Biomasa

Uvod

Biomasa je biološki materijal koji se dobija iz živih, ili nedavno uginulih živih organizama. Najčešće se pojam biomasa odnosi na biljke ili materijale bazirane na biljkama. Kao energetski izvor, biomasa se može koristiti kao izvor toplote direktrim sagorevanjem, ili indirektno kada se konvertuje u različite vrste biogoriva. Konverzija biomase u biogoriva može se ostvariti na različite načine koji su široko klasifikovani u: toplotne, hemijske i biohemijske metode.

Drvo je najveći izvor biomase kroz istoriju, naprimer uginula stabla u šumi, ostaci prilikom sečenja šuma (granje), ili ostatci prilikom obrade drveta. U drugom smislu, pod biomasom se podrazumeva biljni ili životinjski otpad koji se može pretvoriti u vlakna ili druge idustrijske hemikalije, uključujući i biogoriva. Industrijska biomasa se može dobijati od velikog broja različitih biljaka.

Biomasa se može pretvoriti u iskoristive oblike energije poput metan gasa ili transportnih goriva poput etanola ili biodizela. Otpad koji truli, kao i poljoprivredni i ljudski otpad, svi oslobadjaju metan gas. Usevi, poput kukuruza ili šećerne trske, mogu biti fermentisani kako bi se dobilo transportno gorivo etanol. Biodizel, drugo transportno gorivo, može se proizvoditi od ostataka hrane poput biljnih ulja i životinjskih masnoća.

Biomasa za proizvodnju električne energije se koristi širom sveta. U Americi se praktikuje sagorevanje ostataka iz šuma, poljoprivredni otpad se koristi na Mauricijusu i jugoistočnoj Aziji a u Velikoj Britaniji se koristi otpad životinjskog porekla.

Resursi biomase

Istorijski gledano, ljudi koriste biomasu kao izvor energije još otkada su počeli da sagorevaju drva kako bi se zagrejali. Čak i u današnjem modernom svetu, biomasa je jedini izvor energije u domaćinstvima u mnogim zemljama u razvoju. Biomasa je kompletno biološki izvor energije koji se zasniva na ugljeniku, vodoniku i kiseoniku.

Po izvoru biomase od koje se dobijaju, biogoriva se dele u dve glavne kategorije: biogoriva prve generacije i biogoriva druge generacije. Biogoriva prve generacije se dobijaju iz izvora poput kukuruza ili šećerne trske. Šećeri prisutni u biomasi se fermentuju da bi se dobio bioetanol, alkoholno gorivo koje se dalje može koristiti za dobijanje električne energije ili se može koristiti kao aditiv benzinu. Biogoriva druge generacije kao izvor za dobijanje goriva koriste biomasu od nejestivih otpada poput: poljoprivrednih otpadaka ili otpadaka nastalih prilikom obrade drveta. Iako biogoriva druge generacije imaju veliki potencijal, ekonomski još uvek nisu isplatljiva za proizvodnju zbog nesavršenosti u tehnološkom procesu proizvodnje.

Za proizvodnju biomase uzgajaju se specijalne sorte biljaka koje se kasnije koriste kao gorivo a koje daju visok prinos biomase po hektaru sa malom potreošnjok djubriva za uzgoj. Odličan primer za ovakvu biljnu kulturu je pšenica, koja u proseku daje 7,5-8 tona pšenice po hektaru i 3,5-5 tona slame po hektaru. Pšenica se može iskoristiti za dobijanje tečnih transportnih goriva, dok se od slame može dobiti toplotna ili električna energija. Od biljne biomase se takodje može od celuloze dobiti glukoza kroz seriju hemijskih tretmana, a dobijeni šećer se može iskoristiti kao biogorivo prve generacije.

Toplotna konverzija biomase

Pri procesu toplotne konverzije toplota se koristi kao primarni mehanizam za konvertovanje biomase u drugi hemijski oblik. Energija koja se dobija sagorevanjem biomase (npr. sagorevanjem drva) pogotovo je pogodna za korišćenje u zemljama gde drveće raste brzo, odnosno u tropskim zemljama. U tipičnoj elektrani na čistu biomasu efikasnost je od 7-30%, dok ukoliko se biomasa kombinuje sa ugljem efikasnost raste na 40%.

Hemijska konverzija biomase

Hemijski procesi se koriste da bi se biomasa konvertovala u neki oblik pogodniji za upotrebu - najčešće za proizvodnju goriva koje se najviše koristi. Najčešće je prvi korak u hemijskoj konverziji biomase plinifikacija, a taj korak je i najrizičniji i najskuplji. Plinifikcija se odvaja pri atmosferskom pritisku i prouzrokuje nepotpuno sagorevanje biomase pri čemu nastaje mešavina gasova koja se sastoji od ugljen monoksida, vodonika i metana. Dobijena mešavina gasova se može koristiti u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem ili kao zamena za lož ulje.

Biohemijska konverzija biomase

Kako je biomasa prirodni materijal, mnogi visoko efikasni biohemijski procesi su razvijeni u prirodi kako bi se razgradili molekuli biomase. Mnogi od ovih biohemijskih procesa se mogu podsticati i kontrolisati. Za ove procese koriste se različiti mikroorganizmi, bakterije i enzimi.

Uticaj na životnu sredinu

Biomasa je deo zatvorenog ugljeničkog kruga. Ugljenik koriste biljke tokom rasta, prilikom spaljivanja biomase ugljen dioksid se ponovo oslobadja u atmosferu. Ukoliko se konstantno sadi ista količina drveća koja se spaljiuje, ovaj oblik energije neće imati značajniji uticaj na zagadjenje životne energije.

Biomasa se smatra obnovljivim izvorom energije, ali ukoliko se spaljivanje mase vrši nekontrolisano i bez obnavljanja šuma, može se doprineti zagadjenju životne energije.