Biomass: määratlus, tüübid ja roll energiatootmises

Biomass on põhiline termin ökoloogias ja energiatootmises. Orgaanilised jäätmed, nagu surnud taime- ja loomsed materjalid, loomasõnnik ja köögijäätmed, saab muuta gaasiliseks kütuseks, mida nimetatakse biogaasiks. Orgaanilised jäätmed lagundavad bakterid biogaasikääritites, mille tulemusena eraldub biogaas, mis on põhimõtteliselt metaani ja süsinikdioksiidi segu.

Ökoloogias tähendab biomass elusainete kogunemist. See on kogu elav materjal teatavas piirkonnas või bioloogilises kogukonnas või rühmas. Biomassi mõõdetakse massi või kuivmassi järgi teatava pindala (ruutmeetri või ruutkilomeetri) kohta. Energiatööstuses tähendab see bioloogilist materjali, mida saab kasutada kütusena või tööstuslikuks tootmiseks. Biomassi hulka kuulub biokütusena kasutamiseks kasvatatav taimne materjal, aga ka taimne või loomne materjal, mida kasutatakse kiu, kemikaalide või soojuse tootmiseks. Biomassi hulka võivad kuuluda ka biolagunevad jäätmed, mida saab põletada kütusena. Siia ei kuulu orgaaniline materjal, mis on geoloogiliste protsesside käigus muundatud selliste aineteks nagu kivisüsi või nafta. Tavaliselt mõõdetakse seda kuiva massi järgi.

Biomassi tüübid

• Puidu- ja metsajäätmed: küttepuu, oksad, saepuru, puitlaast. Üks kõige laialdasemalt kasutatavaid biomassiallikaid.
• Põllumajanduslikud jäägid: kõrred, õlilõiked, seemnekoored ja muud põllumajanduslikud kõrvalproduktid.
• Energia- või kultuurtaimed: spetsiaalselt kasvatatud taimed nagu sõnajalavilikud, saare- või päevalillestaatused, mis on mõeldud kütuse tootmiseks.
• Toidu- ja köögijäätmed ning linnalised orgaanilised jäätmed: biogaasi ja komposti tootmiseks.
• Loomsõnnik ja biogaasitootmise jäägid: hästi sobivad anaeroobseks käärimiseks.
• Vetikad ja mikroorganismid: kõrge kasvukiiruse ning potentsiaal biokütuste ja kemikaalide tootmiseks.

Peamised muundamistehnoloogiad

• Põletamine (combustion): otsene põletamine soojuse ja/või elektri tootmiseks (sh kombineeritud soojuse ja elektri tootmine, CHP).
• Anaeroobne käärimine: orgaanika lagundamine hapnikuta, mille tulemusena tekib biogaas (peamiselt metaan ja CO2) ning käärimisjääde (digestaat).
• Gaasistamine: kõrgel temperatuuril piiratud hapniku juures biomassist tekkiva sünteesi- või tootmisgaasi (CO, H2, CH4) kasutamine elektri ja kemikaalide tootmiseks.
• Pürolüüs: kiire kuumutamine hapnikuvabas keskkonnas, mis loob puit süsi, bioõli ja kaasu – sobib edasi töötlemiseks.
• Keemilised protsessid: nt transesterifikatsioon õli sisaldavate biomasside (nt rapsiõli) muundamiseks biodiisliks.

Kasutusalad energiatootmises

• Soojuse tootmine kodu- ja tööstuskütteks (asukohapõhised katlamajad).
• Elektri ja soojuse kombineeritud tootmine (CHP), mis parandab kasutegurit.
• Transportkütused (etanool, biodiesel) – bioloogilise päritoluga vedelad kütused sõidukitele.
• Biomassist saadud gaasid ja sünteeskütused tööstusprotsessides ja võrgu gaasisüsteemides.
• Biomassist toodetud keemilised tooted ja materjalid (bioplastid, lahustid jt).

Keskkonnamõjud ja kliimaarvestus

Biomassi käsitletakse sageli kui „neutraalse” või madala süsinikdioksiidi allikana, sest taimed siduvad kasvu ajal atmosfäärilist CO2. Tegelik kliimamõju sõltub aga kogu elutsüklist: maa muutmisest, transportimisest, töötlemisest ja tootmise seirest. Olulised aspektid:

• Elutsükli emissioonid: transport ja töötlemine võivad vähendada eeliseid võrreldes fossiilkütustega.
• Mullakasutus ja metsastumine: energiaistanduste rajamine võib põhjustada elurikkuse vähenemist ja süsiniku vabanemist mullast.
• Tahkete osakeste ja NOx: biomassipõletus võib tekitada saasteaineid, mida tuleb kütte- ja tööstusseadmetes hallata.
• Bioloogiline mitmekesisus: intensiivne biomassikasutus võib vähendada elupaiku ja mõjutada veeringet.

Mõõtmine ja energiasisaldus

Biomassi kirjeldatakse tavaliselt kuiva massi (kg või t) järgi või energiaühiku (MJ/kg või GJ/t) kaudu. Kuivmassi kasutamine standardiseerib erinevate materjalide võrdlust, sest niiskusomadused mõjutavad otseselt kütusekvaliteeti ja põletustõhusust.

Jätkusuutlikkus ja parimad praktikad

• Eelista jääke ja kõrvalprodukte: põllumajandus- või tööstusjäägid vähendavad toidu vs kütuse konflikti.
• Taaskasvatus ning maakasutuse planeerimine: vältida metsade hävitamist ja säilitada mullastiku tervis.
• Elutsükli hindamine (LCA): otsuste tegemisel hinnata kogu CO2- ja keskkonnamõju.
• Tehnoloogiline optimeerimine: kõrgema efektiivsusega seadmed ja saaste kontrollimine (filterdussüsteemid, NOx vähendamine).
• Poliitikad ja sertifikaadid: stiimulid ja sertifitseerimine (nt jätkusuutlikkuse kriteeriumid) aitavad suunata vastutustundlikku biomassi kasutust.

Kokkuvõte

Biomass on mitmekesine ja laialdaselt kasutatav taastuv ressurss, mille roll energiatootmises võib aidata vähendada sõltuvust fossiilkütustest. Selle kasu sõltub tugevalt allika tüübist, kogumise ja töötlemise viisist ning laiematest maakasutus- ja poliitilistest valikutest. Vastutustundlik ja efektiivne biomassikasutus — eelistades jääke, optimeerides tehnoloogiat ja hinnates elutsüklit — aitab maksimeerida kliima- ja keskkonnaeeliseid.

Energiatööstus

Mõiste biomass on eriti kasulik taimede puhul, kus mõningaid sisemisi struktuure ei pruugi alati pidada eluskoeks, nagu näiteks puu puit (sekundaarne küslaam).

Biokütuste hulka kuuluvad bioetanool, biodiisel ja biogaas.

Biomassi kasvatatakse mitmetest taimedest, sealhulgas lüliheinast, kanepist, maisist, papplist, pajust ja suhkruroost. Kasutatav taim ei ole tavaliselt lõpptoodete jaoks väga oluline, kuid see mõjutab tooraine töötlemist. Kuigi biomass on taastuv kütus, võib selle kasutamine siiski kaasa aidata globaalsele soojenemisele. See juhtub siis, kui looduslik süsinikutasakaal on häiritud; näiteks metsade raadamise või haljasalade linnastumise tõttu.

Biomassi kasutamine on osa süsinikuringest. Fotosünteesi käigus muundatakse atmosfäärist pärit süsinik taimseks aineks. Kui taim mädaneb või põleb, läheb süsinik tagasi atmosfääri. See toimub mõnevõrra kiiresti ja kütusena kasutatavat taimematerjali saab pidevalt asendada uue kasvu istutamisega. Seetõttu ei muuda see palju atmosfääri süsiniku hulka.

Kuigi fossiilsed kütused pärinevad ammu surnud asjadest, ei loeta neid üldtunnustatud määratluse kohaselt biomassiks, sest need sisaldavad süsinikku, mis on olnud süsinikuringest juba väga pikka aega "väljas". Nende põletamine lisab seega palju süsinikdioksiidi atmosfääri.

Biomassi muud kasutusviisid peale kütuse:

• Ehitusmaterjal
• Paber (tsellulooskiudude kasutamine)
• Biolagunevad plastid

Biomassist valmistatud plastid, nagu mõned merevees lahustuvad plastid, valmistatakse samamoodi nagu naftapõhised plastid, on tegelikult odavamad toota ja vastavad enamikule toimivusnormidele või ületavad neid. Kuid neil puudub tavapäraste plastide veekindlus.

Biogaasi elektrijaam

Küsimused ja vastused

K: Mis on biomass?

K: Mis on biogaas ja kuidas seda toota?

K: Kas biomassi kasutamine on seotud energiatööstusega?

K: Kas biolagunevaid jäätmeid võib pidada biomassi vormiks?

K: Mis vahe on kivisöel ja biomassil?

K: Kuidas mõõdetakse biomassi?

K: Milline on biogaasi koostis?

Otsing