انرژی زیست توده یا بیومس

زیست‌توده یا بایومس به انگلیسی Biomass: یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به‌طورکلی زباله‌هایی که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند را زیست‌توده نامند.

زیست توده مواد گیاهی یا حیوانی است که به عنوان سوخت برای تولید برق یا گرما استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به چوب ، محصولات انرژی زائد و ضایعات جنگل ها، حیاط یا مزارع اشاره کرد. از آنجایی که زیست توده از نظر فنی می تواند مستقیماً به عنوان سوخت استفاده شود (به عنوان مثال چوب های چوبی)، برخی از افراد از اصطلاحات زیست توده و سوخت زیستی به جای یکدیگر استفاده می کنند.

زیست توده یا بیومس اصطلاحی است که در اشاره به پسماندهای بر جای مانده از یک موجود زنده یا مرده استفاده می‌شود. با توجه به خطراتی که به دلیل کاهش سوخت فسیلی بشر امروز را تهدید می‌کند، دانشمندان سراسر جهان به دنبال یافتن راهکارهایی هستند که نیاز بشر به انرژی اولیه را تأمین کنند.

در ادامه به پنج نوع از منابع انرژی زیست توده یا بیومس اشاره می کنیم:

بقایای کشاورزی بقایای محصولات زراعی شامل انواع زباله های کشاورزی مانند کاه، باگاس، ساقه، برگ، پوسته، تفاله، پوست و غیره است.

ضایعات حیوانی. انواع زباله های حیوانی به عنوان منابع انرژی مناسب هستند.

بقایای جنگل.

زباله های صنعتی.

ضایعات جامد و فاضلاب.

امروزه مشخص شده است که سوخت های زیستی به دست آمده از پسماندهای جنگل ها و محصول های کشاورزی جهان می تواند سالانه به اندازه ۷۰ میلیارد تن نفت خام انرژی در دسترس بشر قرار دهد که این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است. همچنین می توان از این سوخت ها بیشتر در تولید گرما بهره برد زیرا می توانند باعث صرفه جویی اقتصادی چشمگیری  شوند.

 ارتقاء زیست توده خام به سوختهای با درجه بالاتر را می توان با روشهای مختلف که به طور کلی در طبقه بندی حرارتی، شیمیایی یا بیوشیمیایی طبقه بندی شده اند، بدست آورد.

تبدیل حرارتی

فرآیندهای تبدیل حرارتی از گرما به عنوان مکانیسم غالب برای ارتقاء زیست توده به سوخت بهتر و کاربردی استفاده می کنند. جایگزین های اصلی عبارتند از: تورف ، پیرولیز و گازدهی، اینها عمدتا به میزان مجاز بودن واکنشهای شیمیایی درگیر (که عمدتا با در دسترس بودن اکسیژن و دمای تبدیل کنترل می شوند) از هم جدا می شوند.

تبدیل شیمیایی

ممکن است طیف وسیعی از فرایندهای شیمیایی برای تبدیل زیست توده به اشکال دیگر مانند تولید سوختی که برای ذخیره سازی ، حمل و نقل و استفاده بیشتر و یا بهره برداری از برخی ویژگیهای خود فرآیند، کاربرد بیشتری دارد، مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از این فرایندها تا حد زیادی بر اساس فرآیندهای مشابه زغال سنگ مانند سنتز فیشر-تروپش استوار است. زیست توده را می توان به چندین ماده شیمیایی کالایی تبدیل کرد.

تبدیل بیوشیمیایی

از آنجا که زیست توده یک ماده طبیعی است، بسیاری از فرایندهای بیوشیمیایی بسیار کارآمد در طبیعت توسعه یافته اند تا مولکول هایی را که زیست توده از آنها تشکیل شده است تجزیه کنند و بسیاری از این فرآیندهای تبدیل بیوشیمیایی را می توان مورد استفاده قرار داد. در بیشتر موارد، میکروارگانیسم ها برای انجام فرایند تبدیل استفاده می شوند: هضم بی هوازی، تخمیر و کمپوست.

تبدیل الکتروشیمیایی

زیست توده را می توان مستقیماً از طریق اکسیداسیون الکتروشیمیایی (الکتروکاتالیستی) مواد به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. این را می توان مستقیماً در یک پیل سوختی کربنی مستقیم، پیل سوختی مایع مستقیم مانند پیل سوختی اتانول مستقیم، یک پیل سوختی متانول مستقیم، یک سلول سوختی اسید فرمیک مستقیم، یک سلول سوختی اسید اسکوربیک L (سوخت ویتامین C سلول)،  و یک سلول سوختی میکروبی انجام داد. همچنین می توان سوخت را به صورت غیر مستقیم از طریق سیستم پیل سوختی حاوی اصلاح کننده که زیست توده را قبل از مصرف در پیل سوختی به مخلوط CO و H2 تبدیل می کند، مصرف کرد.

محمدبن حسین عاملی معروف به شیخ بهائی ۱۰۳۱–۹۳۵ هجری قمری جزء نخستین کسانی بوده است که از بیوگاز حاصل از زیست توده (فاضلاب حمام) استفاده کرده و آن را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده‌است.

همچنین در ایران، بازیافت تلفات حرارتی با تولید ۱۳.۶ مگاوات دو درصد سهم از مجموع کل را دارد و نیز نیروگاه‌های زیست توده با تولید ۱۰.۵۶ یک درصد سهم نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر و بهره وری برق را از آن خود کرده است.

از سوی دیگر بیوماس انعطاف‌پذیرترین منبع انرژی غیرنفتی است که می‌تواند مستقیماً در تبدیل سوخت گازی به مایع برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. هم‌چنین زیست‌توده به عنوان بزرگ‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است که در سال ۱۹۹۸ به میزان ۱۴ درصد برق جهان و ۱۸ درصد کل انرژی اولیه کشور‌های دنیا را تأمین می‌کرد و هم‌اکنون نیز مهم‌ترین منبع انرژی در کشور‌های در حال توسعه است و ۳۵ درصد کشور‌های در حال توسعه از این منبع استفاده می‌کنند.