ההכרח העולמי להפחית את פליטות גזי החממה הציב תעשיות כבדות תחת פיקוח אינטנסיבי של מגזרים כגון פלדה, מלט, ייצור כימי הם בין הקשים ביותר לדה-פחמן כי הם דורשים טמפרטורות גבוהות מאוד, שחרור פליטות תהליכים, וסמוך על דלקים מאובנים הן לאנרגיה והן כמו מזון כימי.ביו אנרגיה, שמקורו בחומרים אורגניים, צמחו כפתרון רב-תכליתי ומציאותי יותר כדי לסייע לתעשיות פחמן נמוכות יותר ללא יכולת ייצור משמעותית, תוך הפחתה של דלקים כימיים, תוך מזהמים, תוך מזהמים, תוך מזהמים, תוך מזהמים, תוך מזהמים, תוך מזהמים בעלי עוצמה כבדה או ירידה משמעותית, תוך כדי שמירה על ידי צריכת דלקים כימיים, תוך כדי מזהמים, תוך כדי מזהמים, תוך כדי ירידה משמעותית של דלקים כימיים, או ירידה משמעותית, או ענפי גזים כבדים, תוך כדי מזהמים, תוך כדי מזהמים, תוך כדי מזהמים, או מזהמים, תוך כדי ענפים של דלקים כבדים, תוך כדי מזהמים, כמו גם כן, תוך כדי ירידה משמעותית, גזים כבדים, תוך מזהמים, תוך ענפים עלולים כבדים, תוך כדי ענפים עלולים כבדים, תוך כדי מזהמים, תוך כדי ירידה משמעותית, תוך כדי

הבנה ביולוגית

אנרגיה ביולוגית מתייחסת לאנרגיה רתומה מחומרים אורגניים – הידוע באופן קולקטיבי כביומסה. קטגוריה זו כוללת גידולי אנרגיה גדולים תכליתיים (כגון ערפלקוס ושוטרי קצרי גזר), שאריות חקלאיות (שכבות, תנור תירס, שיוסק), יערי על ידי תוצרי לוואי (שבבים מעץ, צ'יפס, ראותק), ושברירי אורגני של פסולת עירונית יכול להיות מומרת לנו דרך נתיבים אנרגיה:

  • (ב) ,0)בעירה ישירה של הביומסה לייצר חום או קיטור עבור ייצור חשמל או תהליכים תעשייתיים.
  • (FLT:0)GGGGING: FLT:1 חמצון חלקי של ביומסה בטמפרטורה גבוהה לייצר סינגס (תערובת של פחמן חד תחמוצת מימן), אשר ניתן לשרוף או לשדרג לתוך דלקים סינתטיים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ 1:1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) לעיכול אירובי: התמוטטות מיקרוביאלית של חומר אורגני בתנאים ללא חמצן לייצר ביוגז (בעיקר מתאן), אשר ניתן להשתמש בו לחימום, כוח או כתחליף גז טבעי מתחדש.

כל נתיב המרה מציע יתרונות שונים בהתאם ליישום התעשייתי, זמינות הזנה, ומוצר קצה הרצוי.הבחירה של הטכנולוגיה חייבת להתאים לדרישות התרמיות והכימיקליות הספציפיות של התהליך התעשייתי.

תפקידה של Bio Energy בתעשיות כבדות

תעשיות כבדות הן ביסודן אנרגיה-אינסטנסיבית (הייצור של פלדה, מלט וכימיקלים מהווה כ-20% מה- COLACFLT:0203FLT:1 פליטות, וחלק גדול מהפליטה מגיעה מהבעירה של דלקים מאובנים לחום ומתגובה כימית בתוך התהליך עצמו.

ייצור פלדה

ייצור פלדה, בעיקר באמצעות הפיצוץ פרונסי-בכי חמצן פרונסי (BF-BOF) מסלול, מסתמך רבות על פחם מתכתי (coke) הן כדלק והן כסוכן מופחת להמיר ברזל לתוך ברזל מלוטש.

  • (ב) ⁇ :0 (ב) ו- ביושר: ⁇ ⁇ 1) ניתן לייחס או להסרב או להדגים חומר עם תכונות דומות פחם, אשר יכול להחליף חלק מהטעינה בזעם הפיצוץ מחקרים הראו כי החלפת עד 20-30% של קוקה עם ביו-קו יכולה להפחית את COLT3:2FLT2:3Fating ללא פליטות ברזל.
  • (FLT:0) אי-הזרקת אבקות פיצוץ: ראט' 1 (בדומה פחם או עץ מחוספס) ניתן מוזרק באמצעות טירות כתחליף חלקי להזרקת פחם (PCI) גישה זו נבדקה בקנה מידה תעשייתי ויכולה להוריד את עוצמת הפחמן ב-30-50% לפלדה בשילוב עם מיקורי ביו-מס.
  • (FLT:0) צמצום (DRI) עם bio-syngascio:FLT:1 בתהליכים הפחתה ישירה, גז טבעי או syngas מרוסן נשלט פחם משמש כדי להפחית את אומת הברזל לספוג ברזל.ביומסה יכול לייצר סינציה מתחדשת שיכולה להחליף סוכני הפחתת המבוססים על מאובנים, פתח מסלול לפלדה ליד פחמן-נפט.

יצרני פלדה גדולים כגון SSAB, ArcelorMittal, ו- Thyssenkrupp הם בדיקות פעיל ודירוג פתרונות המבוססים על אנרגיה ביולוגית כחלק ממפת הדרכים של פחמן שלהם.סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) מציין כי אנרגיה ביולוגית יכולה לספק עד 10% של האנרגיה הנדרשת בתחום הפלדה עד שנת 2050 תחת תרחישים שאפתניים.

הפקה

תעשיית הבטון ייחודית משום ש- 60% מה- COFLT:0.2065FLT ( 1:1:1 פליטות פליטות מגיעות מההקפיכה של אבן גיר (CaCOIRLT:23033033GFLT 3:0O + COVERDERFLT:42FLT:5), תגובה כימית טבועה, 40% הנותרים, מגיעה מדלקים בוערים כדי לחמם את ה-K לסביבות ל-C.

  • (FLT:0) החלפת דלק: ⁇ 1 (Cement קילל) הם מאוד מתאימים ויכולים לשרוף מגוון רחב של דלק מוצק, נוזלי, גזי. ביומסה כגון שבבי עץ, שאריות חקלאיות, דלק סרבני (כולל השבר האורגני) יכול להחליף פחם וצמחים מלט רבים כבר להשיג תת-תחליף תרמי של 30–50% באמצעות פסולת ביולוגית.
  • (FLT:0)Preheater ו precalciner יורים:cioFLT:1 , ביומסה ניתן להאכיל ישירות לתוך precalciner, שבו calerature calcination מתרחשת, צמצום הצורך דלקים מאובנים בשלב זה. גישה זו מאפשרת שיעורי החלפת גבוה יותר ללא השפעה על איכות clinker.
  • (ב) [ה]האנרגיה עם לכידת פחמן ומחסן (BECCS:FLT:1 כאשר הביומסה נשרף בכרם וכתוצאה מכך COIRFLT:2033FLT 3 נתפס ומאוחסן לצמיתות, התהליך יכול להשיג פליטות שליליות - הסרת COFLT:42FOVA:5 מהאווירה בעת ייצור פרויקטים מלט באירופה ואמריקה היא חקר המסלול הזה.

האגודה העולמית ל Cement ו- Concrete Association (GCCA) הציבה מטרות שאפתניות לצמצום ה- COFillo:0.2FLT:1 אינטנסיביות, וביוטכנולוגיה מוכרת כמנוף מפתח לצד החלפת clinker ולכידת פחמן.עם זאת, ביומסה בר קיימא עדיין קריטית כדי למנוע תחרות עם ייצור ומגוון ביולוגי.

ייצור כימי

התעשייה הכימית מסתמכת על מוצרי מזון מבוססי מאובנים – בעיקר נוההה, גז טבעי ופחם – לייצר כימיקלים בסיסיים כמו methanol, ethylenelene, propylenelene, ו-Ammonia. Bio Energy יכול לשמש גם מזון מתחדשים ומקור אנרגיה.

  • (FLT:0)ביו-מול:FLT:1 המיוצר מגלימות הביומסה המרה, ביו-מול יכול לשמש ישירות כדלק או כבלוק בניין עבור פורמלידה, חומצה אצטית, ו- olefins. זהה כימית ל-Mannool, המאפשר אינטגרציה לתוך תשתיות קיימות.
  • (FLT:0)ביו-אתילן מ-Ethanol:Mathol:1 Ethanol נגזר ביומסה (למשל, סוכרקני, תירס, שאריות תאואוליות) ניתן להידחות ל- bio-ethylene, מונומר מפתח עבור פלסטיק.
  • ייצור:0 [Ammonia] ייצור: FLT:1 אמוניה ירוקה מיוצרת בדרך כלל באמצעות מימן אלקטרוליטי, אבל גזי גזיממות עם הפרדה מימן יכולים גם להניב מימן מתחדשים עבור סינתזת אמוניה.
  • (FLT:0) Heat for Chemical Process:FLT:1hil תגובות כימיות רבות דורשות אנרגיה תרמית משמעותית. רתחנים או ממריצים של דלק יכולים לספק חום או חום משולב וכוח (CHP), ובכך למנוע צריכת גז טבעי.

המגזר הכימי ניצב בפני אתגר מסוים משום שהפליטה שלה קשורה לאנרגיה והן להזנת יתר.ביו אנרגיה לבדה לא יכולה לפוצץ לחלוטין את התעשייה - פחמן מוטבע במולקולה חייב לבוא גם ממקורות מתחדשים.עם זאת, הזנות המבוססות על ביולוגית מציעות גשר לטווח קצר בעוד גישות פחמן מעגליות (כגון מחזור כימי) בוגר.

היתרונות והחסרונות של אנרגיה ביולוגית עבור תעשייה כבדה

אימוץ אנרגיה ביולוגית בתהליכים תעשייתיים כבדים מניב יתרונות רבים מעבר להפחתת פליטות ישירה:

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) אבטחת אנרגיה מתחדשת: FLT:1 מקומי מקור ביולוגים מופחתת התלות על דלקים מאובנים מיובאים, בידוד תעשיות מתנודתיות מחירים ושיבושים גיאופוליטיים.
  • (FLT:0Rural and Economic Development: FLT:1, שרשרת האספקה הביומסה - החל מציר תחבורה ועיבוד - יוצר מקומות עבודה באזורים כפריים, תומך בגוון חקלאי, והוא יכול להחיות כלכלות מקומיות.תעשיית ביומסה מגובה היטב יכול גם לספק זרמי הכנסות נוספים עבור חקלאים ובעלי יער.
  • (FLT:0Waste Management and Circle Economy: FLT:1) שימוש ב שאריות חקלאיות, יעריות דקות, ופסולת עירונית אורגנית כדלק מפחיתה את סילוק הקרקע ואת פליטות המתאן המשויכות.
  • (FLT:0) שילוב של פליטות פחמן: ⁇ 1 (כאשר אנרגיה ביולוגית מוזגת עם לכידת פחמן ואחסון (BECCS), התהליך יכול להשיג פליטות שליליות - כלי קריטי לפירוק פליטות כבדות אל-קרקע במגזרים כמו מלט וכימיקלים.

אתגרים ומגבלות

למרות הבטחתו, הביו-אנרגיה מתמודדת עם כמה מכשולים שיש לטפל בהם לאימוץ נרחב בתעשיות כבדות:

  • (FLT:0) זמינות וקיימות: דרישה בקנה מידה גדול עבור ביומסה יכול להתחרות עם ייצור מזון, משאבי מים, ומגוון ביולוגי. sourcing חייב להיות מוסמך תחת תוכניות קיימות כגון אלה שפותחו על ידי הסבב על biomaterials בר קיימא (RSB) או תוכנית biomass בר קיימא (SBP) יש סיכון אמיתי של שימוש בקרקעות אם יש שינויים ביו-קרקעים מפותחים או פליטות מפותחים מפותחים על פני השטח.
  • (FLT:0Logistics ו preמעבד:FreaLT:1) ביומסה יש צפיפות אנרגיה נמוכה יותר מאשר דלקים מאובנים, ביצוע תחבורה ואחסון יקר יותר.שלב צעדים כגון torrefaction, pelletization, או pyrolysis נדרשים לעתים קרובות כדי לשפר את הטיפול ואת התוכן אנרגיה, הוספת הון ותפעול הוצאות.
  • (FLT:0Technology בגרות ואינטגרציה:FLT:1 בעוד כמה יישומים (למשל, ביומסה co-Fireing in מלט lns) מוכחים מבחינה מסחרית, אחרים (למשל, biomass גזification עבור פלדה DRI) עדיין בפיילוט או הפגנה.
  • איכות האוויר והקורוזיה:0 (FLT:0) , biomass combustion יכול לייצר רמות גבוהות יותר של חלקיקים, תרכובות אורגניות תנודתיות, ומתכות אלקלי שגורמות רעוע וקורוזון בליטנטים ובכרונים. מערכות בקרה מתקדמות וחומרים מיוחדים נדרשים לעתים קרובות.
  • (FLT:0) תחרותיות תחרותיות: 1FLT 1 ללא תמחור פחמן או סובסידיות, דלקי ביומסה הם לעתים קרובות יקר יותר מאשר דלקים מאובנים.העלות המטבולית של חום תעשייתי מבוסס אנרגיה ביולוגית תלויה מאוד במחירי מזון מקומי, מרחקי תחבורה, ויעילות המרה.

הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC) הדגיש כי ביומסה בת קיימא היא משאב מוגבל - פוטנציאל גלובלי מוערך בין 50 ל-250 exajoules בשנה, אך זמינות בפועל תלויה בהחלטות לשימוש בקרקע, התשואה וקבלה חברתית כבד חייב להעדיף את יישומי הביו-אנרגיה היעילים ביותר ולהימנע מבעירה פסולת.

תמיכה ב-Outlook and Policy Support

בדיקת אנרגיה ביולוגית בתעשיות כבדות תדרוש מאמץ מרוכז מממשלות, תעשייה ומוסדות מחקר.

  • (FLT:0) תמחור ו תמריצים:FLT:1 מחיר פחמן חזק (באמצעות מערכות מסחר או מס פחמן) הופך את הביומסה יותר תחרותית יחסית לדלקים מאובנים. סובסידיות ישירות עבור רכש ביומסה, מענקי הון עבור ציוד המרה, ו זיכויים עבור מוצרים פחמן נמוך יכול להאיץ אימוץ.
  • (FLT:0) השקעה במחקר ובהדגמה: FLT:1 נמשך R &D נדרש כדי לשפר את יעילות ההמרה, לפתח הזנות ביומסה חדשה (כגון אצות או halophytes), ולחדד את גזיפיציה וטכנולוגיות פירוזיות לשימוש תעשייתי בקנה מידה ציבורי-פרטי יכול de-סיכון פרויקטים מוקדמים.
  • (FLT:0) אישור וסטנדרטי קיימות:FLT:1 , תוכניות הסמכה להכרה גלובלית חייב להבטיח כי מיקור ביולוגים לא מחית את המערכות האקולוגיות או להתחרות עם מזון.היועץ לאנרגיה מתחדשת של האיחוד האירופי (RED II) קובע קריטריונים של קיימות, אך האכיפה והנזקים נשארים אתגרים.
  • (FLT:0) אינטגרציה עם מימן ולכידת פחמן: ההרחבה 1 (Bio Energy) היא החזקה ביותר כאשר בשילוב עם כלי דה-פחמיון אחרים.לדוגמה, גישור הביומסה יכול לייצר מימן נקי לשימוש תעשייתי, ו- BECCS יכול לספק פליטות שליליות חיוניות עבור עמידה במטרות אפס נטו במגזרים קשים.
  • (FLT:0) ביו-כלכלה מעגלית מתקרב: FIRLT:1 במקום להשתמש ביומסה בלבד לאנרגיה, שימושים מתקפלים - שבו מוצרים בעלי ערך גבוה יותר (כימיקלים, חומרים) מופקים קודם, ואת שאריות משמשים לאנרגיה - יכול למקסם את הפחתות נטו ויעילות משאבים.

הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת (IRENA) מתכננת כי אנרגיה ביולוגית מודרנית תוכל לספק עד 20% מהביקוש העולמי לאנרגיה סופית בתעשייה עד שנת 2050, עלייה של כ-10% כיום.השגת פוטנציאל זה ידרוש להתגבר על האתגרים המפורטים לעיל ולהבטיח כי ביומסה היא פרוסת במקום שבו היא מספקת את היתרון הגדול ביותר של האקלים.

מסקנה

ביו-אנרגיה מציעה מסלול מעשי, לטווח קצר לתעשיות כבדות מרתיעות, שקשה אחרת לחשמל. על ידי החלפת ביומסה עבור פחם, גז טבעי ונפט בייצור פלדה, ייצור מלט וייצור כימי, צמצום פליטה משמעותי הם היום בלתי אפשרי - ואפילו קיצוץ עמוק יותר הופך אפשרי כאשר אנרגיה ביולוגית משולבת עם פחמן לכידת ואחסון.