Енергия и околна среда

Колко ефективна може да бъде върбата за производството на енергия от биомаса?

Колко ефективна може да бъде върбата за производството на енергия от биомаса?

Храстова върба (Salix) [Източник на изображението: Мат Лавин, Flickr]

Държавният университет в Пенсилвания (щат Пенсилвания) започна забележителен изследователски проект, включващ използването на храстова върба за производство на възобновяема енергия от биомаса.

Върбата (Salix) е част от 400-семейното семейство Salicaceae, водолюбиви видове растения с ланцетни („копиевидни“) листа с кора, която някога е била използвана като източник на аспирин. Широколистните сортове понякога се наричат ​​„Sallow“, докато теснолистните сортове традиционно се наричат ​​„по-мазни“. Върбите растат най-вече в умерените райони на света на влажни почви. Изследвания, свързани с използването на върба, продължават в различни части на САЩ в продължение на няколко години, особено в университета Корнел, където проект работи от 1998 г.

Първата реколта от върба в Пен Пен е събрана от демонстрационен парцел от 34 акра през зимата от колежа по селскостопански науки в университета. Той е част от по-голяма петгодишна програма, наречена NEWBio, която има за цел да изследва и насърчава устойчивото производство на дървесна биомаса и треви от топъл сезон за производство на енергия. Общият план е да се добива върба от парцела на интервали от три години.

NEWBio всъщност е регионален консорциум, ръководен от самия щат Пенсилвания с финансиране от Националния институт по храните и земеделието на Министерството на земеделието на САЩ. Проектът е само един от седемте регионални проекта в САЩ и обединява редица експерти, включително растителни учени, земеделски и биологични инженери, специалисти по безопасност и здраве в селското стопанство, агрономи, земеделски и горски икономисти, селски социолози, верига за доставки експерти за развитие на бизнеса и преподаватели по разширение.

Останалите членове на консорциума са Университетът Корнел, Колежът по наука за околната среда и горите SUNY, Университетът в Западна Вирджиния, Държавният университет в Делауеър, Държавният университет в Охайо, Университетът Рутгерс, Източният регионален изследователски център на USDA и Националната лаборатория на Oak Ridge на Министерството на енергетиката на САЩ и Национална лаборатория в Айдахо.

Прибиране на храстова върба в сайта Rockview на Penn State [Източник на изображението: Penn State, Flickr]

„Това е отличен сайт за изследване на въздействието върху качеството на почвата и водата, биологичното разнообразие, избягването на емисиите на въглероден диоксид и потенциала за растеж на регионална био-базирана икономика“, каза Армен Кеманян, доцент по производствени системи и моделиране в Департамента по растенията Наука, разговор с Penn State News. „Студенти от нашия колеж посещават сайта и имат оглед отблизо и отблизо на тази нова култура за региона.“

Първата реколта от храстова върба беше засадени през 2012г и Penn State се надява да го използва както като източник на възобновяема енергия, така и като платформа за изследване на устойчивостта. Според Кеманян най-страхотното при храстовата върба, която е дървесна многогодишна растения, е, че тя обича да се отрязва, след което произвежда енергичен растеж, който може да се събира непрекъснато само чрез многократно отрязване на реколтата. Освен това, тъй като е многогодишна, храстовата върба има тенденция да създава силна коренова система, която стабилизира почвата и съхранява значителни количества въглерод. Други култури, произвеждащи подобен ефект, включват тревна трева и мискантус и тези растения се изследват и на други места в североизточната част на САЩ. Заедно с храстовата върба, тези растения не се нуждаят от много тор и те също могат да подобрят качеството на водата в потоци, реки и устия. Ето защо увеличаването на количеството многогодишна растителност се превърна в критичен компонент на стратегията за качество на водата в Пенсилвания. По същество тези култури служат с двойна цел - те поддържат земята плодородна, като същевременно защитават качеството на водата.

Върбата на храста изисква само една трета от азотния тор, който обикновено се подава на царевица, като същевременно се произвежда същото количество биомаса. Когато събраните растения се изгарят като дървесен чипс или течно биогориво, въглеродният диоксид, изпуснат в атмосферата, отново се абсорбира, когато растенията се възобновят.

В щат Пен, изследователят Фелипе Монтес е инсталирал редица сензори, които измерват въглеродния диоксид и водните пари. Това от своя страна ще предостави информация за потенциала за растеж на културата, която е изключително ефективна по отношение на превръщането на слънчевата светлина и хранителните вещества в суровина за биоенергия, тъй като върбовата върба е едно от първите растения, които произвеждат листа през пролетта, като същевременно умира обратно късно през есента, като по този начин му дава много дълъг период на растеж.

„Смятаме, че можем да съберем 20 до 30 единици енергия на единица изкопаема енергия, инвестирана в производството на реколтата, което води до гориво с много нисък въглероден отпечатък“, каза г-н Монтес. „Фактът, че тази биомаса може да се превърне в течно гориво е едно от основните предимства на храстовата върба и други култури от биомаса. Нисковъглеродните течни горива са особено важни за транспорта на дълги разстояния, корабоплаването и авиацията, където електрическите превозни средства не са практични. "

Събиране на бали от биомаса от върба, Guelph, Канада [Източник на изображението: Национален център за агролесовъдство, Flickr]

NEWBio Ръководителят на проекта Том Ричард, професор по селскостопанско и биологично инженерство и директор на държавния институт по енергетика и околна среда в Пен, вярва, че енергията от биомаса наистина може да помогне за стимулиране на устойчивостта на селските райони в североизточната част, тъй като многогодишните енергийни култури са много подходящи за региона . Те биха могли много да се превърнат във важен елемент в бъдещото икономическо развитие, ако събирането, транспортирането и съхранението на културата в голям мащаб може да се извършва икономически.

Крайната цел би била да се произведе целулозен етанол, който след това да се използва като гориво в автомобилите. Може да се използва и за отопление и други приложения от възобновяема енергия. Като се има предвид, че храстовата върба може да расте на по-бедни почви, тя не се конкурира с хранителните култури и това означава, че царевицата може да се използва единствено за храна, а не както за храна, така и за биогорива.

Храстовата върба може да е подходяща за различни други цели, освен за генериране на биомаса. Например, проект в Минесота разследва потенциала си като жива „снежна ограда“, за да се предпазят пътищата от издухване и пренасяне на сняг. Неотдавнашно проучване, проведено от Министерството на транспорта на Минесота, установи, че храстовата върба има важни предимства пред други култури като дрян и червена боровинка, които могат да отнемат от пет до двадесет години, за да се утвърдят в сравнение с само две за храстовата върба. По-нататъшна оценка на реколтата за тази цел е планирана за 2017 г., когато тя ще бъде засадена до нова строителна площадка на магистрала 60 между Уиндом и планинското езеро.

ВИЖТЕ СЪЩО: От растения до биогориво: Обяснение на предварителната обработка на биомасата


Гледай видеото: Wooden blocks and rails - David MacKay (Октомври 2021).