Fornybar energi |
Biobrensel Biomasse Geotermisk Hydroelektrisk Solar Tidevannsbølge Bølgebevegelse Vind |
Begrepet biomasse indikerer generelt et sett med animalske eller vegetabilske organismer som er tilstede i en viss mengde i et gitt miljø, for eksempel det akvatiske eller terrestriske miljøet.
I litteraturen er begrepet biomasse ofte utviklet og behandlet forskjellig avhengig av konteksten det settes inn i. Biomasser er spesielt viktige på to forskjellige felt: økologisk og fornybar energi , der de representerer en energikilde av biotisk opprinnelse.
Historisk sett ble begrepet biomasse introdusert på 1920- tallet . På den tiden prøvde vitenskapsmannen Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863–1945) å vurdere massen av alle levende ting. [1] Han presenterte først sine estimater i 1922 eller 1923, da han holdt sine geokjemiforelesninger i Paris [2] . Et essay til forelesningen ble publisert i 1924 på fransk . Etter nærmere vurdering fulgte Vernadsky opp med en liten bok på russisk . [3]
I sine refleksjoner brukte Vernadsky ennå ikke begrepet "biomasse": det ble introdusert et år senere. Introduksjonen av dette ordet kom takket være den tyske zoologen Reinhard Demoll (1882–1960). [4] Begrepet ble tatt opp i 1931 av oseanografen Lev Aleksandrovich Zenkevich (1889–1970):
"Biomasse (Demoll) indikerer mengden stoff som utgjøres av levende organismer per enhet av overflate eller volum." |
( Lev Aleksandrovich Zenkevich, Fiskemat i Barentshavet. (Innledning). Rapporter fra den første sesjonen til Statens oseanografiske institutt (Moskva, 14.-22. april 1931) [5] ) |
Zenkevich og før ham Demoll definerte biomasse som massen som alle levende organismer i et bestemt område besitter sammen. Her er den første definisjonen av begrepet økologisk biomasse, som fortsatt brukes.
Zenkevich påvirket den første vitenskapelige publikasjonen der ordet biomasse vises for første gang i tittelen. Denne studien er arbeidet til en russer. I 1934 publiserte vannbiologen Veniamin Grigor'evič Bogorov ( 1904–1971) sin studie Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus i Plymouth-området i 1930 . [5]
Bogorov jobbet med copepod -biomasse i Plymouth - vannet . Han identifiserte biomassen til en gitt populasjon, det vil si individer av en art innenfor et gitt område, som sammen danner et reproduktivt samfunn. Bogorovs studie viser at han målte biomassen først etter at de fangede organismene ble tørket med kalsiumklorid . [6] Han målte derfor tørrvekten deres. Dermed utviklet Bogorov en andre definisjon av det økologiske konseptet biomasse, [7] eller "tørr masse av alle individer i en populasjon" (1934).
Det europeiske direktivet, hentet fra all relatert lovgivning , definerer biomasse som "den biologisk nedbrytbare fraksjonen av produkter, avfall og rester av biologisk opprinnelse fra landbruk (inkludert vegetabilske og animalske stoffer), skogbruk og relaterte industrier, inkludert fiske og akvakultur , samt den biologisk nedbrytbare delen av industri- og byavfall". [8]
Biomassen og drivstoffet som stammer fra dem slipper ut i atmosfæren under forbrenning en mengde karbondioksid som omtrent tilsvarer den som tidligere ble absorbert av plantene under vekstprosessen. Karbondioksid i atmosfæren er hovedansvarlig for drivhuseffekten og den som akkumuleres i biomasse, selv om den allerede hadde vært i atmosfæren i tidligere år og tiår, på tidspunktet for kutting av biomassen ble alt absorbert i den og derfor ikke lenger konkurrerte til drivhuseffekten. Ved forbrenning av biomasser blir all karbondioksid akkumulert i dem øyeblikkelig gjeninnført i atmosfæren, og dette utslippet er spesielt uttalt når det gjelder skogbiomasse , dvs. ved forbrenning av trær, kanskje av høye stammer som har samlet karbondioksid i flere titalls eller hundrevis av år, kuttet ned med vilje for å bli brent. Hvis alle trærne som er felt og brent erstattes av andre, vil de i løpet av tiårene være i stand til å reabsorbere all karbondioksid som frigjøres ved forbrenning, og dette gjør at talsmenn for energibruk av skogbiomasse kan bli fortalt at bruken til energiformål gjør ikke forårsake utslipp av nytt karbondioksid.
På den annen side har biomasser følgende ulemper:
Biomasse kan karakteriseres av 3 forskjellige kriterier:
Avhengig av deres opprinnelse kan biomasser deles inn i:
Til slutt, på grunnlag av vitalitet, kan en levende biomasse , bestående av levende organismer , skilles fra en død biomasse bestående av døde organismer.
Planter har evnen til å transformere solenergi til kjemisk energi . Denne prosessen kan finne sted gjennom følgende fotosyntesereaksjon :
Den totale energieffektiviteten til karbohydratdannelse er representert av forholdet mellom oppnådd biomasse og tilgjengelig solenergi, med sistnevnte også avhengig av mengden stråling som fanges opp og effektiviteten til fotosyntesen. Energieffektiviteten til fotosyntesen avhenger av veien som følges på biokjemisk nivå (vi kan skille mellom planter av type C3 og type C4 ).
Biomasse består hovedsakelig av levende eller døde organismer, og en rekke forskjellige forbindelser. De kvantitativt viktigste forbindelsene fra et energisk synspunkt kan grupperes i tre klasser:
Biomasse står for 9% av primærenergibruken i verden (55 millioner TJ / år).
Utviklingsland henter 38 % av energibehovet sitt fra biomasse.
Fra gjæring av grønnsaker rike på sukker, som sukkerrør , rødbeter og mais , er det mulig å få etanol eller etylalkohol, som kan brukes som drivstoff for forbrenningsmotorer , og erstatte bensin . Fra oljebiomasser (som raps og soyabønner ) kan den såkalte biodiesel fås ved pressing og omforestring .
Gjennom en passende prosedyre er det også mulig å transformere biomasse av enhver art til BTL ( Biomasse til væske ), en biodiesel , hentet fra organisk avfallsmateriale eller produsert med dedikerte avlinger.
Utnyttelsen av ingen av disse kildene kan imidlertid se bort fra vurderinger av den samlede EROEI , dvs. på forholdet mellom oppnådd energi og energi brukt i produksjonen.
Det er flere: bioetanol, biodiesel, biometanol, biodimetyleter, syntetiske hydrokarboner, biohydrogen, vegetabilske oljer.
Noen negative konsekvenser fra et sosio-miljømessig synspunkt, knyttet til produksjon av biodrivstoff, er følgende:
En spesiell type biomasse er treaktig eller urteaktig dyrket gjennom raskt voksende avlinger, som miscanthus og poppel , for å drive biomassekraftverk .
Blant forsøkene med denne typen biomasse ser det ut til at en svært lovende ressurs er miscanthus. Ifølge estimater fra Environmental Research Institute of Wales, hvis miscanthus ble plantet på 10 % av europeisk dyrkbar jord, kunne det gi opptil 9 % av elektrisiteten som forbrukes av hele kontinentet. I Italia utføres eksperimenter på miscanthus av ENEA på Sicilia .
I tillegg til dyrkede grønnsaker, kan planteavfall og animalsk kloakk også utsettes for fordøyelse eller anaerob gjæring (dvs. i fravær av oksygen ). Biomassen lukkes i en koker (for eksempel laget med UASB- teknologi ) hvor det utvikles mikroorganismer som med gjæringen av avfallet danner den såkalte biogassen . Etter rensebehandlingen kan dette brukes som drivstoff, brensel til oppvarming eller kjøling og til produksjon av elektrisitet . Energi kan også hentes fra avfall som samles inn i byer .
Produksjonen av økologisk trevirke og tørr biomasse hentet fra rasjonell utnyttelse av skoger får stadig større betydning og hvert år . Tørr biomasse og økologisk trevirke for å kalles slikt må ha disse egenskapene:
Siden begynnelsen av århundret har bruken av biomasse som drivstoff til oppvarming hatt en betydelig økning i Europa og Kina, hovedsakelig takket være pellets . I 2010 i Europa er det anslått at det ble forbrukt 10 millioner tonn pellets, som i 2020 vil dobles til mer enn 23. I Kina vil det i samme tidsrom gå fra 1 million tonn til 10 millioner. Totalt på verdensbasis vil det gå fra 15 millioner tonn i 2010 til 45 millioner tonn i 2020. I Italia har forbruket gått fra en bruk på mindre enn 100 000 tonn i 1999 til mer enn 3 000 000 tonn i 2015. [10]
# | Land | 2020 |
---|---|---|
1 | Kina | 17784 |
2 | Brasil | 15228 |
3 | India | 10518 |
4 | forente stater | 9916 |
5 | Storbritannia | 5393 |
6 | Sverige | 4402 |
7 | Thailand | 3835 |
8 | Tyskland | 2674 |
9 | Finland | 2481 |
10 | Canada | 2360 |
11 | Danmark | 1990 |
12 | Indonesia | 1775 |
1. 3 | Japan | 1470 |
14 | Russland | 1370 |
15 | Frankrike | 1339 |
16 | Italia | 1174 |
17 | Østerrike | 1085 |
18 | Guatemala | 1029 |
19 | Cuba | 951 |
20 | Spania | 855 |
21 | Sør-Korea | 822 |
22 | Mexico | 811 |
23 | Malaysia | 798 |
24 | Polen | 797 |
25 | Australia | 678 |
26 | Portugal | 646 |
27 | Nederland | 624 |
28 | Belgia | 591 |
29 | Tyrkia | 533 |
30 | Tsjekkisk Republikk | 472 |
31 | Pakistan | 423 |
32 | Uruguay | 423 |
33 | Chile | 410 |
34 | Ungarn | 397 |
35 | Taiwan | 393 |
36 | Vietnam | 378 |
37 | Filippinene | 339 |
38 | Colombia | 316 |