Biomasa

Ime fakulteta

BIOMASA

Profesor: Doc.Dr Boris Mijović

Student: Bojana Petrović 77-17

Biomasa | Aleksa Vavić

Sadržaj 1.

Uvod   ...................................................................................................................................................... 1

2.

Energija biomase   ................................................................................................................................... 2

3.

2.1.

Izvori biomase  ............................................................................................................................... 2

2.2.

Osobine biomase  – održivost  ........................................................................................................ 4

Proizvodnja energije biomasom   ............................................................................................................ 5 3.1.

Biogas  ........................................................................................................................................... 5

3.2.

Anaerobna digestija   ...................................................................................................................... 5

3.2.

Fermentacija  .................................................................................................................................. 6

3.3.

Esterifikacija  ................................................................................................................................. 7

3.4. Pružanje direktne podrške lokalnoj poslovnoj zajednici  ....................................................................... 7 3.5.

Unapređenje radne snage  .............................................................................................................. 8

4.

Zaključak ............................................................................................................................................... 8

5.

Literatura  ............................................................................................................................................... 9

Biomasa | Aleksa Vavić

1. Uvod Biomasa je generički izraz kojim su opisani svi oblici organske materije, uključujući drvo,  poljoprivredne kulture i životinjsk i i ljudski otpad. Pojam se takođe odnosi i na derivate kao što su  biodizel, biogorivo i etanol. Biomasa je obnovljivi izvor energije, koji kao biljna masa bez obzira kako je uzgojena, planski ili

izrasla divlje, predstavlja značajan obnovljivi izvor energije, sa oko 70 milijardi tona godišnje  produkcije i oko 1800 milijardi tona postojeće biomase na zemljinoj površini. Trenutno, svjetsko stanovništvo troši samo oko 7% godišnje produkcije biomase, dok je njeno učešće u globalnom energetskom bilansu oko 17%, s tim da treba uzeti u obzir činjenicu da  biomasa predstavlja osnovu energetskog bilansa nerazvijenih zemalja Azije i Afrike, te da je ovako

visok udio biomase u globalnom energetskom bilansu direktna posljedica te činjenice. Biomasu čine brojni proizvodi biljnog i životinjskog svijeta. Može se direk tno pretvarati u energiju za grijanje u industriji i domovima te dobijati električna energija u malim termoelektranama. Fermentacija u alkohol zasad je najrazvijenija metoda hemijske konverzije biomase. Bioplin nastao fermentacijom bez prisutnosti kiseonika, sadrži metan i ugljenik, te se može upotrebljavati kao gorivo.

Biomasa uopšteno se može podeliti na drveni, ne-drveni i životinjski otpad, unutar čega se mogu razlikovati:

• drvena biomasa (ostaci iz šumarstva, otpadno drvo), • drvena uzgojena biomasa (brzorastuće drveće), • ne-drveno uzgojena biomasa (brzorastuće alge i trave), • ostaci i otpaci iz poljoprivrede, • životinjski otpad i ostaci, • gradski i industrijski otpad. Glavna je prednost biomase, u odnosu na fosilna goriva, manja emisija štetnih plinova i otpadnih voda. Dodatne su prednosti iskorišćavanje otpada i ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i drvne industrije, smanjenje uvoza energetskih resursa, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena područja. Predviđa se da će do sredine vijeka u svijetu biomase u potrošnji energije iznositi između 30 i 40 %. Švedska je npr. 1998. dobivala iz korišćenja biomase 18% energije, a Finska 10%. Ukrajina ima instalirane kapacitete od 320 MW za dobivanje struje upravo korišćenjem biomase.

1

Biomasa | Aleksa Vavić

2. Energija biomase 2.1. Izvori biomase

Čvrsta biogoriva, uglavnom drvo, bila su korištena kroz vjekove za proizvodnju energije. Ustvari, drvo je nekad igralo istu ulogu koju ugalj i nafta igraju u ovom vijeku. Za najveći dio svjetske  populacije drvo je još uvijek najčešće korišteno gorivo, a za jedan dio njih, drvo predstavlja jedini izvor energije. Zbog velike upotrebe fosilnih goriva u industrijskim zemljama, samo oko 17% svjetske

 proizvodnje energije potiče iz biomase. To je ipak oko 4 puta veća količina od količine koju isporučuju hidro i nuklearne elektrane. Čak i u SAD, energija dobijena iz biomase otprilike jednaka onoj proizvedenoj u hidroelektranama ili pak onoj koju su proizvele nuklearne elektrane (oko 35%), odnosno, blizu 3 milijarde GJ. Skoro sva ta energija potiče iz čvrstih goriva, uglavnom iz

šumskih resursa. Konačni proizvod prerade najvećeg broja stabala nije građa, niti celuloza ili papir, nego pak gorivo za proizvodnju energije a takva upotreba je u zamjetnom porastu od 1986. I pored toga, poljoprivredni i šumski otpaci i ostaci, te energetske kulture imaju još uvijek

neiskorišten – značajan potencijal za proizvodnju zamašnih zaliha čvrstog goriva. - Poljoprivredni otpad i ostaci

Ostaci žetve su dijelovi biljaka ostavljeni na polju nakon žetve, ostaci nast ali u procesu baliranja, te materijali odbačeni nakon obrade. Otpad se općenito odnosi na životinjske eksremente –  đubrivo. Đubrivo i vlaknasti (poput trave) ostaci žetve obično sadrže previše vode da bi bili smatrani čvrstim gorivom. Glavni kandidati za čvrsto gorivo nalaze se među poljoprivrednim ostacima, slamom, stabljikama osracima nakon komljena kukuruza, ljuskama oraha, košticama voća i sličnim materijalima. Izvan industrijskih zemalja, vrlo često se nailazi na upotrebu sušene stočne balege za zagrijavanje stambenih prostora.

Slika 2: Procentualni udio rada pri obradi biomase

2

Biomasa | Aleksa Vavić

Kvalitet biomase varira sa vrstom biljke, njenim dijelom, te okruženjem u kojem je rasla. Najveće toplinske vrijednosti su oko polovine toplinske vrijednosti uglja, te oko jedne trećine toplinske vrijednosti ulja. Osnovni konstituenti biomse su celuloza, lignin, voda, jednostavni ugljikohidrati,

 proteini, masti, i ulja, te minerali (obično definirani kao pepeo). Najproblematičniji konstituent je svakako voda, zbog značajne energije koja je potrebna za isparavanje vlage. Iako je konverzija i upotreba poljoprivrednih otpadaka i ostataka za proizvodnju energije tehnički moguća, ipak postoje problemi povezani sa pojedinim koracima u  sekvenci sakupljanja i konverzije, koji često mogu eskalirati u tolikoj mjeri da čine korištenje takvih materijala neekonomičnim. Uz to, brojne su situacije u kojima žetveni ostaci imaju veću vrijednost ako se upotrijebe u svrhu zaštite zemljišta ili recikliranja hranljivih materija. Stoga se u mnogim  područjima ti ostaci ostavljaju na polju, ukoliko nisu upotrijebljeni za stočnu ishranu ili stajsku  prostirku.

Što se životinjskih ekstremenata tiče, zbog prednosti plinovitih goriva, te mulja koji vrlo uspješno može poslužiti kao gnojivo za zemljište, većina istraživačkih i razvojnih projekata, koji se bave valorizacijom ove kategorije biomase u smislu njene upotrebe kao energetskog resursa, fokusirana

 je na aneorobnu digestiju đubriva, stajske prostirke, te otpada sa visokim sadržajem vlage, uključujući ljudske ekstremente. - Šumski otpad i ostaci

Drvena masa kao energetski resurs (ogrjevno drvo ili energetsko drvo) uobičajeno se definira kao  biomasa na šumskom području koja je naiskoristiva ili je raspoloživa u količini koja prevazilazi  predviđene potrebe za neenergetske namjene, te uključuje ostatke nastale obradom stabala  posječenih za neenergetske namjene. Potencijalno energetsko drvo javlja se kao drvena masa vrsta koje nemaju tržišnu vrijednost, zaostali panjevi, drvena masa nastala okresivanjem trupaca vrsta koje imaju tržišnu vrijednost, prekomjerni godišnji porast vrsta koje imaju tržišnu vrijednost, te otpad i ostaci od obrade kao što je kora, piljevina, ostaci od tesanja itd.  Nizak sadržaj sumpora (od 0,01 do 0,03 %), implicira da upotreba šumske  biomase u svrhu  proizvodnje energije neće bitno pogoršati situaciju u pogledu kiselih kiša, te da je takva biomasa vrlo pogodna za zajedničko spaljivanje sa fosilnim gorivima koja se odlikuju visokim sadržajem sumpora.

Jednostavno skladištenje drveta u obliku trupaca, te relativno visok sadržaj suhe materije čine ga veoma pogodnim za korištenjem u obliku čvrstog goriva. Drveni otpaci i ostaci, za razliku od  poljoprivrednih ostataka, imaju veoma raširenu primjenu kao energetski resurs. U zemljama u razvoju, drvo se uglavnom direktno primjenjuje za pripremu hrane i z a grijanje. Efikasnost procesa

sagorijevanja široko varira, od nekoliko procenata kod otvorenih ognjišta, pa sve do 95% u modernim postrojenjima. Osim sagorijevanja, sve više se primjenjuje i teh nika rasplinjavanja, kojom se proizvodi gorivi plin, čija jednostavna primjena dodatno povećeva upotrebljivost ovog energetskog resursa.

3

Biomasa | Aleksa Vavić

2.2. Osobine biomase – održivost Sve vrste biomase su obnovljive (dotok se ne smanjuje za ljudsko poimanje vremena), s tim da je

za ogrjevno drvo uvjet obnovljivosti neprekidno pošumljavanje prostora barem toliko da godišnji  prinos bude jednak godišnjem iskorištenju drvne mase. Osnovna karaktreristika: nehomogenost, kao posljedica različitih udjela vlage i pepela. - Drvo: 8,2 do 18,7 MJ/kg - Biodizel: 37,2 MJ/lit - Biljni ostaci: 5,8 –  16,7 MJ/kg - Etanol: 26,8 MJ/lit - Bioplin: 26 MJ/m3

Da bi to uporedili, ogrjevna moć nafte je oko 42 MJ/lit, prirodnog plina 34-38 MJ/m3, kamenog uglja 24-37,7 MJ/kg, mrkog 12,7-23,9 MJ/kg, lignita do 12,6 MJ/kg.

Izravno kod šumske biomase: npr. za sječu drvne mase, za pošumljavanje i uzgoj šume, za transport od mjesta sječe do mjesta korištenja te za pripremu drveta za korištenje. Moguća neracionalnost uporabe (utrošak energije > proizvedene energije). Poljoprivredna, životinjska i  biomasa iz drvne industrije, te otpad: moguće izostaviti utrošak pridobivanja jer se odvija neovisno od energetskog korištenja:npr. slama kao rezultat poljoprivredne proizvodnje pšenice (ili će istrunuti ili energetski iskoristiti).

Emisija plinova eventualno manje štetnih od konvencionalnih goriva jer praktički nema sumpora. Ipak emisija je nešto veća nego li iz konvencionalnih postrojenja (manji stepen djelovanja, manje  jedinice). Emisija kod korištenja otpadaka može biti i opasna ako se prethodno iz otpadaka (smeća) ne izdvoje štetni sastojci.

4

Biomasa | Aleksa Vavić

3. Proizvodnja energije biomasom 3.1. Biogas

Biogas nastaje fermentacijom biomase bez prisustva vazduha u procesu koji je u stručnim krugovima poznat pod nazivom anaerobna digestija. U tom procesu, u kontrolisanim uslovima,

 proizvodi se gas koji se potom može koristiti za proizvodnju toplotne i električne energije ili daljim  pročišćavanjem kao zamena za prirodni gas. Kao sirovine za proizvodnju biogasa mogu poslužiti stajsko đubrivo, ostaci iz poljoprivredne proizvodnje, otpad nakon obrade industrijskih i  prehrambenih biljaka (kukuruzovina, ostaci sta bljika, kora voća i povrća), otpad iz šumarstva, maslinika, vinograda i voćnjaka, pa čak i klanički otpad je organski kućni otpad, otpadni muljevi i kanalizacijska voda.

Slika1. Toplotne vrednosti nekih poljoprivrenih kultura

3.2. Anaerobna digestija

Biogas nastaje fermentacijom biomase bez prisustva vazduha u procesu koji je u stručnim krugovima poznat pod nazivom anaerobna digestija. U tom procesu, u kontrolisanim uslovima,

 proizvodi se gas koji se potom može koristiti za proizvodnju toplotne i električne energije ili daljim pročišćavanjem kao zamena za prirodni gas. Kao sirovine za proizvodnju biogasa mogu  poslužiti stajsko đubrivo, ostaci iz poljoprivredne proizvodnje, otpad nakon obrade industrijskih i  prehrambenih biljaka (kukuruzovina, ostaci sta bljika, kora voća i povrća), otpad iz šumarstva, maslinika, vinograda i voćnjaka, pa čak i klanički otpad je organski kućni otpad, otpadni muljevi i kanalizacijska voda. Osim toga, neke energetske biljke poput sirka, kukuruza i deteline je nekih vrsta trava mogu se

ciljano uzgajati za iskorišćavanje za potrebe dobijanja biogasa. Kao nusprodukt anaerbone

5

Biomasa | Aleksa Vavić

digestije, odnosno proizvodnje biogasa dobijamo smesu koja se naziva digestat.Anerobno (metansko) vrenje predstavlja složen niz biohemijskih reakcija i pro cesa u kojima se organska

materija pod uticajem kompleksne bakterijske populacije prevodi u smešu gasova, u kojoj su osnovne komponente metan i ugljen dioksid i koja se zove biogas. To je proces stabilizacije  jedinjenja, smanjenje mirisa, patogenih mikroorganizama, i masovno smanjenje ugljovodonika.

Iako je primitivan proces dobijanja biogasa već u IX veku korišćen u Indiji, današnji tehnološki  proces dobijanja biogasa, je poprilično hemijski zamršen. Ono što je bitno jeste da se pre primene  bakterija za digestiju biomasa treba usitniti, sterilizovati i pasteriziovati kako bi se ubili svi

mikroorganizmi koje ne želimo u procesu. Anaerobna digestija (AD) se sprovodi u velikim rezervoarima koji se nazivaju digestori i najčešće traje minimalno 20 dana na konstantnoj temperaturi, koja zavisno od procesa može biti postavljena u rasponu od 40 do 55 stepeni. Uslov za proizvodnju biogasa u digestoru jeste redovno mešanje smese i atmosfera bez prisustva kiseonika, jer u suprotnom ne uspeva razvoj metanskih bakterija.

Proces anaerobne digestije takođe može zaustaviti i previsok nivo amonijaka kao nusprodukta raspadanja belančevina ili u slučaju stajskog đubriva visoke koncentracije u mokraći te je stoga nivo amonijaka takođe potrebno održavati ispod kritičnog nivoa. Bakterijama nije potrebno mnogo energije za život i reprodukciju. Iz tog razloga, kao suprotnost kompostiranju, anaerobna digestija  proizvodi vrlo malo suvišne energije u obliku toplote. Anaerobna digestija se odvija u tri faze pretvaranja: Prva faza je hidroliza. U ovoj fazi, zbog dovoljno količine vode i pod dejstvom enzima •

dolazi do razgradnje velikih molekula na male molekule, takve veličine da mogu proći kroz membranu bakterije. U ovoj fazi počinje razvoj kiselinskih bakterija. Druga faza je kiselinska. U ovoj fazi, pod dejstvom kiselinskih bakterija raspadaju • molekuli proteina, masnoća i ugljenih hidrata na kiseline, ugljen dioksid, vodonik, amonijak, alkohole i drugo.

• Treća faza je metanska. U ovoj fazi odvija se dalja razradnja pod dejstvom fermenata i metanskih bakterija što rezultira stvaranjem metana i ugljen– dioksida. 3.2. Fermentacija Proizvodnja bioetanola - bioetanol je odli na zamjena za benzin (do 20% udjela u mje avini sa  benzinom bez ikakvih prepravki na motoru automobila) Sirovine za proizvodnju su: šećer ( e erna trska), skrob (kukuruz), celuloza (drvo, poljoprivredni ostaci) Osnovne faze u procesu proizvodnje etanola su: - priprema sirovine, - fermentacija, - destilacija etanola.

6

Biomasa | Aleksa Vavić

Vode a zemlja u proizvodnji i primjeni etanola za vozila je Brazil, u kojem se svake godine  proizvede vi e od 15 milijardi l. Oko 15% brazilskih vozila se kre e na isti etanol, a oko 40% koriste 20%-tnu smjesu s benzinom. Kao efekat toga imaju Smanjenu zavisnost o inostranoj nafti te otvaranje dodatnih tr i ta doma im proizvo a ima e era (tro kovi proizvodnje: 0,16 US$/l, 1.000.000 l etanola-38 radnih mjesta, a 1.000.000 l benzina-0,6 radnih mjesta). U SAD-u etanol ini oko 9% ukupne godi nje prodaje benzina. 3.3. Esterifikacija Biodizel je komercijalni naziv pod kojim se Metil-ester (ME), bez dodatnog mineralnog

dizelskog goriva, nalazi na tržištu tećnih goriva i prodaje krajnim korisnicima. Standardizovano je tečno nemineralno gorivo, nije otrovan, biorazgradiva zamjena za mineralno gorivo, a može se proizvoditi iz biljnih ulja, recikliranog otpadnog jestivog ulja ili životinjske masti procesom esterifikacije, pričemu kao sporedni proizvod nastaje glicerol. Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela zavisi od specifični uslova i prilika u konkretnim zemljama, u Evropi se za proizvodnju biodizela najviše koristi ulje uljane repice (82,8%) i ulje suncokreta (12,5%), dok se u Americi najviše koristi ulje soje, a u azijskim zemljama se koristi i  palmino ulje. Prednosti biodizela su brojne: 









Osim to je po svojim energetskim sposobnostima jednak običnom dizelu, ima puno bolju moć podmazivanja, pa značajno produžava radni vijek motora, Smanjenje zagađenja okoline (prilikom rada motora, na ispušnoj cijevi se oslobađa čak 10% kiseonika, a eliminiše CO2 emisiju), Biodizelska goriva ne sadr že sumpor ni teške metale, koji su glavni zagađivači vazduha  prilikom upotrebe dizela dobijenog iz nafte, Transport biodizela gotovo je potpuno bezopasan za okolinu, jer se dospjevši u tlo razgradi nakon 28 dana, Ako nafta tokom manipulacije ili transporta dospije u vodu, jedna litra zagadi gotovo milion litara vode, dok kod biodizela takvo zagađenje ne postoji, jer se on u vodi potpuno razgradi ve nakon nekoliko dana.

3.4. Pružanje direktne podrške lokalnoj poslovnoj zajednici



Dnevni kontakti sa lokalnim preduzetnicima, organizacija istraživanja i drugih aktivnosti u cilju unapređenja njihovih poslovnih sposobnosti

7

Biomasa | Aleksa Vavić

  

 

Pružanje stručne podrške početnicima i postojećim MSP Kreiranje trening programa za početnike u biznisu i poslovna udruženja Organizacija treninga za MSP u oblastima pisanja projekata i pripreme dokumentacije za kreditne zahteve

Pružanje podrške lokalnim preduzetnicima pri registraciji i preregistraciji Promovisanje preduzetništva i privatno-javnih partnerstava.

3.5. Unapređenje radne snage







Priprema obuka i prekvalifikacija u skladu sa potrebama investitora i ili potrebama

 postojećih biznisa Pružanje informacija nezaposlenima u vezi pokretanja sopstvenog biznisa, potrebama investitora i programima samozapošljavanja Priprema i realizacija edukativnih programa za instruktore i konsultante u oblasti LER i

 preduzetništva

4. Zaključak 

8

Biomasa | Aleksa Vavić

Uspeh zajednice danas zavisi od njene sposobnosti adaptacije na dinamičnu lokalnu, nacionalnu i međunarodnu tržišnu ekonomiju. Strateški planiran održiv lokalni ekonomski razvoj sve više koriste zajednice za jačanje lokalnog ekonomskog kapaciteta područja, poboljšanje investicione klime i omogućavanje povećanja produktivnosti i konkurentnosti lokalnih preduzeća,  preduzetnika i radnika.

Razumevanje principa i prakse strateškog planiranja će omogućiti zajednicama da poboljšaju svoj kvalitet života, stvore nove ekonomske uslove i bore se protiv siromaštva, sve u skladu sa zaštitom životne sredine. Globalizacija povećava povoljne prilike i konkurenciju za lokalno ulaganje. Postoji mnogo načina na koje opštine mogu da doprinesu poboljšanju svoje lokalne ekonomije.

 Najvažnija i najefikasnija aktivnost lokalnog ekonomskog razvoja koju opština može da  preduzme, je poboljšanje regulatornih postupaka i procedura kojima sama opština izlaže  poslovne subjekte. U mnogim zemljama se ekonomski rast određuje ne samo formalnom ekonomijom (ekonomski sektori koji su zakonski registrovani i koji plaćaju porez), već i neformalnom ekonomijom (one aktivnosti koje nisu zakonski registrovane). U nekim slučajevima, obim neformalne ekonomije je veći od formalne i ona sa formalnom

ekonomijom međusobno deluje obezbeđenjem određene robe i usluga. Veze između formalnog i neformalnog sektora ekonomije treba da se shvate i razmotre pri planiranju lokalne strategije

ekonomskog razvoja, mada je to često lakše reći nego učiniti.

5. Literatura

9

Biomasa | Aleksa Vavić



 

Lokalne samouprave u Crnoj Gori u borbi protiv korupcije - Izvještaj o sprovođenju lokalnih akcionih planova za borbu protiv korupcije u 14 crnogorskih opština u periodu od 2009. - 2012. i 2013. - 2014. Zakon o lokalnoj samoupravi - Podgorica, 10. jula 2003. godine Analiza funkcionisanja lokalne samouprave u Crnoj Gori - Podgorica, 21. jun 2012. godine

10