Биомасса түсінігімен танысу

Биоотын

Биомасса, атап айтқанда, осімдік секілді жақын арада тірі ағзалардан алынатын материал биоотын немесе биоматериалдар өндірісіне арналған маңызды жаңғыртылатын қор бола алады. Биотехнология және генетикалық модификация саласындағы жетістіктер осімдіктерді биоотынға және биоөнімдерге түрлендіруге арналған белгілі бір қасиеттері бар зауыттарды жобалауға мүмкіндік береді. Бұл биотазарту ретінде қарастырылады және де осімдік шикізатынан алынатын биоматериалдардың ұзақ мерзімді инженериясын көбі жаңа өндірістік парадигма белгісі деп таниды. Болашақ тұрақты қоғам заманауи қоғам қазба отыннан алынатын тұрақсыз және жаңғыртылмайтын молекулаларға қалай бағынышты болса, биомассадан биожетілдірілген күрделі молекулалар мен материалдарға негізделіп құрылуы мүмкін. Мысалы, АҚШ Энергетика министрлігі 2025 жылға қарай көлік отынының 30% және өнеркәсіптік органиканың 25% субституттардан алынған биомассамен алмастыруды мақсат етіп отыр. Биомасса жаңа тұрақты әлемдегі құнды тауарға айналуы мүмкін.

Биомасса энергиясы тек фотосинтез арқылы алынған және осылайша фотосинтез фазаларын қысқаша қарастырған жөн. Фотосинтез – күн жарығынан алынатын энергия химиялық энергияға айналу процессі. Фотосинтез процессі екі фазаға бөлінген. Фотосинтездің жарық фазасы деп аталатын бірінші фаза жарықтың фотосинтетикалық пигменттердің жұтылуынан тұрады. Бұл энергия нәтижесінде химиялық түрде аденозин трифосфат деп аталатын химиялық реактивте сақталады. Қараңғылық реакциясы деп аталатын екінші фазада атмосферадан көмірқышқыл газы алынып, денозин трифосфат көмірсутектерді түзу үшін қолданылады. Алайда, фотосинтез өте тиімсіз процесс болып табылады. Мысалы, энергияның 80% жоғары интенсивті күн жарығында жоғалуы мүмкін, бұл фотосинтетикалық аппарат үшін өте маңызды ақуыз туынды бірлігінің бүлінуіне әкеледі. Жалпы айтқанда, бақылауға алынатын жылдам өсетін ағаштардың 1% ғана мәндері фотосинтез тиімділігінің 4,5% ғана жоғарғы шек деп есептеледі. Күн батареяларымен салыстырғанда бұндай тиімділік өте төмен.

Биоотын биомассадан энергия жинайтын негізгі әдіс болып табылады және биомассаның жаңғыртылатын көздерінен алынатын қатты, сұйық немесе газ тәрізді отынға қатысты. Биоотынға мұнай отынына балама ретінде соңғы уақытта көп назар аударылғанына байланысты, биоотын жылу алу үшін жандырыла алады (мысалы, ағаш) және адамзат биоотынды (яғни, ағашты) от жағуды үйренген уақыттан бастап жаға бастаған. Заманауи мотор отынына келсек, әйгілі сұйық мотор отынының екі түрі бар – этанол және биодизель. Олардың екеуі, шын мәнінде, биодизельдік отынға қарағанда қысқа көмірсутек тізбектері бар және энергиясының тығыздығы төмен этанолдан тұратын көмірсутек молекулаларынан құралған, екеуі де қолданыстағы ішкі жану қозғалтқыштарындағы кішігірім өзгерістермен пайдаланыла алады. Биоэтанол толығымен астық секілді азық-түлік дақылдарынан өндіріледі және әдетте, мұнай негізіндегі бензинмен араластырылып, қолданыстағы мұнай инфрақұрылымдары арқылы таратылады. Биодизель қолданыстағы дизельді қозғалтқыштарда немесе өз бетінше (қозғалтқыштағы елеусіз өзгерістермен бірге) немесе мұнайлы дизель отынымен, қоспада қолданыла алады. Этанол да, биодизель де тасымалдау тұрғысында қазба отынына қарағанда тұрақты әрі таза балама деп танылған, алайда бұндай биоотынға байланысты қиындықтар да жоқ емес.

Қажетті биомассаны осіру үшін халық пайдаланатын астық дақылдарын осіру үшін қолданыла алмайтын, азық-түлік дақылдарын осіруге жарамды жерлердің үлкен көлемі биоотынға және жалпы биотазалауға байланысты негізгі мәселелердің бірі болып табылады. Бұл жер, негізінде, биомасса ауыл шаруашылығына арналған жаңа жерлерден тазартылуы мүмкін, қолданыстағы ауыл шаруашылық пайдалы жерлерге азық-түлікті астық дақылдарынан биоотын өндірісне арналған астық дақылдарына көшу жөн болар еді. Гуманитарлық тұрғыда, планета халқының 14% аштықтан қасірет шеккенде және сондай халық саны 8 миллиардқа жақындап келе жатқанда, біздің көлік құралдарымыздағы биоотынның жануы дұрыс емес. Азық-түліктің жетіспеушілігін, азық-түлік бағаларының инфляциясын, сонымен қатар, азық-түлік салдарынан бүкіл әлем бойынша дамыған елдерде орын алатын тәртіпсіздікті ескерсек, шаруашылық жерлерін биоотын өндірісі үшін қолдану этикалық тұрғыдан дұрыс емес. Сонымен қатар, жерлерді ауыл шаруашылық мақсаттарда қолданудан биоотын өндірісіне көшу – қосымша стресс, себебі артып келе жатқан биоотын қолданысы тұщы су қоры тұрғысынан қиындықтар туғызуы мүмкін. Кейбір бағалауларға сенсек, 1 литр биоотынды алу үшін қажетті су көлемі 20 000 галлонды құрайды. Одан әрі, салыстыру үшін, біздің көлік отынымыздың жартысын биоотынға көшіру жылына 12 000 куб километрді қажет ететіні есептелген. Бұл әлемнің барлық өзендерінде ағатын жалпы су көлемімен салыстыруға келеді. Әлемдегі 780 миллион адам таза суға қол жеткізе алмайды және де су дефициті жаһандық жылыну салдарынан артып отыр. Барлық суымызды көлік отынына қажетті биомассаны осіру үшін қолдану, сонымен қатар науаларды тыңайтқыштармен, пестицидтермен және гербицидтермен ластау тиімсіз.

Биоотын өндірісін жақтаушылардың айтуынша, көміртекті шығарудың нөлдік теңгерімібар биоотын қоршаған орта үшін қауіпсіз, ол ауылдық аймақтарда жаңа жұмыс орындарының пайда болуынажәне шетелдік отын импортынан энергетикалық тұрғыдан тәуелсіз болуына септігін тигізеді. Бірінші мәселеге келсек, көмірқышқыл газы бастапқыда биомасса өсуі кезінде атмосферадан жойылған, бұл биоотынның жануынан бөлінетін көміртек қалдықтарын өтейді. Басқаша айтқанда, биоотын көмірқышқыл газының атмосфералық деңгейлеріне ластаушы заттектерді бөлмейді, сондықтан да қазба отынынан биоотынға көшкенде, біз жылыжай газдарының атмосфераға бөлінуін азайтып, жаһандық жылыну беталыстарын азайтар едік. Алайда, биоотынды жер бетінде осіру кезінде жерді пайдалану сипатының өзгеруін ескеру қажет. Мысалы, биоотынды осіруге арналған жерді құру үшін ормандарды және басқа адам қолы тимеген аймақтарды жою осы аудандарда алынған көміртекті шығаруы мүмкін.