Биомасса представляет собой весьма широкий класс энергоресурсов, включающий древесину, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственные и бытовые отходы.
Энергетическое использование биомассы возможно через сжигание, газификацию, биохимическую переработку. Однако следует учитывать, что некомпетентное использование древесной биомассы наносит большой ущерб окружающей среде: это и обезлесивание и опустынивание земли в Африке и сведение тропических лесов в Южной Америке.
С другой стороны, использование древесины с возобновляемых плантаций является примером получения энергии от органического топлива с нулевым суммарным выбросом углекислого газа.
Древесное топливо
В связи с подорожанием ископаемого топлива, в частности нефти, возрождается интерес к лесу как стабильному источнику топлива.
Лес произрастает очень медленно. Его восстановление длится 50 – 70 лет. В то же время «культурный» лес, за которым ухаживают, который подкармливают удобрениями, растет в 2 – 3 раза быстрее.
В настоящее время создаются специальные плантации быстрорастущих пород ивы, тополя, европейского каштана, эвкалипта – так называемые «агролеса». Экспериментальные плантации в США и Ирландии дают до 70 т сухой массы древесины с 1 га в год.
Использование древесного топлива наиболее целесообразно путем его газификации с последующим сжиганием генераторного газа в газовой турбине или в двигателе внутреннего сгорания.
Процессы газификации дерева и дальнейшего использования газа наиболее экологически чистые, т.к. дерево не содержит серы и тяжелых металлов, создающих угрозу отравления окружающей среды.
Биологические отходы
В сельском хозяйстве и городском быту образуется большое количество биологических отходов. В крупных городах они сжигаются на мусоросжигающих заводах, весьма дорогих и вредных для атмосферного воздуха комплексах.
Более рациональной является биологическая переработка отходов. Так, одна тонна сухого вещества биоотходов способна дать до 600 м3 биогаза с теплотворной способностью 8570 ккал/м3, что более чем в 2 раза выше теплотворной способности природного газа.
В соответствии с известной технологией биоотходы (навоз, растительные и бытовые отходы) загружаются в герметичные реакторы, куда добавляются ферменты и биологические препараты, ускоряющие разложение биомассы.
Получающийся биогаз (преимущественно метан) после очистки направляется на бытовое потребление, на отопление или используется в двигателях внутреннего сгорания. Налажен серийный выпуск модульных биогазовых установок, перерабатывающих 30 м3 биоотходов в сутки с получением 750 м3 биогаза.
Продукт переработки биологических отходов – компост – является одним из самых ценных сельскохозяйственных удобрений.
Другие источники
Существуют проекты крупномасштабного производства водорода с помощью бактерий, пищей для которых служат некоторые виды водорослей, например, быстрорастущие синезеленые водоросли. Расчеты российских и японских ученых показывают, что всю энергетику города с миллионным населением может обеспечить один лишь водород, выделяемый бактериями, питающимися синезелеными водорослями на плантации площадью всего 17,5 км2.
Другой проект предусматривает выращивание в океане быстрорастущих гигантских водорослей келп, легко перерабатываемых в метан для энергетической замены природного газа.
Значительный интерес представляет такой вид биогаза, как сероводород, растворенный под давлением в морской воде. При подъеме насыщенной сероводородом морской воды на поверхность из нее можно извлечь газ и разложить его на водород – ценное топливо и серу – сырье для многих производств.
В заключение следует сказать, что биота является источником не только дешевой и чистой энергии, но и неисчерпаемым источником новых идей, которые реализуются в науке и технике. Так, при создании в США нового, абсолютно взрыво- и пожаробезопасного источника света была использована технология выработки света светлячками – хемолюминесценция, заключающаяся в том, что насекомые выделяют два вещества – люцифераз и люциферин, при реакции которых друг с другом и по очереди с кислородом высвобождается энергия в виде света.
Глава 10.
