Кант камышы, айрыкча Бразилия сыяктуу тропикалык өлкөлөрдө, кант өндүрүү үчүн гана эмес; этанол, биоотун жана электр энергиясын өндүрүү үчүн да стратегиялык ресурс катары каралат. Кант камышы иштетилгенден кийин артында калган булактуу калдыктын аты bagasse, башкача айтканда кант камышынын посасы деп аталат.

Бул поса көбүнчө заводдордо өрттөлүп, буу жана электр энергиясын өндүрүүдө колдонулат. Ошентип өндүрүш ишканалары өзүнүн энергия муктаждыгынын бир бөлүгүн жаба алат, ашыкча электр энергиясын болсо тармакка бере алат.

Бир караганда бул абдан пайдалуу көрүнөт. Анткени таштанды болуп калышы мүмкүн болгон айыл чарба калдыгы энергияга айландырылууда. Бирок бул жерде маанилүү бир суроо пайда болот:

Бул посаны өрттөө экологиялык жактан жакшыбы же газдаштырып электр энергиясын өндүрүүбү?

Fabiana de Oliveira Ramos жана анын кесиптештери даярдаган изилдөө дал ушул суроого багытталган. Иш кант камышынын посасынан электр энергиясын өндүрүүдө эки системаны салыштырат:

• Классикалык түз өрттөө жана буу турбинасы системасы,
• Газдаштырууга негизделген өнүккөн электр өндүрүү системасы.

Классикалык система кантип иштейт?

Салттуу системада кант камышынын посасы түздөн-түз казанда өрттөлөт. Бул күйүү процесси буу өндүрөт. Өндүрүлгөн буу турбинадан өткөрүлүп, электр энергиясы алынат. Бул система кант заводдорунда көптөн бери колдонулган, белгилүү жана кеңири тараган ыкма.

Бирок классикалык системанын айрым чектөөлөрү бар. Поса нымдуулугу жогору болгондуктан күйүү натыйжалуулугу төмөндөшү мүмкүн. Ошондой эле системада энергия жоготуулары пайда болот. Өрттөө учурунда азот оксиддери, бөлүкчөлүү заттар, күкүрт диоксиди сыяктуу абанын сапатына таасир эте турган эмиссиялар чыгышы мүмкүн.

Демек, поса жаңылануучу ресурс болсо да, колдонулган технология экологиялык натыйжаны түздөн-түз аныктайт.

Газдаштыруу системасы эмне кылат?

Газдаштыруу системасында кант камышынын посасы түз өрттөлбөй, көзөмөлдөнгөн термохимиялык процесстен өткөрүлөт. Бул процессте поса синтез газы деп аталган күйүүчү газ аралашмасына айланат.

Бул газ кийин газ турбинасында колдонулуп, электр энергиясын өндүрүүгө мүмкүн болот. Системага жылуулукту кайра алуу кошулса, энергия андан да натыйжалуу пайдаланылышы мүмкүн.

Изилдөөдө каралган өнүккөн система BIG-GT деп аталган биомассага интеграцияланган газдаштыруу — газ турбинасы ыкмасына таянат. Бул түзүлүш классикалык өрттөөгө караганда татаалыраак, бирок энергияны айландыруунун натыйжалуураак моделин сунуштайт.

Изилдөө эмне тапты?

Иштин эң көңүл бурдурган натыйжаларынын бири — электрдик натыйжалуулуктагы айырма.

Классикалык өрттөө системасында электрдик натыйжалуулук болжол менен %12,4 деп эсептелсе, газдаштырууга негизделген системада бул көрсөткүч болжол менен %23,4 деңгээлине чыгат.

Бул айырма маанилүү. Анткени жогору электрдик натыйжалуулук ошол эле көлөмдөгү таза электр энергиясын өндүрүү үчүн азыраак поса колдонулушу жана системанын ичинде азыраак энергия сарпталышы мүмкүн дегенди билдирет.

Иште газдаштыруу системасы тармакка 1 MJ таза электр энергиясын берүү үчүн азыраак кант камышынын посасын колдонору жана ички электр керектөөсү төмөн экени айтылат.

Жөнөкөй айтканда:

Газдаштыруу системасы бирдей электр чыгымына жетүү үчүн биомассаны натыйжалуураак колдонот.

Экологиялык натыйжалар эмнени көрсөтөт?

Изилдөөдө энергия натыйжалуулугу гана каралган эмес. Ошол эле учурда жашоо циклин баалоо да жүргүзүлгөн.

Жашоо циклин баалоо, бир продуктунун же процесстин экологиялык таасирин кеңири алкакта изилдеген ыкма. Бул иште системанын чек арасы кант камышынын посасынын заводдо даяр абалда болушунан тартып электр энергиясын өндүрүүгө жана аны тармакка берүүгө чейинки өнөр жайлык айландыруу баскычын камтыйт.

Иштин жыйынтыктарына ылайык, эки система тең тармакка электр энергиясын берип экологиялык пайда түзө алат. Анткени өндүрүлгөн электр энергиясы башка булактардан өндүрүлө турган электрдин ордун баса алат.

Бирок газдаштырууга негизделген система каралган экологиялык таасир категорияларынын баарында классикалык системага караганда жакшыраак натыйжа берет. Эң айкын айырма фотохимиялык озон пайда болуу категорияларында көрүнөт. Бул категорияда жакшыруу болжол менен %9–10 деңгээлине чейин жетиши мүмкүн.

Климаттын өзгөрүшү, бөлүкчөлүү заттардын пайда болушу жана кургактагы кычкылдануу сыяктуу категорияларда болсо жакшыруу бир кыйла чектелүү бойдон калат.

Бул натыйжа абдан маанилүү сабак берет:

Натыйжалуураак технология айлана-чөйрө үчүн жакшыраак болушу мүмкүн; бирок экологиялык пайда дайыма натыйжалуулуктун өсүшүндөй чоң болбошу мүмкүн.

Эмне үчүн натыйжалуулуктун өсүшү ошол эле өлчөмдө экологиялык пайда алып келбейт?

Иштин эң баалуу жактарынын бири ушул нерсени көрсөтүшү.

Газдаштыруу системасы классикалык өрттөөгө караганда натыйжалуураак иштейт. Бирок ошол эле учурда ал татаалыраак система. Биомассаны кургатуу, газды тазалоо, кысуу, көмөкчү жабдуулар жана кошумча процесстер сыяктуу этаптар ишке кирет.

Ошондуктан экологиялык жүк толугу менен жок болуп кетпейт; системанын ичинде башка чекиттерге жылышы мүмкүн.

Классикалык системада экологиялык жүк көбүрөөк күйүү жана буу өндүрүү баскычында топтолот. Газдаштыруу системасында болсо жүк көбүрөөк көмөкчү процесстерге бөлүштүрүлөт. Мисалы, биомассаны кургатуу жана газды тазалоо сыяктуу иштер кошумча энергия жана жабдуу муктаждыгын жаратышы мүмкүн.

Ошондуктан изилдөө мындай билдирүү берет:

Технологияны бир гана натыйжалуулук көрсөткүчү менен баалоо жетиштүү эмес. Бүт системанын экологиялык таасирин кароо керек.

Электр энергиясын экспорттоо эмне үчүн мынча маанилүү?

Иште экологиялык пайдалардын чоң бөлүгү тармакка берилген электр энергиясынын башка электр өндүрүү булактарынын ордун басышы менен түшүндүрүлөт.

Демек система канчалык көп таза электр энергиясын экспорттосо, ошончолук көп “алдын алынган экологиялык таасир” пайда болот. Бул жашоо циклин баалоодо маанилүү божомол болуп саналат.

Ошондуктан газдаштыруу системасынын жакшыраак көрүнүшүнө анын азыраак эмиссия чыгарышы гана эмес, көбүрөөк таза электр энергиясын бере алышы да таасир этет.

Бул жер өзгөчө этият окулушу керек. Анткени бир системанын экологиялык натыйжасы анын кайсы электр булагын алмаштырганы тууралуу божомолго жараша өзгөрүшү мүмкүн. Эгер ордун баскан электр өтө кир болсо, экологиялык пайда чоң көрүнөт. Тазараак тармакта болсо пайда чектелүү болушу мүмкүн.

Бул изилдөө эмне үчүн маанилүү?

Бул иш биомасса энергиясында көп жасалган жалпылоону суроо астына алат.

Көбүнчө “биомасса жаңылануучу, демек экологиялык жактан таза” деп айтылат. Бирок чындык мындан татаал. Колдонулган технология, системанын чек арасы, ички энергия керектөөсү, көмөкчү процесстер, эмиссиялар жана электр энергиясын алмаштыруу сыяктуу факторлор натыйжаны олуттуу өзгөртө алат.

Кант камышынын посасы сыяктуу айыл чарба калдыктарын энергияга айландыруу, албетте, маанилүү айланма экономика мүмкүнчүлүгү. Бирок бул мүмкүнчүлүк чындап экологиялык пайдага айланышы үчүн система жакшы долбоорлонушу керек.

Иштин салымы ушул жерде көрүнөт:

• Классикалык өрттөө менен газдаштырууну бир эле алкакта салыштырат.
• Натыйжалуулукту гана эмес, экологиялык таасир категорияларын да изилдейт.
• Газдаштыруунун артыкчылыктарын көрсөтүү менен бирге анын чектерин да ачып берет.
• Жогору натыйжалуулук экологиялык пайдага сөзсүз бирдей көлөмдө айланбашы мүмкүн экенин түшүндүрөт.

Түркия үчүн бул эмнени билдириши мүмкүн?

Иш Бразилиянын кант-энергетика секторуна багытталган; бирок анын берген билдирүүсү Түркия үчүн да баалуу.

Түркияда да айыл чарба калдыктары, биомасса энергиясы, калдыктан энергия өндүрүү жана өнөр жайдан келип чыккан айланма экономика мүмкүнчүлүктөрү улам көбүрөөк мааниге ээ болууда. Кант кызылчасынын посасы, айыл чарба саманы, мөмө-жемиш жана жашылча иштетүү калдыктары, зайтун посасы, фундук кабыгы жана ушуга окшош биомасса булактары энергия жагынан бааланышы мүмкүн.

Бирок ар бир биомасса долбоору автоматтык түрдө экологиялык же экономикалык болуп калбайт. Чыныгы пайда туура технология, туура масштаб, туура логистика, туура эмиссия контролу жана туура жашоо цикли эсеби менен гана пайда болот.

Ошондуктан бул иш Түркиядагы биомасса жана айыл чарба калдыктары долбоорлору үчүн да мындай билдирүү берет:

Калдыктарды энергияга айландыруу маанилүү; бирок негизги маселе — муну кайсы технология, кандай натыйжалуулук жана кандай экологиялык жыйынтык менен жасап жатканыбыз.

Эске алынуучу жагдайлар

Бул иш маанилүү жыйынтыктарды сунуштаса да, этият чечмелениши керек.

Биринчиден, иш preprint мүнөзүндө; башкача айтканда, азырынча рецензиядан өткөн акыркы академиялык басылма катары бааланбашы керек.

Экинчиден, анализ gate-to-gate чек арасы менен жүргүзүлгөн. Бул айыл чарба өндүрүшү баскычын жана электр энергиясынын акыркы бөлүштүрүлүшүн камтыбайт. Бул тандоо эки технологиянын өнөр жайлык айландыруу айырмасын айкыныраак көрүү үчүн ылайыктуу; бирок бүт жашоо циклин толук чагылдырбайт.

Үчүнчүдөн, экологиялык пайдалар тармакка берилген электр энергиясынын кайсы электр булагынын ордун басканы тууралуу божомолго байланыштуу. Ар башка өлкөлөрдө же ар башка тармак аралашмаларында натыйжалар өзгөрүшү мүмкүн.

Төртүнчүдөн, газдаштыруу системасы өнүккөн жана татаал түзүлүшкө ээ. Мындай системаларда тейлөө, газды тазалоо, кургатуу, техникалык эксплуатация жана инвестициялык чыгым кылдат бааланышы керек.

Жыйынтык

Бул изилдөө кант камышынын посасынан электр энергиясын өндүрүүдө газдаштырууга негизделген системалар классикалык өрттөө системаларына караганда натыйжалуураак жана экологиялык жактан артыкчылыктуу болушу мүмкүн экенин көрсөтөт.

Бирок жыйынтыктар маанилүү эскертүү да камтыйт: жогору термодинамикалык натыйжалуулук экологиялык пайда ошол эле өлчөмдө өсөт дегенди билдирбейт. Анткени өнүккөн системаларда экологиялык жүк негизги күйүү баскычынан көмөкчү процесстерге жылышы мүмкүн.

Ошондуктан биомасса энергиясын баалоодо бир гана “жаңылануучу ресурс колдонулуп жатабы?” деген суроону берүү жетишсиз. Мындан туура суроо мындай:

Бул ресурс кайсы технология менен, кандай натыйжалуулукта, кандай экологиялык жүктөр жана кандай системалык божомолдор менен энергияга айланууда?

Келечектин таза энергия системалары калдыктарды энергияга айландырган гана эмес; муну бүт жашоо циклин эске алып жасаган системалар болот.

Булак жана метод эскертүүсү

Бул мазмун Fabiana de Oliveira Ramos жана анын кесиптештери тарабынан даярдалган “Process-Based Life Cycle Assessment of Bioelectricity from Sugarcane Bagasse: A Comparison of Combustion and Gasification Systems” аттуу академиялык иштен пайдаланылып, Verianla редакциялык форматында өз алдынча даярдалды.

Түп нуска иш: https://ssrn.com/abstract=6845140

Эскертүү: Иш preprint мүнөзүндө жана файлда рецензиядан өтпөгөнү белгиленген. Бул жазуу маалымат берүү жана билим берүү максатында даярдалган; энергия инвестициясы, экологиялык мыйзамдар, каржылоо, өнөр жай объектисин куруу же кесипкөй инженердик кеңештин ордун баспайт.