Biomasă - tehnologii de ardere

1. Introducere

Biomasa, ca energie solara acumulata sub forma chimica in materia de origina vegetala sau anima¬la este una dintre cele mai pretioase si diversificata resursa de pe pamant. Ea ofera nu numai hrana ci si energie, materiale de constructie, hartie, medicamen¬te si chimicale. Biomasa a fost folosita in scopuri ener¬getice de cand a fost descoperit focul. Termenul de bi¬omasa acopera un domeniu larg de produse, subpro¬duse si deseuri provenite din domeniul forestier, agri¬cultura inclusiv cele provenite de la cresterea anima¬lelor, precum si deseurile municipale si cele industria-le. Conform legislatiei Uniunii europene, “biomasa re¬prezinta fractia biodegradabila a produselor deseurilor si reziduurilor din agricultura (inclusiv substantele ve¬getale si cele animale), domeniul forestier si industriile conexe acestuia, precum si fractia biodegradabila din deseurile municipale si cele industriale” [1].

Biomasa este considerata una dintre resursele re¬generabile de baza ale viitorului ce poate fi folosi¬ta la scara mica si mare. Ea contribuie in prezent cu 14% la consumul mondial de energie primara. Pentru 3/4 din populatia globului ce traieste in tarile in curs de dezvoltare, biomasa reprezinta cea mai importan¬ta sursa de energie. In cele 25 de state ale Uniunii europene, sursele regenerabile de energie au contri¬buit cu 6% la productia totala de energie din 2002 [1]. tinta Comisiei Uniunii Europene este ca pana in 2010, energia regenerabila sa aibe o contributie de 12%. Circa doua treimi din energia din sursele regenerabi¬le folosite in Europa revin biomasei (fig. 1).

Intreaga viata de pe pamant se bazeaza pe plantele verzi, care transforma dioxidul de carbon si apa din at¬mosfera in materie organica si oxigen folosind energia oferita de soare. Acest proces se numeste fotosinteza. Dioxidul de carbon din atmosfera si apa de pe pamant sunt combinate prin procesul de fotosinteza rezultand carbohidratii care formeaza elementele constitutive ale biomasei. Energia solara este acumulata prin foto¬sinteza in legaturile chimice ale componentelor struc¬turale ale biomasei. Cand biomasa este arsa, oxige¬nul din atmosfera se combina cu carbonul din plante producand dioxid de carbon si apa. Procesul este ciclic pentru ca dioxidul de carbon ajuns in atmosfera este absorbit din nou de plante (fig. 2).

In ultimele cateva sute de ani, omul a exploatat bio¬masa fosilizata sub forma de carbune. Acest combusti¬bil fosil este rezultatul unei transformari chimice foar¬te lente, ce converteste fractia polimerilor de glucide intr-o compozitie chimica ce seamana cu fractia ligni¬na. Astfel, legaturile chimice suplimentare din carbu¬ne fac din el ca si combustibil o sursa mai concentrata de energie. Toti combustibilii fosili-carbunele, pacura si gazul natural reprezinta o biomasa foarte veche. De-a lungul milioanelor de ani, pamantul a ingropat plan¬tele si le-a transformat in acesti combustibili valorosi. Dar desi combustibilii fosili contin aceeasi constituen¬ti-hidrogenul si carbonul ca si biomasa proaspata ei nu sunt considerati regenerabili pentru ca ei necesita un timp foarte indelungat ca sa se formeze.

O alta diferenta intre biomasa si combustibilii fo¬sili este facuta de impacturile pe care le au asupra mediului. Cand o planta moare ea elibereaza cea mai mare parte din materia ei chimica inapoi in atmosfe¬ra. Combustibilii fosili sunt inmagazinati in adancul pamantului si nu afecteaza atmosfera pamantului nu¬mai daca ei sunt arsi.

Compozitia chimica a biomasei difera multa in functie de specie, insa se poate spune ca plante¬le contin (15-30% in stare uscata) lignina (C40H44O6) si carbohidrati (zaharuri sau glucide). Fractia de car¬bohidrati consta din mai multe molecule de glucide legate impreuna in lanturi lungi sau polimeri. Cele doua categorii de carbohidrati reprezentative sunt (40-45%) celuloza (C6H10O5) si (20-35%) hemi-celulo¬za. Fractia de lignina consta din molecule diferite de cele ale glucidelor. Polimerii celulozei lungi sunt folo¬siti de catre natura pentru a construi fibrele care con¬fera plantei soliditate. Fractia de lignina actioneaza ca un liant ce tine fibrele de celuloza legate.

Biomasa prezinta multe avantaje ca sursa de ener¬gie. Ea poate fi folosita atat pentru producerea de electricitate si caldura cat si pentru producerea unei game largi de produse: combustibili lichizi pentru transport, combustibili solizi si gazosi si alte produ¬se. Biomasa ca materie prima se prezinta sub diverse forme, care se gasesc din abundenta in toate partile lumii inclusiv Europa. In ultimii ani s-au dezvoltat teh¬nologii avansate de conversie a biomasei in combus¬tibili sau de ardere eficienta. De sigur, nu toate resur¬sele de biomasa pot fi folosite in scopuri energetice. Biomasa reprezinta in acelasi timp o sursa importan¬ta de alimente, cherestea, hartie si cateva chimicale valoroase. Din acest motiv, folosirea in scopuri ener¬getice trebuie integrata cu alte aplicatii prioritare.

Utilizarea biomasei in scopuri energetice poate aduce beneficii semnificative sociale si economice atat pentru zonele rurale cat si pentru cele urbane. Lipsa actuala de acces la surse convenabile limitea¬za calitatea vietii a milioane de oameni de pe intreg globul pamantesc, in special din zonele rurale din ta¬rile in curs de dezvoltare.