Hvilke afgrøder kan bruges til biomasseenergi?

Fødevareafgrøder med høj stivelse som majs og sukkerrør er de vigtigste kilder til biobrændstof. Vil du lære mere? Tjek disse alternative billeder af brændstofkøretøjer! DCI

Fra brændeovne i Sudan til kulfyrede kraftværker i Pittsburgh kører det meste af verden videre biomasse energi -- energi produceret ved hjælp af materialer, der stammer fra levende ting. To fossile brændstoffer, kul og olie, leverer ca. 80 procent af verdens energi. I modsætning, biobrændstoffer -- brændstoffer fremstillet af planter eller animalsk affald - bidrager med mindre end 2 procent af alt brændstof produceret kommercielt.

At flytte denne belastning til biobrændstoffer bliver stadig mere attraktiv af flere grunde, startende med miljøhensyn. Både biobrændstoffer og fossile brændstoffer frigiver kulstof (i form af kuldioxid eller methan), når de brændes for at producere energi. Forskellen er, at kulstoffet i biobrændstoffer først for nylig blev fjernet fra atmosfæren af ​​de planter, der blev brugt til at fremstille brændstoffet. (Planter, husk, "inhalerer" kuldioxid og "udånder" ilt.) At sætte dette kulstof tilbage i atmosfæren smider således ikke balancen for meget.

I modsætning hertil er kulstof i fossile brændsler blevet opbevaret der i millioner af år. At frigive det i atmosfæren skaber et overskud, hvilket bidrager til røgdannelse og klimaændringer. Biobrændstoffer udsender heller ingen giftstoffer i modsætning til svovl og kviksølv, der frigives, når kul brændes.

Den grundlæggende proces til fremstilling af biobrændstof fra biomasse svarer til, hvordan din krop omdanner mad til brændstof: Varme, enzymer og gæringsbakterier nedbryder komplekse stivelse til enkle sukkerarter. Derfor er stivelsesfødevareafgrøder som majs og sukkerrør også de vigtigste kilder til biobrændstof - selvom enhver afgrøde og endda affald fra fødevareafgrøder kan bruges.

Fremskridt i metoderne, der bruges til at fremstille biobrændstof, øger appellen. Det er vist, at fremstillede mikrober fremskynder stivelsesfermentering for at skabe ethanol, hvilket gør processen billigere og mere effektiv. Og en eksperimentel metode til forgasning kan konvertere alt det kulstof, der er til stede, til det kulilte, der er nødvendigt til brændstof, og frigive intet skadeligt kuldioxidaffald.

Dyrkning af afgrøder til produktion af energi lover yderligere fordele. Det kunne genoplive de lokale landbrugsøkonomier og mindske afhængigheden af ​​udenlandske kilder. Det kunne åbne nye markeder for eksisterende afgrøder ved at anvende biprodukter og affaldsmaterialer, der i øjeblikket smides væk. Og nogle biomasseenergiafgrøder tiltrækker fordelagtige insekter, hvilket reducerer behovet for pesticider.

Som med enhver ressource, kan kortsigtethed, manglende viden og almindelig grådighed afspore biobrændstoffets potentiale for godt. På den næste side skal vi se på nogle af udfordringerne med energiafgrøder.

Et alvorligt problem med biobrændstofopdræt i dag er, at det konkurrerer med fødevareproduktion om jord og andre ressourcer. I 2007 blev en tredjedel af den amerikanske majsafgrøder afviklet, der blev brugt til at fremstille ethanol. Den resulterende mangel er blevet fingret som en årsag til de skyrocketende priser på majsprodukter, som er hæfteklammer i mange lande. Efterhånden som verdens befolkning og kaloribehov vokser, bliver klemmen kun strammere.

Plantning af energiafgrøder kan forstyrre økosystemet. I Malaysia, for eksempel, rykkes jungler tilbage for at plante palmer til deres olie. Og nogle lovende afgrøder kunne blive invasive arter. For eksempel kunne et gigantisk rør, der syntes ideelt egnet til Floridas tropiske klima, også overvælde oprindelige Everglade-planter og kvæle vandveje.

Derudover gør miljøpåvirkningen ved at producere nogle biobrændstoffer dem mindre miljøvenlige. Dyrkning af majs til ethanol bruger store mængder vand og kvælstofgødning. Og stor ethanolproduktion ville betyde at lægge nye rørledninger til at transportere brændstoffet - hvis det ledes gennem eksisterende benzinledninger, ville det korrodere dem og afhente forurenende stoffer.

At identificere disse potentielle problemer har gjort det muligt for forskere at foreslå mulige løsninger. I stedet for at bruge potentielle fødevarekilder til biobrændstof, kunne landmænd hæve dedikerede biobrændstofafgrøder, der faktisk er til gavn for miljøet. Switchgrass er for eksempel en vand-sparsommelig indfødt til de store sletter, som som en flerårig ikke behøver årlig genplantning. Plus, det gendanner faktisk næringsstoffer til jorden, hvilket øger væksten i næste sæson.

For at lindre jordspænding kan biobrændstoffer udvindes fra planter, der trives under forhold, hvor fødevareafgrøder flyder. For eksempel kan poppeltræer vokse i giftig jord på grund af deres evne til at fjerne og ødelægge forurenende stoffer, såsom olie. En anden mulig løsning på biobrændstofs problemer er at avle nye stammer af både brændstof og fødevareafgrøder, der er mere tørke og saltvandresistente.

Brug af disse og andre teknikker til at regionalisere brændstofmarkeder kunne lette miljøafgiften ved transport af brændstoffer. Biler i Midtvesten kører måske på en ethanolblanding lavet med Illinois majs; i syd, med Louisiana sukkerrør.

Eksperter siger, at vi er godt fem til ti år væk fra at se biobrændstoffer bruges som en daglig energikilde. Universiteter, private virksomheder og regeringer investerer i forskning for at fremskynde processen. At lære, hvor balancen ligger mellem brug og overforbrug, for hver afgrøde og i hver region, kunne høste en sund høst af bæredygtig energi i de kommende generationer.

relaterede artikler

• Sådan fungerer forgasning
• Sådan fungerer celluloseethanol
• I år 2050, hvilken energikilde vil vi bruge til at drive vores køretøjer?

Kilder

• Biomasse Energicenter. "Hvad er biomasse?" (6. december 2011) http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=76,15049&_dad=portal
• Bullis, Kevin. "Stigende udbytte fra forgasning." Technology Review. 19. marts 2010. (7. december 2011) http://www.technologyreview.com/energy/24838/?mod=related
• Chu, Jennifer. "En bedre biobrændstoffejl." Technology Review. 18. marts 2009. (7. december 2011) http://www.technologyreview.com/energy/22307/?mod=related
• Graham-Rowe, Duncan. "Ud over mad kontra brændstof." Natur. 23. juni 2011. (29. november 2011) http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7352_supp/full/474S06a.html
• Krulwich, Robert. "Bryd en kulstofobligation og - Presto! - Civilisation." 25. juni 2007. (Dev. 8, 2011) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=11366031
• Lane, Jim. "Den amerikanske regering investerer 510 millioner dollars i avancerede, drop-in biobrændstoffer." Biobrændstoffer Digest. 16. august 2011. (3. december 2011) http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2011/08/us-go Government-to-invest-510-million-in-advanced-drop -in-biobrændstoffer
• National Resources Defense Council. "Biomasseenergi og celluloseethanol." (29. november 2011) http://www.nrdc.org/energy/renewables/biomass.asp
• Rosenthal, Elizabeth. "Ny tendens inden for biobrændstoffer har nye risici." New York Times. 21. maj 2008. (14. december 2011) http://www.nytimes.com/2008/05/21/science/earth/21biofuels.html?oref=slogin&oref=slogin
• Schroeder, Joanna. "Biomasseafgrøder, der skal dyrkes på lufthavnsejendom." Husholdningsbrændstof. 29. juni 2011. (29. nov. 2011) http://domesticfuel.com/2011/06/29/biomass-crops-to-be-grown-on-airport-property/
• ScienceDaily. "Biobrændstofafgrødediversitet tilføjer værdi, siger forskere." 25. januar 2010. (29. november 2011 http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100125094647.htm
• Statens energikonversationskontor. "Ethanol". (29. november 2011) http://www.seco.cpa.state.tx.us/energy-sources/biomass/ethanol.php
• Union of Concerned Scientists. "Sådan fungerer biomasseenergi." 29. oktober 2010. (6. december 2011) http://www.usc.org/clean_energy/technology_and_impacts/energy_technologies/how-biomass-energy-works#Types_of_Biomass
• De Forenede Nationers miljøprogram. "Vurdering af biobrændstoffer." 2009. Side 29. (7. december 2011) http://www.unep.fr/scp/rpanel/pdf/assessing_biofuels_full_report.pdf
• U.S. Landbrugsafdeling. "Brug af kort rotation, træagtige afgrøder til at afhjælpe jord, der er stærkt kontamineret med olieholdige kulbrinter." 18. november 2009. (9. december 2011) http://nrs.fs.fed.us/disturbance/pollution/phyto_organics/
• U.S. Department of Energy. "Biobrændstofkonverteringsprocesser." 12. august 2011. (8. december 2011) http://www.eere.energy.gov/basics/renewable_energy/biofuel_conversion.html