Biomassa

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 28.9.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 20 muokkausta .

Biomassa tai biomateriaali on tietyn kokoisen tai tason biogeocenoosissa  läsnä olevien kasvi- ja eläinorganismien kokonaismassa .

Maapallon biomassa on 2420 miljardia tonnia [1] . Ihminen tuottaa noin 350 miljoonaa tonnia biomassaa elopainona eli noin 100 miljoonaa tonnia kuivana biomassana, mikä on mitätön määrä verrattuna koko maapallon biomassaan.

Maan biomassan koostumus

Mannerosan organismit

Valtameren organismit

maanalaiset organismit

Näin ollen suurin osa maapallon biomassasta on keskittynyt maan metsiin. Maalla vallitsee kasvien massa ja valtamerissä ja maan pinnan alla eläinten ja mikro-organismien massa. Biomassan kasvunopeus on kuitenkin paljon nopeampaa valtamerissä.

Biomassan liikevaihto

Jos tarkastellaan biomassan kasvua jo olemassa olevaan massaan, saadaan seuraavat indikaattorit:

Mikroskooppisten kasviplanktonsolujen intensiivinen jakautuminen, niiden nopea kasvu ja lyhyt olemassaolon kesto edistävät valtameren kasvimassan nopeaa vaihtuvuutta, joka tapahtuu keskimäärin 1–3 päivässä, kun taas maan kasvillisuuden täydellinen uusiutuminen kestää 50 vuotta tai enemmän. Siksi valtameren kasvimassan pienestä koosta huolimatta sen muodostama vuotuinen kokonaistuotanto on verrattavissa maakasvien tuotantoon. Valtamerien kasvien pieni paino johtuu siitä, että eläimet ja mikro-organismit syövät ne muutamassa päivässä, mutta ne myös palautuvat muutamassa päivässä.

Biosfäärissä fotosynteesin aikana muodostuu vuosittain noin 150 miljardia tonnia kuivaa orgaanista ainetta. Biosfäärin mannerosassa tuottavimpia ovat arot ja vedenläheiset tilat sekä lauhkeat sade- ja subtrooppiset metsät, valtameren osassa suistot (mereen laajenevat jokien suut) ja levämetsät sekä syvän veden nousuvyöhykkeet - nousu. Alhainen kasvien tuottavuus on ominaista avomerelle, aavikolle ja päiväntasaajan metsille.

Biomassan käyttö energiassa

Biomassa on kuudenneksi runsain tällä hetkellä saatavilla oleva planeettaenergian lähde öljyliuskeen , uraanin , hiilen , öljyn ja maakaasun jälkeen . Maan biologisen kokonaismassan arvioidaan olevan noin 2,4⋅10 12 tonnia.

Biomassa on viidenneksi tuottavin uusiutuva energialähde suoran aurinko- , tuuli- , vesi- ja geotermisen energian jälkeen. Maahan muodostuu vuosittain noin 170 miljardia tonnia primääribiologista massaa ja suunnilleen sama määrä tuhoutuu.

Biomassa on maailmantalouden käytössä mitattuna suurin uusiutuva luonnonvara (yli 500 miljoonaa tonnia vertailupolttoainetta vuodessa)

Biomassasta tuotetaan lämpöä , sähköä , biopolttoaineita ja biokaasua ( metaani , vety ).

Pääosa polttoainebiomassasta (jopa 80 %), pääasiassa puuta, käytetään kehitysmaissa kodin lämmitykseen ja ruoanlaittoon.

Esimerkkejä

Vuonna 2002 Yhdysvaltain energiateollisuus asensi 9 733 MW biomassan tuotantokapasiteettia. Näistä 5886 MW työskenteli metsä- ja maatalousjätteillä, 3308 MW kiinteällä yhdyskuntajätteellä ja 539 MW muilla lähteillä.

Vuonna 2003 Yhdysvalloissa 4 % kaikesta energiasta tuotettiin biomassasta.

Vuonna 2004 sähköä tuotettiin maailmanlaajuisesti biomassavoimalaitoksilla, joiden kokonaiskapasiteetti oli 35 000 MW.

Euroopan maat kokeilevat parhaillaan energiametsien kasvattamista biomassan tuotantoa varten. Suurilla viljelmillä kasvatetaan nopeasti kasvavia puita: poppeli , akaasia , eukalyptus ja muut. Noin 20 kasvilajia testattiin. Viljelmiä voidaan yhdistää, kun puurivien välissä kasvatetaan muita viljelykasveja, esimerkiksi poppeli yhdistetään ohraan . Energiametsien kiertoaika on 6-7 vuotta.

Biomassa pyrolysoidaan nestemäisten biopolttoaineiden , metaanin ja vedyn tuottamiseksi . On mahdollista käyttää erilaisia ​​raaka-aineita: jätepuuta, olkia , maissin kuoria jne. Jopa 58 % biopolttoaineista, 18 % hiilestä ja 24 % kaasuista saadaan vehnän oljesta.

Polttoainepellettien käyttö on yleistä  - kiinteää polttoainetta puunjalostus- ja maatalousteollisuuden jätteistä.

Nestemäiset biopolttoaineet

Öljysiemenistä uutetusta kasviöljystä esteröimällä valmistetaan erilaisia ​​dieselpolttoaineita ( Biodiesel ) . Tutkimustyötä tehdään erittäin tuottavien öljyleväviljelmien viljelystä.

Sokeria ja tärkkelystä sisältäviä tuotteita ( viljat , perunat , sokerijuurikas ) fermentoimalla ja alustavalla hydrolyysillä , jos käytetään selluloosapitoisia kasvimateriaaleja ( puu , olki , kasvijäte), saadaan etanolia ( bioetanolia ). Etanolia käytetään moottoripolttoaineena puhtaassa muodossaan ja bensiiniin sekoitettuna, tuotetaan etyyli-tert-butyylieetteriä  , bensiinimoottoreiden laadukasta polttoainetta, joka on osittain biopolttoainetta, toisin kuin metyyli-tert-butyylieetteri .

Biomassan kaasutus

Kilosta biomassaa saadaan noin 2,5 m 3 generaattorikaasua, jonka tärkeimmät palavat komponentit ovat hiilimonoksidi (CO) ja vety (H 2 ). Kaasutusprosessin suoritustavasta ja raaka-aineesta riippuen on mahdollista saada vähäkalorista (voimakkaasti painolastista) tai keskikalorista tuotantokaasua.

Biokaasua saadaan lannasta metaanikäymisen avulla . Biokaasu koostuu 55-75 % metaanista ja 25-45 % CO 2 :sta . Tonnista karjanlantaa (kuiva-aineena) saadaan 250-350 kuutiometriä biokaasua. Maailman johtava toimivien biokaasulaitosten määrä on Kiina .

Kaatopaikkakaasu  on yksi biokaasun lajikkeista. Saatu kaatopaikoilla kunnallisista kotitalousjätteistä. Yhdysvalloissa vuonna 2002 oli toiminnassa 350 kaatopaikkakaasulaitosta, Euroopassa  - 750, kaikkiaan maailmassa - 1152, tuotetun energian kokonaismäärä oli 3929 MW, jalostetun jätteen määrä 4548 miljoonaa tonnia.

Resurssit

Venäjällä kertyy vuosittain jopa 300 miljoonaa tonnia kuivaa orgaanista jätettä: 250 miljoonaa tonnia maataloustuotannossa, 50 miljoonaa tonnia kotitalousjätteenä .

Yhdysvallat voi vapaalla maalla kasvattaa vuosittain 1,3 miljardia tonnia biomassaa ( Switchgrass  - hirssilajikkeita ). Tästä biomassasta voidaan tuottaa 4,5 miljoonaa barrelia öljyä päivässä .

Muistiinpanot

  1. ↑ § 45. Biosfääri ja sen rakenne - Yleinen biologia: Oppikirja 11. luokalle . Haettu 7. syyskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 28. syyskuuta 2013.
  2. ↑ Syvällä maan sisällä on yllättävän paljon elämää. Satoja kertoja enemmän massaa kuin koko ihmiskunta - Universumi tänään . Haettu 2. helmikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2021.