фотосинтезу рослини щорічно асимілюють приблизно 2 в€™ 10 11 т (тонн) вуглецю з енергосодержаніе 3 в€™ 10 21 Дж, що в 10 разів більше річного споживання енергії в світі і в 200 разів більше тієї кількості енергії, яке міститься у використовуваних людством за рік продуктах харчування. Фотосинтез - це перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими мікроорганізмами променевої енергії в енергію хімічних зв'язків органічних речовин. Фотосинтез є ключовим процесом життя на Землі. Можна спрощено представити його таким чином:
рослини
Н 2 Про + СО 2 ____________________ органічні речовини + О 2
сонячна енергія
Рослини є осередком двох реакцій, від яких залежить життя на Землі: розщеплення води видимим світлом на кисень і водень і асиміляція С0 2 в органічні сполуки. Рослини відрізняє дуже висока пристосовність і величезна різноманітність видів; тому вони невизначено довго на відновлюваної основі можуть постачати нас продовольством, волокном, паливом та хімічними продуктами. В даний час багато лабораторій вивчають принципову можливість вирощувати і використовувати рослини для вироблення енергії. У першу чергу мова йде про такі сільськогосподарських культурах, як цукрові буряки. При використанні цукрових буряків для отримання етанолу на паливо його вихід становить близько 79 кг з 1 т буряків. Енергосодержаніе етанолу близько 34 МДж/кг. При врожайності цукрового буряка близько 500 ц/га можна отримати до 4 т етанолу. Еквівалентний вихід енергії з 1 га ріллі складе близько 135 ГДж/га. Найбільш значущим поновлюваним енергетичним ресурсом, як різновидом фітомаси, є деревина. Її спалювання - традиційний для сільській місцевості спосіб отримання теплової енергії. Як вид палива вона має ряд позитивних якостей. Насамперед, деревина - "чисте" паливо (Сірки менше 0,02%, азоту - близько 0,12%, що обумовлює низький рівень вмісту в продуктах згоряння сірчистих і азотистих сполук). Зольність деревини становить 0,5 В± 0,1% сухої речовини. У корі дерев міститься 3 В± 2 % Золи, в листі близько 6%. Деревна зола - добрий мінеральне добриво. Теплота згоряння деревини залежить як від її сорту (сосна, береза, верба та ін), так і від вологості.
QA = - 0,196 Пѓ + 19,7,
де Q д - питома теплота згоряння деревини, МДж/кг; Пѓ - відносна вологість,% [7]. Відразу після заготівлі деревини її вологість складає близько 50%. При цьому Q д = 8 ... 12 МДж/кг. У процесі зберігання під навісом або в добре провітрюваному сараї на протязі року вологість деревини знижується до 20 ... 25%, що забезпечує підвищення питомої теплоти згорання до 10 ... 15 МДж/кг. Коефіцієнт корисної дії сучасних котлів для спалювання деревини знаходиться в межах від 80% (при спалюванні тирси, тріски та інших відходів) до 90% і вище при спалюванні деревних чурок і брикетів. Для порівняння - У газових котлів ККД дорівнює 90 ... 95%, а за наявності теплоутилизатора - до 98 %. У Білорусі вивчається фінський досвід, де в 2004 р. на деревної трісках працювали 485 котелень та ТЕЦ. У загальному енергетичному балансі Фінляндії деревина склала 20%. Наша країна володіє великими запасами лісу - близько 40% території. Поряд з цим тут потрібно вирішити цілий ряд проблем, таких як заготівля, транспортування, зберігання і підготовка до використання деревних матеріалів у вигляді палива. Альтернативними традиційному пальному з нафти можуть стати біодизельне паливо і етанол. Наша республіка має гарні можливості для освоєння і широкого використання технологій виробництва цих енергоносіїв. Загальний потенціал виробництва біодизельного палива та етанола на паливо оцінюється в 1 млн. т у. т. на рік, а при активному інвестуванні та впровадженні даного напрямку до 2010 р. обсяг заміщення традиційних видів палива може скласти близько 20 тис. т у. т. на рік [10]. В якості вихідного матеріалу для отримання біодизельного палива добре підходить рапсове масло. При його подальшій переробці можна одержувати з 1 га ріллі близько 1 т палива, що при питомій енергосодержаніе 39 ... 40 МДж/кг буде відповідати виходу енергії близько 39 ГДж/га. Головний недолік процесу фотосинтезу - низький ККД перетворення енергії сонячного випромінювання, всього 1-2%. Іншими словами, при врожайності пшениці, наприклад, 4 т/га кожен гектар посівів повинен отримати дозу сонячного випромінювання з енергією близько 19 ТДж. Ця величина порівнянна з добовим виробленням не дуже великий електростанції. Тому широке використання фотосинтезу для вироблення енергії потребуватиме величезних площ земельних угідь. Крім сонячного випромінювання, на ККД фотосинтезу впливає температура повітря, опади, надходження поживних речовин (особливо, азоту), наявність В«Стічних колодязівВ» для продуктів фотосинтезу. Вельми важливо знати, як діють ці фактори окремо, однак набагато більш важливо, спробувати зрозуміти, як вони взаємодію...
