Мазмұндама Жоспар: Кіріспе Негізгі бөлім Биоэнергетика Биомасса Биодизель және биоотын Қорытынды
жүктеу/скачать 38,54 Kb.
|
| Негізгі бөлім
Биоэнергетика, биологиялық энергетика — тірі организмдердегі энергияның бір түрден екінші түрге айналу заңдылықтарының молекулалық негіздерін және механизмін зерттейтін ғылым. Биоэнергетика биологиялық тіршілік құбылыстарын энергетиклық тұрғыдан талдайды, бұл үшін физика және химия ғылымдар әдістерін пайдаланады. Биоэнергетиканың зерттеулері, негізінен, термодинамика заңдылықтарына сүйенгенмен, Биоэнергетика мен анорганиклық заттардың энергетикасы арасында айырмашылық бар. Клеткада болатын процесстер біркелкі температурада, көлемде және қысым жағдайында өтеді, сондықтан да организмдегі жылу бірден айналысқа түспейді. Эволюциялық даму нәтижесінде организмдерде бос энергияны жылуға айналдырмай, бір түрден екінші түрге тікелей айналдыру қасиеті пайда болды. Энергияның аздаған бөлігі құрамында фосфор қышқылының қалдықтары бар макроэргикалық қосылыстардың (фотосинтез, хемосинтез және биология тотығу нәтижесінде пайда болатын тірі организмдерде энергияға бай органиклық қосылыстар) химия энергиясына айналады; ал химикалық энергия тұрақты температура жағдайында биологиялық синтезге пайдаланылады. Аталған қосылыстардың ішіндегі ең маңыздысы — аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ). Ол синтезделгенде (АТФ + Н2О - АДФ + фосфат) қоршаған ортаның биоэнергиясы F шамасына кемиді. Бұл жасуша жағдайында F = 50 кДж/моль немесе 1200 кал/моль, яғни басқа көптеген гидролиздеу реакцияларында босайтын энергия мөлшерінен анағұрлым артық. Осындай артық энергия босатып, ыдырайтын байланысты макроэргикалық байланыс деп атайды. Ерекше жағдайларда клетка энергиясына АТФ-тен басқа да макроэргикалық фосфорлы қосылыстар — гуанин-, цитозин-, уридин-, тимидин үш фосфаттар немесе креатинфосфаттар қатысады. Биосферадағы тіршілік үшін қажетті энергияның негізгі және бірден-бір қайнар көзі — Күн сәулесі. Оның 1 — 2%-ін жасыл өсімдіктер мен құрамында пигменті бар бактериялар пайдаланып, органикалық заттарды синтездейді, яғни Күн сәулесінің электрмагниттік энергиясы химияның энергияға айналып, органиклық заттардың құрамында болады. 2.Биомасса (гр. bios - өмір және масса) — бір түрдің, түрлер тобының немесе бүтіндей бірлестіктердің (өсімдік, микроағза және жануарлардың) тіршілік ететін мекенінің бірлік бетіне не көлеміне келетін жалпы құрғақ массасы; аудан немесе көлем (г/м2 немесе г/м3) бірлігіне салмағы бойынша өрнектелген тірі ағзалар мөлшері.Өлшем бірліктері: кг/га, г/м2, г/м3, кг/м3, т.б. Өсімдіктердің биомассасы фитомасса, жануарлардың биомассасы зоомасса деп аталады. Экожүйеде энергияның таралуы мен орташа биомассаның арасындағы байланысты анықтау үшін Дж/м2 өлшемі пайдаланылады. Құрлықтағы гетеротрофты ағзалардің ішінде топырақта тіршілік ететін микроағзалардің биомассасы өте жоғары болады. Атап айтқанда, жауын құртының тіршілік ету ортасына байланысты биомассасы 200 — 1500 кг/га аралығында болады. Сүтқоректілер мен құстардың орташа жылдық биомассасы 1 — 15 кг/га (бірақ бұл көрсеткіш құстардың қыстауы мен қоныс аударуы кезінде жоғары болады). Биомасса жанғыш тақтатастар, уран, көмір, мұнай және табиғи газдан кейін қазіргі уақытта қол жетімді энергия көздерінің алтыншы қоры. Шамамен жердің толық биологиялық салмағы 2,4·1012 тонна мөлшерімен бағаланады. Биомасса тікелей күн, жел, су және геотермалды энергияларынан кейін өнімділігі бойынша бесінші жаңартылатын энергия көзі, Жыл сайын жер бетінде шамамен 170 млрд тонна бастауыш биомасса өндіріледі және шамамен сол мөлшер жойылады. Биомасса әлемдік экономикада пайдалануы бойынша ең ірі жаңартылатын ресурс (бір жылда 500 млн тоннадан астам) Биомасса жылу, электркуаты, биотын, биогаз (метан, сутегі) өндіру үшін пайдаланылады. Биомасса отынының басым бөлігі (80%), ең алдымен ағаш, дамып жатқан елдерде үй жылыту және тамақ дайындау үшін пайдаланылады. Мысалы: 2002 жылы АҚШ-тың электрэнергетикасында биомассада жұмыс істеп, 9733 МВт қуат шығаратын зауыттар орнатылды. Соның ішінде 5886 МВт ауыл және орман шаруашылығының қалдықтарында, 3308 МВт қатты тұрмыстық қалдықтарда, 539 МВт басқа энергия көздерінде жұмыс істеді. 2003 жылы, жалпы АҚШ-тың энергиясының 4%-ы биомассадан өндірілген. 2004 жылы, дүние жүзі бойынша жалпы қуаты 35,000 МВт электр стансалары биомассадан электр қуатын өндірді. Қазіргі уақытта, Еуропа елдерінде биомасса өндіру үшін энергетикалық ормандарды өсіру бойынша эксперименттер өткізіліп жатыр. Ірі екпелерде тез өсетін ағаштар өсіріледі: терек, акация, эвкалипт және т.б. ағаштар. Өсімдіктердің шамамен 20 түрі сыналған. Екпелер біріктірілген бола алады, ағаш жолдарының арасында басқа да дақылдарды өсіруге болады, мысалы, теректі арпамен ұштастыруға болады. Энергетикалық орманның айналу мерзімі - 6-7 жыл. Пиролиз әдісі арқылы биомассадан сұйық биоотын, метан, сутегі өндіріледі. Түрлі материалдарды пайдалануға болады: ағаш қалдықтары, сабан, жүгері қауыздан, және т.б. Бидай сабанынан 58%-ға дейін биоотын, 18%-ға дейін көмір және 24%-ға дейін газ шығады. Ағаш өндіруші және ауыл шаруашылығы салаларының қалдықтарынан жасалған қатты отын – отын пеллетерін қолдану кеңінен таралған. Биоотын – биологиялық қалдықтарды қайта өңдеу арқылы биологиялық шикізаттан алынған отын. Тағы да басқа целлюлозадан және органикалық әртүрлі типті қалдықтардан алынып бағытталған әр түрлі дәрежедегі өңделген жобалар кездеседі, бірақ бұл технолгоиялар әлі бастапқы кезеңдегі өңдеуде немесе коммерциялылықтануда. Био отындар сұйық түрде (іштен жану қозғалтқыштарына арналған, мысалы, этанол, метанол, биоотын), қатты отын (ағаш, шымтезек, отынды гранулалар, жаңқа, сабан, қауыз) және газ тәрізді отындар (биогаз, сутегі). жүктеу/скачать 38,54 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|