Biomasa

Biomasa je organska materija izvedena iz živih ili nedavno živih organizama. Biomasa se može koristiti kao izvor energije i najčešće se odnosi na biljke ili materijale na biljnoj bazi koji se ne koriste za ljudsku ili životinjsku hranu, a posebne se zovu lignocelulozna biomasa. Kao izvor energije, biomasa se može koristiti ili direktno preko sagorijevanje za proizvodnju topline, ili posredno nakon pretvaranja u različite oblike biogoriva.^{[1][2][3][4][5]}

Konverzija biomase u biogoriva može se postići različitim metodama, koje su široko svrstati u:

• termo
• hemijske
• biohemijske metode.

Historijski gledano, ljudi su iskorištavali energije biomase od vremena kada su počeli spaljivanje drva da vatru. Čak i danas, biomasa je jedini izvor goriva za domaću upotrebu u mnogim zemljama u razvoju. Biomasa obuhvata sve biološki proizvedene materije iz ugljika, vodika i kisika. Procijenjuje se da proizvodnja biomase u svijetu iznosi oko 104,9 petagrama (104,9*10¹⁵g – oko 105 milijardi tona). Ugljika se godišnje proizvodi, otprilike pola u moru a pola na kopnu.^[6] .^[7]

Drvo je i dalje najveći izvor energije biomase danas; primjeri uključuju ostatke šuma (kao što su mrtva stabla, grane i panjevi), dvorištni isječci, drvne treske i komadi, pa čak i komunalni otpad. Drvna energija se proizvodi pomoću lignocelulozne biomase (druge generacije biogoriva), kao gorivo. Posječeno drvo može se direktno koristiti kao gorivo ili prikupljeno od tokova drvnog otpada. Najveći izvor energije iz drva su pulpna pića ili "crna pića," koja se proizvode od otpada iz procesa industrije celuloze, papira i kartona.

U drugom smislu, biomasa uključuje biljne ili životinjske tvari koje se mogu pretvoriti u vlakna ili druge industrijske hemikalije, uključujući i biogorivo. Industrija biomase se može razvijati na temelju uzgoja brojnih vrsta biljaka, uključujući i Miscanthus,^[8]slamu, konoplju, kukuruz, topole, vrbe, sirak, šećernu trsku, bambus i razne vrste stabala, u rasponu od eukaliptusa do palminog ulja.

Biogoriva zasnovana na preradi biomase svrstavaju se uglavnom u dvije glavne kategorije. Prva generacija biogoriva je izvedena iz izvora kao što su šećerna trska i kukuruzni škrob. U ovoj biomasi prisutni su je šećeri, koji se fermentiraju za proizvodnju bioetanola, što je alkoholno gorivo koji se može koristiti direktno u ćelijama za proizvodnju električne energije ili služi kao dodatak benzinu. Međutim, koristeći prehrambenih resursa za proizvodnju goriva samo pogoršava problem nedostatka hrane.^[9] Druga generacija biogoriva, s druge strane strane, na bazi biomase koristi izvore neprehrambenih proizvoda kao što su poljoprivreda i komunalni otpad. Ova biogoriva uglavnom se sastoje od lignocelulozne biomase, koja nije jestiva i nisko vrijedan otpad za mnoge industrije. Unatoč tome što je omiljena alternativa, ekonomična proizvodnja druge generacije biogoriva još uvijek nije postignuta, zbog tehnoloških problema. Ovi problemi nastaju uglavnom zbog hemijske inertnosti i strukturne rigidnosti lignocelulozne biomase.^[10][11]

Postrojenja za ovakvu proizvodnju energije posebno uzgajaju usjeve za korištenje kao goriva, koji nude visoku izlaznost biomase po hektaru, sa niskim unosom energije i troškova. Neki primjeri od ovih biljaka su pšenica, koja obično daje 7,5-8 tona zrna po hektaru i slama, koja, u Velikoj Britaniji obično daje 3,5-5 tona po hektaru .^[12] Zrno se može koristiti za tečni transport goriva, a slama se može izrezati za proizvodnju topline ili električne energije. Postrojenja na biomasu mogu pretvarati celulozu u glukozu preko niza hemijskih tretmana, a nastali šećer se zatim može koristiti kao u prvoj generaciji biogoriva.

Najveći doprinos za otpadnu energiju daju komunalni otpad, proizvodnja otpada i deponijski plin. Predviđa se da će, između 2000. i 2020. godine, energije koja je dobijena iz biomase, u SAD-u, biti najveći ne-hidroelektranski obnovljivi izvor električne energije Biomasa se može pretvoriti i u druge upotrebljive oblike energije poput metana ili automobilskih goriva kao što su etanol i biodizel. Truljenje smeća i poljoprivrednog i ljudskog otpada, oslobađa metana, koji se naziva deponijski plin ili bioplin. Usjevi kao što su kukuruz i šećerna trska mogu se fermentirati za proizvodnju transportnog etanolskog goriva. Biodizel, drugo transportno gorivo, može se proizvoditi od ostataka prehrambenih proizvoda, kao što su biljna ulja i životinjske masti.^{[13][14][15][16]}

Postoje i istraživanja koja uključuju alge ili njihove izvedenice, kao biomasu. Kako ovaj resurs nije hrana može se proizvoditi u pet do deset puta većim stopama od drugih vrsta korištenja poljoprivrednog zemljišta, kao što su uzgoj kukuruza i soje. Nakon berbe, može se fermentirti za proizvodnju biogoriva, kao što su etanol, butanol i metan, kao i biodizel i vodik. Ulažu se napori da se utvrdi koje vrste algi su najpogodnije za proizvodnju energije. Pristupi genetičkog inženjerstva također se mogu koristiti za poboljšanje mikroalgi, kao izvora biogoriva.^[17] Biomasa za proizvodnju električne energije varira po regionima. Šumski nusproizvodi, kao što su ostaci drveta, su česti u Sjedinjenim Američkim Državama. Korištenje poljoprivrednog otpada je uobičajeno u Mauricijusu (ostaci šećerne trske) i jugoistočnoj Aziji (ljuska riže). Stočarski ostaci, kao što su prostirka peradarskih legala, česti su u UK.^[18] Also, biomass-to-liquids (called "BTLs") and cellulosic ethanol are still under research.^[19][20]

Od 2015. godine, pokrenut je novi oblik bioenergije otpadnih voda, u zemljama u razvoju. Omni Procesor je samoodrživi proces koji koristi kanalizacijske čvrste materije kao gorivo u procesu pretvaranja otpadne vode u vodu za piće, uz višak električne energije koja se generira za izvoz.^[21][22]

Ako ukupna godišnja primarna proizvodnje od biomase je nešto više od 100 milijardi (1.0E + 11) tona ugljika, a rezerva energije po metričkoj toni biomase je između oko 1.5E3 - 3E3 kilovatsatu s (5E6 - 10E6 BTU),^[23] ili prosječno 24,8 TW, biomasa bi mogla u načelu dati 1,4 puta veću od približne godišnje 150E3 Terrawatt/sati potrebnih za tekuću svijetsku potrošnju energije.^[24] Za referencu, ukupna solarna energija na Zemlji je 174 KTW. Ekvivalent biomase u odnosu na solarnu energiju je 143 ppm (dijelova na milion), s obzirom na trenutnu pokrivenost živim sistema na Zemlji. Najbolja u klasi efikasnosti solarnih ćelija je 20-40%. Osim toga, domaća proizvodnja Zemljine radioaktivne energije, uglavnom iz vulkanske aktivnosti, kontinentalni drift, itd, u istom su opsegu snage, 20 TW. Uz oko 50% sadržaja mase ugljika u biomasi, u godišnjoj proizvodnji, to odgovara oko 6% atmosferskog sadržaja ugljika u CO₂ (za tekućih 400 ppm).

( 1.0E + 11 tona biomase godišnje proizvodi oko 25 TW)

Godišnji svijetski energetski ekvivalent biomase = 16,7-33,4 TW.

Godišnja svijetska potrošnja energije = 17.7. U prosjeku, proizvodnja biomase je 1,4 puta veća od svjetske potrošnje energije.

• Biogorivo
• Energija

Biomass na Wikimedia Commonsu.

• http://www.eurobserv-er.org/pdf/baro212biomassEu.asp^{[mrtav link]}
• Biomass as an Energy Source – Växjö University
• Biomass interactive by PBL Netherlands Environmental Assessment Agency Arhivirano 13. 4. 2016. na Wayback Machine