Biomasa

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 28. září 2020; kontroly vyžadují 20 úprav .

Biomasa nebo biomateriál  je celková hmota rostlinných a živočišných organismů přítomných v biogeocenóze určité velikosti nebo úrovně.

Biomasa Země je 2420 miliard tun [1] . Lidé poskytují asi 350 milionů tun biomasy v živé hmotnosti, nebo asi 100 milionů tun, pokud jde o suchou biomasu - zanedbatelné množství ve srovnání s celou biomasou Země.

Složení zemské biomasy

Organismy kontinentální části

Oceánské organismy

podzemní organismy

Většina zemské biomasy je tedy soustředěna v pozemských lesích. Na souši převládá masa rostlin a v oceánech a pod povrchem země masa živočichů a mikroorganismů. V oceánech je však tempo růstu biomasy mnohem vyšší.

Obrat biomasy

Pokud vezmeme v úvahu nárůst biomasy na již existující hmotu, získáme následující ukazatele:

Intenzivní dělení mikroskopických buněk fytoplanktonu, jejich rychlý růst a krátká doba existence přispívají k rychlému obratu oceánské fytomasy, který nastává v průměru za 1–3 dny, zatímco úplná obnova suchozemské vegetace trvá 50 a více let. Proto i přes malou velikost oceánské fytomasy je roční celková produkce jí tvořená srovnatelná s produkcí suchozemských rostlin. Malá hmotnost rostlin oceánů je způsobena tím, že je zvířata a mikroorganismy sežerou během několika dní, ale také jsou během několika dní obnoveny.

Při fotosyntéze se v biosféře ročně vytvoří asi 150 miliard tun suché organické hmoty. V kontinentální části biosféry jsou nejproduktivnější stepi a blízkovodní prostory, dále dešťové a subtropické lesy mírného pásma, v oceánské části ústí řek (ústí řek rozšiřujících se směrem k moři) a řasové lesy, stejně jako např. zóny hlubokého stoupání vody - vzlínání. Nízká produktivita rostlin je charakteristická pro otevřený oceán, pouště a rovníkové lesy.

Využití biomasy v energetice

Biomasa je po ropných břidlicích , uranu , uhlí , ropě a zemním plynu šestým nejhojnějším dostupným planetárním zdrojem energie . Přibližně celková biologická hmota Země se odhaduje na 2,4⋅10 12 tun.

Biomasa je po přímé sluneční , větrné , vodní a geotermální energii pátým nejproduktivnějším obnovitelným zdrojem energie. Každý rok se na zemi vytvoří asi 170 miliard tun primární biologické hmoty a přibližně stejný objem se zničí.

Biomasa je největším obnovitelným zdrojem z hlediska využití ve světové ekonomice (více než 500 milionů tun referenčního paliva ročně)

Biomasa se používá k výrobě tepla , elektřiny , biopaliv , bioplynu ( metan , vodík ).

Hlavní část palivové biomasy (až 80 %), především dřevo, se v rozvojových zemích využívá k vytápění domácností a vaření.

Příklady

V roce 2002 instaloval energetický průmysl USA 9 733 MW kapacity na výrobu biomasy. Z toho 5886 MW pracovalo na lesním a zemědělském odpadu, 3308 MW pracovalo na tuhém komunálním odpadu, 539 MW na ostatních zdrojích.

V roce 2003 byla 4 % veškeré energie v USA vyrobena z biomasy.

V roce 2004 se celosvětově vyráběla elektřina z elektráren na biomasu o celkové kapacitě 35 000 MW.

Evropské země v současnosti experimentují s pěstováním energetických lesů pro produkci biomasy. Na velkých plantážích se pěstují rychle rostoucí dřeviny: topol , akát , eukalyptus a další. Bylo testováno asi 20 druhů rostlin. Plantáže lze kombinovat, když se mezi řadami stromů pěstují jiné plodiny, například topol se kombinuje s ječmenem . Období střídání energetických lesů je 6-7 let.

Biomasa je pyrolyzována za vzniku kapalných biopaliv , metanu a vodíku . Je možné využít různé suroviny: odpadní dřevo, slámu , kukuřičné šustí atd. Z pšeničné slámy se získává až 58 % biopaliv, 18 % uhlí a 24 % plynů.

Rozšířené je použití palivových pelet  – tuhé palivo z odpadů dřevozpracujícího a zemědělského průmyslu.

Kapalná biopaliva

Z olejnatých semen se esterifikací extrahovaného rostlinného oleje vyrábí různé motorové nafty ( bionafta ) . Probíhá výzkum pěstování vysoce produktivních plantáží olejných řas.

Fermentací produktů obsahujících cukr a škrob ( obiloviny , brambory , cukrová řepa ) a předběžnou hydrolýzou v případě použití rostlinných materiálů obsahujících celulózu ( dřevo , sláma , rostlinný odpad) se získává etanol ( bioetanol ). Etanol se používá jako motorové palivo v čisté formě a ve směsi s benziny se používá k výrobě etylterc-butyletheru  , kvalitního paliva pro benzínové motory, které je na rozdíl od methylterc-butyletheru částečně biopalivo .

Zplyňování biomasy

Z 1 kilogramu biomasy lze získat asi 2,5 m 3 generátorového plynu, jehož hlavními hořlavými složkami jsou oxid uhelnatý (CO) a vodík (H 2 ). V závislosti na způsobu provádění zplyňovacího procesu a surovině je možné získat nízkokalorický (silně balastní) nebo středně kalorický generátorový plyn.

Bioplyn se získává ze zvířecího hnoje fermentací metanu . Bioplyn se skládá z 55-75 % metanu a 25-45 % CO 2 . Z tuny chlévské mrvy (v sušině) se získá 250-350 metrů krychlových bioplynu. Světovým lídrem v počtu provozovaných bioplynových stanic je Čína .

Skládkový plyn  je jednou z odrůd bioplynu. Získává se na skládkách z komunálního domovního odpadu. Ve Spojených státech bylo v roce 2002 v provozu 350 zařízení na skládkový plyn, v Evropě  - 750, celkem ve světě - 1152, celkové množství vyrobené energie bylo 3929 MW, objem zpracovaného odpadu byl 4548 milionů tun.

Zdroje

Rusko ročně nashromáždí až 300 milionů tun suchého ekvivalentu organického odpadu: 250 milionů tun v zemědělské produkci, 50 milionů tun ve formě domovního odpadu .

Spojené státy na volné půdě mohou ročně vypěstovat 1,3 miliardy tun biomasy ( Switchgrass  - odrůdy prosa ). Z této biomasy je možné získat biopaliva v množství odpovídajícím 4,5 milionu barelů ropy denně.

Poznámky

  1. ↑ § 45. Biosféra a její struktura - Obecná biologie: Učebnice pro 11. ročník . Získáno 7. září 2013. Archivováno z originálu 28. září 2013.
  2. ↑ Hluboko uvnitř Země je překvapivé množství života. Stokrát více hmoty než celé lidstvo - dnešní vesmír . Získáno 2. února 2021. Archivováno z originálu dne 28. ledna 2021.