바이오매스: 미래를 위한 청정 에너지. 계획, 설명

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바이오매스란?

바이오매스는 목재, 곡물, 동물의 배설물과 같은 유기물입니다. 그들은 광합성을 통해 축적된 태양 에너지를 저장합니다. 바이오매스 에너지 - 농업 폐기물(사탕무 펄프, 곡물 왕겨, 볏짚 및 껍질, 호두 껍질 등), 목공 폐기물(톱밥, 칩, 스크랩), 생활 폐기물(폐지 및 생활 폐기물), 재배 식물(포플러, 버드나무, 각종 허브), 메탄 함유 폐기물(거름, 오염수 등).

바이오매스는 어떻게 사용할 수 있습니까?

바이오매스 에너지는 전기, 열 또는 에탄올 및 기타 알코올 기반 연료와 같은 액체 운송 연료를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 인간은 수천 년 동안 난방과 요리를 위해 바이오매스를 사용해 왔습니다.

바이오매스는 어떻게 사용됩니까?

미국에서 오늘날 바이오매스 사용은 에너지 생산의 최대 4%를 제공합니다(우크라이나에서는 0%). 이 수치는 20%까지 증가할 수 있다고 믿어진다. 이것이 미국 에너지 산업에 대한 원자력 발전소의 기여이기 때문에 바이오매스의 사용이 원자력 에너지를 완전히 대체할 수 있다고 믿어집니다. 게다가 미국 전문가들은 바이오매스에서 연료를 생산하면 석유 수출을 50%까지 줄일 수 있다고 믿고 있습니다.

전 세계적으로 다양한 유형의 폐기물이 지속적으로 축적되고 있습니다. 수백만 톤의 농업 폐기물이 지구를 오염시키고 산더미 같은 톱밥, 폐지 및 가정용 쓰레기가 처리되기를 기다리고 있습니다. 그들은 가스, 자동차 연료, 전기를 포함합니다. 그리고 이것들은 모두 재생 가능한 에너지원입니다.

바이오매스의 이점은 무엇입니까?

경제

농촌 지역에서 바이오매스의 가장 큰 장점 중 하나는 처리 기술의 개발입니다. 바이오매스는 부피가 커서 장거리 운송이 불가능하므로 바이오매스 처리는 곡물이 자라는 곳에 집중되어야 합니다. 가스, 연료 및 전기 생산을 위한 일자리의 수는 엄청날 수 있습니다. 예를 들어 미국 농무부는 매년 생산되는 에탄올 4만 갤런(약 17000만 리터)이 XNUMX개의 일자리를 제공할 것으로 추정합니다. 연료와 전기의 생산은 농부들이 안정적인 소득을 얻고 해외 석유 공급에 대한 의존도를 줄일 수 있게 해줄 것입니다(이것이 우크라이나에 얼마나 중요한지!).

환경 보호에서

바이오매스 에너지의 사용은 기후 변화를 완화하고, 산성비, 토양 침식, 수질 오염 및 경관에 대한 압력을 줄이고, 동물 생활과 산림 성장을 위한 더 나은 조건을 제공할 것입니다.

기후 변화는 전 세계 사람들을 걱정하게 합니다. 인간 활동, 특히 연료 연소와 관련된 활동은 이산화탄소 및 메탄과 같은 수억 톤의 가스를 대기 중으로 방출합니다. 대기 중 이러한 가스의 농도는 지구의 기후를 변화시켜 생명을 지원하는 전체 생물권을 파괴합니다.

바이오매스 에너지 기술은 이러한 영향을 최소화하는 데 도움이 될 것입니다. 폐기물에서 발생하는 메탄(이산화탄소보다 20배 더 유해함)을 포집하여 대기 중으로 빠져나가는 것을 방지하고 전기를 생산하거나 차량에서 작동하도록 합니다.

모든 식물은 일생 동안 뿌리나 줄기에 탄소를 보유합니다. 식물이 토양에서 썩으면 다른 식물이 탄소를 사용합니다. 이것은 소위 닫힌 탄소 순환입니다.

수확을 해도 식물의 뿌리는 땅 속에 남아 있어 토양을 안정시키고 탄소를 유지합니다.

산성비

산성비는 화석 연료가 연소되어 황과 질소 산화물을 방출할 때 발생합니다. 그들은 수역의 생명을 파괴하고 사람과 동물의 삶에 영향을 미칩니다. 바이오매스는 유황 불순물을 포함하지 않기 때문에 바이오매스와 석탄을 함께 연소시켜도 대기로의 유황 방출을 줄일 수 있습니다.

토양 침식 및 수질 오염

바이오매스의 사용은 다양한 방법으로 수질 오염을 줄일 수 있습니다.

첫째, 저지대와 해안 지역에 더 많은 식물을 재배해야 합니다. 식물은 토양을 안정시키고 침식을 줄이며 토양에서 다양한 물질이 침출되는 것을 방지합니다. 식물의 존재는 수생 생태계를 보호하고 물고기와 같은 다양한 수생 생물의 생활 조건을 개선합니다.

둘째, 바이오매스의 사용은 메탄(혐기성 박테리아)의 결합을 통해 수질 오염을 줄입니다. 현재 토양 개량제는 혐기성 박테리아를 포함하는 농부들에게 판매되고 있습니다. 이러한 컨디셔너를 사용하면 동물 농장의 액체 폐기물을 묶고 배수하여 추가 처리를 위한 보다 편리한 재료로 전환할 수 있습니다.

풍경에 대한 압력 감소

미국에서는 매년 최대 350억 XNUMX천만 톤의 농업 폐기물이 발생합니다. 이 폐기물 중 적어도 일부를 에탄올 생산에 사용함으로써 농업 지역의 토양으로 유입되는 폐기물의 양을 크게 줄입니다.

바이오매스에서 전기를 만드는 방법?

직접 연소는 바이오매스에 포함된 에너지를 얻는 가장 직접적이고 간단한 방법입니다. 일반적으로 연소 보일러는 산업 공정에 사용되는 증기를 생산하거나 직접 전기를 생산합니다. 그들은 또한 집, 온실 등을 데우는 데 사용할 수 있는 열을 생산합니다. 바이오매스를 태우는 기술은 석탄과 동일합니다. 또한 바이오매스는 기존 보일러에서 석탄과 함께 연소될 수 있습니다. 새로운 방법은 가스화입니다. 고체상에서 바이오매스를 태우는 대신 기체 상태로 변합니다. 이 가스는 운송, 산업 분야에서 가정용 가스 대신 연소되거나 합성 연료로 변환됩니다. 후자 프로세스의 기술은 아직 완전히 탐구되지 않았습니다.

바이오매스에서 에탄올을 얻는 방법?

에탄올은 음식물 쓰레기 바이오매스(곡물, 감자, 사탕무, 설탕 생산 폐기물)에 포함된 전분을 알코올로 가공하여 생산됩니다. 발효 과정은 증류주 생산과 동일합니다. 효모와 열로 인해 복잡한 당이 더 간단한 당으로 분해됩니다. 이런 식으로 미국에서는 매년 최대 5만 톤의 에탄올이 생산됩니다.

아직 사용되지 않은 새로운 공정은 목재 폐기물, 잔디 덩어리, 농업 폐기물에 포함된 셀룰로오스를 처리하는 것입니다. 셀룰로오스는 탄수화물의 한 형태이며 더 간단한 설탕으로 분해될 수 있습니다. 이 공정은 더 넓은 범위의 폐기물을 사용할 수 있기 때문에 이전보다 더 넓은 적용 범위를 가질 수 있습니다.

에탄올은 가솔린과 화학적 특성이 다르기 때문에 다르게 취급해야 합니다. 예를 들어, 에탄올은 휘발유보다 쉽게 증발하지 않습니다. 이는 엔진의 냉간 시동이 애플리케이션에서 문제가 된다는 것을 의미합니다. 따라서 에탄올용 엔진은 휘발유용 엔진과 다르게 설계해야 합니다. 또한 에탄올은 유기농 제품이기 때문에 휘발유보다 훨씬 빨리 상합니다. 따라서 휘발유에 에탄올을 혼합하여 사용하는 것이 타당합니다(10% 에탄올 ~ 90% 휘발유). 이러한 혼합물은 순수한 가솔린보다 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화황과 같은 물질을 대기 중으로 훨씬 적게 방출합니다.

개요

바이오매스의 사용은 유망한 재생 에너지원입니다. 환경 보호를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 농촌 지역에 많은 일자리를 제공할 수 있습니다. 지금까지 바이오매스의 사용은 화석 연료 사용이 여전히 저렴하기 때문에 널리 판매되지 않았습니다. 그러나 퇴적물이 고갈됨에 따라 화석 연료는 더 비싸질 것이며 바이오매스의 사용은 XNUMX세기에 경제적으로 경쟁력을 갖게 될 것입니다.

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