Obtinerea de Biomasa

7/30/2019 Obtinerea de Biomasa

1/16

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea de Inginerie a Sistemelor Biotehnice

Specializarea IDRD

Obtinerea de biomasa proteica din

deseuri agricole sau deseuri ale

industriei alimentare

Student:Dumitrescu Mihai Lucian

Grupa 744B


2/16

Biomasa

1.Definitie

Biomasa este partea biodegradabil a produselor, deeurilor i reziduurilor din

agricultur, inclusiv substanele vegetale i animale, silvicultur i industriile conexe,

precum i partea biodegradabil a deeurilor industriale i urbane. Biomasa inglobeaza

orice material regenerabil de natura organica, cuprinzand vegetalele terestre (culturi

agricole de uz alimentar, pomi si culturi destinate producerii de energie, plante

industriale, nutreturi) si acvatice (algele, ierburile de mare), precum si ansamblul de

deseuri si reziduuri organice din agricultura, piscicultura, silvicultura, deseuri municipale

si alte deseuri.Folosit att pentru obinerea de curent electric, ct i a agentului termic

pentru locuine, energia extras din biomas ridic, mai nou, probleme de etic, ntruct

n multe zone ale lumii e nevoie mai degrab de hran, dect de combustibili. Dei

folosirea biomasei n scopuri energetice este una dintre cerinele Uniunii Europene,

exist voci care susin c folosirea acestei resurse necesit precizri i reconsiderri.

Motivele scepticilor sunt dou: poluarea i lipsa de hran. Chinezii au anunat deja crenun la proiectul de a produce etanol pentru automobile din porumb, ntruct din

cauza secetei anul acesta e nevoie de toat producia de cereale pentru hrana

animalelor i a oamenilor. Biomasa este ansamblul materiilor organice nonfosile, n care

se nscriu: lemnul, pleava, uleiurile i deeurile vegetale din sectorul forestier, agricol i

industrial, dar i cerealele i fructele, din care se poate face etanol. La fel ca i energiile

obinute din combustibilii fosili, energia produs din biomas provine din energia solar

nmagazinat n plante, prin procesul de fotosintez.

2.Istoric

Biomasa este prima forma de energie utilizata de om, odata cu descoperireafocului. Criza petrolului din anii 1970 a trezit din nou interesul pentru utilizarea biomaseica materie prima pentru ob;inerea combustibililor si a intermediarilor organici pentrusinteze chimice. Folosirea biomasei in procesele energetice a inceput sa fie aplicata intarile vest-europene in perioada anilor '80, cand a aparut ca necesara dezvoltarea uneialternative la arderea carbunelui in centralele de producere a agentului termic pentruincalzire. Proprietatile biodieselului au inceput sa fie studiate odata cu inventarea in1892 a motorului cu combustie interna pe baza de motorina de catre inginerul germanRudolf Diesel.

Prin cresterea pretului pentru carbune in 1986 si totodata inasprirea conditiilor privind

emisiile de noxe si cresterea taxelor aferente, utilizarea carbunelui in centralele deproducere exclusiva a energiei termice a devenit ne-economica.


3/16

Prin urmare, mai multe centrale au fost adaptate pentru arderea peletilor (combustibilrezultat prin aglomerarea si dezumidificarea deseurilor de lemn), ajungandu-se ca, lanivelul anului 1992 sa fie utilizate in astfel de centrale circa 150.000 de tone numai inDanemerca, una dintre cele mai avansate tari europene in utilizarea acestui tip decombustibil.

Folosirea resturilor de lemn in centrale termice pentru asigurarea necesarului deenergie termica a unor comunitati a inceput in anii '80, continuand sa creasca de atunci,iar folosirea paielor in acelasi scop a inceput in 1983.

3.Biomasa,sursa de energie

Biomasa, ca surs de energie alternativ, contribuie, n prezent, cu 14 la sut la

consumul mondial de energie primar. Pentru trei sferturi din populaia globului ce

triete n rile n curs de dezvoltare, biomasa reprezint cea mai important surs de

energie. Obiectivul propus n Cartea Alb a Comisiei Europene pentru o Strategie

Comunitar Energy for the future: renewable sources of energy" presupune ca aportul

surselor regenerabile de energie al rilor membre ale Uniunii Europene s ajung la

12% din consumul total de resurse primare pn n 2010. De exemplu, n Ungaria,energia obinut din biomas este n cretere. Aceasta a nlocuit deja unele centrale

care operau pe crbune. La un moment dat, premierul Ferenc Gyurcsany estima c,

pn n 2020, 16% din energia produs n Ungaria va proveni din surse regenerabile.

Producerea de biomas reprezint att o resurs de energie regenerabil, ct i o mare

ans pentru dezvoltarea rural durabil. La nivelul Uniunii Europene,se preconizeaz

crearea a peste 300.000 de noi locuri de munc n mediul rural, tocmai prin exploatarea

biomasei.

Biomasa poate fi utilizata ca resursa pentru producerea biocombustibililor, iarcresterea utilizarii acestora va avea ca efect modificari la nivelul biomasei utilizate ca

materie prima, dar si la nivelul tehnologiilor de transformare a acesteia.

Diminuarea rezervelor mondiale recuperabile de hidrocarburi fosile si majorarilesuccesive ale pretului barilului de titei, ca urmare a crizei petrolului, au creat premizefavorabile abordarii altor surse pentru obtinerea de combustibili. De asemenea, silegislatia restrictiva referitoare la nivelul de poluare al mediului produsa de gazele deardere ale combustibililor conventionali contribuie la gasirea de surse alternative deenergie. Astfel, au aparut preocupari pentru fabricarea de biocarburanti din materiiprime regenerabile (biomasa). Mai mult, unele tari ale Comunitatii Europene au legiferato serie de politici si reglementari ce favorizeaza dezvoltarea domeniuluibiocombustibililor (reduceri ale accizelor pentru carburanti, credite acordate fermierilor

pentru obtinerea de biomasa etc.).

In prezent, sursele de energie sunt reprezentate de combustibilii fosili (petrol,gaze naturale si carbuni), compusi radioactivi sau alte surse (soarele, caderile de apa,vantul, mareele) care permit obtinerea de lucru mecanic si caldura. Dintre acestea,petrolul si gazele naturale sunt considerate ca fiind principalele surse energetice aleplanetei. Aceste surse naturale sunt epuizabile ireversibil. Estimarile efectuate pe bazanivelului actual de consum si al evaluarilor privind rezervele certe de combustibili fosili,arata ca acestea ar putea fi utilizate inca 44 de ani pentru petrol, 62 de ani pentru gazenaturale si 280 de ani pentru carbune. Rezervele de combustibili fosili sunt repartizate


4/16

neuniform pe glob, iar cantitatea exploatata creste de la an la an.

De aceea, trebuie sa acordam o atentie tot mai mare biocarburantilor obtinuti dinmaterii prime regenerabile (biomasa).

4.Clasificarea constituentilor biomasei

Marile productii agricole de uz alimentar se pot clasifica in: cereale (grau, orez,porumb, orz, ovaz, secara etc.), oleaginoase (floarea-soarelui, soia, in, rapita, arahide,masline etc.) si zaharoase (sfecla de zahar si trestia de zahar). Dintre culturile erbaceedestinate producerii de energie se pot mentiona cele de sorg, bambus, miscanthus(iarba de elefant), pir etc., iar dintre culturile pomicole, destinate aceluiasi scop, cele deplop, frasin, artar, salcie, mesteacan etc. O cantitate insemnata de biomasa o constituierezidurile de culturi agricole reprezentate de partile plantelor cultivate care raman peteren dupa recoltare (cocenii, frunzele si panusile de porumb, paiele de cereale etc.),precum si reziduurile rezultate din silvicultura, in urma exploatarii plantatiilor forestiere

de esenta moale sau tare.O importanta resursa regenerabila de energie o reprezintadeseurile orasenesti ce contin cantitati insemnate de material organic (hartie, carton,deseuri lemnoase, deseuri din gradini etc.).

Principalii constituienti ai biomasei sunt hidratii de carbon, amidonul, compusiicelulozici si ligninele. Pentru ca resursele vegetale sa poata contribui in mod esential lasatisfacerea cererii in produse de baza trebuie respectate urmatoarele criterii:

-resursele sa fie in cantitati suficiente pentru a raspunde cererilor pietei;

-tehnologiile aplicate sa fie fiabile;

-randamentele procedeelor sa fie ridicate;

-preturile produselor obtinute sa fie concurentiale.

5.FORME DE VALORIFICARE ENERGETICA A BIOMASEI:Arderea directa cu generare de energie termica.Arderea prin piroliza, cu generare de singaz (CO + H2).

Fermentarea, cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH)- in cazulfermentarii produsilor zaharaji; biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, in amesteccu benzina, poate fi utilizat in motoarele cu combustie interna.

Transformarea chimica a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool sigenerare deesteri, de exemplu metil esteri (biodiesel) si glicerol. In etapa urmatoare,biodieselul purificat se poate arde in motoarele diesel.Degradarea enzimatica a biomasei cu objinere de etanol sau biodiesel. Celulozapoate fi degradata enzimatic la monomerii sai, deriva;i glucidici, care pot fi ulteriorfermentati la etanol.


5/16

6.TIPURI DE BIOCOMBUSTIBILI DIN BIOMASA

Biocombustibilii sunt carburanti produsi din surse bioregenerabile provenite dinnatura, care in urma arderii in motor produc mai pu;ine emisii poluante care sa afectezemediul inconjurator. Unii biocombustibili pot fi folosifi si in amestec cu combustibilii fosili,

prin acest lucru urmarindu-se diminuarea cat mai mult posibil a emisiilor

bioetanol :etanol extras din biomasa si/sau din partea biodegradabila a deseurilor,Bioetanoluleste fabricat din grau, sfecla de zahar si sorg dulce si este adaugat deobicei ca inlocuitor al benzinei sau adaugat ca aditiv.biodiesel :un metil-ester extras din ulei vegetal sau animal, de calitatea dieselului,

biogaz:un combustibil gazos rezultat din biomasa si /sau din partea biodegradabila adeseurilorcare poate fi purificat la calitatea gazului pur,biometanol :dimetilester extras din biomasa, Biometanolul poate fi fabricat din lemnsau resturide lemn si din reziduuri agricole.biodimet i leter : dimetilester extras din

biomasa,

biocarburanp i sintet ic i :hidrocarburi sintatice sau amestecuri de hidrocarburi sinteticecare aufost extrase din biomasabiohidrogen: hidrogen extras din biomasa si/sau din partea biodegradabila adeseurilor,

ulei vegetal crud :ulei produs din plante uleioase prin presare, extrac^ie sau proceduricomparabile, crud sau rafinat, dar nemodificat chimic.

Bioetanol-ul este un combustibil ecologic, formula chimica fiind aceeasi cu ceaa alcoolului etilic gasit in bauturile spirtoase. Materia prima din care se producebioetanol-ul este reprezentata de resturi din industria lemnului (cherestea, bucati delemn, hartie reciclata), trestie de zahar, sfecla de zahar, porumb etc. Bioetanol-ul estefolosit ca o alternativa la benzina, in amestecuri de proportii diferite cu aceasta sau instare pura (E100).

Din punct de vedere al caracteristicilor bioetanol-ului, acesta are o cifra octanica maimare decat benzina, de aici rezultand o ardere mai eficienta (implicit si emisii de CO2mai reduse decat in cazul motoarelor care functioneaza doar cu benzina, emisii farasulfuri si hidrocarburi).

Puterea energetica per litru este insa mai mica (34%), fiind nevoie de maimultcombustibil pentru acelasi numar de kilometri. Pentru atingerea unei eficiente catmai ridicate, o masina trebuie dotata cu un motor exclusiv proiectat pentru a functionacu bioetanol, adica un motor cu o rata de compresie a amestecului combustibil maimare (valori apropiate de 20:1). Singurele autovehicule actuale cu motoare specialproiectate pentru a rula cu bioetanol sunt autobuzele si camioanele, Scania fiind unuldin pionierii in acest domeniu.

Brazilia este tara cu cea mai lunga traditie in utilizarea bioetanol-ului, folosit acum in


6/16

proportie de aproximativ 30% din totalul combustibililor auto. La acest lucrucontribuie plantatiile de trestie de zahar (o materie prima din care se poate producebioetanol) ce sunt recoltate de 3-4 ori pe an.Momentan reglementarile ecologice in vigoare in SUA si Europa prevad folosireacombustibililor amestec de etanol si benzina in proportii diferite. Planurile viitoare

prevad cresterea ponderii bioetanol-ului, in vederea reducerii emisiilor de gaze cecreeaza efectul de sera. Etanol E85 este bioetanol popular, cu o concentratie de 85%etanol si este destinat motoarelor flexibile din punct de vedere al combustibililoracceptati. Pe timp de iarna insa unamestec de minim 25% benzina este necesar pentru pornirea la rece

Biodieselul este un biocombustibil ecologic care se obtine din lipide naturale, cauleiuri vegetale sau grasimi animale, noi sau folosite, prin procese industriale deesterificare si transesterificare. Poate fi folosit mai ales cand temperatura exterioaraeste de peste 10 grade Celsius sau combinat in orice proportie cu motorina, candtemperaturile sunt mai scazute sau negative.

Biomasele de tip ulei vegetal cele mai cunoscute si mai frecvent folosite sunt uleiul derapita, de soia si de floarea soarelui. Proprietatile acestui tip de biomasa au inceput safie studiate odata cu inventarea in 1892 a motorului cu combustie interna pe baza demotorina de catre inginerul german Rudolf Diesel. Rapita este o planta anuala a careiseminte sunt foarte bogate in ulei. Continutul de ulei al semintelor de rapita oscileazaintre 48 si 52%. Noile soiuri nu contin acid erucic si glucozinolati componenti toxicipentru om. Planta se adapteaza bine la climele reci. S-au creat in ultimul timp in SUAhibrizi de rapita care rezista pana la -31 grade Celsius.

Rapita se cultiva in prezent in peste 50 de tari pe o intindere de peste 25 milioanehectare, depasind ca suprafata si productie cultura de floarea soarelui. Cele mai marisuprafete de rapita se cultiva in China, India, Canada, dar si in Europa. In tarile dinnord-vestul Europei productiile depasesc 3 tone/ha.In 2005, productia totala de biodiesel la nivelul UE s-a majorat cu 65%, comparativ cuanul precedent, pana la un nivel de 3,18 milioane tone. Din aceasta, o pondere depeste 64% a fost asigurata de Germania (2,04 milioane tone), fiind urmata de Franta siItalia. In 2007, numai in Germania s-au produs 5.079.500 tone de biodiesel!Febra biodieselului din Europa occidentala si SUA a cuprins si Romania, insa numai lanivelul productiei de materie prima - rapita - pe care o serie de companii din vestulEuropei intentioneaza sa o cultive la noi pe scara larga pe suprafete de zeci de mii dehectare.

Exista si alte varietati de plante cu randament mai mare la hectar, cum ar fi palmierul deulei, jatropha curcas, pinon, mamona, sacha inchi etc. din jungle amazoniana.Biodieselul se poate obtine mai nou si din alge marine, o resursa usor de obtinutdeoarece aceste plante inferioare acvatice de culoare rosie, verde sau bruna cresc cuprioritate in apa sarata a marilor si oceanelor (cea mai abundenta forma de energie depe Terra).

Pentru obtinerea biodieselului se folosesc o diversitate de tehnologii industriale:procesul baza-baza, cu catalizator din hidroxid de sodiu (soda caustica); procesul acid-baza prin care se


7/16

face prima data esterificarea acida si apoi se continua procesul normal baza-baza;procese supercritice, la temperaturi inalte in care uleiul si alcoolul reactioneaza faranecesitatea ca un agent extern ca hidroxidul de sodiu sa actioneze in reactie; proceseenzimatice in care se folosesc ca acceleratori de reactie ulei-alcool.O tehnologie mai recenta de fabricare a biodieselului poate fi urmatoarea: Se incalzeste

si se mentine uleiul vegetal la 60 grade Celsius intr-un preincalzitor de ulei. Apoi "sarja"se introduce printr-un contor debitmetric in reactor (considerat "creierul instalatiei")Tot in reactor se introduce metanolul si metaoxidul de sodiu si se mixeaza latemperatura de 30 grade Celsius. Toate componentele se incalzesc in reactor pana la85 grade Celsius cand, la presiunea de 1,2-1,3 bar, in amestecul trecand prin sectiunispecial proiectate are loc o reactie chimica de transesterificare a uleiului, adica detransformare a acestuia in doua componente cu densitati diferite: biodiesel si glicerol. Incontinuare se transvazeaza intr-unul din cele 5 bazine de decantare unde, dupa 2 ore,compusul dens al uleiului - numit glicerol - se depune la fundul bazinului, iar biodieselulbrut ramane deasupra. Apoi, se transvazeaza mai intai glicerolul si biodieselul.Urmeaza spalarea uscata sau purificarea biodiselului, care se face cu silicat demagneziu, prin balbotare, cand se elimina eventualele urme de: acizi grasi, trigliceride,saponiti, metanol si vaporii de apa din biodiesel. In continuare se face filtrarea - ladimensiuni de ordinul micronilor, in vederea inlaturarii urmelor de magnesol, dupa careurmeaza filtrarea finala si stocarea biodieselului.

7.Procesarea biomasei

Biomasa poate fi recoltata si utilizata pentru obtinerea de alimente, materiale deconstructii sau combustibili. De asemenea, se poate descompune in mediul natural siprin fosilizare, sa conduca la obtinerea de combustibili fosili (petrol, carbune, gazenaturale). Continutul de energie al biomasei poate fi utilizat prin arderea directa aacesteia sau prin conversia chimica in combustibili, urmata de arderea acestora.Biomasa are un rol foarte important de fixare a bioxidului de carbon din atmosfera.

Aerul ambiant cu o concentratie medie de 350 ppm bioxid de carbon reprezinta orezerva importanta. 3

O estimare a cantitatii totale de carbon continut in biomasa ce se acumuleazaanual este de 833*109 tone, din care 744*109 tone in paduri, 85*109 tone in plantecultivate sau salbatice si 4,5*109 tone, in plante acvatice.

In ceea ce priveste continutul de carbon al litosferei, acesta este repartizat intrecarbonatii anorganici (99,9%), combustibilii fosili (0,05%) si cei nefosili ( 0,02%).

Cantitatea totala de energie consumata anual in toata lumea este de 321*1018J. Daca consideram ca energia solara captata de pamant are o intensitate de 220 W/m2inseamna ca energia consumata de omenire este egala cu energia primita de la soarede doar 0,01% din suprafata terestra.

Mecanismul cel mai eficient de captare a energiei solare la scara mare estecresterea biomasei. Cantitatea totala de carbon din biomasa poate produce o cantitatede energie de 110 ori mai mare decat necesarul de energie al omenirii.


8/16

Daca se utilizeaza o valoare medie de 16*109 J / tona de biomasa uscatapentru puterea calorifica a biomasei, rezulta ca doar 8*109 tone de biomasa potproduce o cantitate de energie egala cu cea obtinuta din arderea combustibililor fosili(286*1018 J). Se estimeaza ca 171*109 tone de biomasa (cu un continut de 77*109tone carbon) se fixeaza in pamant in fiecare an. In concluzie, biomasa poate fi

considerata o resursa energetica foarte importanta care are doua mari avantaje: esteregenerabila si nu produce o crestere a concentratiei de bioxid de carbon din atmosfera.

Procesele ce pot fi utilizate pentru obtinerea directa de energie (termica sauelectrica), combustibili (gazosi, lichizi sau solizi), precum si produsi cu utilizare inindustria chimica sunt prezentate in tabelul de mai sus.

Sunt foarte multi parametri care interactioneaza, iar combinatiile de procese posibile siavantajoase economic sunt dependente de tipul de biomasa. De exemplu, in cazul uneialge marine (Macrocystis pyrifera") care contine 95% apa intracelulara nu esterecomandabila utilizarea unor procese termice de conversie. Lemnul, avand un continutredus de umiditate, poate fi utilizat in procesele de conversie termica.

In ceea ce priveste suprafata necesara pentru cultivarea biomasei, aceasta nueste exagerat de mare.

Principalele tipuri de procese de conversie ale biomasei pot fi clasificate in patru grupe:

1.fizice (macinare, separare, uscare, brichetare etc.);

2.biologice-biochimice (fermentare: anaeroba, aeroba, alcoolica);

3.termice (combustie, piroliza, gazeificare, hidrogenare);

4.chimice (folosesc initial procese biologice si biochimice care sunt apoicompletate cu sinteze chimice; de exemplu, sinteza biodisel-ului).

Din masa vegetala, sub diferitele ei forme se pot obtine biocombustibili, iaracestia sunt benefici pentru mediul inconjurator, deoarece adauga mult mai putineemisii nocive in atmosfera (contin si oxigen in structura lor chimica cu efecte beneficepentru ardere si emisiile de gaze de ardere) si utilizeaza diferite deseuri agricole caresursa.

8. OBTINEREA ENERGIEI TERMICE DIN BIOMASA

Sistemele de incalzire cu biomasa utilizeaza materii vegetale si organice, precumlemnul, rezidurile agricole si chiar deseurile urbane in scopul generarii de caldura.

Aceasta caldura poate fi transportata si utilizata acolo unde se cere, pentru incalzirea siventilarea cladirilor individuale sau in retea si chiar in procesele industriale. Sistemelede incalzire cu biomasa sunt diferite fata de combustia conventionala realizata in sobepe lemn sau in seminee, prin controlul amestecului de aer si de biocombustibil in scopulmaximizarii randamentului si minimizarii emisiilor. Ele includ si un sistem de distributie


9/16

care transporta caldura de la locul combustiei la beneficiar.

Multe sisteme de incalzire cu biomasa includ un mecanism de alimentare automata cubiomasa. Incalzirea cu biomasa ofera numeroase avantaje propietarului sau comunitatiilocale, in cazul

unei retele de incalzire urbane. Acest tip de sistem poate inlocui resursele costisitoarede energie conventionala, cum sunt combustibilii fosili si electricitatea, cu resurse localede biomasa. Biomasa este adesea disponibila gratis sau la costuri scazute, sub formarezidurilor sau a produselor secundare neinteresante pentru industrie (de ex. Industriaforestiera sau agricultura).

Datorita utilizarii biomasei sunt diminuate rezidurile globale de poluanti si de gazcu efect de sera; consumatorul este protejat contra variatiilor bruste si imprevizibile alepreturilor la combustibili fosili; sunt create noi locuri de munca la nivel local pentrucolectare, preparare si livrare de materiale utilizabile. Sistemul de distributie a calduriiprovenite de la centralele de incalzire cu biomasa faciliteaza de asemenea sirecuperarea rezidurilor termice rezultate din producerea de energie electrica sau dinprocedee termice, asa incat aporturile de caldura pot fi transferate unor grupuri decladiri sau chiar unor comunitati, totul in functie de conceptul retelei de incalzire urbana.Sistemele de incalzire cu biomasa presupun costuri de investitii mai mari decat cele alesistemelor conventionale pe conbustibili fosili. In plus, calitatea biomasei variaza maimult decat cea a conbustibililor fosili, care e relativ normalizata. Livrarea, depozitarea simanipularea sunt mai complexe si cer spatii mai mari. Toti acesti factori cer o implicaresi o atentie crescuta din partea operatorilor acestor sisteme. Un sistem de incalzire cubiomasa este compus dintr-o centrala de incalzire, un sistem de distributie a caldurii sidintr-un sistem de aprovizionare cu biomasaSistemele de incalzire cu biomasa sunt mai avantajoase fata de cele cu combustibilifosili atat prin costul combustibilului utilizat cat si a cheltuielilor de aprovizionare relativscazute.

9. AVANTAJE ALE BIOMASEI:

asigurarea unei protectii ecologice eficiente a populatiei, precum si a apei, a paduriietc.; reciclarea materialelor;eliminarea deseurilorde material lemnos de pe suprafetele de depozitare;

realizarea unei alternative simple pentru producerea caldurii in domeniul casnic sau inintreprinderi din mica industrie;realizarea de noi locuri de munca;

accelerarea alinierii legislatiei ecologice din tara noastra la cea existenta in domeniula nivelul UE.

AVANTAJE ALE BIOCOMBUSTIBILILOR DIN BIOMASA:

Sunt mai cura^i (emisii mai mici de S2, CO2, NOX, CO, si particule in suspensie inatmosfera;) Sunt regenerabili (adica pe baza de plante consumatoare de CO2 ce pot firecultivate)

Sunt biodegradabili


10/16

Pot fi utilizati cu tehnologiile existente

asigura un pret stabil al carburantului la consumator(deconectarea de prejul petrolului);alinierea la normele europene, care prevad ca pana in 2010 in fiecare Stat Membru al

Uniunii Europene biocombustibilii sa reprezinte 5,75% din consumul de combustibili dinsectorul transporturi;10.DEZAVANTAJE ALE BIOMASEI:

costurile de transport sunt ridicate detinand proportii semnificative si uneori depasindveniturile obtinute din valorificarenecesita spatii de depozitare cu suprafete mari

disponibilitatea limitata a terenurilor pentru culturileenergetice necesita timpi de asteptare pentru regenerarepresupune achizitia unor instalatii si echipamente costisitoare si deci un timp deamortizare indelungatDEZAVANTAJE ALE BIOCOMBUSTIBILILOR DIN BIOMASA:costuri mari in raport cu combustibilii fosili conven^ionalidisponibilitatea limitata a terenurilor pentru culturile energeticedezastrele naturale pot distruge culturile de cerealecresterea corozivita;ii

pot contribui la cresterea prejului alimentelor

in anumite cazuri emisiile de CO2 produse la cultivarea, recoltarea, transportul siprocesarea culturilor, contrabalanseaza beneficiile utilizarii biocombustibililor.

11.TEHNOLOGII SI ECHIPAMENTE PENTRU BIOMASA

Tehnologiile de cel mai mare interes in prezentsunt: Arderea directa in cazane.Conversia termica avansata a biomasei intr-un combustibil secundar, prin gazeificaretermica sau piroliza, urmata de utilizarea combustibilului intr-un motor sau intr-o turbina.Conversia biologica in metan prin digestia bacteriana aeroba.Conversia chimica si biochimica a materiilor organice in hidrogen, metanol, etanol saucombustibil diesel.Diferitele tehnologii care pot fi aplicate pentru a ob^ine energie din biomasa sunt:


11/16

Arderea in cazane este cea mai raspandita tehnologie de utilizare energetica abiomasei Tipurile de cazane pentru arderea biomasei lemnoase sunt foarte variate si s-ar putea clasifica in trei grupe:

cazane cu focare cu gratar

cazane cu focare cu impingere pe dedesubt

cazane cu focare cu ardere in suspensie

Tehnologii de gazeificare. Gazeificarea biomasei este un proces de conversie completain gaz, utilizand ca mediu de gazeificare aer, oxigen sau abur. Gazeificarea biomasei serealizeaza prin doua metode principale:Gazeificarea termica utilizand aer, oxigen, abur sau amestecul acestora la temperaturide cca 7000C;

Gazeificarea biochimica utilizand micro-organisme la temperatura ambientului si incondi;iianaerobie.

Pentru gazeificarea lemnului au fost dezvoltate si aplicate trei tipuri principale dereactoare de gazeificare:gazogene cu pat fix gazogene cu pat fluidizat gazogene cu curent ascendent

Sisteme pentru producerea de energie electrica: -Turbina cu abur si Turbine cu gaze.Tehnologii de piroliza utilizeaza echipamente:


12/16

Reactor in strat fix

Reactor in strat fluidizat

12.IMPACTUL ASUPRA MEDIULUI

Este evident impactul pozitiv al biomasei mai ales prin evitarea utilizarii combustibililorfosili care polueaza foarte mult dar si prin colectarea unor resturi sau deseuri caredeterioreaza mediul. Totusi in comparatie cu celelalte tipuri de energie regenerabilabiomasa polueaza cel mai mult. Utilizarea biomasei poate fi periculoasa pentru sanatatesi mediu. Spre exemplu, la prepararea bucatelor in incaperi pu;in aerisite se pot formaCO, NOx, formaldehide, particule solide, alte substan;e organice, concentra;ia carorapoate intrece nivelul recomandat de Organizaia Mondiala a Sanata|;ii. In plus,utilizarea tradi^ionala a biomasei (de obicei arderea lemnului) favorizeaza deficitul increstere a materiei lemnoase, saracirea de resurse, de substan;e hranitoare,

problemele legate de micsorarea suprafe;elor padurilor si largirea pustiurilor.

La inceputul anilor '80, aproape 1,3 mlrd oameni isi asigurau necesitatea in combustibilpe baza micsorarii rezervelor forestiere. Cuptoarele de ardere a biomasei produc emisiirelativ ridicate de NOx si suspensii in aer, comparativ cu cuptoarele de ardere cu gazenaturale sau petrol. Pentru combustia lemnului, o evaluare recenta a ciclului de viataindica faptul ca impactul unui cuptor de ardere, asupra mediului inconjurator, este datde 38,6% NOx, 36,5% suspensii in aer si de numai 2% CO2, restul de 22,9%datorandu-se altor poluanti. Evaluarea ciclului de viata pentru lemn, petrol si gaz naturalarata ca impactul lemnului asupra mediului este mai mare decat al gazului natural, inceea ce priveste efectul de sera. De aici rezulta ca sunt necesare imbunatatiri la

instalatiile de ardere a lemnului.

13. POTENTIALUL ROMANIEI PENTRU BIOMASA

Se apreciaza ca Romania are un potential de biomasa evaluat la circa 7594 miitone echivalent petrol/an reprezentand aproape 19% din consumul total de resurseprimare. Biomasa este reprezentata de: reziduuri din exploateri forestiere si lemn defoc, deseuri din industria de prelucrare a lemnului (rumegus, talaj), deseuriagricole(tulpini), biogaz, deseuri si rezidiuri menajere.Valorificarea potentialului energetic al biomasei ar putea sa acopere aproximativ 70%din angajamentele Romaniei referitoare la aportul surselor regenerabile in energia total

consumata. Obiectivul principal privind utilizarea biomasei consta in asumarea unuiconsum echivalent de circa 3347,3 tone echivalent petrol pana in anul 2010 cu oproductie medie anuala de energie de 1134 Gwh.Pe termen mediu si lung, cresterea cantitatii de biomasa se poate asigura din plantatii(arbori si arbusti cu crestere rapida) pe terenuri degradate sau scoase din circuitulagricol, precum si din valorificarea integrala a resurselor existente (plante oleaginoasecu procesare la biodiesel si valorificarea energetica a turtelor, glicerinei si deseurilor dela recoltare).Pentru Romania, ;inta prevazuta de directiva 2009/28/EC este la nivelul anului 2020 de24% ca pondere a energiei din surse regenerabile in consumul final brut de energie,


13/16

reprezentand o crestere de 6.2% fata de anul de referin;a 2005 (valoarea de referin;apentru

2005 este de 17.8%).

Pondere potential %

Energie solara 13,0

Energie eoliana 16,8

Energie hidro sub 10MW 4,4

Biomasa 64,4

Energie geotermala 1,4

Total 100,0

Principalii biocombustibili care pot fi utilizati in Romania sunt:etanolul,uleiurile vegetale,biodieselul, biogazul, biocombustibilii de sinteza (amestec de hidrocarburi rezultat dinprelucrarea produsului pirolizei materialelor ligno - celulozice), biometanol, hidrogen.Principalele surse de materii prime pentru biocombustibili sunt: uleiuri vegetale pentruproductia de biodiesel, sfecla de zahar sau sorgul zaharat (pentru productia de etanolde fermentatie), deseurile organice, uleiuri comestibile uzate, deseurile animale, gunoiulmenajer, masa vegetala (care pot fi folosite pentru productia de biodiesel, biogaz,hidrogen).

Potential biomasa in Romania-Surse: -Productia secundara a speciilor agricole

alimentare , furajere -Deseuri organice vegetale si animale provenite din agricultura ,silvicultura, ind alimentara, ind usoara, gunoi de grajd, gunoi menajer etc. -Culturienergetice, ierboase, lemnoase etc Potential: cca 7,6 mil tep, adica 318 mil. GjFolosirea biomasei creste in ritm ametitor. In unele state dezvoltate, biomasa esteutilizata destul de intens. Spre exemplu, Suedia, care isi asigura 15% din necesarul deenergie din surse primare, planifica pe viitor cresterea volumului biomasei utilizateconcomitent cu inchiderea statiilor atomo si termo-electrice, care utilizeaza combustibilfosil. In Statele Unite ale Americii, energia obtinuta din biomasa o egaleaza pe ceaprodusa in statiile atomo-electrice. Pe teritoriul SUA functioneaza astazi instalatii cucapacitatea totala de 9.000 MW, unde se arde biomasa.

Specialistii americani estimeaza ca in 20 de ani, biomasa va asigura 20%din nevoileenergetice ale tarii, nu doar 4% ca acum. Aceasta previziune este universal valabila.Resursele funciare existente si infrastructura sectorului agrar permite inlocuireacompleta a tuturor statiilor atomice, fara a influenta preturile la produsele alimentare. Deasemenea, utilizarea biomasei la producerea etanolului poate micsora importulpetrolului cu 50%, sunt de parere expertii din domeniu. In tarile in curs de dezvoltare,biomasa inca este utilizata ineficient. Motivele sunt costurile ridicate de exploatare aresurselor vegetale dublate de investitiile costisitoare. Chiar daca pe termen lung,folosirea biomasei poate fi avantajoasa, deocamdata, multe dintre statele cu economiiprecare nu fac planuri de viitor care sa le asigure un plus energetic si o poluare a


14/16

mediului scazuta

14. EVOLUTIE SI TENDINTE

Utilizarea biomasei creste cu tempuri rapide. In unele state dezvoltate biomasa

este utilizata destul de intens, spre exemplu, Suedia, care isi asigura 15% dinnecesitatea in surse energetice primare. Suedia planifica pe viitor cresterea volumuluibiomasei utilizate concomitent cu inchiderea sta;iilor atomo- si termo-electrice, careutilizeaza combustibil fosil. In SUA 4%, unde din energie este ob;inuta din biomasa,aproape de cantitatea ob;inuta la sta;iile atomo-electrice, astazi functponeaza instalatpicu capacitatea totala de 9000 MW, unde se arde biomasa cu scopul ob;inerii energieielectrice.

Energia regenerabila este o solutie. Mai multe initiative la nivel politic, precum Directiva2009/28/EC privind Energia Regenerabila cu obiectivul 20% pentru 2020, sustin nevoiain crestere de a trece de la o societate bazata pe combustibili-fosili la o societate bazata

mai mult pe energie regenerabila. Bioenergia este o componenta esentiala pentruindeplinirea obiectivelor Directivei pana in 2020.Biomasa cu usurin;a poate asigura peste 20% din necesita;ile energetice a ;arii. Altfelspus, resursele funciare existente si infrastructura sectorului agrar permite inlocuireacompleta a tuturor sta;iilor atomice, fara a influen;a pre;urile la produsele alimentare. Deasemenea utilizarea biomasei la producerea etanolului poate micsora importul petroluluicu 50%.

In tarile in curs de dezvoltare biomasa este utilizata neefectiv, ob;inandu-se, ca regula,515% din necesitatea totala. In plus, biomasa nu este atat de comoda in utilizare cacombustibilul fosil. Conform Agentiei pentru Conservarea Energiei (ARCE), Romania

trebuia sa fi incurajat companiile si cetatenii pentru a investi in surse alternative deenergie, astfel ca ponderea energiei electrice produse din resurse regenerabile deenergie, fata de consumul national brut de energie electrica sa fi ajuns la 33% pana inanul 2010. Acest tip de energie nepoluanta este practic, inepuizabila, pe termen mediusi lung, costurile sale fiind mult mai reduse (cu aprox. 40% fata de sursele de energieconventionala), in special in conditiile in care pretul produselor petroloiere sunt incontinua crestere. Principalele surse de energie regenerabila in Romania ar putea fibiomasa, energia solara, eoliana si energia geotermala.

Bionergia va avea inevitabil o contributie esentiala la SRE. Figura 2 ilustreaza valoareacontributiei bioenergiei care va trebui sa fie de 4690 mii tep (196 PJ). Din punct de

vedere al resurselor cel putin, bioenergia poate avea o contributie decisiva, datoritapotentialului semnificativ neexploatat, provenit din suprafata agricola disponibila.Pe parcursul consultarilor ce au avut loc in cadrul proiectului G2G, expertii romani dindomeniul biomasei au convenit ca biomasa va avea o contributie mare la atingereaobiectivelor stabilite de Directiva. Biomasa va avea un procent mare din totalul de surseregenerabile de energie.

De asemena, expertii au indicat ca este nevoie de un plan integrat, care sa continamasuri pentru utilizarea eficienta a terenelor agricole (destinate biomasei), precum sisugestii de marire a eficientei energetice a instalatiilor de biomasa, prin intermediul


15/16

programelor si instrumentelor financiare. In concluzie, biomasa (inclusiv biocombustibiliipentru transport) va fi principalul contribuitor la cota de SRE - mai mult de 65% din total,si anume aprox. 4690 mii tep/an, pornind de la aprox. 3350 mii tep/an (140 PJ/an) inprezent.


16/16

Bibl iograf ie:

http://www.energiaregenerabila.co.cc/biomasa.html

www.ecomagazin.ro/info/biomasa

http://www.climatehnic.ro/free_energy/16/resurse-regenerabile-si-

biocombustibili.html

Obtinerea de Biomasa

Documents

Transcript of Obtinerea de Biomasa