Biomasă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Energiile regenerabile
Energie verde
Biocombustibil
Biomasă
Geotermală
Hidroelectric
Solar
Mareomotor
Mod ondulat
Putere eoliana

Termenul de biomasă indică în general un set de organisme animale sau vegetale prezente într-o anumită cantitate într-un mediu dat, cum ar fi cel acvatic sau terestru.

În literatură, conceptul de biomasă este adesea dezvoltat și tratat diferit în funcție de contextul în care este inserată. Biomasele sunt deosebit de importante în două domenii diferite: energia ecologică și energia regenerabilă , unde reprezintă o sursă de energie de origine biotică.

Dezvoltarea istorică a conceptului

Din punct de vedere istoric, conceptul de biomasă a fost introdus în anii '20 ai secolului al XX-lea . La acea vreme, omul de știință Vladimir Ivanovici Vernadski (1863-1945) a încercat să evalueze care este masa tuturor ființelor vii. [1] El și-a prezentat prima dată estimările în 1922 sau 1923, când a susținut prelegerile sale de geochimie la Paris [2] . Un eseu pentru prelegere a fost publicat în 1924 în franceză . După o analiză suplimentară, Vernadsky a urmat o carte mică în limba rusă . [3]

În reflecțiile sale, Vernadsky nu a folosit încă conceptul de „biomasă”: a fost introdus un an mai târziu. Introducerea acestui cuvânt a venit datorită zoologului german Reinhard Demoll (1882–1960). [4] Termenul a fost preluat în 1931 de oceanograful Lev Aleksandrovich Zenkevich (1889-1970):

„Biomasa (Demoll) indică cantitatea de substanță constituită de organisme vii pe unitate de suprafață sau volum.”

( Lev Aleksandrovich Zenkevich, Fish-food in the Barents Sea. (Introducere). Rapoarte ale primei sesiuni a Institutului Oceanografic de Stat (Moscova, 14-22 aprilie 1931) [5] )

Zenkevich și înaintea lui Demoll au definit biomasa ca masa pe care o posedă împreună toate organismele vii dintr-o anumită zonă. Iată prima definiție a conceptului de biomasă ecologică, care este încă utilizată.

Zenkevich a influențat prima publicație științifică în care cuvântul biomasă apare pentru prima dată în titlu. Acest studiu este opera unui rus. În 1934, biologul acvatic Veniamin Grigor'evič Bogorov (1904–1971) și-a publicat studiul Schimbările sezoniere în biomasa Calanus finmarchicus în zona Plymouth în 1930 . [5]

Bogorov a lucrat la biomasa copepodelor în apele Plymouth . El a identificat biomasa unei populații date, adică indivizii unei specii dintr-o anumită zonă, care formează împreună o comunitate de reproducere. Studiul lui Bogorov arată că a măsurat biomasa numai după ce organismele capturate au fost uscate cu clorură de calciu . [6] Prin urmare, le-a măsurat greutatea uscată. Astfel, Bogorov a dezvoltat o a doua definiție a conceptului ecologic de biomasă, [7] sau „masa uscată a tuturor indivizilor dintr-o populație” (1934).

Biomasa ca sursă de energie

Biomasă de paie și fân folosită ca combustibil

Directiva europeană 2009/28 / CE, preluată din toată legislația aferentă, definește biomasa ca „fracțiunea biodegradabilă a produselor, a deșeurilor și a reziduurilor de origine biologică din agricultură (inclusiv substanțe vegetale și animale), silvicultură și din industriile conexe, inclusiv pescuitul și acvacultură , precum și partea biodegradabilă a deșeurilor industriale și municipale ". [8]

Biomasa și combustibilii derivați din acestea emit în atmosferă , în timpul arderii , o cantitate de dioxid de carbon mai mult sau mai puțin corespunzătoare celei absorbite anterior de plante în timpul procesului de creștere. Dioxidul de carbon din atmosferă este principala cauză a efectului de seră și cel acumulat în biomasă, chiar dacă fusese deja în atmosferă în anii și deceniile anterioare, în momentul tăierii biomasei, era absorbit în ea și, prin urmare, nu mai mult concurat.la efectul de seră. Odată cu arderea biomaselor, tot dioxidul de carbon acumulat în ele este reintrodus instantaneu în atmosferă și această emisie este deosebit de pronunțată în cazul biomasei forestiere , adică în arderea copacilor, poate a trunchiurilor înalte care au acumulat dioxid de carbon de zeci sau de sute de ani, tăiate intenționat pentru a fi arse. Dacă toți arborii doborâți și arși sunt înlocuiți de alții, de-a lungul deceniilor vor putea reabsorbi tot dioxidul de carbon eliberat în combustie și acest lucru permite susținătorilor utilizării energetice a biomasei forestiere să li se spună că utilizarea lor în scopuri energetice nu nu provoacă eliberarea de dioxid de carbon nou.

Pe de altă parte, biomasele prezintă următoarele dezavantaje:

  • Pentru nevoile economice de funcționare, aceasta este o formă opusă politicilor de minimizare a producției de deșeuri;
  • Sunt necesare suprafețe mari datorită densității reduse de energie ;
  • Cerere de utilizare a îngrășămintelor ;
  • Probleme logistice pentru aprovizionarea resursei;
  • Probleme de mediu / condiții meteorologice;
  • Producție anuală variabilă.

Clasificare

Biomasa poate fi caracterizată prin 3 criterii diferite:

  • conținutul de apă (biomasă proaspătă sau uscată)
  • originea sa (vegetală sau animală)
  • vitalitate (prezența organismelor moarte sau vii în interiorul său)

În funcție de originea lor, biomasele pot fi împărțite în:

  • Fitomasa : biomasa provine din plante
  • Zoomass : biomasa provine de la animale
  • Biomasă microbiană : Biomasa provine din microorganisme. [9]

În cele din urmă, pe baza vitalității, o biomasă vie , formată din organisme vii, se poate distinge de o biomasă moartă formată din organisme moarte.

Randamentul energetic al biomasei vegetale

Plantele au capacitatea de a transforma energia solară în energie chimică . Acest proces poate avea loc prin următoarea reacție de fotosinteză :

  • Apă + dioxid de carbon + lumină → glucoză + oxigen

Eficiența energetică globală a formării carbohidraților este reprezentată de raportul dintre biomasa obținută și energia solară disponibilă, aceasta din urmă depinzând și de cantitatea de radiații interceptate și de eficiența fotosintezei. Eficiența energetică a fotosintezei depinde de calea urmată la nivel biochimic (putem distinge între plante de tip C3 și tip C4 ).

Compoziția biomasei

Biomasa este compusă în principal din organisme vii sau moarte și dintr-o varietate de compuși diferiți. Cei mai importanți compuși din punct de vedere energetic din punct de vedere energetic pot fi grupați în trei clase:

Producția de biomasă în scopuri energetice

Biomasa reprezintă 9% din consumul de energie primară din lume (55 milioane TJ / an). [ fără sursă ]

Țările în curs de dezvoltare își obțin 38% din necesarul de energie din biomasă. [ fără sursă ]

Biocombustibili

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Biocombustibil .

Din fermentarea legumelor bogate în zaharuri, cum ar fi trestia de zahăr , sfecla și porumbul , este posibil să se obțină etanol sau alcool etilic, care poate fi folosit ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă , înlocuind benzina . Din biomasele petroliere (cum ar fi rapița și soia ), așa-numitul biodiesel poate fi obținut prin presare și transesterificare .

Printr-o procedură adecvată, este posibilă și transformarea biomasei de orice natură în BTL ( biomasă în lichid ), un biodiesel , obținut din deșeuri organice sau produs cu culturi dedicate.

Cu toate acestea, exploatarea niciunei dintre aceste surse nu poate ignora evaluările asupra EROEI general, adică asupra relației dintre energia obținută și energia utilizată în producție.

Există mai multe: bioetanol, biodiesel, biometanol, eter biodimetilic, hidrocarburi sintetice, biohidrogen, uleiuri vegetale.

Unele consecințe negative din punct de vedere socio-ecologic, legate de producția de biocombustibili, sunt următoarele:

  • Utilizarea terenurilor arabile nu pentru a hrăni populația, ci pentru a alimenta mașinile.
  • Creșterea prețului materiilor prime, în special în țările lumii a treia. Printre probleme se numără și aceea de a crea nesiguranță alimentară.
  • Dacă tehnicile de cultivare sunt monocultive, aceasta reduce biodiversitatea , crește eroziunea solului și crește riscul de insecte și bacterii care distrug culturile.

Silvicultură cu rotație scurtă

Un anumit tip de biomasă este lemnoasă sau erbacee cultivată prin culturi cu creștere rapidă, cum ar fi miscantul și plopul , pentru a alimenta centralele electrice din biomasă .

Printre experimentele pe acest tip de biomasă, o resursă foarte promițătoare pare să fie miscanthus. Potrivit estimărilor Institutului de Cercetări pentru Mediu din Țara Galilor, dacă miscanthus ar fi plantat pe 10% din terenurile arabile europene, acesta ar putea furniza până la 9% din energia electrică consumată de întregul continent. [ Citație necesară ] În Italia, experimentele sunt efectuate pe Miscanthus din „ ENEA în Sicilia .

Biogaz

În plus față de legumele cultivate, deșeurile vegetale și canalizarea animalelor pot fi supuse digestiei sau fermentării anaerobe (adică în absența oxigenului ). Biomasa este închisă într-un digestor (de exemplu realizat cu tehnologia UASB ) în care se dezvoltă microorganisme care odată cu fermentarea deșeurilor formează așa-numitul biogaz . După tratamentul de purificare, acesta poate fi folosit ca combustibil, combustibil pentru încălzire sau răcire și pentru producerea de energie electrică . Energia poate fi obținută și din deșeurile colectate în orașe .

Biomasă uscată și lemn ecologic

Producția de lemn ecologic și biomasă uscată obținută din exploatarea rațională a pădurilor capătă din ce în ce mai multă importanță și în fiecare an. Biomasa uscată și lemnul ecologic care se numesc astfel trebuie să aibă aceste caracteristici:

  • tăierea plantelor deja moarte fără a afecta copacii vii
  • biomasă uscată, frunze, crenguțe, deșeuri de prelucrare agricolă, tăierea parcurilor și grădinilor, metoda anuală a frumoasei ramuri
  • exploatarea rațională a metodei matricei pădurilor pentru fâșii mici de lemn sau 1 plantă din 4
  • protejează arborii seculari, genurile protejate, pădurile istorice, habitatele, ecosistemele
  • prelucrare ecologică (ferăstrău manual, ferăstrău electric, tocător electric, hașetă, macetă, topor)
  • absența costurilor suplimentare ale costurilor energetice ale transportului pe navă și pe uscat pe mii de kilometri
  • salariu 25 € pentru fiecare oră de muncă aplicată

Utilizarea biomasei ca sursă de energie

De la începutul secolului, utilizarea biomasei ca combustibil pentru încălzire a avut o creștere semnificativă în Europa și China, în principal datorită peletelor . În 2010, în Europa se estimează că s-au consumat 10 milioane de tone de pelete, care în 2020 se va dubla la peste 23. În China, în aceeași perioadă de timp, va trece de la 1 milion de tone la 10 milioane. În ansamblu, la nivel mondial va trece de la 15 milioane de tone în 2010 la 45 de milioane de tone în 2020. În Italia, consumul a trecut de la o utilizare mai mică de 100.000 de tone în 1999 la mai mult de 3.000.000 de tone în 2015. [10]

Date despre energia din deșeurile municipale din lume

Producția de energie din biocombustibili solizi și deșeuri regenerabile (MW) [11]
# Țară 2020
1 China China 17784
2 Brazilia Brazilia 15228
3 India India 10518
4 Statele Unite Statele Unite 9916
5 Regatul Unit Regatul Unit 5393
6 Suedia Suedia 4402
7 Tailanda Tailanda 3835
8 Germania Germania 2674
9 Finlanda Finlanda 2481
10 Canada Canada 2360
11 Danemarca Danemarca 1990
12 Indonezia Indonezia 1775
13 Japonia Japonia 1470
14 Rusia Rusia 1370
15 Franţa Franţa 1339
16 Italia Italia 1174
17 Austria Austria 1085
18 Guatemala Guatemala 1029
19 Cuba Cuba 951
20 Spania Spania 855
21 Coreea de Sud Coreea de Sud 822
22 Mexic Mexic 811
23 Malaezia Malaezia 798
24 Polonia Polonia 797
25 Australia Australia 678
26 Portugalia Portugalia 646
27 Olanda Olanda 624
28 Belgia Belgia 591
29 curcan curcan 533
30 Republica Cehă Republica Cehă 472
31 Pakistan Pakistan 423
32 Uruguay Uruguay 423
33 Chile Chile 410
34 Ungaria Ungaria 397
35 Taiwan Taiwan 393
36 Vietnam Vietnam 378
37 Filipine Filipine 339
38 Columbia Columbia 316

Notă

  1. ^ V. Vernadsky: Biosfera . New York 1998, p. 70. ISBN 0-387-98268-X
  2. ^ VI Vernadskij: The Geochemie . Paris 1924.
  3. ^ VI Vernadsky: биосфера [Biosfera]. Leningrad 1926.
  4. ^ R. Demoll: Betrachtungen über Produktionsberechnungen. În: Archiv für Hydrobiologie. 18 (1927), p. 462.
  5. ^ a b VG Bogorov: Modificări sezoniere în biomasa Calanus finmarchicus în zona Plymouth în 1930. În: Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom (New Series). 19 (1934), p. 585-612 DOI : 10.1017 / S0025315400046658 (pdf) Arhivat 19 ianuarie 2012 la Internet Archive .
  6. ^ VG Bogorov: Modificări sezoniere în biomasa de Calanus finmarchicus în zona Plymouth în 1930. În: Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom (New Series). 19 (1934), p. 589. DOI : 10.1017 / S0025315400046658 (pdf) Arhivat 19 ianuarie 2012 la Internet Archive .
  7. ^ NA Campbell, JB Reece: Biologie. München 2006, ISBN 3-8273-7180-5 , S. 1414, 1500.
  8. ^ Definiție menționată la articolul 2 din Directiva 2009/28 / CE
  9. ^ U. Gisi: Bodenökologie. Stuttgart / New York 1997, ISBN 3-13-747202-4 zitiert nach R. Skorupski: Bestimmung der mikrobiellen Biomasse mit Bodenatmungskurven . Berlin 2003, S. 9 pdf Arhivat 1 februarie 2012 la Internet Archive .
  10. ^ Probleme și soluții posibile pentru piața italiană a peletelor (PDF) pe proiectofuoco.com. Adus la 6 ianuarie 2015 (arhivat din original la 10 aprilie 2014) .
  11. ^ STATISTICI PRIVIND CAPACITATEA RENOVABILĂ 2021 pag. 41

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh90000612 · GND (DE) 4006877-8 · NDL (EN, JA) 01.165.461