Abstrakt

Fortgeschrittene Chemie: 2019 – Fortschritte in der Biomasse- und Biogasenergie – Abdeen Omer

 Abdeen Omer

 Es gibt eindeutige wissenschaftliche Belege dafür, dass die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche steigt. Dies kann auf die erhöhte Konzentration von Kohlendioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen (THGs) in der Atmosphäre zurückgeführt werden, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt werden. Eine der Hauptquellen von Treibhausgasen ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Biogas aus Biomasse scheint ein Potenzial als alternative Energiequelle zu haben, da Biomasseressourcen potenziell reich sind. In der vorliegenden Studie wird die aktuelle Literatur zu den ökologischen, sozialen, kulturellen und wirtschaftlichen Auswirkungen der Biogastechnologie überprüft. In dieser Mitteilung wird versucht, einen Überblick über die gegenwärtige und zukünftige Verwendung von Biomasse als industrieller Rohstoff für die Herstellung von Kraftstoffen, Chemikalien und anderen Materialien zu geben. Um jedoch in einer offenen Marktsituation wirklich wettbewerbsfähig zu sein, sind höherwertige Produkte erforderlich. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Biogastechnologie gefördert, unterstützt, in sie investiert, umgesetzt und demonstriert werden muss, insbesondere in abgelegenen ländlichen Gebieten. Energie ist ein wichtiger Aspekt der Entwicklung, da sie wirtschaftliche Prozesse und Entwicklung anregt und unterstützt. Fossile Brennstoffe, insbesondere Öl und Gas, sind in ihrer Menge begrenzt und werden als schwindende Ressourcen betrachtet. Daher werden Anstrengungen unternommen, um nach neuen Energiequellen zu suchen. Der Ruf nach Energieeinsparung und Umweltschutz ist auf der ganzen Welt lauter geworden, da die traditionellen Energiequellen immer knapper werden und die Umwelt immer mehr zerstört wird. Die wichtigste Form von Biomasse stammt hauptsächlich aus Brennholz, Holzkohle und Ernterückständen. 92 % der gesamten Holz- und Holzkohlevorräte wurden im privaten Sektor verbraucht, wobei der größte Teil des Brennholzverbrauchs in ländlichen Gebieten lag. Der Begriff Biomasse wird normalerweise für Pflanzenmaterialien verwendet, die für andere Zwecke als Nahrungsmittel angebaut werden, einschließlich solcher, die als Brennstoffquelle angebaut werden. Aus wirtschaftlichen Gründen sind solche speziell angebauten Pflanzen in Industrieländern unter vielen Umständen nicht mit fossilen Brennstoffalternativen konkurrenzfähig, es sei denn, es werden Subventionen und/oder Steuererleichterungen gewährt. Aus diesem Grund werden heute viele Pflanzenmaterialien als Energiequelle verwendet, beispielsweise Ernte- und Forstrückstände, Tiermist und der organische Anteil von Siedlungsabfällen sowie Nebenprodukte der agroindustriellen Verarbeitung wie Bagasse, Ölpalmenrückstände, Sägemehl und Holzabfälle. Die Wirtschaftlichkeit der Nutzung solcher Materialien wird verbessert, da sie an einem Ort gesammelt werden und oft mit Entsorgungskosten verbunden sind. Biogas ist ein allgemeiner Begriff für Gase, die bei der Zersetzung von organischem Material entstehen. Beim Zerfall des Materials entsteht Methan (CH4), wie in Abbildung 2 dargestellt. Es gibt zahlreiche und vielfältige Quellen für die Erzeugung von Biogas. Dazu gehören Mülldeponien, Kläranlagen und anaerobe Faulbehälter. Mülldeponien und Kläranlagen geben Biogas aus verrottendem Abfall ab. Bis heuteDie Abfallwirtschaft hat sich darauf konzentriert, diese Emissionen in unsere Umwelt zu kontrollieren und in einigen Fällen diese potenzielle Brennstoffquelle zu nutzen, um Gasturbinen anzutreiben und so Strom zu erzeugen. Die Hauptbestandteile von Deponiegas sind Methan (CH4), CO2 (CO2) und Stickstoff (N2). Die typische Konzentration von Methan beträgt ~45 %, CO2 beträgt ~36 % und Stickstoff beträgt ~18 %. Andere Bestandteile des Gases sind Sauerstoff. Die Bedeutung und Rolle von Biogasen in der Energieerzeugung wächst. Heutzutage fördern viele Länder in Europa die Nutzung erneuerbarer Energien durch garantierte Vergütungspreise oder Emissionshandelssysteme. Ein allgemeines Schema einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit dem anaeroben Fermenter im „Herzstück“, wie in Abbildung 3 dargestellt. Vorbehandlungsschritte (z. B. Zerkleinern, Mahlen, Mischen oder Hygienisierung) hängen von der Herkunft der Rohstoffe ab. In den letzten 20 Jahren ist sich die Welt zunehmend der Erschöpfung der Brennstoffreserven bewusst geworden, und die Anzeichen des Klimawandels haben die CO2-Emissionen verstärkt. Daher sind der Ausbau der Nutzung erneuerbarer Ressourcen, eine effiziente Energieerzeugung und die Reduzierung des Energieverbrauchs die wichtigsten Ziele für eine nachhaltige Energieversorgung. Erneuerbare Energiequellen umfassen Wasser- und Windkraft, Sonne und Wärme sowie Energie aus Biomasse. Die technische Machbarkeit und die tatsächliche Nutzung dieser Energiequellen sind in Europa unterschiedlich, aber Biomasse wird in vielen von ihnen ein hervorragendes Potenzial zugeschrieben. Eine effiziente Methode zur Umwandlung von Biomasse in Energie ist die Erzeugung von Biogas durch mikrobiellen Abbau organischer Stoffe unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerobe Vergärung). Es ist nun möglich, Biogas an ländliche Anlagen zu liefern, es zu Biomethan aufzubereiten, es in das Gasnetz einzuspeisen, es in einer wärmebedarfsgesteuerten Kraft-Wärme-Kopplung zu verwenden und Einnahmen zu erzielen. Es besteht ein unverkennbarer Zusammenhang zwischen Energie und nachhaltiger menschlicher Entwicklung. Energie ist kein Selbstzweck, sondern ein wichtiges Instrument zur Erleichterung sozialer und wirtschaftlicher Aktivitäten. Der Mangel an verfügbaren Energiedienstleistungen korreliert also eng mit vielen Herausforderungen der nachhaltigen Entwicklung, wie Armutsbekämpfung, Förderung von Mädchen, Umweltschutz und Schaffung von Arbeitsplätzen. Die Betonung des Institutionenaufbaus und eines verbesserten politischen Dialogs ist wichtig, um die sozialen, wirtschaftlichen und politischen Voraussetzungen für einen Übergang in eine nachhaltigere Zukunft zu schaffen. Andererseits sind Biomasse-Energietechnologien eine vielversprechende Option mit potenziell großen Auswirkungen für den Sudan wie auch für andere Entwicklungsländer, in denen das derzeitige Niveau der Energiedienstleistungen niedrig ist. Biomasse macht etwa ein Drittel der gesamten Energie in Entwicklungsländern insgesamt aus, und fast 96 % in einigen der am wenigsten entwickelten Länder. Biogastechnologie kann nicht nur Kraftstoff liefern, sondern ist zusätzlich wichtig für die umfassende Nutzung von Biomasse in Forstwirtschaft, Landwirtschaft, Fischerei,Bewertung der Agrarwirtschaft, Umweltschutz und Umsetzung landwirtschaftlicher Wiederverwertung sowie Verbesserung der Hygienebedingungen in ländlichen Gebieten. B. Biomasseenergie ist eine der wichtigsten Optionen, die das Öl allmählich ersetzen könnte, um der steigenden Nachfrage nach Öl gerecht zu werden, und wird in diesem Jahrhundert eine schwierige Zeit sein. Jeder Landkreis kann sich auf Biomasseenergie verlassen, um einen Teil des lokalen Verbrauchs zu decken. C. Die Entwicklung der Biogastechnologie kann ein wichtiger Bestandteil anderer ländlicher Energieprogramme sein, dessen Potenzial noch ausgeschöpft werden muss. Um dies zu erreichen, ist ein konzertierter Einsatz aller erforderlich. Die Technologie wird in häuslichen, landwirtschaftlichen und kleinindustriellen Anwendungen problemlos eingesetzt werden können. D. Unterstützung der Biomasseforschung und Erfahrungsaustausch mit Ländern, die in diesem Bereich fortgeschritten sind. In der Zwischenzeit kann Biomasseenergie dazu beitragen, die Erschöpfung des Ölreichtums zu verhindern. Die abnehmende landwirtschaftliche Nutzfläche kann die Entwicklung der Biogasenergie behindern, aber geeignete technologische und ressourcenbezogene Managementtechniken werden die Folgen ausgleichen.