La energiuzado de la arba biomaso

Inĝ. Milan SVOBODA

Dum la lastaj jaroj energio fariĝis limiga faktoro de plua ekonomia evoluo en ĉiuj industrie progresintaj ŝtatoj. En la diskutado pri eblecoj de la kompenso de klasikaj fontoj de energio estas do necese dediĉi atenton eĉ al la biomaso de arboj, ĉar ĝi estas tre efika rimedo de absorbado kaj akumulado de la sunenergio. Sub la esprimo “biomaso” ni komprenu la tutan organikan mason, kreitan per fotosintezo — do ne nur la trunkolignon, sed ankaŭ maldikan lignon, branĉojn, ŝelon, arbostumpojn, radikojn kaj la asimilorganojn. Provizore ekzistas multaj malfacilaĵoj rilate al pli vasta eluzado de la tuta arba biomaso, kiun niaj arbaroj produktas, kvankam oni jam konas ĝiajn ĉefdirektojn, kaj ankaŭ la teknologio, kiu ebligus la prilaboradon de ĉi tiuj krudaĵoj, ne estas plu sekreto. Sed la malfacilaĵoj estas ligitaj kun la transporto kaj koncentrado de la materialo kaj precipe kun la koncernaj kostoj. Nuntempe nome plejparte montriĝas, ke la elspezoj necesaj por doni transporteblan formon al ĉi tiu materialo, plus la kostoj de la transporto mem, superas ne nur la prezon de ĉiuj tradiciaj hejtaĵoj, sed ankaŭ la prezon de bonkvalita ligno. Tamen se ni pripensos, ke la provizoj de ĉi tiuj hejtaĵoj sinsekve elĉerpiĝas, sekve de kio iliaj prezoj mondskale tre rapide kreskas, kaj se samtempe ni kalkulos kun la raciiga prilaborado de la biomaso, ni povos sekve supozi, ke ne proksima estonteco la kostoj egaliĝos kaj tial la arba biomaso estonte fariĝos oportuna fonto de energio. Ĉi tiun konsideron pligravigas ankoraŭ la fakto, ke el la tuta volumo de la arba biomaso ne la ligno estas la plej granda fonto de energio, sed ĝuste kontraŭe la ceteraj eroj. Tiel ekzemple la ŝelo kaj branĉaro havas energipotencialojn je 2% kaj la pinglaro je 3% pli grandajn ol la ligno. Kaj ĝuste tiurilate malfermiĝas granda krudaĵa bazo por multaj produktofakoj.

En iuj ŝtatoj (ekzemple Svedio, Usono, Svislando, Aŭstrio) oni jam pretigis projektojn, kiuj parte respondas ĉi tiun problemon. Tiel ekzemple en Usono oni supozas, ke la arbaro povus anstataŭi proksimume 20% de la nuntempa nacia energikonsumo. Fronte de solvado de la energiuzado de arba biomaso staras nuntempe Svedio, kies altgrada arboriĉeco (57%) kaj malgranda denseco de loĝantaro (18 loĝ./1 km²) permesas esprimi supozon, ke la arba biomaso estonte fariĝos la plej grava energikrudaĵo kaj tute liberigos la landon el la dependeco ne nur al la naftoimporto, sed ankaŭ al la nuklea energio. En ĈSSR laŭ la esploroj la tuta produkto de la biomaso de maturaj arboj konsistas el ĉi tiuj fundamentaj eroj:

Ĉe matura arbo la ceteraj eroj de la biomaso (krom la dika ligno) faras do proksimume 40 %. Sed se ni kalkulas ĉi tiun proporcion en meznobra konsisto de nia lignoekspluatado (inkluzive tiun de nematuraj arbarpartoj), la sumo de ĉi tiuj eroj pligrandiĝas kaj faras 67 %. Se la jara kvanto de lignoekspluatado en ĈSSR estas proksimume 17 milionoj m³ de dika ligno sen ŝelo, la kvanto de ĝis nun industrie neuzata biomaso estas proksimume 34 milionoj m³, kaj tio en kompareblaj mezurunuoj prezentas proksimume 10 % de la tuta energibezono de nia ŝtato. Kompare kun kelkaj aliaj ŝtatoj nia energipotencialo de la arba biomaso estas do malalta, ĉar antaŭ ĉio ĝi estas ligita kun tre alta denseco de la loĝantaro. Sed se ni intencas fari realan kalkulon tiurilatan, nepre ni devas pripensi, ke pro la rentabilitato de produktado neniam estos eble ekspluati la tutan organikan mason en la arbaroj. Pro tio ni reale kalkulu, ke en proksima estonteco ni uzados proksimume 1/3 de supre menciita kvanto de biomaso — kaj tio, laŭ kompareblaj mezurunuoj ebligus anstataŭigi proksimume 10 % de importata kvanto de nafto. La valoron de ĉi tiu kalkulo plialtigas la fakto, ke la pripensata kvanto de la produktata biomaso estas daŭre renovigebla kaj tial teorie neelĉerpebla energifonto. Tamen ĝia praktika uzado estas ligita al la solvado de la tuta vico da gravaj teknikaj, teknologiaj kaj ekonomiaj problemoj. Ni rigardu ilin iom pli detale.

Ĝis nun la plej disvastigita maniero de uzado de arba biomaso estas la prilaborado de tiel nomata “verda tranĉaĵo” kaj ĝia bruligado en specialaj kaldronoj. Dum ĉi tiu maniero la biomaso estas mekane dispecigata, poste sekigata kaj premata. Estas necese konstanti, ke nuntempe uzataj maŝinoj havas multajn gravajn mankojn. Estontece ŝajnas plej taŭgaj agregatoj, kies principo estas la cilindraro, kiu pistas la biomason kaj samtempe el ĝi elpremas parton da akvo. Grava problemo de ĉi tiu maniero de uzado de la biomaso estas la malfavora proporcio inter ĝiaj volumo kaj pezo. La proporcio de bruloleoj estas 1.4:1.0 — sed la sekaĵo de la biomaso en natura stato atingas proksimume duoblan grandecon. Ankoraŭ pli malfavorajn parametrojn de la biomaso ni ricevas, se ni prijuĝas ĝin en dispecigita stato kaj alkalkulas al ĝi la naturan malsekecon. Tiu kompreneble plialtigas ĝian pezon, tamen samtempe malaltigas ĝian varmokapaciton. Ĉi tiuj malfavoraj rilatoj inter la volumeno, pezo kaj varmokapacito de la biomaso kaŭzas, ke dum ĝia praktika eluzado la elspezoj por transporto kaj deponado plialtiĝas. Pro ekonomiaj kialoj estas do necese malgrandigi la transporton kaj deponadon ĝis minimumo, el kio por praktiko sekvas, ke la instalaĵo por uzado de la “verda tranĉaĵo” estas situenda en la centron de ĝia troviĝo kaj ĝia transporto devas esti flua. El tio sekvas, ke la biomaso estas la malplej taŭga hejtaĵo por grandaj elektrejoj kaj varmfabrikoj. Ili bezonas egan kvanton da hejtaĵo, kies transportado ĉe la biomaso necese estus granddistance kaj pro tio malakcepteble multekosta. La biomaso taŭgas por hejtado en malgrandaj kaj mezgrandaj objektoj kun minimuma transportdistanco kaj minimumaj bezonoj de deponejoj. Ĉi tiu loka uzado de fontoj de biomaso en familidomoj, lernejoj, malsanulejoj kaj simile, eliminas samtempe perdojn, kiuj ekestas en grandakapacitaj elektrejoj kaj varmfabrikoj per distanckondukiloj de energio kaj varmo. Iam utilas pligrandigi la varmokapaciton de biomaso per aldonado de pluaj hejtaĵoj (ekz. de karbopolvo) aŭ antaŭ, aŭ dum la brulproceso.

Sed la bruligado de la “verda tranĉaĵo”, kiu estas nuntempe ĉe ni planata, ne estas perspektive la plej avantaĝa maniero de la energiuzado de la arba biomaso. La monda esplorado tre intensive okupiĝas pri la aliaj uzmanieroj, antaŭ ĉio pri ĝia kemia aŭ fizika transformado en likvajn kaj gasajn hejtaĵojn. En Svedio, ekzemple, por la unua etapo oni kalkulas kun la produktado de generatora gaso kaj poste kun la produktado de metanolo kaj ĝia uzado por funkciigi la eksplodmotorojn. Ĝi povus esti al benzino en proporcio 1:5 — 1:9, aŭ uzata eĉ pura kiel motorbrulaĵo. Per la uzado de metanolo estas eble akiri pli favoran oktanan nombron de benzino kaj eĉ malaltigi la malfavoran efikon de la eksplodmotoroj al la vivomedio. En Usono ŝajnas esti perspektive la fizika transformo de la molekula strukturo de la biomaso en altefikan brulaĵon (Woodex), kiun oni atingas helpe de altaj premoj kaj temperaturoj, kune kun la uzado de naturaj bitumoj, kiuj funkcias kiel mastiko. Ĉi tie evoluas intense ankaŭ la esplorado de transformo de la biomaso en alkoholon kaj la teknologio de totala gasigado kaj pirolizo de la biomaso, dum kiuj oni akiras oleon, gason kaj lignokarbon.

Por kompletigi la aferon, estas necese ankoraŭ mencii eĉ puran manieron de la energiuzado de arboj, kaj tio estas la akirado de la sukoj el boritaj arbotrunkoj. (Temas pri analogio al la akirado de “betula akvo”). Por energiceloj oni povus kemie transformadi ĉi tiujn sukojn en alkoholojn, aŭ en aliajn energiuzeblajn organikajn substancojn. Preferaĵo de tiu ĉi maniero de akirado de biohejtaĵoj estus la pli facila transportado kaj deponado. Sed ankaŭ tiu ĉi maniero ĝis nun estas en la stadio de fundamenta esplorado.

Fine ni prijuĝu la tutan problemon eĉ el la vidpunkto de la arbarkulturo. Treege kreskantaj prezoj de nafto kaj la plialtigado de prezoj de la aliaj hejtospecioj en la monda merkato, kaŭzas kompreneble eĉ la plialtigitan mendon de malpli kvalita energiuzebla ligno. Ekestos do la ŝovo de la kvalitecaj principoj — kiuj ĝis nun en arbarkulturado superis — al la kvantecaj, kio nepre kondukos al retaksado de la arbarkulturaj manieroj. El ĉi tiu vidpunkto estos ŝanĝataj metodoj de rearbarumado, la interdistancoj de arboplantaĵoj dum plantado, elekto de la arbospecioj, ofteco de lignoekspluadtado, sistemoj de mastrumado ktp. En kelkaj fremdaj landoj jam komenciĝis realigado de projektoj de specialaj t.n. “energetikaj arbaroj”, en kiuj oni plantas foliajn arbospeciojn, kiuj estas karakterizitaj per rapida kresko dum junaĝo kaj kiuj ebligas la arbostumpigan sistemon de mastrumado kun tre ofta lignoekspluado. Temas precipe pri diversaj specioj de salikoj, poploj kaj alnoj. Oni supozas, ke la meza pohektara produktado de la biomaso en ĉi tiuj arbaroj povus jare anstataŭigi 10 tunojn da hejtaĵoleoj, kaj ke estonte ĝi povus eĉ kelkfoje plialtiĝi. En Svedio oni intencas fondi proksimume 1 milionon da hektaroj de ĉi tiuj energetikaj arbaroj, kiuj prezentos 2 % de aero de la tuta lando. Ilia produktado anstataŭigus tiukaze proksimume 25 % de sveda bezono de likvaj hejtaĵoj. La principo de energetikaj arbaroj ne restu sen atento eĉ en nia lando, se ni serĉos vojon al la energia memsufiĉeco. Por ĉi tiuj celoj estus eluzeblaj ekzemple la aeroj sub la elektrokondukiloj, la bordoj de riveretoj, la deklivoj kaj surŝutaĵoj de la trafikvojoj, marĉogrundoj kaj aliaj grundoj, pro diversaj kialoj neeluzataj. Ĉi tiu solvo samtempe akordus kun ekologia vidpunkto, ĉar plimultiĝus la aeroj kun verdaĵo en niaj regionoj.

Fonto: SAEST 1982. p. 26.

STEB: http://www.eventoj.hu