Jaké plodiny lze použít pro energii biomasy?

Potravinové plodiny s vysokým obsahem škrobu, jako je kukuřice a cukrová třtina, jsou hlavním zdrojem biopaliv. Chcete se dozvědět více? Podívejte se na tyto obrázky alternativních paliv! DCI

Od kamna na dřevo v Súdánu až po uhelné elektrárny v Pittsburghu běží většina světa energie biomasy -- energie vyrobená pomocí materiálů získaných z živých věcí. Dvě fosilní paliva, uhlí a ropa, dodávají asi 80 procent světové energie. V porovnání, biopaliva -- paliva vyrobená z rostlin nebo ze zvířecího odpadu - přispívají méně než 2 procenty všech komerčně vyráběných paliv.

Přesun této zátěže na biopaliva je stále více atraktivní z mnoha důvodů, počínaje ekologickými zájmy. Biopaliva i fosilní paliva uvolňují uhlík (ve formě oxidu uhličitého nebo metanu), když jsou spáleny za účelem výroby energie. Rozdíl je v tom, že uhlík v biopalivech byl rostlinami používanými k výrobě paliva teprve nedávno odstraněn z atmosféry. (Rostliny, pamatujte, „vdechujte“ oxid uhličitý a „vydechněte“ kyslík.) Uvedení tohoto uhlíku zpět do atmosféry tedy příliš nevrací rovnováhu.

Naopak uhlík ve fosilních palivech se zde uchovával miliony let. Jeho uvolnění do atmosféry vytváří nadbytek, což přispívá k tvorbě smogu a změně klimatu. Biopaliva také neprodukují žádné toxiny, na rozdíl od síry a rtuti uvolňované při spalování uhlí.

Základní postup výroby biopaliva z biomasy je podobný tomu, jak vaše tělo mění jídlo na palivo: Teplo, enzymy a fermentační bakterie rozkládají složité škroby na jednoduché cukry. Proto jsou potravinářské plodiny s vysokým obsahem škrobu, jako je kukuřice a cukrová třtina, také hlavním zdrojem biopaliva - lze však použít jakoukoli plodinu a dokonce i odpadní materiál z potravinářských plodin.

Pokroky v metodách používaných při výrobě biopaliv přidávají jeho odvolání. Bylo prokázáno, že vyráběné mikroby urychlují fermentaci škrobu za vzniku ethanolu, což proces zlevňuje a zefektivňuje. Jeden experimentální způsob zplyňování může přeměnit veškerý přítomný uhlík na oxid uhelnatý potřebný pro palivo, aniž by došlo k úniku škodlivého odpadu oxidu uhličitého.

Pěstování plodin pro výrobu energie slibuje další odměny. Mohlo by to oživit místní zemědělské ekonomiky a snížit závislost na zahraničních zdrojích. Mohlo by otevřít nové trhy stávajícím plodinám využitím vedlejších produktů a odpadních materiálů, které jsou v současné době vyhozeny. A některé energetické plodiny z biomasy přitahují užitečný hmyz, což snižuje potřebu pesticidů.

Stejně jako u jakéhokoli zdroje však krátkozrakost, nedostatek znalostí a prostá chamtivost mohou zničit potenciál biopaliva k dobrému. Na další stránce se podíváme na některé z výzev pro energetické plodiny.

Vážným problémem v zemědělství s biopalivy je to, že konkuruje produkci potravin pro půdu a další zdroje. V roce 2007 se jedna třetina americké kukuřičné plodiny likvidovala k výrobě etanolu. Výsledný nedostatek byl způsoben prudkým nárůstem cen kukuřičných produktů, které jsou v mnoha zemích běžné. S rostoucí populací a potřebami kalorií na světě se stlačení jen ztuhne.

Výsadba energetických plodin by mohla narušit ekosystém. Například v Malajsii jsou džungle vykořeněny na pěstování palem pro jejich olej. A některé slibné plodiny se mohou stát invazivními druhy. Například obří třtina, která se zdála jako ideální pro tropické klima Floridy, by také mohla přemoci nativní rostliny Everglade a dusit vodní toky..

Navíc vliv výroby některých biopaliv na životní prostředí je činí méně šetrnými k životnímu prostředí. Pěstování kukuřice na etanol používá obrovské množství vody a dusíkatého hnojiva. A výroba ethanolu ve velkém měřítku by znamenala pokládku nových potrubí pro přepravu paliva - pokud by bylo vedeno přes existující benzínové vedení, korodovalo by je a zachytilo by kontaminanty.

Identifikace těchto potenciálních problémů umožnila vědcům navrhnout možná řešení. Spíše než využití potenciálních zdrojů potravin pro biopaliva by zemědělci mohli pěstovat vyhrazené plodiny pro biopaliva, které skutečně prospějí životnímu prostředí. Například Switchgrass je vodohospodářský rodák Velké planiny, který jako trvalka nevyžaduje každoroční opětovnou výsadbu. Navíc obnovuje živiny do půdy a zvyšuje růst v příští sezóně.

Pro zmírnění stresu z půdy by biopaliva mohla být extrahována z rostlin, které se daří v podmínkách, kde se potravinářské plodiny bahnou. Například topoly mohou růst v toxické půdě díky své schopnosti odstraňovat a ničit kontaminanty, jako je ropa. Dalším možným řešením problémů s biopalivy je chov nových kmenů palivových a potravinářských plodin, které jsou odolnější vůči suchu a slané vodě.

Použití těchto a dalších technik k regionalizaci trhů s pohonnými hmotami by mohlo zmírnit ekologické zatížení přepravovaných paliv. Auta na Středozápadě by mohla běžet na ethanolové směsi vyrobené s kukuřicí Illinois; na jihu, s cuketou třtiny Louisiana.

Odborníci říkají, že jsme dobří pět až deset let od toho, abychom viděli, jak se biopaliva používají jako každodenní zdroj energie. Univerzity, soukromé společnosti i vlády investují do výzkumu, aby tento proces urychlily. Učení, kde je rovnováha mezi využíváním a nadužíváním pro každou plodinu a v každém regionu, by mohla přinést zdravou sklizeň udržitelné energie pro příští generace..

Související články

• Jak zplyňování funguje
• Jak funguje celulosový ethanol
• V roce 2050, jaký zdroj energie použijeme k pohonu našich vozidel?

Prameny

• Energetické centrum pro biomasu. "Co je to biomasa?" (6. prosince 2011) http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=76,15049&_dad=portal
• Bullis, Kevine. "Zvyšování výnosu plynem." Přezkum technologie. 19. března 2010 (7. prosince 2011) http://www.technologyreview.com/energy/24838/?mod=related
• Chu, Jennifer. "Lepší chyba v biopalivech." Přezkum technologie. 18. března 2009. (7. prosince 2011) http://www.technologyreview.com/energy/22307/?mod=related
• Graham-Rowe, Duncan. "Kromě potravin versus palivo." Příroda. 23. června 2011. (29. listopadu 2011) http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7352_supp/full/474S06a.html
• Krulwich, Robert. "Rozbijte uhlíkový dluhopis a - Presto! - Civilizace." 25. června 2007. (Dev. 8, 2011) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=11366031
• Lane, Jim. "Vláda USA investuje 510 milionů dolarů do pokročilých, drop-in biopaliv." Trávení biopaliv. 16. srpna 2011. (3. prosince 2011) http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2011/08/us-government-to-invest-510-million-in-advanced-drop v biopalivech
• Rada pro obranu národních zdrojů. "Energie z biomasy a celulosový ethanol." (29. listopadu 2011) http://www.nrdc.org/energy/renewables/biomass.asp
• Rosenthal, Elizabeth. „Nový trend v biopalivech má nová rizika.“ New York Times. 21. května 2008 (14. prosince 2011) http://www.nytimes.com/2008/05/21/science/earth/21biofuels.html?oref=slogin&oref=slogin
• Schroeder, Joanna. "Plodiny z biomasy se pěstují na letištích." Domácí palivo. 29. června 2011. (29. listopadu 2011) http://domesticfuel.com/2011/06/29/biomass-crops-to-be-grown-on-airport-property/
• ScienceDaily. "Diverzita biopaliv přináší přidanou hodnotu, říkají vědci." 25. ledna 2010. (29. listopadu 2011 http://www.sciusalaily.com/releases/2010/01/100125094647.htm
• Státní úřad pro konverzaci energie. "Ethanol." (29. listopadu 2011) http://www.seco.cpa.state.tx.us/energy-sources/biomass/ethanol.php
• Unie zainteresovaných vědců. "Jak funguje energie z biomasy." 29. října 2010 (6. prosince 2011) http://www.usc.org/clean_energy/technology_and_impacts/energy_technologies/how-biomass-energy-works#Types_of_Biomass
• Program OSN pro životní prostředí. "Hodnocení biopaliv." 2009. Page 29. (7. prosince 2011) http://www.unep.fr/scp/rpanel/pdf/assessing_biofuels_full_report.pdf
• Ministerstvo zemědělství USA. "Použití dřevin s krátkou rotací k sanaci půdy silně kontaminované ropnými uhlovodíky." 18. listopadu 2009. (9. prosince 2011) http://nrs.fs.fed.us/disturbance/pollution/phyto_organics/
• Ministerstvo energetiky USA. "Procesy přeměny biopaliv." 12. srpna 2011. (8. prosince 2011) http://www.eere.energy.gov/basics/renewable_energy/biofuel_conversion.html