Biomasa și potențialul energetic al acesteia
(Articol re-editat și republicat)
Energia este un element fără de care societatea umană nu poate funcționa, încă din preistorie, oamenii căutând metode de a-și îmbunătăți viața. O primă modalitate în acest sens a fost reprezentată de conversia biomasei în energie, mai exact arderea materialului lemnos pentru a obține căldură sau lumină. Timp de sute de mii de ani, aceasta a fost singura metodă prin care omenirea a obținut energie, însă, odată cu revoluția industrială, a fost făcută trecerea către arderea combustibililor fosili, cum ar fi cărbunele sau petrolul. În ultimii ani, datorită atenției sporite acordate mediului înconjurător și a problemei efectului de seră, privirea se îndreaptă din nou către sursele de energie care nu generează gaze cu efect de seră, biomasa fiind în acest sens un element ce ar putea oferi cantități impresionante de energie.
În articolul de mai jos vei afla ce este biomasa, care sunt principalele tipuri de biomasă ce pot fi utilizate pentru generarea de energie și care sunt avantajele și dezavantajele utilizării acesteia. De asemenea, vei putea descoperi cele două metode de obținere a energiei din biomasă și cum poate ajuta acest proces la revalorificarea deșeurilor.
1. Ce este biomasa?
Biomasa este reprezentată de acele produse ce acumulează energie de la soare, fie prin procesul de fotosinteză, în cazul plantelor, fie prin consumarea materiei organice de către animale, și este formată din produsele biodegradabile rezultate din agricultură, silvicultură și alte industrii conexe, precum și din anumite părți ale deșeurilor industriale și urbane.
Printre cele mai des întâlnite exemple de biomasă se pot enumera: lemnul folosit pentru încălzirea clădirilor, reziduurile agricole, ca de exemplu paie și frunze, reziduurile forestiere (ramuri, frunze fără altă utilizare economică), deșeurile alimentare și deșeurile industriale, ce rezultă în urma procesării diferitelor plante, cum ar fi trestia de zahăr, celuloza din lemn etc.
Toate aceste componente încorporează în ele energie ce poate fi întrebuințată în diverse moduri ca o alternativă la arderea combustibililor fosili. Este adevărat că acești din urmă combustibili au fost generați tot ca parte a biomasei, însă ei se diferențiază prin conținutul mult mai mare de carbon ce este eliberat în atmosferă în momentul arderii cărbunilor, petrolului sau gazelor naturale.
Biomasa actuală este neutră din punct de vedere al eliberării dioxidului de carbon în atmosferă, pentru că ea încorporează același procentaj de dioxid de carbon existent deja în atmosferă, fiind un ciclu închis, fără adaos suplimentar. Organismele vii (microorganisme, plante sau animale) generează o cantitate de substanță ce are în compoziție o cantitate impresionantă de carbon și hidrogen ce pot fi utilizate pentru producerea de energie în diverse moduri.
1.1. Tipuri de biomasă
Biomasa rezultă din diverse activități umane, însă cea mai mare cantitate provine din trei lanțuri:
- lanțul agricol, reprezentat de resturile vegetale ce rămân în urma recoltelor agricole sau chiar de recolte speciale, folosite pentru realizarea de energie (tot aici sunt incluse și resturile animaliere);
- lanțul silvicol, în care biomasa rezultă din resturile de lemn, crengi și frunze ce rămân în urma industrializării lemnului;
- lanțul de deșeuri și deșeuri biologice, reprezentat de resturile organice rezultate în urma activității umane.
Tipurile de biomasă pot fi clasificate după mai multe criterii. De exemplu, după starea de agregare pot fi identificate următoarele tipuri:
- biomasa în stare solidă, reprezentată de lemne și resturi ale industrializării lemnului (așchii, rumeguș), ce poate fi utilizată direct ca producător de energie prin ardere, nemaifiind necesară vreo transformare;
- biomasa în stare lichidă e reprezentată de uleiuri, extrase din plante precum soia, rapița, floarea-soarelui etc. sau alcoolul;
- biomasa în stare gazoasă, reprezentată de gazul metan ce rezultă în urma procesului de biodegradare a deșeurilor.
O altă clasificare poate fi realizată în funcție de proveniență, aici putând fi identificate reziduuri primare (preluate direct din natură) și reziduuri secundare (ce rezultă în urma unei activități umane sub formă de deșeuri ce pot fi utilizate pentru extragere de energie în diferite moduri).
1.2. Avantajele și dezavantajele biomasei
Biomasa este considerată una dintre sursele de energie cu cea mai mare valoare pentru întreaga omenire, deoarece oferă o serie de avantaje clare:
- Este o sursă de energie regenerabilă, ce se bazează pe acumularea energiei de la soare (acest lucru înseamnă că, de exemplu, o pădure tăiată pentru foc va fi refăcută în timp prin creșterea noilor copaci).
- Este o sursă de energie neutră din punct de vedere al emisiilor de gaze cu efect de seră.
- Oferă cantități impresionante de energie la paritate cu arderea combustibililor fosili (în special prin folosirea tehnologiilor de ultimă generație, cum ar fi gazeificarea lemnului).
- Combustibilii din biomasă sunt mai ieftini decât alt tip de combustibili (energia produsă din biomasă poate fi produsă la costuri cu aproximativ 50 la sută mai mici decât prin arderea cărbunelui, petrolului sau gazelor naturale).
- Încurajează dezvoltarea economiei rurale, cea mai mare parte a biomasei fiind obținută acolo.
- Biomasa este disponibilă pe toate zonele globului, chiar și în țările cu dezvoltare economică scăzută, unde alte tipuri de energie nu sunt disponibile.
- Biomasa poate fi utilizată ca generator de energie prin intermediul unor tehnologii simple, ușor de aplicat și care nu necesită investiții imense. Un exemplu în acest sens este colectarea gazelor emise în gropile de gunoi în care sunt depuse deșeuri menajere, unde este necesară doar o simplă instalație de adunare a gazelor și de purificare a acestora.
- Oferă energie ecologică, deoarece nu elimină reziduuri ce poluează intens mediul înconjurător. O problemă ar fi cenușa rezultată în urma arderii, însă și aceasta poate fi utilizată în diferite moduri, ca de exemplu materie primă în industria de construcții sau chiar pentru îmbogățirea solurilor ca îngrășământ natural.
- Industria biomasei are potențialul de a crea sute de mii de locuri de muncă la nivel mondial.
Producerea energiei cu ajutorul biomasei are și unele dezavantaje. Un exemplu este acela că pentru generarea unor cantități suficiente de biomasă este nevoie de o suprafață de teren foarte întinsă, suprafață pe care, de regulă, există alte culturi agricole. Prin creșterea cantității de biomasă este posibil să scadă producția agricolă, ce ar putea duce la o criză alimentară. Problema poate fi, însă, evitată prin cultivarea unor suprafețe de teren cu potențial agricol redus, unde ar putea crește cu succes plante cu potențial energetic mare.
2. Modalități de obținere a energiei din biomasă
Biomasa este o formă de acumulare a energiei solare prin utilizarea efectului de fotosinteză realizată de plante prin intermediul clorofilei. Plantele, cu ajutorul energiei solare, preiau carbonul din atmosferă și minerale din sol (materii fără valoare energetică) și le transformă în produse ce pot oferi energie în diferite moduri (de exemplu, celuloza). În practică există numeroase tipuri de modalități de transformare a biomasei în energie utilizabilă, și anume metodele termochimice și cele biochimice.
Indiferent de modalitatea de obținere a energiei, aceasta poate fi folosită în mai multe modalități:
- Producerea energiei termice realizată prin arderea materialului lemnos sau a resturilor vegetale cu valoare energetică sporită (o direcție cu mare succes în ultima perioadă este folosirea peleților vegetali în centrale termice foarte eficiente pentru producerea de apă caldă menajeră și pentru încălzirea locuințelor).
- Producerea biogazului este realizată în instalații în care are loc o fermentare naturală a deșeurilor. În acest sens pot fi utilizate cu succes resturile vegetale din agricultură, deșeurile menajere obținute în urma vieții umane și chiar deșeurile din instalațiile de epurare a apelor uzate.
- Producerea biocombustibililor este reprezentată de obținerea unor combustibili alternativi la benzină și motorină, care prin ardere elimină în atmosferă cantități foarte mari de dioxid de carbon. În acest sens pot fi amintite două produse, și anume bioetanolul ca înlocuitor al benzinei (produs prin fermentație alcoolică) și biodieselul ce înlocuiește motorina (produs prin extragerea unor uleiuri, ca de exemplu cel de rapiță, floarea soarelui și soia).
2.1. Metode termochimice de obținere a energiei din biomasă
Metodele termochimice sunt cele care folosesc arderea pentru transformarea biomasei în energie. Aceste metode sunt cel mai la îndemână de aplicat, fiind utilizate încă din preistorie. Tradițional, aceste metode aveau o eficiență redusă, o parte a energiei pierzându-se din pricina tehnologiei, însă în ultimii ani au fost făcute avansuri tehnologice, care au permis o utilizare mult mai intensă a efectului de generare de energie.
Principalele metode termochimice de obținere a energiei din biomasă sunt:
- Combustia este reprezentată de arderea anumitor tipuri de biomasă (lemn, uleiuri, deșeuri din lemn) la temperaturi înalte și la utilizarea acestora în diferite moduri.
- Piroliza este o formă de descompunere chimică a biomasei ce se realizează în prezența temperaturilor înalte și în absența oxigenului. Această metodă este mai eficientă decât simpla combustie, pierderile de energie fiind minime.
- Gazeificarea reprezintă o metodă de a beneficia și de energia gazelor combustibile, ce sunt produse în mod normal prin arderea biomasei. Prin simpla combustie, aceste gaze se pierd în atmosferă, iar eficiența este redusă.
2.2. Metode biochimice de obținere a energiei din biomasă
Metodele biochimice de obținere a energiei din biomasă au la bază utilizarea acțiunii unor microorganisme care, în mod natural, consumă biomasă. Acestea, în timpul dezvoltării lor, transformă biomasa, eliminând anumite substanțe ce pot fi utilizate de către om pentru producerea de energie. În privința metodelor biochimice se evidențiază două tipuri de fermentare.
În primul rând, este vorba despre fermentarea alcoolică, ce se realizează în prezența anumitor drojdii și bacterii ce consumă zaharuri din biomasă. În urma acestui proces se obține dioxidul de carbon ce se eliberează în atmosferă și alcoolul ce poate fi utilizat sub formă de bioetanol la punerea în mișcare a motoarelor termice.
În al doilea rând, este vorba despre fermentarea metanului, realizată în prezența bacteriilor ce consumă materie organică și elimină gaz metan ce poate fi acumulat în instalații de generare de biogaz și utilizat după o industrializare în amestec cu gazele naturale sau singur pentru obținerea de energie termică.
3. Bioenergia din biomasă – o metodă bună de revalorificare a deșeurilor
Bioenergia este un termen care, ca definiție, poate avea mai multe semnificații, în funcție de materia primă folosită pentru obținerea biomasei. Aceasta poate exista în special sub formă gazoasă (sub forma biogazului sau a biometanului obținute din biomasă), dar poate lua și formă lichidă când constă în uleiuri vegetale folosite pentru funcționarea centralelor electrice și de încălzire sau în combustibil bio.
Bioenergia este obținută prin utilizarea biogazului, care, la rândul său, rezultă din fermentarea biomasei. Deșeurile din fracția umedă pot fi revalorificate prin această metodă, dacă se folosesc metode inovatoare de tratare. Deși nu este obținută la fel de multă biomasă ca în cazul în care se cultivă terenuri cu plante speciale obținerii biogazului, este o bună modalitate de a revalorifica o parte din gunoiul care trebuie depozitat în spații speciale, de exemplu în gropile de gunoi.
Alături de gestionarea deșeurilor provenite din ambalaje, care pot și trebuie să fie reciclate într-o mare măsură, aceasta este o metodă de a crește sustenabilitatea mediului economic și de a reduce suprafețele și resursele necesare stocării deșeurilor în gropi de gunoi. Dacă afacerea ta implică deșeuri din fracția umedă, care pot fi revalorificate energetic, poți apela la o firmă de consultanță de mediu, care te poate ajuta să faci acest lucru prin expertiza în domeniul legislației și colaborările pe care le deține.
O firmă de consultanță de mediu te poate ajuta și cu elaborarea sau mentenanța dosarului de evidență a gestiunii deșeurilor, un proces pe care orice antreprenor care pune pe piață ambalaje trebuie să-l întreprindă, întrucât anual trebuie îndeplinit un procentaj de reciclare de 60 la sută, conform celor mai recente reglementări europene.
În concluzie, biomasa reprezintă materia primă esențială pentru producția de bioenergie. Aceasta rezultă din resturile organice menajere sau obținute în urma activităților economice din diferite domenii. Ea poate fi supusă unui proces specific de fermentare, pentru ca biogazul să fie obținut și folosit mai apoi ca materie primă pentru crearea de bioenergie.
Sursa foto: Pixabay.com
