|
Способы получения энергии из биомассы Произвоство газов
|
Биотехнология и энергетикаВесьма перспективно использование в биотехнологии термофильных микроорганизмов, не боящихся сравнительно высокой температуры. Применение таких микроорганизмов в ряде случаев очень эффективно, поскольку повышение температуры потенциально способно обеспечить более высокие скорости реакций и производительность процессов. Принципиально важные изменения в ближайшие десятилетия будут связаны с переходом на новые источники энергии. Прогрессирующий дефицит ископаемых топлив ставит перед современной наукой задачи, связанные с разработкой новых процессов, ориентированных на возобновляемые сырьевые и энергетические источники. Об этом со всей остротой примерно 15 лет назад заявил академик Н. Н. Семенов. Он подчеркнул важность промышленного использования солнечной энергии и ориентировал на решение этой проблемы многие научные коллективы. Большой интерес в последние годы вызывают работы, направленные на получение газообразного топлива из биомассы. Речь идет о широкомасштабной переработке отходов сельскохозяйственного производства и городского хозяйства в метан. Оценки показывают, что даже для энергетически развитых стран производство биогаза может составить заметную часть общей выработки энергии. В последнее время интерес o фундаментальному изучению систем получения топлив на основе биомассы и их практическому использованию достаточно широк во всем мире. Национальные программы в этой области существуют в США, Великобритании, Франции, Бразилии, Японии, Канаде, КНР, Индии, во многих развивающихся странах. В разработке систем преобразования солнечной энергии через с получением топлива уже имеются существенные научные и технические достижения. В качестве примера одной из таких разработок можно привести так называемые "энергетические фермы". Ферма представляет собой гигантскую теплицу площадью примерно 1 км2, большой высоты, построенную из прозрачного пластика, способного достаточно эффективно удерживать двуокись углерода. Теплица технологически сопряжена с установкой для экстракции из растений белка и с тепловой станцией, где углеводная часть биомассы используется для выработки электроэнергии.  Блок-схема процессов в системе преобразования солнечной энергии на основе гигантской теплицы На ферме предполагается с высокой эффективностью выращивать в газовой среде, обогащенной углекислотой, растения с повышенным содержанием белка (например, люцерну). Благодаря повышенному выходу фотосинтеза может быть получена биомасса в количестве 200 т/га в год. Люцерна содержит до 24% белка, его можно использовать для питания человека. Поскольку бобовые культуры способны к биологической фиксации азота, то это практически полностью обеспечивает азотистое питание. Словом, получается система, в значительной степени Замкнутая по углекислоте, воде, минеральным удобрениям. И все же самое узкое место подобных схем с энергетической точки зрения - производство биомассы: средняя эффективность преобразования солнечной энергии при фотосинтезе составляет всего 0,1-1% Это заставляет искать иные биотехнологические процессы, в которых достигались бы более высокие коэффициенты преобразования энергии. Один из таких процессов - биофотолиз воды, то есть использование механизмов фотосинтеза для ее разложения под действием солнечного света с получением свободных кислорода и водорода. Такая система разработана недавно в МГУ профессором С. Варфоломеевым и его сотрудниками. Она открывает вполне реальную перспективу создания новой отрасли энергетики, основанной на биотехнологическом получении молекулярного водорода - топлива высококалорийного и экологически чистого. |