III. Производство биоэнергии
Ввиду большого территориального распределения сырья для биомассы, что ведет к традиционной утилизации этого материала, и, с другой стороны, учитывая аспекты возобновляемости и углеродной нейтральности, производство энергии с использованием различных материалов биологического происхождения очень распространено, и может рассматриваться как большой резерв для дальнейшего перспективного развития.
Аспекты, необходимые для рассмотрения в этом направлении, это:
Вид сырья, экологическая рациональность в исходном производстве, необходимость предварительной обработки
Технологические решения (тепловые, химические, биологические), используемые для производства энергии или для получения жидкого топлива
Ограничение негативного влияния на окружающую среду в процессе переработки сырья и его использования
Получение и конечная переработка отходов
Общий объём выброса углерода энергетической системой и оценка продолжительности жизненного цикла продукта
Экономические и социальные аспекты производства биологического сырья и энергетическая валоризация отходов
Получение исходной биомассы из лесных массивов и сельскохозяйственного производства, использование отходов животных или органических отходов от производства продуктов питания необходимо тщательным образом определить, ввиду исходной и естественной возможности использовать природные ресурсы, потенциальной конкуренции за использование земель, социальных аспектов и вопросов трудоустройства, связанных с ведением сельского хозяйства и производством продуктов питания, географического распределения потенциального сырья, необходимости утилизации органических отходов, подходящих для использования их с целью получения энергии.
Технологии непосредственного производства электрической или тепловой энергии, или жидкого и газообразного топлива из биомассы очень разнообразны, и могут рассматриваться с точки зрения масштаба применения, необходимости предварительной обработки исходного материала, сложности операций преобразования энергии, вторичной экологической нагрузки, степени отработки предлагаемой технологии. Схемы работы могут отличаться от технологии прямой тепловой валоризации (прямого сжигания) до биологических преобразований, которые дают возможность получать биогаз или биометан и химической обработки, используемой для производства жидкого топлива, а также основных и промежуточных химических продуктов: много статей по вопросам этих различных технологий можно найти как в специализированной литературе, так и в пояснительных картах технологических процессов предприятий.
Рис.3 – Схемы энергетической валоризации биомассы
Очень важно рассмотреть карту технологического процесса использования энергии биомассы в глобальном масштабе с применением процедуры оценки жизненного цикла, рассмотреть все факторы в отношении потребления и производства энергии, использование химикатов на различных этапах, от получения биомассы из природных источников до предварительной обработки, валоризации, утилизации отходов; объём выброса углерода и потенциал глобального потепления, соответствующий этим схемам в сравнении с различными способами производства энергии могут быть рассмотрены в оценке значимости биоэнергии в общей модели производства энергии
Рис. 4 – Общая схема процедуры оценки жизненного цикла для биоэнергии
Наряду с рассмотрением значения биоэнергии как системы, благоприятной для ограничения изменений климата, должен быть тщательно рассмотрен аспект соответствия местным нормам и экономической рациональности.
С первой точки зрения, чрезвычайно важно рассмотреть эффект биоэнергии на использование земель, потенциальную конкуренцию с производителями пищевых продуктов, потребление воды, использование химикатов для роста растений и потенциального распространения этих химикатов, влияние тепловой валоризации на атмосферу местности, роль отходов на качество принимающей среды; также нужно рассмотреть аспект использования энергии в глобальном масштабе с учетом комплексной выработки энергии и местных теплоэлектроцентралей– эти факторы очень важны для правильной оценки распределения энергии и соответствия местным нормам.
Экономическое значение и экологическая рациональность применения биоэнергии также очень важны: в этом направлении требуется учитывать с одной стороны, исходную стоимость и возможные стимулы со стороны производителей сельскохозяйственной продукции (потенциально – эффект синергетических издержек применения энергии от органических отходов), и с другой стороны – политику, тарифы и меры поддержки для энергетики от возобновляемых ресурсов: общий бюджет, включающий как прямые, производственные издержки, но также и политические и финансовые решения по этой отрасли энергетики, что составляет важный аспект экологической рациональности.