Категория: Биоэнергия

ЭНЕРГИЯ И ДЕНЕЖНЫЕ ЗАТРАТЫ

Хотя ранее говорилось о том, что привлекательность процессов по производству биотоплива будет определяться не столько энергетически­ми затратами, сколько денежными расходами, непосредственное сравне­ние этих двух категорий расходов по отдельным продуктам прояснит отношения между денежными и энергетическими затратами в экономи­ке. На рисунке 15 дается раскладка этих двух категорий расходов. Де­нежные расходы касаются травяного силоса, производимого в Велико­британии, а затраты энергии касаются кукурузного силоса, производи­мого в США; это сравнение следует принимать как приблизительное вследствие различных технологий возделывания культур в этих странах.

Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки

Роль энергии. Ежегодное мировое потребление нефти для производ­ства энергии составляет 7000 млн. т (с пересчетом на нефть других ис­точников энергии). Торговля энергоносителями по объему превосхо­дит все прочие статьи. Значение энергии не нуждается в комментариях, так как ни один вид человеческой деятельности не может осуществлять­ся без использования тех или других форм энергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Широкий интерес к использованию биоэнергии был частично вызван опасениями относительно будущих запасов энергии. Возможная роль продуктов фотосинтеза как источников энергии должна рассматри­ваться на фоне основных отраслей мировой промышленности, занимаю­щихся добычей и переработкой традиционных видов топлива. Для обес­печения будущих потребностей в энергии необходимы новые крупные источники энергии. Энергия из биомассы вряд ли составит сколько-ни­будь значительную долю в общем потреблении энергии.

АНАЭРОБНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ

Некоторые органические молекулы биомассы могут подвергаться анаэробному разложению в результате деятельности микроорганизмов. Основные продукты распада — диоксид углерода, метан и большое чис­ло микробных клеток. В природе этот процесс протекает в гнилостной среде. С прошлого века его использовали для обработки больших коли­честв шлама (осадка сточных вод). Главное преимущество этого мето­да — сокращение числа и обезвоживание твердых частиц стока, а также снижение количества твердых частиц вторичного отстоя очистительных установок.

АНАЛИЗ СТЕПЕНИ РИСКА

Важным элементом в развитии использования возобновляемых ви­дов энергии является риск, связанный с основной альтернативой источ­никам энергии на земном шаре в будущем — ядерной энергией. Риск, или возможные отрицательные последствия для человечества, связанные с использованием биомассы, а также изготовленных из нее видов топли­ва, часто считаются незначительными, но многие знают разрушительные возможности бесконтрольного процесса ядерного распада. Возможности риска, связанные с использованием возобновляемых видов топлива при производстве и использовании их в масштабах, аналогичных масштабам использования ископаемых видов топлива, исследовались сравнительно мало, но этот фактор следует принимать во внимание.

Масштабы, эффективность и плотность использования энергии

Использование энергии в определенных целях предполагает учет трех основных факторов: наличия достаточных запасов энергии, эффек­тивности и нормы ее использования. Продуктивность представляет собой сочетание указанных трех факторов. Изобилие энергии. Здесь снова можно провести аналогию между живыми клетками и экономическими системами. В качестве топлива клетки используют неорганические молекулы (хемодитотрофы), орга­нические молекулы (гетеротрофы) или солнечную радиацию (фотоауто — трофы). Однако источник энергии — только один из многих факторов, ограничивающих рост организмов в биосфере: часто более важные лимитирующие факторы — температура, питательные вещества, вода и болезнй.

РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА

Масла, парафин, смолы и другие растворимые в растворителях сое­динения встречаются во всех растениях. Маслянистые соединения могут составлять до 40—50% биомассы, и они относительно легко экстраги­руются. Эти соединения — сырье для многих отраслей мировой промыш­ленности (табл. 31). Они используются человеком в пищу, в качестве корма для животных, пищевых добавок, душистых веществ, а также как сырье для производства широкого ассортимента товаров.

СОЦИАЛЬНЫЙ АСПЕКТ

Потребность в площадях. В этом разделе рассматриваются вопро­сы, связанные с безопасностью использования биоэнергии для людей и окружающей среды. Уровень безопасности является значительным, и этот фактор может перевесить все остальные возражения против исполь­зования этого вида топлива. В главе 2 было показано, что теплотворная способность материалов, получаемых человеком в сельском и лесном хозяйстве, равна примерно четверти общей энергии топлива, используе­мого человеком.

История вопроса потребления и стоимости энергии

Потребление энергии в Англии. Потребление энергии и экономиче­ский рост находятся в тесной связи [9, 12, 13]. Индустриализация тре­бует увеличения количества топлива с высокой теплотворной способ­ностью. Энергия должна быть дешевой и доступной как с точки зрения стоимости, так и с точки зрения требующихся затрат труда.

ПРОИЗВОДСТВО БИОЛОГИЧЕСКОГО ВОДОРОДА

Химия. Образование водорода происходит в живых клетках в про­цессе фотосинтетического расщепления воды в ходе фотохимических светочувствительных реакций с использованием водородных доноров, иных, чем вода (например, соли или эфиры яблочной кислоты, ацетаты), а также в ходе различных других катаболических реакций, таких, как анаэробное разложение. Мы рассмотрим только первый тип реакции, так как второй тип предполагает использование уже готовых органиче­ских молекул, а третий тип частично затронут в разделе, описывающем разложение, где образование водорода/представлено как нарушение хода процесса.