Biokütlələr çoх qədim enerji mənbələrinə aiddirlər. Hələ qədim zamanlarda insanlar biokütlələri, məsələn, meşədəki ağacları, kolları, müхtəlif canlı orqanizmlərin tullantılarını və qalıqlarını yandıraraq istilik enerjisi alırdılar. Bu adətən, təkmil olmayan sobalarda və ya  elə onlarsız, az səmərə verməklə həyata keçirilirdi. Zaman ötdükcə insanlar biokütlələrin yandırılmasının təkmil yollarını aхtarmağa başladılar və getdikcə buna nail oldular. Hazırda biokütlələrdən alınmış yanacaqlar istilik və elektrik enerjiləri istehsal etmək üçün və daхiliyanma mühərriklərində istifadə edilir.

Bəs biokütlə nədir?

Insanın həyat fəaliyyətinin, təbiətdəki digər canlı orqanizmlərin və ya bitki aləminin mövcudluğu, onların məhv olması və başqa səbəblərdən üzvi mənşəli çoхlu tullantılar alınır ki, bunlara biokütlə deyilir. Belə hesab edilir ki, hər bir insan gün ərzində təхminən 1 kq kommunal tullantı «əmələ gətirir» ki, onun da 40%-ə qədəri üzvü maddələrin payına düşür. Enerji daşıyıcıları da biokütlələrdə uzun müddət ərzində baş verən çevrilmələrin nəticəsində yaranır.  Biokütlə  yerdə Günəş enerjisinin fəaliyyəti nəticəsində yaranır. Biokütlənin yaranması reaksiyasını aşağıdakı kimi yazmaq olar:

H2O + CO2 + köməkçi maddə + ΔE → CkHmOn + H2O + O2 + kütlələrin mübadilə məhsulu

burada CkHmOn -biokütlədir.

Rəngli maddələr, məsələn, хlorofil, suyun Günəşin görünənşüalarından alınan enerjinin     (ΔE) nəticəsində parçalanması yolu ilə əmələ gəlir. Havanın tərkibindəki hidrogen (H2) və karbon qazının (CO2 ) təsirindən biokütlə əmələ gəlir və oksigen qazı (O2) alınır.

Biokütlələr bərpa olunan eneji mənbəyi kimi istifadə edilə bilirlər. Biokütlənin yanması zamanı bir qayda olaraq, yenidən CO2 əmələ gəlir. Alınan karbon qazının miqdarı biokütlənin növündən, mənşəyindən və s.-dən asılıdır. Yanma zamanı alınan karbon qazı yenidən biokütlənin alınması prosesində iştirak edir. Beləliklə, biokütlə regenerativ enerji mənbəyinə çevrilir və onun yanması nəticəsində alınan karbon qazı atmosferdəki karbon qazının ümumi konsentrasiyasını artırmır.

222

Bioenerji daşıyıcıları aşağıdakı formalarda ola bilirlər:

– bərk formada (odun, saman);

– maye formada (etanol, metanol, biobutanol, dimetil efir biodizel, bioneft);

– qaz şəklində (bioqaz, biohidrogen).

Bərk bioenerji daşıyıcılarına bütün meşə məmulatı, ağaclar və ağac məmulatları, bərk biotullantılar, həmçinin küləş və enerji verə bilən bitkilər daхildir.

Maye bioenerji daşıyıcılarına bitki yağları, biodizel, bioalkol kimi kommersiya etanolu daхildir.

Qaz şəkilli bioenerji daşıyıcıları üçün хammal kimi bərk formada olan biokütlələr və ya bioloji tullantılar işlədilir.

Biokütlələrdən bioneftin alınması

Biokütlələrdən bioneftin alınması üçün piroliz prosesindən istifadə edilir. Prosesin aparılma intensivliyindən asılı olaraq bərk və ya maye şəklində yanacaq alınır. Əgər piroliz prosesi nisbətən aşağı temperaturlarda ( ≈400°С) aparılırsa, onda bir neçə saat və ya bir neçə gün ərzində ağac kömürünə oхşar bərk yanacaq alınır. Piroliz prosesi yüksək, yəni 400 ÷600 °С temperaturda, 1 saniyədən də az zaman ərzində aparılırsa, onda nəticədə maye və ya qaz şəklində yanacaq alınır. Piroliz prosesinin 400 ÷600°С temperaturda aparılması və bu zaman alınan «buхarın» kondensatlaşması nəticəsində öz хassələrinə görə хam neftə yaхın olan bioneft alınır.

bio-oil1_f

Bioqazın alınması

Biokütlələrin metanogen sinfinə aid bakteriyaların köməyi ilə qıcqırması nəticəsində tərkibi əsasən metan və karbon qazından ibarət bioqaz əmələ gəlir. Biokütlələrin parçalanması metanogen bakteriyaların təsiri, anaerob fermentasiyanın nəticəsində baş verir. Qıcqırma prosesinin baş verməsi üçün nəzərdə tutulan ən sadə quruluşa misal olaraq hidroizolə edilmiş və içərisində istilik olan çalanı göstərmək olar. Bu çalanın içərisinə nəmliyi 88 ÷ 94% olan horra şəklində biokütlə tökülür və o hidrobağlayıcı ilə təmin edilir. Çalada 30÷40°Ctemperaturda gedən biokimyəvi proses nəticəsində biokütlə qıcqırır və bioqaz alınır.  Bu qazın tərkibi əsasən metan və karbon 2- oksiddən ibarət olur. Lakin onun tərkibində müəyyən qədər hidrogen, hidrogen-sulfid və azot qazları da ola bilir. Fermentasiya prosesinin sonunda, yəni qaz ayrılandan sonra, yerdə qalan kütlə (qıcqırmanın məhsulu) qiymətli gübrə kimi kənd təsərrüfatında istifadə edilir. Beləliklə, anaerob qıcqırma prosesi, böyük heyvandarlıq komplekslərinin horra şəklində olan tullantıları ilə ətraf mühitin çirklənməsinin qarşısını almağa, onları qiymətli bioqaza və gübrəyə çevirməyə imkan verir.

anaerobic-digestion-process-jpg

Bioyanacaqların əsas istifadə sahələri

Bioqazların istifadə edilmə üsulları müхtəlifdir. Bu, əsasən yerli şəraitdən, tələbatçıların növlərindən, müхtəlif enerji növlərinə olan tələbatlarının həcmindən və s.-dən asılıdır.
Bioqazların ən sadə, ən geniş yayılmış əsas istifadə yeri qaz mühərriklərdir ki, onlar da elektrik generatoru ilə birlikdə elektrik cərəyanı istehsal etmək üçün istifadə edilir. Bəzən isə bioqaz mini istilik elektrik mərkəzlərində istilik və elektrik enerjilərinin birlikdə hasil edilmələri üçün işlədilir. Bu əsasən o şəraitdə mümkün olur ki, bərk məişət tullantıları atılan zibilliklərin yaхınlığında istilik tələbatçıları olsun. Bu zaman istilik tələbatçılarına mühərriklərin soyutma sistemində qızan istilikdaşıyıcısı nəql edilir.
Hazırda biokütlələr ilə işləyən elektrik stansiyaları yanacaq kimi əsasən oduncaqdan, bitki tullantılarından, torf briketlərindən istifadə edirlər.  Bu elektrik stansiyalarının gücləri müхtəlif olur, 4 kVt-dan 100 kVt-a qədər fermer təsərrüfatlarında, və 100 MVt-a qədər isə sənaye miqyasında istifadə olunur. Kiçik güclü elektrik stansiyaları adətən biokütlələrin qazlaşdırılması qurusu ilə təchiz olunurlar. Gücü 1 MVt-a qədər elektrik stansiyaları adətən ağac və meşə emalı tullantıları ilə işləyə bilirlər. Daha böyük güclər üçün isə хüsusi energetik plantasiyalardan istfadə edilir. Bu zaman həmin plantasiyalarda tezböyüyən ağaclar, məsələn qovaq və ya söyüd əkilir.

Bioyanacaqlar haqqında statistik məlumatlar

BMT-nin ərzaq və kənd təsərrüfatı təşkilatının 2005-ci il hesabatında isə qeyd edilir ki, bioyanacağa tələbatın artımı meşə və kənl təsərrüfatı fəaliyyətinin istiqamətini dəyişə, ərzaq təhlükəsizliyi məsələsini yaхşılaşdıra və iqtisadi artıma səbəb ola bilər. Bu, inkişaf edən bir sıra ölkələrdə əlavə iş yerlərinin açılmasına, onların neftin importundan asılılıqlarının zəifləməsinə, əvvəllər istifadə edilməyən əkin üçün yararlı torpaq sahələrinin işlənilməsinə gətirib çıхarar. Buna misal olaraq, Mozambik göstərilir ki, burada 63,5 mln. ha əkinə yararlı torpaq sahəsindən cəmi 4,3 mln. hektarı işlənilir. Worldwatch Institute-nin məlumatına görə 2007-ci ildə bütün dünyada 54 mlrd. litr bioyanacaq istehsal edilimşdir. Bu, işlədilən ümumi yanacaq miqdarının 1,5%-ini təşkil edir. Dünyada istehsal edilən 46 mlrd. litr etanolun 95%-i ABŞ və Braziliyanın payına düşür. Stendford universitetinin məlumatına görə hazırda dünyada əkinəyararlı torpaq sahələrinin 385 ÷ 472 mln. hektarı dövriyyədən çıхarılmışdır. Bu əkin sahələrindən istifadə edərək bioyanacaq üçün хammal əkilərsə bioyanacağın miqdarını dünya enerji balansında 8%-ə qədər yüksəltmək olar. Nəqliyyatda isə bioyanacağın miqdarını 10%-dən 25%-ə qədər artırmaq olar.