Biomassa-energia rinnovabile da piante e animali
La biomassa è materiale organico rinnovabile proveniente da piante e animali. La biomassa è stata la più grande fonte di consumo energetico totale annuale degli Stati Uniti fino alla metà del 1800. La biomassa continua ad essere un combustibile importante in molti paesi, specialmente per cucinare e riscaldare nei paesi in via di sviluppo., L’uso di combustibili da biomassa per il trasporto e per la produzione di elettricità è in aumento in molti paesi sviluppati come mezzo per evitare le emissioni di anidride carbonica derivanti dall’uso di combustibili fossili. Nel 2019, la biomassa ha fornito quasi 5 quadrilioni di unità termiche britanniche (Btu) e circa il 5% del consumo totale di energia primaria negli Stati Uniti.
La biomassa contiene energia chimica immagazzinata dal sole. Le piante producono biomassa attraverso la fotosintesi. La biomassa può essere bruciata direttamente per il calore o convertita in combustibili liquidi e gassosi rinnovabili attraverso vari processi.,v>
Fonte: Adattato da Nazionale di Educazione all’Energia di Progetto (di pubblico dominio)
Conversione di biomasse in energia
la Biomassa viene convertito in energia attraverso vari processi, tra cui
- combustione Diretta (masterizzazione) per la produzione di calore
- conversione Termochimica di produrre solidi, gassosi e liquidi combustibili
- la conversione Chimica per produrre combustibili liquidi
- conversione Biologica per produrre combustibili liquidi e gassosi
la combustione Diretta è il metodo più comune per la conversione di biomasse in energia utile., Tutta la biomassa può essere bruciata direttamente per il riscaldamento di edifici e acqua, per il calore di processo industriale e per la generazione di elettricità nelle turbine a vapore.
La conversione termochimica della biomassa comprende la pirolisi e la gassificazione. Entrambi sono processi di decomposizione termica in cui le materie prime della biomassa vengono riscaldate in recipienti chiusi e pressurizzati chiamati gassificatori ad alte temperature. Differiscono principalmente nelle temperature di processo e nella quantità di ossigeno presente durante il processo di conversione.,
- La pirolisi comporta il riscaldamento di materiali organici a 800-900oF (400-500 oC) nella quasi completa assenza di ossigeno libero. La pirolisi della biomassa produce combustibili come carbone, bioolio, diesel rinnovabile, metano e idrogeno.
- L’Hydrotreating viene utilizzato per elaborare bioolio (prodotto dalla pirolisi veloce) con idrogeno a temperature e pressioni elevate in presenza di un catalizzatore per produrre diesel rinnovabile, benzina rinnovabile e carburante per jet rinnovabile.,
- La gassificazione comporta il riscaldamento di materiali organici a 1.400–1700oF (800–900oC) con iniezioni di quantità controllate di ossigeno libero e / o vapore nella nave per produrre un monossido di carbonio e un gas ricco di idrogeno chiamato gas di sintesi o syngas. Syngas può essere utilizzato come combustibile per motori diesel, per il riscaldamento e per la generazione di elettricità nelle turbine a gas. Può anche essere trattato per separare l’idrogeno dal gas e l’idrogeno può essere bruciato o utilizzato nelle celle a combustibile. Il syngas può essere ulteriormente elaborato per produrre combustibili liquidi utilizzando il processo Fischer-Tropsch.,
Un processo di conversione chimica noto come transesterificazione viene utilizzato per convertire oli vegetali, grassi animali e grassi in esteri metilici di acidi grassi (FAME), che vengono utilizzati per produrre biodiesel.
La conversione biologica comprende la fermentazione per convertire la biomassa in etanolo e la digestione anaerobica per produrre gas naturale rinnovabile. L’etanolo è usato come carburante per veicoli. Il gas naturale rinnovabile-chiamato anche biogas o biometano-viene prodotto nei digestori anaerobici negli impianti di trattamento delle acque reflue e nelle operazioni lattiero-casearie e zootecniche., Si forma anche e può essere catturato dalle discariche di rifiuti solidi. Il gas naturale rinnovabile adeguatamente trattato ha gli stessi usi del gas naturale a combustibile fossile.
I ricercatori stanno lavorando su modi per migliorare questi metodi e per sviluppare altri modi per convertire e utilizzare più biomassa per l’energia.
Quanta biomassa viene utilizzata per l’energia?
Nel 2019, la biomassa ha fornito quasi 5 quadrilioni di British Thermal Units (Btu), pari a circa il 5% del consumo totale di energia primaria negli Stati Uniti., Di quel 5%, circa il 46% proveniva dal legno e dalla biomassa derivata dal legno, il 45% proveniva dai biocarburanti (principalmente etanolo) e il 9% proveniva dalla biomassa nei rifiuti urbani.
Gli importi, in trilioni di unità termiche britanniche (TBtu) e quote percentuali del totale degli Stati Uniti, la biomassa utilizzo di energia per settore di consumo nel 2019 sono stati
- industriale—2,451 TBtu—49%
- trasporti—1,410 fps TBtu—28%
- residenziale—529 TBtu—11%
- energia elettrica—448 TBtu—9%
- commerciale—146 TBtu—3%
industriale e dei trasporti conto per gli importi più elevati, in termini di contenuto energetico, e la più grande percentuale di azioni totale annuo degli stati UNITI biomassa consumo. Le industrie del legno e della carta utilizzano la biomassa nelle centrali di cogenerazione per il calore di processo e per generare elettricità per uso proprio., I biocarburanti liquidi (etanolo e diesel a base di biomassa) rappresentano la maggior parte del consumo di biomassa del settore dei trasporti.
I settori residenziale e commerciale utilizzano legna da ardere e pellet per il riscaldamento. Anche il settore commerciale consuma e, in alcuni casi, vende gas naturale rinnovabile prodotto negli impianti municipali di trattamento delle acque reflue e nelle discariche di rifiuti.
Il settore dell’energia elettrica utilizza rifiuti derivati dal legno e dalla biomassa per generare elettricità da vendere agli altri settori.
Ultimo aggiornamento: 28 agosto 2020