Um Biomasse für energetische Zwecke zu nutzen, muss sie zunächst in eine praktischere Form für Transport und Nutzung umgewandelt werden. Einige Beispiele für die endgültige Form der Energie aus Biomasse sind Holzkohle, Briketts, Methangas, Ethanol und Elektrizität.
Der Begriff Biomasse umfasst eine Vielzahl von Materialien und Prozessen. Die verschiedenen Biomasse-Umwandlungstechnologien reichen von den einfachsten und traditionellen Verfahren bis hin zu komplexen und hocheffizienten Methoden; Sie können sehr schädlich für die Umwelt oder sehr vorteilhaft sein. Technologien zur Umwandlung von Biomasse sind in drei Prozesse unterteilt: direkte Verbrennung, thermochemische und biochemische.
Direkte Verbrennungsprozesse
Holzkohle ist eine Quelle von Biomasse Energie. Ray García (Flickr) Der thermo-chemische Prozess ist derjenige, der für die Produktion von Kohle verwendet wird. Die Biomasse wird unter kontrollierten Bedingungen verbrannt, wodurch ihre chemische Struktur in gasförmige, flüssige und / oder feste Verbindungen zerfällt. Das Endprodukt ist konzentrierter und kann in Form von Gas, Flüssigkeit oder Feststoff vorliegen. Der grundlegende thermo-chemische Prozess wird Pyrolyse oder Carbonisierung genannt und beinhaltet:
- Produktion von Holzkohle: Es ist der häufigste Prozess der thermochemischen Umwandlung der mittleren Temperatur. Die Verbrennung ist unvollständig in diesem Prozess aufgrund der Einschränkung der Luft beim Verbrennen der Biomasse, wodurch ein fester Rückstand entsteht, der als Kohle bekannt ist. Die Kohle hat eine höhere Energiedichte als das ursprüngliche Brennholz, erzeugt keinen Rauch und ist Brennholz für den Hausgebrauch überlegen. Normalerweise stammt Kohle aus Holz, aber sie kann auch aus der Kokosnussschale und einigen landwirtschaftlichen Rückständen gewonnen werden. Die zur Herstellung von Holzkohle verwendeten Systeme sind:
- Bodenofen: Es ist der älteste und am meisten genutzte Erdofen. Es handelt sich um eine Ausgrabung im Boden, wo die Biomasse so platziert wird, dass sie später mit Erde und Vegetation bedeckt wird, um die vollständige Verbrennung zu verhindern.
- Mauerwerk: Sie sind aus Erde, Lehm und Ziegeln gebaut, im Grunde haben sie die gleiche Funktion wie die Erdöfen.
- Retorten: Sie sind die modernsten Öfen heutzutage und bestehen aus Stahl, sie sind komplexer zu bedienen und besser als die vorherigen, dies erhöht die Investitionskosten im Vergleich zu den älteren erheblich. Im Gegensatz zu den traditionellen sind sie viel effizienter, haben eine höhere Produktionskapazität und das Endprodukt ist von höherer Qualität.
Vergasung: Art der Pyrolyse, bei der es notwendig ist, bei höheren Temperaturen mehr Sauerstoff zuzuführen, um die Produktion von "armem Gas", das durch die Mischung von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan gebildet wird, unter Verwendung kleinerer Mengen Kohlendioxid und Kohlendioxid zu optimieren Stickstoff. Dies dient der Erzeugung von Wärme und Strom und gilt auch für Dieselmotoren. Die Zusammensetzung der verwendeten Biomasse beeinflusst den Brennwert des Gases.
Es gibt verschiedene Vergasungstechnologien, die von der Art der verwendeten Biomasse (Holz, Reishülsen oder Kokosnussschalen) und der Größe des Systems abhängen. Die Vergasung hat einige Vorteile in Bezug auf die verwendete Biomasse.
- Das gewonnene Gas ist sehr vielseitig und kann auch für den gleichen Zweck von Erdgas verwendet werden.
- Wenn es verbrannt wird, produziert es Wärme und Dampf und dient dazu, Verbrennungsmotoren und Gasturbinen zur Stromerzeugung zu versorgen.
- Wenn Sie über die notwendige Erfahrung verfügen, um das System zu managen, und die lange Anpassungszeit abgeschlossen ist, um das System optimal zu optimieren, können Sie Kraftstoffe erzeugen, die relativ frei von Verunreinigungen und weniger Umweltverschmutzungsproblemen sind, wenn Sie verbrennen.
Bio-chemische Prozesse
Das aus Raps gewonnene Öl ist eine Art Biodiesel. Oregon State Universität (Flickr) In diesen Prozessen werden die biochemischen Eigenschaften der Biomasse und die metabolische Wirkung mikrobieller Organismen für die Produktion von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen genutzt. Die wichtigsten sind:
- Anaerobe Verdauung: Es ist die Verdauung der feuchten Biomasse durch Bakterien in einer anaeroben Umgebung (ohne Sauerstoff), die einen gasförmigen Brennstoff namens Biogas erzeugt. Bei diesem Verfahren wird Biomasse (üblicherweise Mist) in einem vollständig geschlossenen Behälter, einem so genannten Biodiogester, eingebracht. Der Dung wird je nach Umgebungstemperatur mehrere Tage fermentiert, um eine Mischung aus Methan und Kohlendioxid zu erhalten. Rückstände von Biomasse aus dem nicht-energetischen Biodigester (fester Abfall) werden als organischer Dünger für Pflanzen verwendet.
- Alkoholische Kraftstoffe: Die Kraftstoffe aus Alkohol sind Ethanol und werden durch Fermentation von Zuckern gewonnen. Methanol ist ein weiteres Gas, das bei der destruktiven Destillation von Holz entsteht.
- Biodiesel: Es wird aus Fettsäuren und alkalischen Estern (gebildet durch Wasser im Verhältnis einer Säure und eines Alkohols) hergestellt, die aus Pflanzenölen, tierischen Fetten und recycelten Fetten gewonnen werden.Durch ein Verfahren, das als Umesterung bezeichnet wird, werden organische Öle mit Alkohol (Ethanol oder Methanol) kombiniert und chemisch verändert, um Fettsäureester, entweder Ethyl oder Methyl, zu bilden. Beim Erhalten dieser Kombinationen können Dieselkraftstoffe kombiniert oder auch ohne Mischen als Kraftstoffe in üblichen Motoren verwendet werden.
- Gas aus Deponien: Die Anwendung dieser Biomassetechnologie hilft der Umwelt viel, da sie die Umweltverschmutzung in städtischen Gebieten reduziert und Treibhausgase reduziert. Das Verfahren ist das gleiche wie das von Biodüngungssystemen, anders als bei der verwendeten Biomasse handelt es sich um städtischen Abfall, der auf Deponien abgelagert wird.
