Jakie uprawy można wykorzystać na energię z biomasy?

Uprawy o wysokiej zawartości skrobi, takie jak kukurydza i trzcina cukrowa, są głównymi źródłami biopaliw. Chcesz dowiedzieć się więcej? Sprawdź te zdjęcia pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi! DCI

Od pieców opalanych drewnem w Sudanie po elektrownie węglowe w Pittsburghu - większość świata działa dalej energia z biomasy -- energia wytwarzana przy użyciu materiałów pochodzących z organizmów żywych. Dwa paliwa kopalne, węgiel i ropa naftowa, dostarczają około 80 procent światowej energii. W przeciwieństwie, biopaliwa -- paliwa wyprodukowane z roślin lub z odchodów zwierzęcych - stanowią mniej niż 2 procent wszystkich paliw produkowanych w handlu.

Przeniesienie tego obciążenia na biopaliwa staje się coraz bardziej atrakcyjne z wielu powodów, poczynając od troski o środowisko. Zarówno biopaliwa, jak i paliwa kopalne uwalniają węgiel (w postaci dwutlenku węgla lub metanu), gdy są spalane w celu wytworzenia energii. Różnica polega na tym, że węgiel zawarty w biopaliwach dopiero niedawno został usunięty z atmosfery przez rośliny używane do produkcji paliwa. (Rośliny, pamiętajcie, „wdychają” dwutlenek węgla i „wydychają” tlen.) Zatem umieszczenie tego węgla z powrotem w atmosferze nie zaburza równowagi zbytnio..

Natomiast węgiel w paliwach kopalnych był tam magazynowany od milionów lat. Uwalnianie go do atmosfery tworzy nadmiar, przyczyniając się do powstawania smogu i zmian klimatycznych. Ponadto biopaliwa nie emitują żadnych toksyn, w przeciwieństwie do siarki i rtęci uwalnianych podczas spalania węgla.

Podstawowy proces wytwarzania biopaliwa z biomasy jest podobny do tego, jak organizm zamienia pożywienie w paliwo: ciepło, enzymy i bakterie fermentacyjne rozkładają złożone skrobie na cukry proste. Właśnie dlatego rośliny spożywcze o wysokiej zawartości skrobi, takie jak kukurydza i trzcina cukrowa, są również głównymi źródłami biopaliwa - chociaż można wykorzystać każdą uprawę, a nawet odpady z upraw spożywczych..

Postępy w metodach stosowanych do produkcji biopaliw zwiększają jego atrakcyjność. Wykazano, że wyprodukowane drobnoustroje przyspieszają fermentację skrobi w celu wytworzenia etanolu, dzięki czemu proces jest tańszy i bardziej wydajny. Jedna eksperymentalna metoda zgazowania może przekształcić cały obecny węgiel w tlenek węgla potrzebny jako paliwo, nie uwalniając szkodliwych odpadów dwutlenku węgla.

Uprawa roślin w celu produkcji energii obiecuje dodatkowe korzyści. Może ożywić lokalną gospodarkę rolną i zmniejszyć zależność od zagranicznych źródeł. Może otworzyć nowe rynki dla istniejących upraw, wykorzystując produkty uboczne i odpady, które są obecnie wyrzucane. Niektóre rośliny energetyczne z biomasy przyciągają pożyteczne owady, zmniejszając zapotrzebowanie na pestycydy.

Jednak, jak w przypadku każdego zasobu, krótkowzroczność, brak wiedzy i zwykła chciwość mogą na dobre zniweczyć potencjał biopaliwa. Na następnej stronie przyjrzymy się niektórym wyzwaniom związanym z uprawami roślin energetycznych.

Poważnym problemem dzisiejszej uprawy biopaliw jest to, że konkuruje ona z produkcją żywności o ziemię i inne zasoby. W 2007 roku jedna trzecia upraw kukurydzy w USA została wykorzystana do produkcji etanolu. Wynikający z tego niedobór został uznany za przyczynę gwałtownego wzrostu cen produktów kukurydzianych, które są podstawą w wielu krajach. Wraz ze wzrostem liczby ludności i zapotrzebowania na kalorie na świecie ucisk będzie się nasilał.

Sadzenie roślin energetycznych może zdenerwować ekosystem. Na przykład w Malezji dżungle są wykorzenione, aby zasadzić palmy na ropę. A niektóre obiecujące uprawy mogą stać się gatunkami inwazyjnymi. Na przykład olbrzymia trzcina, która wydawała się idealnie dopasowana do tropikalnego klimatu Florydy, może również przytłoczyć rodzime rośliny Everglade i zatkać drogi wodne.

Ponadto wpływ produkcji niektórych biopaliw na środowisko sprawia, że ​​są one mniej przyjazne dla środowiska. Uprawa kukurydzy na etanol zużywa ogromne ilości wody i nawozów azotowych. Produkcja etanolu na dużą skalę oznaczałaby ułożenie nowych rurociągów do transportu paliwa - gdyby poprowadzono je przez istniejące linie benzynowe, spowodowałoby to ich korozję i zbieranie zanieczyszczeń.

Zidentyfikowanie tych potencjalnych problemów umożliwiło naukowcom zaproponowanie potencjalnych rozwiązań. Zamiast wykorzystywać potencjalne źródła pożywienia do produkcji biopaliw, rolnicy mogliby uprawiać specjalne uprawy na biopaliwa, które rzeczywiście są korzystne dla środowiska. Na przykład rózga pręgowana jest rośliną oszczędzającą wodę pochodzącą z Wielkich Równin, która jako roślina wieloletnia nie potrzebuje corocznego przesadzania. Co więcej, w rzeczywistości przywraca glebie składniki odżywcze, przyspieszając wzrost w następnym sezonie.

Aby złagodzić stres lądowy, biopaliwa mogą być pozyskiwane z roślin, które dobrze się rozwijają w warunkach flądry roślin spożywczych. Na przykład topole mogą rosnąć w toksycznej glebie ze względu na ich zdolność do usuwania i niszczenia zanieczyszczeń, takich jak ropa naftowa. Innym możliwym rozwiązaniem problemów biopaliw jest hodowanie nowych odmian roślin paliwowych i spożywczych, które są bardziej odporne na suszę i słoną wodę.

Wykorzystanie tych i innych technik do regionalizacji rynków paliw może zmniejszyć wpływ transportu paliw na środowisko. Samochody na Środkowym Zachodzie mogą jeździć na mieszance etanolu z kukurydzy z Illinois; na południu z trzciną cukrową z Luizjany.

Eksperci twierdzą, że dzieli nas dobre pięć do dziesięciu lat od zobaczenia biopaliw jako codziennego źródła energii. Uniwersytety, firmy prywatne i rządy inwestują w badania, aby przyspieszyć ten proces. Wiedza o tym, gdzie znajduje się równowaga między wykorzystaniem a nadużywaniem, dla każdej uprawy i w każdym regionie, może przynieść zdrowe zbiory zrównoważonej energii dla przyszłych pokoleń.

Powiązane artykuły

• Jak działa zgazowanie
• Jak działa etanol celulozowy
• W roku 2050, jakiego źródła energii użyjemy do zasilania naszych pojazdów?

Źródła

• Centrum Energii Biomasy. „Co to jest biomasa?” (6 grudnia 2011) http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=76,15049&_dad=portal
• Bullis, Kevin. „Rosnąca wydajność zgazowania”. Przegląd technologii. 19 marca 2010 r. (7 grudnia 2011 r.) Http://www.technologyreview.com/energy/24838/?mod=related
• Chu, Jennifer. „Lepszy błąd biopaliwa”. Przegląd technologii. 18 marca 2009. (7 grudnia 2011) http://www.technologyreview.com/energy/22307/?mod=related
• Graham-Rowe, Duncan. „Więcej niż jedzenie kontra paliwo”. Natura. 23 czerwca 2011 r. (29 listopada 2011 r.) Http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7352_supp/full/474S06a.html
• Krulwich, Robert. „Przełam więź węglową i - Presto! - cywilizację”. 25 czerwca 2007. (Dev. 8, 2011) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=11366031
• Lane, Jim. „Rząd Stanów Zjednoczonych zainwestuje 510 milionów dolarów w zaawansowane biopaliwa do obniżenia poziomu”. Biofuels Digest. 16 sierpnia 2011 r. (3 grudnia 2011 r.) Http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2011/08/us-government-to-invest-510-million-in-advanced-drop -w-biopaliwach
• Rada Obrony Zasobów Narodowych. „Energia z biomasy i etanol celulozowy”. (29 listopada 2011) http://www.nrdc.org/energy/renewables/biomass.asp
• Rosenthal, Elizabeth. „Nowy trend w biopaliwach wiąże się z nowymi zagrożeniami”. New York Times. 21 maja 2008 r. (14 grudnia 2011 r.) Http://www.nytimes.com/2008/05/21/science/earth/21biofuels.html?oref=slogin&oref=slogin
• Schroeder, Joanna. „Uprawy biomasy na terenie lotniska”. Paliwo krajowe. 29 czerwca 2011 r. (29 listopada 2011 r.) Http://domesticfuel.com/2011/06/29/biomass-crops-to-be-grown-on-airport-property/
• ScienceDaily. „Różnorodność upraw biopaliwowych zwiększa wartość, mówią naukowcy”. 25 stycznia 2010 r. (29 listopada 2011 r. Http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100125094647.htm
• Państwowe Biuro Rozmów Energetycznych. "Etanol." (29 listopada 2011) http://www.seco.cpa.state.tx.us/energy-sources/biomass/ethanol.php
• Związek Zainteresowanych Naukowców. „Jak działa energia z biomasy”. 29 października 2010. (6 grudnia 2011) http://www.usc.org/clean_energy/technology_and_impacts/energy_technologies/how-biomass-energy-works#Types_of_Biomass
• Program Środowiskowy ONZ. „Ocena biopaliw”. 2009. Strona 29. (7 grudnia 2011) http://www.unep.fr/scp/rpanel/pdf/assessing_biofuels_full_report.pdf
• Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych. „Wykorzystanie roślin drzewiastych o krótkiej rotacji do rekultywacji gleb silnie zanieczyszczonych węglowodorami ropopochodnymi”. 18 listopada 2009. (9 grudnia 2011) http://nrs.fs.fed.us/disturbance/pollution/phyto_organics/
• Departament Energii Stanów Zjednoczonych. „Procesy konwersji biopaliw”. 12 sierpnia 2011 r. (8 grudnia 2011 r.) Http://www.eere.energy.gov/basics/renewable_energy/biofuel_conversion.html