти сільськогосподарських тварин; солома та інші відходирослинництва) зброджуються в результаті життєдіяльності метанобактерій, ввнаслідок чого утворюються біогаз і побічні продукти (вітамін В, добриво).
Потенціал: Росіящорічно накопичує до 300 мільйонів тонн на сухому еквіваленті органічнихотходов.250 млн. т. в сільськогосподарському виробництві і 50 млн. т у виглядіпобутового сміття. Ці відходи є сировиною для виробництва біогазу. Потенційнийобсяг щорічно одержуваного біогазу може скласти 90 млрд. м3.
Біодизельне паливо
Біодизель -це екологічно чисте паливо для дизельних двигунів, одержуване шляхомхімічної обробки рослинної олії або тваринних жирів, яке можеслужити добавкою до дизельного палива або повністю замінювати його. Біодизель,як показали досліди, при попаданні в воду не завдає шкоди рослинам ітваринам. Крім того, він піддається практично повному біологічномурозпаду: у грунті або у воді мікроорганізми за 28 днів переробляють 99відсотків біодизеля, що дозволяє говорити про мінімізацію забруднення рік таозер. Виробництво біодизеля дозволяє ввести в обіг не використовуванісільськогосподарські землі, створити нові робочі місця в сільському господарстві,машинобудуванні, будівництві і т.д. Наприклад, в Росії з 1995 по 2005 рікпосівні площі скоротилися на 25,06 мільйона гектарів.
Вирощування біомаси для синтезу палива
Для створенняплантацій енергетичних лісів в помірній кліматичній зоні найбільшперспективні різновиди швидкозростаючих сортів тополі (волосістоплодного іканадського) і верби (кошикові та козячої), а в південній частині країни - акації таевкаліпта. Посадка енергетичних плантацій ведеться живцями або саджанцямиквадратно-гніздовим способом або в шаховому порядку з різною шириноюміжрядь (від 0,8 до 2 метрів). Для тополі щільність посадок зазвичай становить5 Березня тисяч примірників на 1 гектар, однак загальних рекомендацій поки не вироблено.Період ротації складає 6 7 років. Догляд за плантацією полягає в боронуванніміжрядь, внесення добрив і зрошенні в посушливі періоди. Плантації можутьбути монокультурні і комбінованими. Останні заслуговують особливоїуваги, оскільки сприяють диверсифікації посівів і посадок різнихкультур, що повинно підвищити стійкість до захворювань і шкідників, тимсамим знижуючи потребу в отрутохімікатах. Крім того, подібні плантаціїраціональніше використовують надходить сонячну енергію для формування біомаси.
Принципкомбінованих посівів і посадок різних культур на одній ділянці добревідомий в тропіках, де так звані "городи" дають врожаїрізних культур протягом кількох років поспіль без застосування добриві отрутохімікатів. Різні варіанти комбінованих посівів і посадокрізноманітних культур, включаючи енергетичні, вже випробувані в одному з графствВеликобританії. У посадках використовують тополя і ячмінь в міжряддях, аботополя, ясен, вільху з соняшником і люпином в міжряддях, або з горохомпольовим, ячменем, конюшиною, зеленими культурами і т.д. Приклад комбінованоговикористання енергетичних лісів відомий у Греції, де на плантаціяхшовковиці вигодовують шовковичного хробака. Взимку річний приріст гілокобрізають і використовують як біомасу. На європейській території Росії, де до 80відсотків електроенергії виробляється на ТЕЦ, багато з яких розташовані влісових районах, безумовно, є можливості для створення плантаційенергетичних лісів або часткового використання місцевих лісових ресурсів(Відходи заготівлі та переробки деревини).
Кількістьенергії, яку можна отримати з енергетичної плантації при врожайності 15тонн сухої біомаси з гектара на рік (теплотворна здатність 15 МДж/кг),становить 225 ГДж/га. При ККД газотурбінної електростанції 40 відсотків, одингектар енергетичної плантації може забезпечити екологічно чистим паливомвиробництво 252 МВт-год електроенергії на рік. В даний час розглядаютьсярізні схеми використання енергетичних лісів з короткими сівозмінами(Як правило, пропонуються сівозміни з шестирічним циклом). При цьомуенерговіддача (відношення кількості енергії, яку отримують від системи, доенергетичним витратам на її створення і експлуатацію, включаючи всі непрямівитрати) таких енергетичних плантацій коливається між трьома і чотирма, щовиявляється цілком прийнятною величиною, якщо врахувати, що енерговіддача длятеплових станцій, що працюють на вугіллі, становить чотири-п'ять одиниць.
Рослиннамасло має велику теплотворну здатність (38 МДж). Крім того, рослиннамасло можна переробити на біодизель. А ось скільки олії можна отримати згектара ріллі, засіяного олійними культурами?
Звичайно,використання харчових продуктів (в даному випадку рослинне масло) неє виходом з енергетичної проблеми. Але даний ресурс розглядатицілком доцільно.
Метод прямої конверсії біомаси в паливо
НещодавноДжоржем Хубер і двома його студентами з університету штату Массачусетс буврозроблений метод прямої конверсії біомаси в паливо. Вони опублікували вжурналі ChemSusChem статтю з описом методу селективного каталітичногопіролізу целюлози, результатом якого є утворення ароматичнихз'єднань (нафталін, толуол, етилбензол та ін), серед побічних продуктів - твердийвуглецевий матеріал, СО, СО2 та вода.
Реакціюпроводили при 600 C на цеолітних каталізаторів ZSM5. Процес завершувався всього задві хвилини. Вихідним реагентом служив очищений порошок целюлози.
Уявленняпро механізм процесу включають кілька елементарних реакцій - розкладанняцелюлози з утворенням органічних сполук, що містять кисень, потімреакції цих сполук усередині пір каталізатора, де відбувається дегідрування,декарбонілірованіе, олігомеризація та інші хімічні перетворення.
Експертивисоко оцінили нову роботу, хоча самі автори визнають, що це лише перший крокдо ефективного перетворення біомаси в моторне паливо. Першим діломналежить вивчити можливість використання сирої біомаси, а не порошкуцелюлози. Далі, основними продуктами піролізу є ароматичніз'єднання, а їх, згідно з вимогами урядової організації США - Агентстваз охорони навколишнього середовища - не повинно бути більше 25% в загальній масі бензину. Значить,доведеться обмежитися добавкою отриманої ароматики до алканів, або проводитидодаткову реакцію гідрування.
Тим неПроте, незважаючи на всі ці обмеження, процес д-ра Хубера приверне великуувагу колег і дасть поштовх до подальших досліджень в області екологічночистої енергетики, не приводить до зростання вмісту вуглекислого газу ватмосфері.
Вирощу...
