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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Biomasse: energia pulita per il futuro. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Cos'è la biomassa? La biomassa è materia organica come legno, grano, rifiuti animali. Immagazzinano l'energia del sole, che si deposita attraverso la fotosintesi. Energia da biomassa - energia contenuta nei rifiuti agricoli (polpa di barbabietola da zucchero, pula di grano, paglia e lolla di riso, gusci di noci, ecc.), rifiuti della lavorazione del legno (segatura, trucioli, rottami), rifiuti domestici (carta da macero e rifiuti domestici), piante in crescita (pioppi, salici, erbe varie), rifiuti contenenti metano (letame, acque inquinate, ecc.). Come si può utilizzare la biomassa? L'energia della biomassa può essere utilizzata per generare elettricità, calore o carburanti liquidi per il trasporto come l'etanolo e altri carburanti a base di alcol. Gli esseri umani hanno utilizzato la biomassa per riscaldare e cucinare per migliaia di anni. Come viene utilizzata la biomassa? Negli Stati Uniti, l'uso della biomassa oggi fornisce fino al 4% della produzione di energia (0% in Ucraina). Si ritiene che questa cifra possa essere aumentata al 20%. Poiché questo è il contributo delle centrali nucleari all'industria energetica statunitense, si ritiene che l'uso della biomassa possa sostituire completamente l'energia nucleare. Inoltre, gli esperti americani ritengono che la produzione di combustibile da biomasse possa ridurre del 50% le esportazioni di petrolio. Varie tipologie di rifiuti si accumulano costantemente in tutto il mondo: milioni di tonnellate di rifiuti agricoli inquinano la terra, montagne di segatura, carta straccia, rifiuti domestici aspettano di essere lavorati. Contengono gas, carburante per auto, elettricità. E tutte queste sono fonti energetiche rinnovabili. Quali sono i vantaggi della biomassa? economico Uno dei maggiori vantaggi della biomassa nelle zone rurali è lo sviluppo della sua lavorazione. La biomassa è ingombrante e non ha senso trasportarla su lunghe distanze, la lavorazione della biomassa dovrebbe essere concentrata dove cresce il grano. Il numero di posti di lavoro per la produzione di gas, carburante ed elettricità può essere enorme. Ad esempio, il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti stima che ogni milione di galloni (circa 4 milioni di litri) di etanolo prodotto ogni anno fornirà 17000 posti di lavoro. La produzione di carburante ed elettricità consentirà agli agricoltori di ricevere un reddito stabile e di ridurre la dipendenza dalle forniture di petrolio dall'estero (quanto è importante per l'Ucraina!). Nella protezione dell'ambiente L'uso dell'energia da biomassa mitigherà il cambiamento climatico, ridurrà le piogge acide, l'erosione del suolo, l'inquinamento idrico e la pressione sul paesaggio, fornirà condizioni migliori per la vita animale e la crescita delle foreste. Il cambiamento climatico preoccupa le persone di tutto il mondo. Le attività umane, in particolare quelle associate alla combustione di combustibili, rilasciano nell'atmosfera centinaia di milioni di tonnellate di gas come anidride carbonica e metano. La concentrazione di questi gas nell'atmosfera modifica il clima terrestre, distruggendo l'intera biosfera che sostiene la vita. Le tecnologie energetiche della biomassa contribuiranno a ridurre al minimo questo impatto. Raccogliendo il metano (che è 20 volte più dannoso dell'anidride carbonica) dai rifiuti, ne impediamo la fuoriuscita nell'atmosfera e lo facciamo funzionare per generare elettricità o nei veicoli. Tutte le piante conservano il carbonio nelle radici o negli steli durante la loro vita. Se una pianta marcisce nel terreno, il suo carbonio viene utilizzato da altre piante. Questo è il cosiddetto ciclo chiuso del carbonio. Anche quando vengono raccolte, le radici delle piante rimangono nel terreno, stabilizzano il suolo e trattengono il carbonio. Pioggia acida Le piogge acide si verificano quando i combustibili fossili vengono bruciati, rilasciando zolfo e ossidi di azoto. Portano alla distruzione della vita nei corpi idrici e influenzano la vita di persone e animali. Poiché la biomassa non contiene impurità di zolfo, anche la co-combustione della biomassa con il carbone può ridurre il rilascio di zolfo nell'atmosfera. Erosione del suolo e inquinamento delle acque L'uso della biomassa può ridurre l'inquinamento dell'acqua in vari modi. Innanzitutto, devi coltivare più piante nelle zone di pianura e costiere. Le piante stabilizzano il suolo, ne riducono l'erosione e prevengono la lisciviazione di varie sostanze dal suolo. La presenza di piante protegge gli ecosistemi acquatici, migliora le condizioni di vita di vari organismi acquatici, come i pesci. In secondo luogo, l'uso della biomassa riduce l'inquinamento delle acque attraverso il legame del metano (batteri anaerobici). Attualmente, gli ammendanti vengono venduti agli agricoltori che contengono batteri anaerobici. L'uso di tali condizionatori consente di legare e drenare i rifiuti liquidi degli allevamenti, trasformandoli in un materiale più conveniente per ulteriori lavorazioni. Ridurre la pressione sul paesaggio Negli Stati Uniti vengono prodotti ogni anno fino a 350 milioni di tonnellate di rifiuti agricoli. Utilizzando almeno una parte di questi rifiuti per la produzione di etanolo, riduciamo significativamente la quantità di rifiuti che entrano nel suolo delle aree agricole. Come creare elettricità dalla biomassa? La combustione diretta è il metodo più diretto e semplice per ottenere l'energia contenuta nella biomassa. Tipicamente, le caldaie a combustione producono vapore utilizzato nei processi industriali o producono direttamente energia elettrica. Producono anche calore che può essere utilizzato per riscaldare case, serre, ecc. La tecnologia per bruciare la biomassa è la stessa del carbone. Inoltre, la biomassa può essere bruciata insieme al carbone nelle caldaie esistenti. Un metodo più recente è la gassificazione. Invece di bruciare la biomassa dalla fase solida si trasforma in una fase gassosa. Questo gas viene bruciato al posto del gas domestico nei trasporti, nelle applicazioni industriali o convertito in combustibile sintetico. Le tecnologie di quest'ultimo processo non sono state ancora completamente esplorate. Come ottenere l'etanolo dalla biomassa? L'etanolo viene prodotto trasformando l'amido contenuto nella biomassa degli scarti alimentari (cereali, patate, barbabietole, scarti di produzione dello zucchero) in alcool. Il processo di fermentazione è lo stesso della produzione di alcolici: il lievito e il calore fanno sì che gli zuccheri complessi si scompongano in zuccheri più semplici. In questo modo, negli Stati Uniti vengono prodotti fino a 5 milioni di tonnellate di etanolo all'anno. Un processo più recente, che non è stato ancora utilizzato, è la lavorazione della cellulosa contenuta in scarti di legno, massa erbacea, scarti agricoli. La cellulosa è una forma di carboidrato e può essere scomposta in zuccheri più semplici. Il processo può avere un'applicazione più ampia rispetto al precedente, poiché può utilizzare una gamma più ampia di rifiuti. Poiché l'etanolo ha proprietà chimiche diverse rispetto alla benzina, deve essere gestito in modo diverso. Ad esempio, l'etanolo evapora meno facilmente della benzina. Ciò significa che l'avviamento a freddo dei motori diventa un problema nelle applicazioni. Pertanto, i motori per l'etanolo devono essere progettati in modo diverso rispetto alla benzina. Inoltre, poiché l'etanolo è un prodotto organico, si deteriora molto più velocemente della benzina. Pertanto, ha senso utilizzare etanolo miscelato con benzina (dal 10% di etanolo al 90% di benzina). Una tale miscela fornisce un rilascio molto minore di sostanze come monossido di carbonio, anidride carbonica, anidride solforosa nell'atmosfera rispetto alla benzina pura. Riassunto L'uso della biomassa è una promettente fonte di energia rinnovabile. Non solo può migliorare la protezione dell'ambiente, ma anche fornire un gran numero di posti di lavoro per le zone rurali. Finora, l'uso della biomassa non è stato ampiamente commercializzato perché l'uso di combustibili fossili è ancora più economico. Ma man mano che i depositi si esauriscono, i combustibili fossili diventeranno più costosi e l'uso della biomassa sarà economicamente competitivo nel XNUMX° secolo.
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