Технологічна біоенергетика

РОЗДІЛ 9

Технологічна біоенергетика

РОЗДІЛ 9

9.1. Біометаногенез

Контрольні запитання

Необхідність розробки нових і ефективних способів виробництва енергетичних носіїв і заповнення сировинних ресурсів стала особливо актуальною в останні десятиліття через відчутний дефіцит сировини і енергії в глобальному масштабі та підвищення вимог до екологічної безпеки технологій.

Підвищений інтерес до технологічної біоенергетики – науки про шляхи і механізми трансформації енергії в біологічних системах, обумовлений багатьма причинами. Енергоозброєність є фактором, що визначає рівень розвитку суспільства. Останнім часом для порівняння ефективності тих або інших процесів і технологій все частіше вдаються до енергетичного аналізу, що набагато раніше використовується в екології. Основним завданням енергетичного аналізу є планування таких методів виробництва, які забезпечують найбільш ефективне споживання викопних і поновлюваних енергоресурсів, а також охорону навколишнього середовища. За історію розвитку людського суспільства споживання енергії, з розрахунку на одну людину, зросло більш ніж у 100 разів. Через кожних 10... 15 років світовий рівень споживання енергії практично подвоюється. В той же час запаси традиційних джерел енергії – нафти, вугілля, газу виснажуються. Крім того, спалювання викопних видів палив призводить до наростаючого забруднення навколишнього середовища. Тому стає дуже важливим отримувати енергію екологічно чистими технологіями. Невичерпним джерелом енергії на Землі є Сонце. Щороку на поверхню Землі з сонячною енергією поступає 3х20²⁴ Дж енергії. В той же час запаси нафти, вугілля, природного газу і урану, що розвідані, за оцінками еквівалентни 2,5x10²² Дж, тобто менш ніж за один тиждень Земля отримує від Сонця таку ж кількість енергії, що міститься у всіх запасах. Щороку у процесах фотосинтезу утворюється понад 170 млрд. т сухої речовини, а кількість енергії, що пов’язана з нею, більш ніж у 20 разів перевищує нинішнє річне енергоспоживання. Проте виникає питання, чи здатна енергетика, що заснована на використанні сонячного випромінювання, забезпечити всезростаючі енергетичні потребсуспільства. У глобальному масштабі сонячна енергетика здатна забезпечити сучасний і майбутній рівень енерговитрат людства. Так, величина сонячної енергії, що падає на неосвоєні території, наприклад, пустелі (близько 2 ⁷ км²), становить близько 5 10¹⁸ кВт/ч. При освоєнні цієї енергії хоча б з 5% к.к.д. рівень світового виробництва її можливо збільшити у 200 разів. Таким чином, за можливого народонаселення в 10 млрд. чоловік отримання енергії лише з поверхні зони пустель у 10... 12 разів перевищуватиме енергетичні потреби людства. При цьому передбачається зростання енергоспоживання з розрахунку на душу населення в 5 разів порівняно з існуючим рівнем.

Принципово важливе також освоєння сонячної енергії, що падає на поверхню морів і океанів. При цьому первинний процес перетворення сонячної енергії відбувається за рахунок синтезу біомаси фітопланктону; вторинний процес є конверсією біомаси в метан і метанол. Плантації мікроводоростей за оцінками фахівців є найбільш продуктивними системами: 50... 100 т/га в рік. Рослинний покрив Землі становить понад 1800 млрд. т сухої речовини, що утворена в процесах фотосинтезу лісовими, трав'яними і сільськогосподарськими екосистемами. Суттєва частина енергетичного потенціалу біомаси використовується людиною. Для сухої речовини простим способом перетворення біомаси в енергію є згорання, в процесі якого виділяється тепло, яке далі перетворюється на механічну або електричну енергію. Сира біомаса також може бути перетворена на енергію в процесах біометаногенеза і отримання спирту.

Наукові й аналітичні дослідження останніх десятиліть дозволяють зробити висновки, що найбільш ефективними і обнадійливими для великомасштабного перетворення сонячної енергії є методи, засновані на використанні біосистем. Серед цих методів – досить добре освоєні біологічні технології перетворення біомаси в енергоносії у процесах біометаногенеза.

Дата добавления: 2017-02-01