Энергетика

Экологическая характеристика использования биоэнергетических установок

Биоэнергетические станции по сравнению с традиционными электростанциями и другими НВИЭ являются наиболее экологически безопасными. Они способствуют избавлению окружающей среды от загрязнения всевозможными отходами. Так, например, анаэробная ферментация – эффективное средство не только реализации отходов животноводства, но и обеспечения экологической чистоты, так как твердые органические вещества теряют запах и становятся менее привлекательными для грызунов и насекомых (в процессе перегнивания разрушаются болезнетворные микроорганизмы). Кроме того, образуются дополнительный корм для скота (протеин) и удобрения.

Городские стоки и твердые отходы, отходы при рубках леса и деревообрабатывающей промышленности, представляя собой возможные источники сильного загрязнения природной среды, являются в то же время сырьем для получения энергии, удобрений, ценных химических веществ. Поэтому широкое развитие биоэнергетики эффективно в экологическом отношении.Однако неблагоприятные воздействия на объекты природной среды при энергетическом использовании биомассы имеют место. Прямое сжигание древесины дает большое количество твердых частиц, органических компонентов, окиси углерода и других газов. По концентрации некоторых загрязнителей они превосходят продукты сгорания нефти и ее производных. Другим экологическим последствием сжигания древесины являются значительные тепловые потери.

По сравнению с древесиной биогаз – более чистое топливо, непроизводящее вредных газов и частиц. Вместе с тем необходимы меры предосторожности при производстве и потреблении биогаза, так как метан взрывоопасен. Поэтому при его хранении, транспортировке и использовании следует осуществлять регулярный контроль для обнаружения и ликвидации утечек.

При ферментационных процессах по переработке биомассы в этанол образуется большое количество побочных продуктов (промывочные воды и остатки перегонки), являющихся серьезным источником загрязнения среды, поскольку их вес в несколько раз (до 10) превышает вес этилового спирта.

Неблагоприятные воздействия биоэнергетики на экологию:

  • выбросы твердых частиц, канцерогенных и токсичных веществ, окиси углерода, биогаза, биоспирта;
  • выброс тепла, изменение теплового баланса;
  • обеднение почвенной органики, истощение и эрозия почв;
  • взрывоопасность;
  • большое количество отходов в виде побочных продуктов (промывочные воды, остатки перегонки)

Биомасса — это широкое понятие, и поэтому использование различных видов биомассы может иметь разные экологические последствия. Так же как и ископаемые органические топлива, состав биомассы включает водород и углерод; энергетическое использование биомассы предполагает, что оба эти элемента будут полностью окислены, образуя H2O и CO2. Создавая специальные плантации, можно полностью исключить эмиссию диоксида углерода, образующегося при энергетическом использовании биомассы. Вновь посаженные и растущие растения будут поглощать тот диоксид углерода, который выделился при использовании предыдущего поколения растений. Энергетические плантации являются ключевым элементом устойчивого развития и использования биомассы в энергетических целях.

В развивающихся странах дрова является основным источником энергии для сельского населения. Использование дров без восстановления срубленной растительности не только приводит к результирующей эмиссии диоксида углерода, но и приводит к обезлесению, а в ряде случаев и к опустыниванию территории, что является серьезным экологическим бедствием.

Решение экологических проблем, связанных с избыточной концентрацией сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов, является одной из основных задач для новой технологии энергетического использования биомассы. Средний городской житель производит в год 300–400 кг отходов, которые в основном вывозятся на свалки. Не говоря о том, что под свалки отчуждаются заметные территории вокруг городов, нарушающие ландшафт, биохимические процессы, происходящие в веществе свалок, приводят к образованию метана, который является более опасным парниковым газом, чем диоксид углерода. Добыча метана из свалок и его энергетическое использование уменьшает суммарное антропогенное производство парниковых газов.

Большое количество отходов образуется на животноводческих фермах и птицефермах. Обычное удаление этих отходов загрязняет прилегающие землю и водоемы. Большинство методов защиты окружающей среды от этих отходов связано с их анаэробной переработкой в биогазовых установках.

Отходы, содержащие органику, которые подходят для анаэробной ферментации, производят также на предприятиях пищевой промышленности, сахарных заводах, предприятиях по переработке овощей, спиртоводочных и пивоваренных заводах, целлюлозно-бумажных комбинатах, фармацевтических предприятиях и заводах по обработке канализационных стоков.

Эти предприятия загрязняют почву и отравляют грунтовые воды, создавая значительную биологическую и химическую потребность в кислороде; в этом смысле они действуют так же, как вредные, в частности патогенные, микробы. Анаэробная переработка отходов позволяет не только получить биогаз и удобрения, но и уменьшить химическую потребность в кислороде, необходимом для окисления органической массы отходов.