20110130860

Edukacja ekologiczni'

tworzenia pary wodnej o wysokim ciśnieniu. Sprężona para wprawia w ruch obrotowy turbinę, a energia mechaniczna turbiny zostaje przetworzona na energię elektryczną.

Spalanie nie jest jedynym sposobem wykorzystania biomasy. Może ona również zostać przetworzona w suchych procesach chemicznych lub w fazie wodnej (rys. 27.1). _

Suche procesy chemiczne oparte są na ogrzewaniu biomasy w warunkach beztlenowych lub przy ograniczonym dostępie tlenu. Wydzielające się gazy to metan, metanol i amoniak. Mogą one zostać wykorzystane w syntezach chemicznych lub w produkcji energii. Istnieją trzy rodzaje suchych procesów chemicznych: piroliza, zgazowonie i hydrogazyfikacja. Piroliza to proces, w którym materia organiczna jest poddawana działaniu bardzo wysokiej temperatury (450-1000°C) bez dostępu tlenu. Produktami są różne gazy bogate w energię, oleje i substancja stała nazywana koksem pirolitycznym.

Zgazowanie polega na ogrzewaniu biomasy przy ograniczonym dostępie tlenu (temperatura nie jest tak wysoka jak w pirolizie). Powstaje mieszanina gazów, w tym gazy palne, metanol i amoniak.

Hydrogazyfikacja to proces, w którym wysuszone odchody bydlęce i szczątki roślinne reagują z wodorem pod wysokim ciśnieniem w wysokiej temperaturze. Produktami są metan i etan.

Rys. 27.1. Niektóre sposoby przetwarzani* biomasy na energię cieplną, elektryczną lub paliwa

Procesy zachodzące w fazie wodnej to fermentacja alkoholowa, kompostowanie i redukcja chemiczna. Ich wspólną cechą jest wysoka zawartość wody w substracie. Stosowane są wówczas, gdy energetyczna wartość przetwarzanej biomasy jest zbyt mała w porównaniu z wkładem energii potrzebnym do jej podsuszenia. W procesach „mokrych" przeważnie biorą udział drobnoustroje

Fermentacja alkoholowa zachodzi w warunkach beztlenowych lub przy bardzo ograni¹ czoncj dostępności tlenu. Drobnoustroje (drożdże, bakterie i niektóre grzyby pleśniowe) rozkładają biomasą w celu uzyskania energii. Zasadniczy produkt to ATP wykorzystywany przez drobnoustroje, natomiast najważniejsze wydaliny to dwutlenek węgla | etanol. Ten ostatni może zostać poddany destylacji i wykorzystany np. jako dodatek do paliw transportowych.

Kompostowanie to proces częściowego rozkładu przez bakterie, zachodzący w warunkach beztlenowych. Prowadzi do wytworzenia mieszaniny gazów składającej się z metanu i dwutlenku węgla, z niewielką domieszką siarkowodoru, wodom, tlenku węgla i amoniaku. Niektóre związki organiczne, w tym lignina (główny składnik suchej masy roślin), nie ulegają temu procesowi. Dlatego ubocznym produktem kompostowania jest zawsze osad. nazywany kompostem.

Redukcja chemiczna jest procesem, w którym elektrony bez udziału drobnoustrojów są przenoszone na substancje pochodzenia biologicznego. Donorem elektronów może być np. wodór cząsteczkowy lub substancja organiczna. Produktami są substytuty naturalnych paliw płynnych, np. benzyna syntetyczna lub olej napędowy (tzw. biodiesel).

Zasoby biomasy dostępnej do wykorzystania jako surowiec energetyczny lub przemysłowy są w Polsce szacowane na 25-30 min ton rocznie, co jest energetycznie równoważne z 15-20 min ton węgla (tab. 27.2).

Tub. 27 J. Roczne zasoby energetyczne biomasy w Polsce

Postać biomasy	Roczne żałoby
Słoma odpadowa (zbożowa rzepakowa, słonecznikowi, trzcinowa ilp.)	1^-ok.(li«iB?^: 1
Odpady drzewne (chrust, trociny, kora. zrebkił .	4^17.2 min t
Osady {ciekowe i odpady komunalne łącznie	i alcjmlrlt
Odpady z przemysłu spożywczego ' (w cukrowniach, gorzelniach, browarach; celulozbtnuacb itt£)(	-1 ok-l mW-i
Makulatura i ścieki ligninowe przemysłu papierniczego	j -ok-ł min t _

'Niezagospodarowane nadwyżki słomy, np- spalane na polach lub gnijące

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że energetyczne zasoby biomasy są oic-zbyt duże jeśli wiemy, że roczne wydobycie węgla wynosi w Polsce około 100 min ton. Jednak zasoby te są rozproszone i lokalnie mogą mieć bardzo duże znaczenie.

131

1

   W Polsce z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie około 10 ton biomasy, co stanowi równowartość około 5 ton węgla kamiennego.

•    Aktualne nadwyżki słomy zaspokoiłyby 5% rocznego zapotrzebowania e I tycznego gospodarki narodowej.

•    Słoma zebrana z 2 hektarów upraw zbożowych wystarcza do ogrzania w dago całego sezonu grzewczego jednego domu o powierzchni 70 m¹.

•    Ogrzewanie biomasą jest około 2—3-krotnie tańsze od ogrzewania węglem.

•    95% zapotrzebowania (nie licząc transportu) da energię zużywaną w rotakiww dałoby się pokryć z wykorzystania istniejących zasobów biomasy drewna, ułomy 1 biogazu.

•    40% oleju napędowego używanego w rolnictwie można otrzymywać s oleju rzepakowego.