3.11.4. Сжижение – производство жидкого топлива из биомассы путем термической конверсии: термический пиролиз или газификация в присутствии катализаторов.
3.11.5. Быстрый пиролиз – биомасса в течение короткого времени подвергается воздействию экстремально высоких температур (700… 1 400 °C).,
3.11.6. Синтез – каталитический синтез метанола из газов, образующихся при термической конверсии биомассы.
К биотехнологиям относятся такие процессы, как: биогазовые технологии; производство этанола, бутанола, изобутанола; получение биодизельных топлив, жирных кислот, растительных углеводородов; производство биоводорода, получение тепловой энергии.
3.12.1. Биогазовые технологии. Биогаз – смесь метана и углекислого газа – продукт метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения
3.12.2. Производство этанола. Этанол, а также другие низшие спирты, альдегиды и кетоны – продукты спиртового брожения разнообразных сахаро– и крахмалосодержащих субстратов.
3.12.4. Биодизельное топливо имеет те же характеристики, что и обычные дизельные масла, которые могут использоваться в дизельных двигателях.
3.12.5. Получение тепловой энергии активным компостированием (микробное окисление). Использование этого метода для утилизации твердой биомассы и, прежде всего, твердых органических отходов также может внести существенный вклад в энергетику, в частности, в производство тепловой энергии.
Одна из особенностей решения этой проблемы в ХХI веке состоит в том, что энергопроизводство должно быть экологически чистым.
Таблица. 3-5
Прогноз роста скоростей вклада возобновляемых источников энергии в мировой энергетический баланс (%) [3–5]
Скорость прироста вклада биомассы в энергобаланс мира намного меньше, чем у других типов возобновляемых источников энергии. Но вклад биомассы в 2001 году составлял 1.1–1.2 млрд. тонн нефтяного эквивалента (н. э.) при общем вкладе всех ВИЭ – 1.36 млрд. тонн н. э. при общем производстве энергии в мире – 10 млрд. тонн н. э.
К 2040 году общее потребление энергии в мире прогнозируется на уровне 13.5 млрд. тонн н. э. (100 %), вклад всех ВИЭ к этому периоду – 47,7 % или 6.44 млрд. тонн н. э., тогда как вклад биомассы составит 23,8 % или 3.21 млрд. тонн н. э. [3–5].
В последние годы в опубликованных многочисленных глобальных энергетических сценариях была включена устойчивая роль возобновляемой энергетики для энергетической обеспеченности, и вклад биомассы для этих целей может составить:
от 59 до 145 х 1018дж к 2025 году и от 94 до 280 х 1018дж к 2050 г.
В 2003 году вклад биомассы в общий энергобаланс Европейского Союза (15 стран) составил 3,6 %, что несколько выше, чем все остальные возобновляемые источники энергии (3,4 %), но их доля различна: так, в Австрии она равна 12, в Швеции – 18, в Финляндии – 23 %.
К 2030 году этот вклад планируется увеличить до 19 % (27 стран ЕС). [3-53].
Таблица. 3-6
Рост вклада биомассы в общее потребление энергии в отдельных станах. [3–6]
Основные направления использования биомассы в целях энергетики Европейского Союза [7]:
1. Производство пеллет и древесной щепы (прямое сжигание).
2. Газификация и пиролиз («синтез»– газ или по– европейски – «син-газ»», метанол для транспорта).
3. Производство биоэтанола.
4. Производство биодизельного топлива.
6. Производство биоводорода.
7. Производство биогаза
Таблица. 3–7. Перспективы потребления биотоплив в Европе.
2000 – 0.9 млн. тонн нефт. экв./год
2005 – 5.0 «««
2010 – 17.0 «««
2020 – 37.0 «««
при стоимости 350–450 Евро за 1 тонну нефтяного эквивалента.
Большая часть накапливаемой биомассы, постепенно трансформируясь, главным образом, в результате сложных трофических (пищевых) связей, в конечном итоге окисляется до СО2. По законам сохранения энергии этот процесс сопровождается выделением энергии, которая рассеивается в окружающую среду.
Глобальные экологические тенденции подталкивают к более совершенным и безопасным для здоровья человека способам производства, к уменьшению отходов, к уменьшению загрязнений от транспорта, к сохранению естественных ландшафтов и лесов, к рассредоточенному производству энергии и сокращению эмиссии парниковых газов [3–8].
Важная роль в решении этих проблем отводится производству и использованию биотоплив.
В 2000 году мировой рынок биотоплив оценивался в сумме 866 миллионов долл. США. В 2004 году он составил 1.28 млрд долл. И к 2013 году – 2.14 млрд. долл. США.
Прогнозируется, что во втором десятилетии в производство биотоплив будет инвестировано около 18 млрд. долл.
