biomassa—förnybar energi från växter och djur
biomassa är förnybar organiskt material som kommer från växter och djur. Biomassa var den största källan till den totala årliga amerikanska energiförbrukningen fram till mitten av 1800-talet. biomassa fortsätter att vara ett viktigt bränsle i många länder, särskilt för matlagning och uppvärmning i utvecklingsländer., Användningen av biomassabränslen för transport och elproduktion ökar i många utvecklade länder som ett sätt att undvika koldioxidutsläpp från användning av fossila bränslen. I 2019 tillhandahöll biomassa nästan 5 quadrillion British thermal units (Btu) och cirka 5% av den totala primärenergianvändningen i USA.
biomassa innehåller lagrad kemisk energi från solen. Växter producerar biomassa genom fotosyntes. Biomassa kan brännas direkt för värme eller omvandlas till förnybara flytande och gasformiga bränslen genom olika processer.,V>
källa: anpassad från National Energy Education Project (public domain)
konvertera biomassa till energi
biomassa omvandlas till energi genom olika processer, inklusive
- direkt förbränning (bränning) för att producera värme
- termokemisk omvandling för att producera fast, gasformigt och flytande bränslen
- kemisk omvandling för att producera flytande bränslen
- biologisk omvandling för att producera flytande och gasformiga bränslen
direkt förbränning är den vanligaste metoden för omvandling av biomassa till användbar energi., All biomassa kan brännas direkt för uppvärmning av byggnader och vatten, för industriell processvärme och för elproduktion i ångturbiner.
termokemisk omvandling av biomassa innefattar pyrolys och förgasning. Båda är termiska sönderdelningsprocesser där biomassa råmaterial upphettas i slutna, trycksatta kärl som kallas gassifiers vid höga temperaturer. De skiljer sig huvudsakligen i processtemperaturerna och mängden syre som finns närvarande under omvandlingsprocessen.,
- pyrolys innebär uppvärmning av organiska material till 800–900oF (400-500 oC) i den nära fullständiga frånvaron av fritt syre. Biomassa pyrolys producerar bränslen som kol, bioolja, förnybar diesel, metan och väte.
- Hydrotreating används för att bearbeta bioolja (producerad av snabb pyrolys) med väte under förhöjda temperaturer och tryck i närvaro av en katalysator för att producera förnybar diesel, förnybar bensin och förnybar flygbränsle.,
- förgasning innebär uppvärmning av organiska material till 1,400-1700oF (800-900oC) med injektioner av kontrollerade mängder fritt syre och/eller ånga i kärlet för att producera en kolmonoxid och vätgasrik gas som kallas syntesgas eller syngas. Syngas kan användas som bränsle för dieselmotorer, för uppvärmning och för elproduktion i gasturbiner. Det kan också behandlas för att separera vätet från gasen, och vätet kan brännas eller användas i bränsleceller. Syngasen kan bearbetas ytterligare för att producera flytande bränslen med hjälp av Fischer-Tropsch-processen.,
en kemisk omvandlingsprocess som kallas transesterifiering används för att omvandla vegetabiliska oljor, animaliska fetter och fetter till fettsyrametylestrar (FAME), som används för att producera biodiesel.
biologisk omvandling innefattar jäsning för att omvandla biomassa till etanol och anaerob matsmältning för att producera förnybar naturgas. Etanol används som fordonsbränsle. Förnybar naturgas—även kallad biogas eller biometan-produceras i anaeroba smältare vid avloppsreningsverk och vid mjölk-och boskapsoperationer., Det bildas också i och kan fångas från fasta avfallsdeponier. Korrekt behandlad förnybar naturgas har samma användningsområden som naturgas från fossila bränslen.
forskare arbetar på sätt att förbättra dessa metoder och utveckla andra sätt att omvandla och använda mer biomassa för energi.
hur mycket biomassa används för energi?
under 2019 tillhandahöll biomassa nästan 5 quadrillion British thermal units (BTU), vilket motsvarar cirka 5% av den totala primärenergianvändningen i USA., Av dessa 5% kom omkring 46% Från trä och träbaserad biomassa, 45% Från biobränslen (främst etanol) och 9% från biomassan i kommunalt avfall.
beloppen, i trillion British thermal units (TBtu), och procentuella andelar av totalt USA, biomassaenergianvändning genom att konsumera sektorn i 2019 var
- industriell—2,451 TBtu—49%
- transport—1,410 TBtu—28%
- bostäder—529 TBtu—11%
- elkraft—448 TBtu—9%
- kommersiell—146 TBtu—3%
industri-och transportsektorerna står för de största beloppen, när det gäller energiförbrukning och energiförbrukning.innehåll och största procentandel av den totala årliga amerikanska biomassaförbrukningen. Träprodukterna och pappersindustrin använder biomassa i kraftvärmeverk för processvärme och för att generera el för eget bruk., Flytande biobränslen (etanol och biomassabaserad diesel) står för större delen av transportsektorns biomassaförbrukning.
bostads-och handelssektorn använder ved och träpellets för uppvärmning. Den kommersiella sektorn förbrukar också, och i vissa fall, säljer förnybar naturgas som produceras vid kommunala avloppsreningsanläggningar och vid avfallsdeponier.
elsektorn använder trä-och biomassaavfall för att generera el till försäljning till andra sektorer.
Senast uppdaterad: 28 augusti 2020