Conversia energiei biomasei - Cum folosim biomasa?

Conversia energiei biomasei

1. Introducere

In plina era a tehnologiei, la poarta unor noi orizonturi, omenirea incepe sa se confrunte cu o noua problema mondiala! Consumul de energie. Profitand la maxim in ultimele 2 secole de toate tipurile de combustibil, omul modern a ajuns la concluzia ca Terra nu dispune de combustibili fosili interminabili, iar incetul cu incetul, incepe sa descopere o noua sursa de energie si anume ENERGIA ALTERNATIVA. Una dintre cele mai putin cunoscute, dar totodata si futuriste, forma de energie este BIOMASA. Avand ca scopuri principale reducerea dependentei de importuri si reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera, Uniunea Europeana a elaborat Strategia Comunitara si planul de actiune pentru utilizarea surselor regenerabile de energie. In conformitate cu acest document in anul 2010 ponderea surselor regenerabile de energie in balanta resurselor primare trebuie sa ajunga la minimum 12% fata de  circa 8% in prezent, iar ponderea energiei electrice  produsa din surse regenerabile trebuie sa ajunga la minimum 23,5% fata de 14,3 % in prezent. Trebuie subliniat ca din contributia totala a surselor regenerabile, ponderea biomasei este prevazut sa fie de circa 57% la total resurse primare si 34% la productia de energie electrica.

Biomasa reprezinta    o uimitoare posibilitate de a salva lumea fiind cea mai curata si nepoluanta forma de enregie. Ea are la baza ingrasamintele naturale, excrementele de animale si stratul natural format din frunze, animale resturi intrate in putrefactie. Pe de alta parte exista plante precum graul, ovazul (plus alte cerealiere) care prin procesul de fermentatie pot fi transformate intr-un combustibil de natura alcoolica, asemanator cu

alcoolul etilic. Nu de curand, acum 2-3 ani a fost brevetata o masina care functioneaza pe baza acestui combustibil, pe teritoriul Australiei de catre Energy Victoria, ca apoi sa se extinda pe toate continentele, dar din nefericire fara prea mare succes. Se observa astfel ca treptat, gasim surse inepuizabile, inlocuind combustibili polunati precum petrolul, benzina carbunele etc. Cu o mica nota de pesimism ne putem da seama ca, cu siguranta in urmatorii 10 ani, orasele nu vor fi pline de masinute ce functioneaza pe baza de ingrasaminte de animale, si nici ca planeta va fi mai curata sau nepoluata.

In prezent se folosesc patru tipuri de biomasa :

- lemn de foc rezultat din prelucrari secundare si primare ( adica resturi)

- gunoi solid

- excremente animaliere

- biomasa agricola : paie din cereale , tulpini si ciocanii de porumb , corzi de vita de vie , pierderi de in si canepa .

Cum se lucreaza cu biomasa?

Raspunsul este foarte simplu . Reziduurile enumerate mai sus sunt adunate la olalta in camioane mari care fac transporturile din ferme spre o centrala care produce energie lemnoasa . Aici materialele sunt depozitate in containere mari spre a fi arse mai departe intr-un furnal . Caldura produsa e folosita pentru a fierbe apa , a carei aburi mai tarziu serveste in utilizarea turbinelor si generatoarelor .

Cum folosim biomasa?

De obicei ardem lemn si il osim prin ardere ca mijloc de incalzire, desi arderea nu este singura metoda de a converti biomasa in energie . Exista alte 3 metode la fel de importante : (pe langa ardere) conversia , fermentatia , bactericidizarea .

2. Fermentatia

Fermentatia este procesul prin care biomasa produce etanolul. Asa se fabrica vinul si berea .

Ceea ce sta cu adevarat la descoperirea biomasei, sunt excrementele de animal. S-a demonstrat stiintific, ca gazul produs in intestinele mamiferelor (incluziv al oamenilor) , prelucrat poate produce enregie. Deasemenea s-au si pus in practica experimente care au dus pana la brevetarea unor prototipuri de masini care functioneaza bineinteles cu reziduuri animale. Spre exemplu toate reziduurile unei vaci dintr-o zi, produc atat BIOGAZ (combustibilul in sine) incat o masina sa inainteze 20 m. Iar ca sa si porneasca raman doar 10 m posibili de parcurs. Problema este ca in majoritatea din cazuri o masina a unui om obisnuit prcurge 10 km zilnic, adica 10 000 m, iar raportat la o capitala de talia Bucurestiului cu 500 000 masini inregistrate care circula zilnic, imaginati-va cata materie este necesara. In concluzie cifrele utilizantilor sunt depasite de producator.

Biogazul se mai poate obtine si banala si colosala groapa de gunoi de la marginea orasului. Ca exemplu un orasel din apropierea metropolei Melbourne, a gasit cu ajutorul unor specialisti, in stratul de gunoi depus de ani de zile, metanul produs de putrefactia

resturilor populatiei. Combinat cu startul de pamant , frunze si animale in descompunere, gunoiul a dus la aparitia acelui gaz, care pana la momentul respectiv se irosea facand viata imposibile locuitorilor din jur. Intr-un final gazul este treptat captat de anumite dispozitive si foloist ca mijloc de energie pentru fabricile si casele din apropiere.

Un alt combustibil biomasic, lemnul, folosit de sute de ani se confrunta cu niste mari semne de intrebare. Defrisarile masive au dus la amplificarea fenomenului de poluare si la producerea de hazarde naturale precum efectul de sera, alunecarile de teren etc. Binecunoscutul efect de sera consta in captarea noxelor sub stratul de ozon care permit trecerea radiatiilor solare, dar blocheaza iesirea caldurii inapoi. Asa a apa rut si efectul de incalzire globala, fenomen care zilnic, ia o amploare tot mai mare. Problema ridicata este aceea ca biogazul (metanul) este de 4 ori mai nociv decat dioxidul de carbon. Daca efectul de sera se mareste, creste si incalzirea globala, biomasa va avea si un revers negativ. Plantele sunt combustibili refolosibili doar daca sunt ingijite cum trebuie. Daca nu metanul degajat va avea un evect dezastros alaturi de cel de sera.

Biogazul se obtine din fermentare anaeroba a dejectiilor animaliere si a apelor reziduale cu continut de substante organice.

Sunt prezentate pe scurt tipurile de instalatii de fermentare existente in tara precum si o serie de indici de calcul pentru productia de biogaz obtenabila de la diferite specii de animale. Sunt prezentate schemele de obtinere a biocarburantilor si posibilitatile de utilizare a lor.

Metanul este alt gaz ce contribuie la efectul de sera.

Schematic sursele de biomasa sunt :

Schema de realizare a fotosintezei in urma careia rezulta materialul de baza constituind biomasa este :

3. Biomasa lemnoasa

Biomasa lemnoasa este una din formele cele mai utilizate ale biomasei. Formele sub care poate fi obtinuta sunt:
- lemn de foc rezultat din exploatarea si sortarea lemnului de lucru;
- lemn pentru producerea mangalului;
- reziduuri lemnoase rezultate din prelucrarile primare;
- reziduuri lemnoase rezultate din prelucrarile secundare;
- reziduuri lemnoase provenite din chimizarea lemnului.

Compozitia chimica a lemnului variaza foarte putin in functie de specia lemnoasa.

Compozitia medie a masei combustibile a lemnului este
C = 50%, H = 6%, O = 43%, N = 1%.

Continutul de cenusa al lemnului raportat la masa uscata nu depaseste 1%.
Puterea calorifica inferioara a lemnului se poate determina cu precizie foarte buna cu ajutorul urmatoarei formule empirice:

HI = 18.422 - 209 X  (k/ kJ) unde X este umiditatea relativa a lemnului.

Potentialul biomasei in Romania este de 653 PJ/ an din care 57 PJ/ an biomasa lemnoasa.

Biomasa agricola

Trebuie mentionat ca potentialul biomasei agricole este foarte dependent de nivelul recoltelor, inclusiv de nivelul recoltelor de plante furajere.
Sunt prezentate pe scurt concluziile "Strategiei de utilizare a surselor regenerabile de energie" realizat in anii 1995 - 1996.

Biomasa agricola este cantitativ apreciabil mai multa decat biomasa lemnoasa.
Tipurile de biomasa agricola utilizabile curent in scopuri energetice sunt:
- paie din cereale paioase;
- tulpini si ciocalai de porumb;
- corzi de vita de vie;
- puzderii de in si canepa

O cantitate apreciabila din biomasa agricola rezultata este reutilizata in agricultura, in special in zootehnie, si ca materie prima in special pentru fabricarea celulozei.

Nici in cazul biomasei agricole compozitiile chimice ale diverselor sortari nu difera substantial; spre deosebire de biomasa lemnoasa, biomasa agricola are un continut de cenusa de circa 5% si un continut de sulf de circa 0,1 %.

5. Deseurile urbane

Deseurile urbane reprezinta o alta categorie de biomasa.

Cantitatea de deseuri menajere rezultate in conditiile din Romania este de 0,8 la 1,5 kg/ persoana zi.

Ponderea materiilor organice in deseurile urbane este de 40 - 50%.

Schema de rezolvare a problemei deseurilor urbane de  avut in vedere in viitor este:

Stiati ca.

-Atunci cand aprindem semineul, facem un consum inutil de masa lemnoasa? Peste 90% din caldura iese defapt pe horn..iata de unde binecunoscuta dificultate in incalizrea la seminee.

-In anul 1988 , populatia Australiei, atat femei cat si barbati au emanat 800 de tone de biogaz prin recurgitare? Si cangurii au intrecut cu mult aceasta cifra.80 000 de tone de biogaz de la toata populatia de canguri a Australiei.

-Un experminet asemantor a avut loc si in SUA, unde pe terioriul a 5 state, oamenii au emanat 12 000 de tone de boigaz, recurgitand apropae intreaga zi?

Experiment

Cele necesare:

- o punga de plastic

- termometru

- un manunchi de iarba/fan proaspat smuls

Faceti-va propria energie biomasica! Introduceti manunchiul de iarba in punga, si pe cat posibil scoateti tot aerul din ea starngand-o, dar fara a misca termometrul din ea. Lasati punga impreuna cu termometrul timp de o spatamana intr-un loc racoros afara. Inregistrati diferentele de temperatura si din cand in cand mirositi amestecul.Mirosul urat provine defapt de la bacteriile combinate cu zaharurile ce se gasesc in componenta ierbii. Taranii adesea folosesc acest truc cu punga pentru a pastra iarba pe timp de iarna cu mirosul specific, si chiar isi hranesc animalele, in lipsa de altceva.