Biomasseressourcen und nachwachsende Rohstoffe

Der Begriff Biomasse-Ressourcen, manchmal auch als bioerneuerbare Ressourcen bezeichnet, sind alle Formen organischer Materialien, einschließlich Pflanzenmaterial sowohl in lebender als auch in Abfallform sowie tierisches Material und seine Abfallprodukte. Solche Biomasse-Ressourcen werden im Allgemeinen entweder als Abfallstoffe oder zweckgebundene Energiepflanzen klassifiziert.

Ein Abfallstoff kann jeder feste Siedlungsabfall und Industrieabfall sein, der entsorgt wurde, weil er offensichtlich keinen Wert mehr hat Benutzer oder die eine Belästigung oder sogar eine potenzielle Umweltverschmutzung darstellen. Wenn die organischen Abfallprodukte aus einem Prozess als primäre Rohstoffquelle in einem anderen Prozess verwendet wurden.

Zum Beispiel Materialien wie Altkarton, Holz und Papier, die zu Zeitungen, Büchern und Zeitschriften usw. recycelt werden. Wenn diese Abfallmaterialien wirtschaftlich in Strom, Wärme, flüssige Biokraftstoffe oder Chemikalien umgewandelt würden, könnten sie eher als Biomasse-Ressource betrachtet werden als ein unerwünschter Abfallstrom.

Biomasse-Ressourcen

Abfallmaterialien, die als biologisch erneuerbare Ressourcen gelten würden, umfassen landwirtschaftliche Rückstände, Hof- und Gartenabfälle, feste Siedlungsabfälle, Abfälle aus der Lebensmittelverarbeitung, Tierdung usw. Bestehende Deponieflächen sind jetzt überfüllt.

Die Suche nach neuen Deponiestandorten für die Ablagerung fester Abfälle wird aufgrund des öffentlichen Protests immer schwieriger. Das Auffinden neuer Deponien abseits von urbanisierten Gebieten bedeutet, dass die längere Entfernung, die vom Stadtzentrum zurückgelegt wird, die Abfalltransportkosten enorm erhöht.

Aber die aus Abfällen gewonnene Energie kann als wertvolle Bioenergiequelle nicht ignoriert werden. Bei effektiver Nutzung kann die aus Abfällen gewonnene Energie verwendet werden, um die Nachfrage nach Energieerzeugung unter Verwendung nicht erneuerbarer fossiler Brennstoffquellen zu verringern.

Darüber hinaus bringt die Erzeugung von Energie aus festen Abfallmaterialien zusätzliche Bedeutung, indem das Volumen des unerwünschten Abfalls reduziert, Deponieraum eingespart und eine Biomasseressource bereitgestellt wird, die ansonsten wertlos wäre.

Feste Biomasse-Ressourcen

Also, welche Arten von festen Abfallmaterialien qualifizieren sich als biologisch erneuerbare Ressource.

• Landwirtschaftliche Rückständesind die nicht essbaren stengelartigen Materialien, die nach der Ernte der essbaren Teile der Feldfrüchte wie Mais, Weizen, Getreide und Zuckerrohr zurückbleiben. Zu den landwirtschaftlichen Reststoffen gehören auch Pflanzenblätter, Schalen, einige Wurzeln und Stängel. Die Rückstände von speziellen Bioenergie-Non-Food-Pflanzen, die wegen ihrer Stärke, Zucker oder Öle für die Umwandlung in Bioethanol und Bioschmierstoffe angebaut werden. Der Vorteil von landwirtschaftlichen Reststoffen ist, dass sie keine zusätzliche Landfläche benötigen, da sie zusammen mit den Nahrungspflanzen angebaut werden.
• < span class="h6 font-weight-bold ml-1">Abfälle aus der Lebensmittelverarbeitung sind die Abwässer aus einer Vielzahl industrieller Prozesse, die von Herstellern von Frühstücks- und Müsliriegeln über Hersteller von frischem und gefrorenem Gemüse bis hin zu Alkoholbrauereien reichen. Diese Rückstände und Abfälle können entweder in Form von trockenen Feststoffen oder wässrigen Flüssigkeiten vorliegen. Bei der Fermentation von flüssigen Abfällen und Ölen aus der Lebensmittelverarbeitung kann Ethanol entstehen.
• Feste Siedlungsabfälledas sind die sachen, die in den müll und müll geworfen und von den müllmännern eingesammelt oder zum recyclinghof gebracht werden. Feste Siedlungsabfälle, wie insbesondere Papier, Pappe und weggeworfene Lebensmittelprodukte, sind eine attraktive Quelle für endlose Biomasse-Rohstoffe. Allerdings sind nicht alle Siedlungsabfälle als Biomasse-Ressource geeignet, insbesondere Metall- und Kunststoffabfälle.
• Tierischer Abfallvon Bauernhöfen, Ranches, Schlachthöfen, Fischereien und Molkereien oder jede Konzentration von Tieren in riesigen Viehzuchtanlagen produziert große Mengen an Mist und Klärschlamm. Flüssige Abwässer, tierische Exkremente und auch menschliche Exkremente aus städtischen Gebieten stellen eine konstante Quelle chemischer Energie und Gase dar, die in diesen Kläranlagen in elektrische Energie umgewandelt werden können. Die Behandlung tierischer Abfälle erzeugt brennbares Methan und Biogas, das dann zum Heizen und Transportieren verwendet werden kann.

Die Bewirtschaftung und Entsorgung fester Abfälle ist zu einem der Hauptprobleme geworden, mit denen wir heute konfrontiert sind. Eine Zunahme des Aufkommens unerwünschter Abfälle ist ein Aspekt der aktuellen Umweltkrise. Abgesehen von der Schwierigkeit, das Abfallmaterial zu charakterisieren, haben viele Abfallmaterialien, teilweise aufgrund ihrer variablen und komplexen Zusammensetzung, einige gemeinsame Eigenschaften, wobei das wichtigste ihre niedrigen Kosten sind.

Aus diesem Grund haben feste Abfallmaterialien einen geringen oder keinen offensichtlichen wirtschaftlichen Wert und können daher für kaum mehr als ihre Transportkosten erworben werden. Teilweise wird Abfall als negativer Kostenfaktor angesehen. Aufgrund der immer weiter steigenden Kosten für die Containervermietung bei der Festabfallentsorgung oder der Beschränkungen bei der Entsorgung bestimmter Abfallarten auf Deponien zahlen viele Unternehmen oder Haushalte nur zu gern jemanden ihre Abfälle als biologisch erneuerbare Ressource zur Verarbeitung zu entsorgen.

Abfallstoffe, die zu Biomasse-Ausgangsmaterial zur Verwendung in einem Energieumwandlungsprozess wiederverarbeitet werden können, werden daher nicht länger als unerwünschte Abfallstoffe eingestuft, da die Nachfrage nach diesen neu entdeckten erneuerbaren Biomasse-Ressourcen steigt. Da sich Abfall nun als attraktive bioerneuerbare Ressource präsentiert, verlangen viele jetzt eine Bezahlung für ihren Abfall. Dann sehen sich die Unternehmen oder Haushalte, die den Abfall erzeugen, nun als Abfalllieferanten, die aus einst negativen Kosten einen positiven Gewinn machen.

Aber neben der Nutzung von Reststoffen als Biomasse-Ressource können gezielt Energiepflanzen als Energieträger angebaut werden. Diese dedizierten Energiepflanzen sind nicht nur umweltfreundlicher und sauberer in Bezug auf feste Abfallstoffe, sondern ihre Verwendung stellt einen geschlossenen und ausgewogenen Kohlenstoffkreislauf in Bezug auf atmosphärisches Kohlendioxid dar.

Dedizierte Biomasse-Energiepflanzen

Bisher wurden Energiepflanzen aus Biomasse zugunsten des Anbaus von Nahrungspflanzen zur Ernährung von Menschen und Tieren weitgehend ignoriert, aber da die Kraftstoffpreise steigen und die Vorräte an fossilen Brennstoffen zur Neige gehen, nimmt das Interesse jetzt zu, da die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung fossiler Brennstoffe teurer wird und Komplex. Aber neben der Nutzung von Abfällen landwirtschaftlicher Nutzpflanzen ist auch der gezielte Anbau von Nutzpflanzen zur Energiegewinnung in Form von Energiepflanzen möglich.

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Die Erde verfügt über riesige Bestände an biologisch erneuerbaren und Biomasse-Ressourcen, die weite Regionen des Planeten abdecken, von Feldern über Wälder bis hin zu den Ozeanen. Energiepflanzen werden bereits in großem Maßstab auf der ganzen Welt produziert, einschließlich solcher, die Biokraftstoffe und Bioschmierstoffe produzieren.

Ob es nachhaltig oder rentabel ist, so große Flächen von Ackerland und Wäldern für die Produktion von Energiepflanzen zu nutzen war im Laufe der Jahre Gegenstand vieler Debatten, da jede Kultur um Ackerland mit bestehenden Nutzungen und natürlich miteinander konkurrieren muss.

Energiepflanzen sind Pflanzen und Nutzpflanzen, die speziell als Energiequelle angebaut werden. Die aktuelle Produktion von Biomasseressourcen umfasst hauptsächlich landwirtschaftliche Nebenprodukte (Krautpflanzen) und forstwirtschaftliche Nebenprodukte (Holzbiomasse).

Aber wenn landwirtschaftliche Nutzpflanzen nur für ihre Energieproduktion angebaut werden, entweder als Biomasse-Ressource oder als Biokraftstoff, werden normalerweise die Pflanzenarten ausgewählt, die die größte Effizienz und das geringste Verschmutzungspotenzial bieten. Energiepflanzen, die speziell als Biomasse-Ressourcen angebaut werden, umfassen Energierohr, Sorghum, Zuckerrohr, Eukalyptusbäume, Rutenhirse, Miscanthus, Riesenschilf und leauceana lucacephala usw., die dann regelmäßig gepflanzt und geerntet werden.

Dedizierte Energiepflanzen können bis zu fünf- oder sechsmal mehr potenzielle Energie liefern als die Menge an Energie, die für ihren Anbau und ihre Produktion benötigt wird. Energiepflanzen können auch umweltfreundlich sein, da viele der Pflanzen, die als Biomasse-Ressourcen angebaut werden, vorteilhaft für die Umwelt sind. Rutenhirse zum Beispiel trägt aufgrund ihrer tiefen Wurzeln zur Reduzierung der Bodenerosion bei und bietet einen natürlichen Lebensraum für die einheimische Tierwelt, und natürlich sind diese Arten von Energiepflanzen zu 100 % biologisch abbaubar.

Spezielle Energiepflanzen enthalten erhebliche Mengen einer oder mehrerer der vier wichtigen energiereichen Komponenten: Öle, Zucker, Stärke und Ballaststoffe. Der Feuchtigkeitsgehalt der Ernte ist jedoch ein wichtiger Faktor, wenn es um die Verwendung eines Biomasse-Ausgangsmaterials geht, insbesondere als Energie. Biomasse-Ressourcen und krautige Gräser, die zum Zeitpunkt der Ernte einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt haben, haben einen großen Vorteil, den Gras-Energiepflanzen gegenüber grüneren, holzigeren Energiepflanzen haben.

• Kraute Energiepflanzen, das sind Pflanzen, die wenig oder kein Holzgewebe haben, wie Gräser und Hülsenfrüchte, die auf Grasland wachsen. Im Allgemeinen sind Nahrungspflanzen wie Mais, Weizen, Reis und Zuckerrohr gute Quellen für krautige Biomasse. Einige Nebenprodukte oder Rückstände des Pflanzenanbaus, wie z. B. Halme und Stängel, können ebenfalls als krautige Biomasse betrachtet werden. img-fluid“ title=“Bienenhirse aus biologisch nachwachsenden Rohstoffen“ alt=“Weidenhirse aus biologisch nachwachsenden Rohstoffen“ />

   
  Switchgrass und Miscanthus bilden die Primärproduktion von krautigen Pflanzen, da diese tropischen Gräser tendenziell schneller wachsen als Gehölze und in viel kürzerer Zeit größere Mengen an Biomasse-Rohstoffen produzieren können. Das Wachstum dieser krautigen Pflanzen dauert in der Regel nur eine einzige Vegetationsperiode.

• Holzige EnergiepflanzenLaubhölzer und Nadelhölzer bilden die Grundlage der meisten Biomasse-Ressourcen. Die Hauptquelle für holzige Energiepflanzen sind schnell wachsende Bäume und Plantagen, aber holzige Biomasse kann auch ein Rückstand aus forstwirtschaftlichen Aktivitäten (Holzabfälle), aus der Holzverarbeitung (Industrieholz, Sägemehl, Holzspäne) und am Ende der Lebensdauer sein Holzprodukte (Sperrmüll, Abbruch, Paletten). Holzige Biomasse wird in gleichmäßige, kleine Stücke geschnitten, die als Hackschnitzel bezeichnet werden. Hocheffiziente und umweltfreundliche Brenner und Herde können entwickelt werden, um diese Chips zum Kochen und Heizen zu verbrennen.
• Lipidesind wasserunlösliche Öle und Fette, die aus frisch lebender Biomasse gewonnen werden. Zum Beispiel Sojaöl, Palmöl, Rapsöl, Wachse und tierische Fette und Fette usw. Erneuerbare Lipidrohstoffe umfassen auch Algen, Bakterien und andere derartige Mikroorganismen. Algen gehören zu den am schnellsten wachsenden Arten von Organismen der Welt, wobei etwa die Hälfte ihres Gewichts Öl ist. Der flüssige Biokraftstoff, normalerweise in Form von Alkohol oder Ethanol, kann zur Herstellung von Biodiesel für den Antrieb von Autos, Lastwagen und sogar Flugzeugen verwendet werden.

Die CO2-Neutralität von Biomasse-Ressourcen aus Energiepflanzen setzt voraus, dass die neue Biomasse die für Lebensmittel angebaute Biomasse bilanziert oder zumindest übertrifft. Biomasse wird allgemein als hervorragende Kohlenstoffsenke angesehen, wobei Biomasse-Rohstoffe, die speziell als Energiepflanze angebaut werden, wahrscheinlich eine längerfristige Rolle bei der Bereitstellung nachhaltiger Quellen für die Wärme- und Stromerzeugung spielen werden.

Allerdings wird die Verfügbarkeit von Flächen für den Anbau von Nahrungspflanzen knapper, weshalb jede Konkurrenz um die Nutzung fruchtbarer Ackerflächen für den Anbau von Energiepflanzen aus Biomasse vermieden werden sollte. Außerdem sind dedizierte Energiepflanzen wie Gräser, Bambus, Schilf und Schilf besser geeignet für Land, das für die Landwirtschaft ungeeignet ist.

Biomasse-Ressourcen-Schlussfolgerung

Rohstoffe aus Biomasse können auf vielfältige Weise genutzt werden, um unseren ständig steigenden Energiebedarf zu decken. Diese Biomasse-Ressourcen können zur Stromerzeugung (direkte oder Mitverbrennung) zum Heizen unserer Häuser oder zum Antrieb von Fahrzeugen verwendet werden, sobald sie auf Biokraftstoffe umgestellt wurden. Die Technologien, die für die Umwandlung von Biomasseressourcen in nutzbare Energie verwendet werden, umfassen direkte Verbrennungsprozesse, biochemische Prozesse, thermochemische Prozesse und agrochemische Prozesse.

Damit dedizierte Energiepflanzen eine Hauptquelle für Biomasse darstellen, fallen ihre laufenden Kosten an muss reduziert werden. Die Entwicklung verschiedener Pflanzenarten (Landwirtschaft und Bäume), die hochproduktiv in der Energiespeicherung, widerstandsfähig gegen Klima- und Standortbedingungen, resistent gegen Schädlinge und effizient in der Nutzung von Nährstoffen sind, wird derzeit auf der ganzen Welt entwickelt.

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Mechanisierte Erntegeräte, die einst zum Ernten von Nahrungspflanzen verwendet wurden, können angepasst werden, um die Ernte von Energiebiomasse-Ressourcen wirtschaftlicher zu machen, die normalerweise zu kostspielig sind, um sie mit herkömmlichen Techniken zu sammeln.

Aus Biomasse-Rohstoffen hergestellte Biokraftstoffe sind mittlerweile auf dem Markt gut etabliert, wobei viele Fahrzeuge für den Betrieb mit diesen bioerneuerbaren flüssigen Kraftstoffen wie Ethanol, Methanol sowie synthetischen Kohlenwasserstoffkraftstoffen ausgelegt sind, die aus Biomasseölen entwickelt wurden, die aus Rapssamen, Sonnenblumen, Ölpalmen oder Öl gewonnen werden aus Wasserpflanzen.

Wir haben hier gesehen, dass die für die Energieerzeugung verfügbaren Biomasseressourcen eine breite Palette von Pflanzen und Materialien umfassen, die von land- und forstwirtschaftlichen Nutzpflanzen reichen, die speziell für Energiezwecke angebaut werden und Waldabfälle und Reststoffe, Abfälle aus der Lebensmittelverarbeitung und Fischerei, Siedlungsabfälle einschließlich Klärschlamm sowie Wasserpflanzen und Algen.

Da Biomasseabfälle im Gegensatz zu Lagerstätten fossiler Brennstoffe sehr verstreut verfügbar sind, können die Kosten für das Sammeln und Transportieren großer Mengen von Biomassematerialien für die Energieerzeugung erheblich sein, da diese Materialien naturgemäß weit verbreitet sind oder eine geringe Energiedichte aufweisen. Daher handelt es sich bei den attraktivsten Energiequellen aus Biomasse heute im Allgemeinen um Biomasse-Ressourcen, die aus anderen Gründen gesammelt oder als spezielle Energiepflanze angebaut und angebaut wurden.

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