Welke gewassen kunnen worden gebruikt voor biomassa-energie?

Zetmeelrijke voedselgewassen zoals maïs en suikerriet zijn de belangrijkste bronnen van biobrandstof. Meer weten? Bekijk deze foto's van voertuigen op alternatieve brandstof! DCI

Van houtkachels in Soedan tot kolencentrales in Pittsburgh, het grootste deel van de wereld draait door biomassa-energie -- energie geproduceerd met materialen die zijn afgeleid van levende wezens. Twee fossiele brandstoffen, steenkool en aardolie, leveren ongeveer 80 procent van de energie in de wereld. In tegenstelling tot, biobrandstoffen -- brandstoffen gemaakt van planten of van dierlijk afval - dragen minder dan 2 procent bij van alle brandstoffen die commercieel worden geproduceerd.

Het verschuiven van die belasting naar biobrandstoffen wordt om tal van redenen steeds aantrekkelijker, te beginnen met milieuproblemen. Zowel biobrandstoffen als fossiele brandstoffen geven koolstof vrij (in de vorm van kooldioxide of methaan) wanneer ze worden verbrand om energie te produceren. Het verschil is dat de koolstof in biobrandstoffen pas onlangs uit de atmosfeer is verwijderd door de planten die worden gebruikt om de brandstof te maken. (Vergeet niet dat planten koolstofdioxide 'inademen' en zuurstof 'uitademen'.) Dus het terugbrengen van die koolstof in de atmosfeer doet de balans niet te veel verstoren..

Daarentegen ligt de koolstof in fossiele brandstoffen daar al miljoenen jaren opgeslagen. Door het in de atmosfeer vrij te laten, ontstaat er een overmaat, wat bijdraagt ​​aan smogvorming en klimaatverandering. Biobrandstoffen stoten ook geen gifstoffen uit, in tegenstelling tot de zwavel en kwik die vrijkomen bij het verbranden van steenkool.

Het basisproces voor het maken van biobrandstof uit biomassa is vergelijkbaar met hoe je lichaam voedsel omzet in brandstof: warmte, enzymen en fermentatiebacteriën breken complexe zetmelen af ​​tot eenvoudige suikers. Dat is de reden waarom zetmeelrijke voedselgewassen zoals maïs en suikerriet ook de belangrijkste bronnen van biobrandstof zijn - hoewel elk gewas, en zelfs afvalmateriaal van voedselgewassen, kan worden gebruikt..

Vooruitgang in de methoden die worden gebruikt om biobrandstof te maken, vergroten de aantrekkingskracht ervan. Van gefabriceerde microben is aangetoond dat ze de fermentatie van zetmeel versnellen om ethanol te maken, waardoor het proces goedkoper en efficiënter wordt. En een experimentele vergassingsmethode kan alle aanwezige koolstof omzetten in de koolmonoxide die nodig is voor brandstof, waardoor er geen schadelijk kooldioxide-afval vrijkomt.

Het verbouwen van gewassen om energie te produceren belooft extra beloningen. Het zou lokale landbouweconomieën nieuw leven kunnen inblazen en de afhankelijkheid van buitenlandse bronnen kunnen verminderen. Het zou nieuwe markten kunnen openen voor bestaande gewassen door gebruik te maken van bijproducten en afvalmaterialen die momenteel worden weggegooid. En sommige biomassa-energiegewassen trekken nuttige insecten aan, waardoor de behoefte aan pesticiden afneemt.

Zoals bij elke hulpbron, kunnen kortzichtigheid, gebrek aan kennis en duidelijke hebzucht het potentieel van biobrandstof voorgoed doen ontsporen. Op de volgende pagina zullen we enkele van de uitdagingen voor energiegewaslandbouw bekijken.

Een ernstig probleem met de landbouw van biobrandstoffen is dat het concurreert met de voedselproductie om land en andere hulpbronnen. In 2007 werd een derde van de Amerikaanse maïsoogst gebruikt om ethanol te produceren. Het resulterende tekort wordt gezien als een oorzaak van de torenhoge prijzen van maïsproducten, die in veel landen nietjes zijn. Naarmate de wereldbevolking en de caloriebehoefte toenemen, wordt de druk alleen maar groter.

Het planten van energiegewassen kan het ecosysteem verstoren. In Maleisië bijvoorbeeld worden oerwouden gerooid om palmbomen te planten voor hun olie. En sommige veelbelovende gewassen kunnen invasieve soorten worden. Een gigantisch riet dat bij uitstek geschikt leek voor het tropische klimaat in Florida, zou bijvoorbeeld ook de inheemse Everglade-planten kunnen overweldigen en waterwegen kunnen verstikken.

Bovendien maakt de milieu-impact van de productie van sommige biobrandstoffen ze minder milieuvriendelijk. Bij het verbouwen van maïs voor ethanol worden enorme hoeveelheden water en stikstofmest gebruikt. En grootschalige ethanolproductie zou betekenen dat er nieuwe pijpleidingen moeten worden aangelegd om de brandstof te transporteren - als het door bestaande benzineleidingen zou worden geleid, zou het deze corroderen en verontreinigingen oppikken.

Door deze potentiële problemen te identificeren, hebben wetenschappers mogelijke oplossingen voorgesteld. In plaats van potentiële voedselbronnen voor biobrandstof te gebruiken, zouden boeren speciale biobrandstofgewassen kunnen verbouwen die daadwerkelijk ten goede komen aan het milieu. Switchgrass, bijvoorbeeld, is een waterbesparende inheems in de Great Plains die, als vaste plant, niet jaarlijks opnieuw hoeft te worden geplant. Bovendien herstelt het feitelijk voedingsstoffen naar de bodem, waardoor de groei van het volgende seizoen wordt gestimuleerd.

Om landstress te verminderen, kunnen biobrandstoffen worden gewonnen uit planten die gedijen in omstandigheden waarin voedselgewassen botsen. Populieren kunnen bijvoorbeeld groeien in giftige grond vanwege hun vermogen om verontreinigende stoffen, zoals aardolie, te verwijderen en te vernietigen. Een andere mogelijke oplossing voor de problemen van biobrandstof is het kweken van nieuwe soorten van zowel brandstof- als voedselgewassen die beter bestand zijn tegen droogte en zout water.

Het gebruik van deze en andere technieken om brandstofmarkten te regionaliseren, zou de milieutol van het transport van brandstoffen kunnen verlichten. Auto's in het middenwesten kunnen rijden op een ethanolmengsel gemaakt van maïs uit Illinois; in het zuiden, met suikerriet uit Louisiana.

Experts zeggen dat we nog ruim vijf tot tien jaar verwijderd zijn van het feit dat biobrandstoffen worden gebruikt als dagelijkse energiebron. Universiteiten, particuliere bedrijven en overheden investeren in onderzoek om het proces te versnellen. Leren waar de balans ligt tussen gebruik en overmatig gebruik, voor elk gewas en in elke regio, kan generaties lang een gezonde oogst aan duurzame energie opleveren.

gerelateerde artikelen

• Hoe vergassing werkt
• Hoe cellulose-ethanol werkt
• Welke energiebron zullen we in het jaar 2050 gebruiken om onze voertuigen aan te drijven??

Bronnen

• Biomassa-energiecentrum. "Wat is biomassa?" (6 december 2011) http://www.biomassenergycentre.org.uk/portal/page?_pageid=76,15049&_dad=portal
• Bullis, Kevin. "Toenemende opbrengst door vergassing." Technology recensie. 19 maart 2010. (7 december 2011) http://www.technologyreview.com/energy/24838/?mod=related
• Chu, Jennifer. "Een betere biobrandstofbug." Technology recensie. 18 maart 2009. (7 december 2011) http://www.technologyreview.com/energy/22307/?mod=related
• Graham-Rowe, Duncan. "Beyond Food Versus Fuel." Natuur. 23 juni 2011. (29 november 2011) http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7352_supp/full/474S06a.html
• Krulwich, Robert. "Verbreek een koolstofband en --Presto! - Beschaving." 25 juni 2007. (Dev. 8, 2011) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=11366031
• Lane, Jim. "Amerikaanse regering investeert $ 510 miljoen in geavanceerde, drop-in biobrandstoffen." Biobrandstoffen Digest. 16 augustus 2011. (3 december 2011) http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2011/08/us-government-to-invest-510-million-in-advanced-drop -in-biobrandstoffen
• National Resources Defense Council. "Biomassa-energie en cellulose-ethanol." (29 november 2011) http://www.nrdc.org/energy/renewables/biomass.asp
• Rosenthal, Elizabeth. "Nieuwe trend in biobrandstoffen heeft nieuwe risico's." New York Times. 21 mei 2008. (14 december 2011) http://www.nytimes.com/2008/05/21/science/earth/21biofuels.html?oref=slogin&oref=slogin
• Schroeder, Joanna. "Biomassa-gewassen die op het vliegveld worden geteeld." Binnenlandse brandstof. 29 juni 2011. (29 november 2011) http://domesticfuel.com/2011/06/29/biomass-crops-to-be-grown-on-airport-property/
• ScienceDaily. "Diversiteit van gewassen voor biobrandstoffen voegt waarde toe, zeggen onderzoekers." 25 januari 2010. (29 november 2011 http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100125094647.htm
• State Energy Conversation Office. "Ethanol." (29 november 2011) http://www.seco.cpa.state.tx.us/energy-sources/biomass/ethanol.php
• Union of Concerned Scientists. "Hoe biomassa-energie werkt." 29 oktober 2010. (6 december 2011) http://www.usc.org/clean_energy/technology_and_impacts/energy_technologies/how-biomass-energy-works#Types_of_Biomass
• Milieuprogramma van de Verenigde Naties. "Biobrandstoffen beoordelen." 2009. pagina 29. (7 december 2011) http://www.unep.fr/scp/rpanel/pdf/assessing_biofuels_full_report.pdf
• Amerikaanse ministerie van landbouw. "Het gebruik van houtige gewassen met een korte omloopsnelheid om bodems te saneren die zwaar vervuild zijn met petroleumkoolwaterstoffen." 18 november 2009. (9 december 2011) http://nrs.fs.fed.us/disturbance/pollution/phyto_organics/
• Amerikaanse ministerie van Energie. "Conversieprocessen voor biobrandstoffen." 12 augustus 2011. (8 december 2011) http://www.eere.energy.gov/basics/renewable_energy/biofuel_conversion.html