ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОМАССЫ

При фотосинтезе в зеленых растениях используется солнечная энергия. Механизм фотосинтеза можно представить в виде следующей реакции: хлорофилл + nCO2 + nH2O + свет -> хлорофилл + nCH2O + nO2, где CH2O - часть молекулы углевода, содержащей один атом углерода. Простейший углевод глюкоза имеет формулу 6(CH2O), т.е. содержит шесть атомов углерода. Диоксид углерода и вода поглощают только ультрафиолетовое излучение и длинное инфракрасное излучение, а хлорофилл растений поглощает весь видимый свет (с длиной волны короче 6800), при этом он активируется и передает свою энергию воде, которая выделяет атом водорода для реакции с CO2. За этим процессом следуют другие химические реакции, в основном контролируемые энзимами и дающие жиры, белки и углеводы. Эффективность фотосинтеза в естественных условиях чрезвычайно низкая - около 1 %, однако ежегодный прирост биомассы по своему энергосодержанию в 10 раз превышает годовое потребление энергии в мире и в 200 раз - энергосодержание пищи, потребляемой человечеством.

Основными источниками биомассы являются леса и сельское хозяйство. За год леса дают 7,5∙1010 т биомассы, а отходы сельскохозяйственного производства — 4,2∙109 т биомассы. В лабораторных условиях эффективность фотосинтеза достигает 35%.

Использование фотосинтеза для выращивания быстрорастущих растений - сахарного тростника, кенафа, подсолнечника, сорго, маниоки, сине-зеленых водорослей, переработка биомассы с помощью солнечной энергии, биофотолиз воды для производства водорода, биоконверсия органических материалов в метан, пиролиз и химическое восстановление органических материалов с получением твердых, жидких и газообразных топлив - вот те технологии, которые разрабатываются для получения экологически чистого топлива с помощью солнечной энергии.

Производительность солнечной установки для выращивания водорослей зависит от интенсивности и спектрального состава света, тепловых и гидродинамических параметров процесса, конструкции фотосинтезирующего аппарата, концентрации углекислоты, количества и состава питательной среды, вида водорослей и т. п. Важным источником биомассы являются отходы сельского хозяйства, переработки древесины, городские пищевые отходы.