В произведении Герберта Уэллса «Война миров» крошечные организмы спасли мир от сильных высокоразвитых захватчиков, которые с легкостью разбили мощное оружие человечества. И сегодня они снова готовы прийти к нам на помощь.

Микроорганизмы играют большую роль в развитии экологически устойчивого биотоплива, которое может помочь США и другим развитым странам прекратить использование вредных ископаемых видов топлива. Ярким примером является новое открытие научно-исследовательской группы Висконского Университета, которое может привести к дешевому, высокопроизводительному процессу получения энергии из целлюлозных биомасс, используя специально выведенный род бактерий.

Целлюлозная биомасса включает в себя древесные непищевые растения, такие как деревья, кусты и некоторые травы. До сегодняшнего дня сложность состояла в том, чтобы найти эффективный способ расщепления клеточной оболочки древесных растений для извлечения молекул сахаров, необходимых для выработки биотоплива. Один их способов – это вывести новый вид бактерий для выполнения этой работы, и новое исследование использует подходящего на эту роль кандидата, найденного в почве: бактерия «Cellvibrio japonicus».

Бактерии и целлюлозные биомассы

Бактерии и грибки – природные экстракторы сахара, однако не в промышленных масштабах. Работая в отделе энергии исследовательского центра «Great Lakes Bioenergy Research Center», ученые начали выводить новый род бактерий, который мог бы действовать намного эффективнее обычных. Первое, что нужно было сделать, – это разработать способ для анализа организации генома бактерии «Cellvibrio japonicus». До сегодняшнего дня такого рода исследования не венчались успехом, однако вышеназванная исследовательская группа достигла этого, используя векторное интегрирование (процесс, привлекающий передачу внешнего генофонда в клетки). Данный метод позволил вызывать мутации в любом гене бактерии «Cellvibrio japonicus». Выведя из стоя белковый комплекс бактерии, они точно определили ферментную систему, которую бактерия использует для преобразования биомассы в сахар. Следующий шаг – распознать факторы, регулирующие систему, и определить, какие из этих факторов нужно регулировать, чтобы результативность повысилась.

Целлюлозные биомассы и экологически устойчивое будущее

В том время как многие пищевые зерновые культуры, такие как пшеница и соя, быстро теряют популярность, тополи и другие непищевые источники биотоплива активно находят себе применение. Экологически устойчивые целлюлозные растения могут выращиваться на малоплодородных землях (включая ранее застроенные), требуют малое количество воды, пестицидов и гербицидов, в отличие от пищевых зерновых. В случае деревьев, выращиваемых для биотоплива, появляется возможность организовывать используемые земли как заповедники и зоны отдыха, т.к. нет необходимости срубать деревья целиком для получения урожая. Тем не менее, требуется разумная государственная политика в отношении выращивания целлюлозной биомассы для биотоплива, чтобы предотвратить соперничество за пахотные земли с пищевыми зерновыми, т.к. спрос на биомассы уже растет: наблюдается повышение потребления биомасс на электростанциях, включая уже существующие, которые заменяют уголь на биомассу.

http://energycraft.ru/Nauchnie-dostijeniya/obychat-bakterii-dlia-poluchenia-biotopliva-iz-biomassi.html

Первый патент на использование энергии волн океана датируется 1799 годом, зарегистрированный в Париже господином Джирардом и его сыном. Позднее число подобных патентов стремительно росло: только в одной Великобритании с 1855 по 1973 гг. их количество увеличилось на 340.

Однако первая реализация на практике устройства для получения энергии произошла лишь в 1910 году: установка использовалась для снабжения электроэнергией частного дома в Руайяне, во Франции. Похоже, что данное устройство по своей конструкции было подобно осциллирующей водяной колонне, принципы работы которой используются и сегодня.

Более серьезными исследованиями в данной области занялся Йошио Масуда в Японии в 1940-ых годах. Он испытывал различные идеи волноэнергетических приборов, в том числе для питания навигационных огней судов. Среди прочих, было предложение получать электроэнергию из вращательных движений на узлах шарнирных паромов.

Нефтяной кризис 1973 года заставил проявить больше интереса к энергии волн. Ученые различных университетов по всему миру стали рассматривать возможности выработки электроэнергии из волн океана: Стивен Сальтер (Эдинбургский университет), Майкл МакКормик (Военно-морская академия США), Дэвид Эванс (Бристольский университет) и др.

В 1980-ых, когда цены на нефть снова упали, финансирование волноэнергетики решительно сократили. Тем не менее, несколько прототипов были испытаны в море.

В последние годы появляются различные проекты по постройке так называемых «волновых ферм», мощность которых уже исчисляется мегаваттами. Ярким примером является разработка «Wave hub» в Англии, позволяющая соединить множество волноэнергетических установок в единую электрическую цепь мощностью 20 МВт с последующим расширением до 40 МВт.

Сегодня, в связи с надвигающимися проблемами изменения климата, снова встает ребром вопрос об использовании альтернативных источников энергии, в том числе и энергии волн.

http://energycraft.ru/Energiya-okeana/istorija-ispolzovanija-jenergii-voln.html

(видео) Днепропетровская областная организация Партии Зеленых Украины провела в Днепропетровской области международный тренинг по устойчивому развитию, с демонстрацией студентам из Европы экологических технологий и инноваций, внедряемых в украинском селе: экологическое земледелие, животноводство, биогаз и ветрогенераторы.

Багасса – волокнистые остатки сахарного тростника или стеблей сорго (впрочем, сюда можно отнести и многие другие растения: например, агаву), которые измельчают для получения сока. В настоящее время используется в качестве биотоплива и возобновляемого ресурса в производстве целлюлозной биомассы, бумажных товаров и строительных материалов.

Производство

Из каждых 10 тонн давленого сахарного тростника получается около 3 тонн влажной багассы как побочного продукта. Нетрудно посчитать, что когда речь заходит о количествах в масштабах страны, то на выходе имеются огромные объемы сырья для дальнейшего использования.

Высокая влажность только что полученной багассы (порядка 40-50%) затрудняет ее немедленное применение в качестве топлива. Поэтому, как правило, ее хранят некоторое время, прежде чем использовать. За это время расщепляются остатки сахаров и багасса сохнет.

Химический состав багассы после промывки и сушки следующий: целлюлоза (45-55%), гемицеллюлоза (20-25%), лигнин (18-24%), шлаки (1-4%), воск (менее 1%).

Багасса является крайне неоднородным материалом, включающим около 30-40% волокнистой сердцевины растения, а также луб, кожуру, остатки стеблей. Такое свойство делает ее применение в производстве бумаги достаточно проблематичным.

Использование

Багасса чаще всего используется как основное топливо на сахарных заводах: сжигая ее в больших объемах, получают достаточное количество тепловой энергии, необходимой для производственного процесса. Также багасса используется в когенерационных системах, когда одновременно вырабатывается электроэнергия и тепло. Следует отметить, что количество углекислого газа, выделяемого в результате сжигания, равняется количеству, которое сахарный тростник поглощает в процессе своей жизнедеятельности. Поэтому такое применение не влияет на баланс парниковых газов в атмосфере.

Второе главное направление использования багассы – производство бумаги. Используя ее вместо древесины, отпадает надобность в вырубке лесов для этих целей. Кроме того, багасса требует меньше отбеливающих химикатов, чем древесина, чтобы добиться ярко-белого цвета бумаги. Волокна багассы лучше всего подходят для производства бумажных салфеток, гофрокартона (материал для упаковок), газетной и писчей бумаги.

Также багасса используется в изготовлении одноразовых контейнеров для еды, заменяя распространенный для этой цели стирофом, который признали как загрязняющий окружающую среду. Смешивая багассу с патокой, получают корм для крупного рогатого скота. А сделанное еще в 1998 году исследование доказало, что багасса может применятся в качестве сорбирующего материала для очистки разливов нефти.

Тем не менее, на заводах, обрабатывающих сахарный тростник, создаются весьма вредные условия труда: люди жалуются на кровотечения рук и ладоней. Также рабочие должны носить специальные маски, чтобы исключить вдыхание целлюлозных волокон, которые могут вызвать болезни легких.

http://energycraft.ru/Biomassa/bagassa.html

Системы отопления на биомассе опираются на различные методы получения тепла из биомассы: непосредственное сжигание, превращение в газ, когенерация, анаэробное и аэробное перегнивание.

Применение биомассы в системах отопления достаточно выгодно, т.к. оно использует сельскохозяйственные, лесные, городские и производственные остатки и мусор для выработки электроэнергии с весьма малым воздействием на окружающую среду. Такое малое воздействие объясняется тем, что углерод из биомассы участвует в естественном углеродном цикле, в том время как углерод из ископаемых видов топлива при сжигании добавляется в атмосферу. С исторической точки зрения, до начала использования ископаемых топлив в промышленных масштабах, биомасса в форме древесины, как первый освоенный возобновляемый источник энергии, давала бóльшую часть тепла.

Типы систем отопления на биомассе

Полностью автоматизированные – работают именно так, как указано в названии. Измельченные древесные отходы привозятся грузовиками и высыпаются в специальный бак. Система конвейеров с определенной скоростью доставляет древесину от бака к отопительному котлу. Данная скорость регулируется с помощью компьютерного управления и лазера, который определяет степень загруженности котла биотопливом. Система автоматически ускоряется или замедляется, контролируя таким образом давление и температуру в котле. Полностью автоматизированные системы очень просты в обращении, т.к. требуют лишь оператора компьютерного управления.

Полуавтоматизированные системы очень похожи на полностью автоматизированные, однако они требуют больше рабочей силы для поддержки процесса. Такие системы используют более мелкие баки и более простые конвейеры, требующие определенный персонал для их обслуживания. Причина перехода к полуавтоматизированным системам в том, что максимальная мощность нагрева (для которой и существуют полностью автоматизированные системы) нужна лишь в немногие дни года. Поэтому по мере надобности люди могут вручную контролировать производительность системы (а в некоторых случаях и вообще остановить весь процесс).

Системы, основанные на сжигании брикетов. Брикеты – специальная уплотненная форма древесины (хотя они могут изготовляться и из других различных материалов: рисовой шелухи, жмыха, скорлупы арахиса и т.д.), позволяющая добиваться максимальной эффективности при их сжигании. Брикеты складируются в хранилищах, подобных силосным башням, из которых они доставляются к котлу. Такие системы эффективны в местах, где пространство для хранения топлива весьма ограничено. Стоить отметить, что изготовление брикетов увеличивает их стоимость, поэтому производить их следует вблизи от места сжигания, чтобы уменьшить расходы на транспортировку.

Когенерационные системы – весьма эффективные системы, в которых отходы используются для производства энергии, а тепло, как побочный продукт, применяется в отоплении. Такие системы очень дорогие, т.к. они работают в режиме высокой интенсивности, что требует высококвалифицированный персонал. А оплата труда такого персонала, как известно, не дешева. Еще одна отрицательная сторона: если в определенный сезон года выработанное системой тепло становится ненужным, то необходимо задействовать систему охлаждения, что также требует дополнительных средств. Однако такие системы будут оптимальными в организациях, где для поддержки технологического процесса постоянно требуется и электроэнергия, и тепло.

http://energycraft.ru/Biomassa/sistemy-otoplenija-na-biomasse.html