Χημεία, βιοενέργεια και βιοϋλικά

Μόλις η ύλη γύρω μας γίνει καλά γνωστή, οι επιστήμονες θα πρέπει να είναι σε θέση να αναπτύξουν τεχνολογίες που θα αξιοποιούν και θα βελτιώνουν τον τρόπο ζωής των πολιτών.

Η χημεία θεωρείται η "κεντρική επιστήμη", καθώς ασχολείται με τη μελέτη της σύστασης της ύλης και των αλληλεπιδράσεών της.

Για αρκετά χρόνια, ωστόσο, οι χημικές βιομηχανίες θεωρούνταν το πιο επιβλαβές μέρος του πλανήτη· σήμερα, χάρη στην περιβαλλοντική ευαισθησία και τους περιορισμούς της νομοθεσίας, κάθε χημική εταιρεία κινείται προς μια “πράσινη κατεύθυνση” ως συνέπεια του γεγονότος ότι η διασφάλιση της υγείας του πλανήτη είναι κοινός στόχος.

Σε αυτό το πλαίσιο, η βιοενέργεια και τα βιοϋλικά γίνονται κοινές λέξεις που παίζουν βασικό ρόλο στη βιωσιμότητα και σχετίζονται με την ουσιαστική παγκόσμια ανάγκη να συνεχίσουμε να ζούμε μειώνοντας τον αντίκτυπο στον πλανήτη όσον αφορά τις εκπομπές άνθρακα και τη ρύπανση του περιβάλλοντος.

Η IEA (Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας) ορίζει τη βιοενέργεια ως την πιο σημαντική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας σήμερα, που παράγεται από βιομάζα και βιοκαύσιμα. Βιομάζα είναι κάθε οργανικό υλικό που έχει απορροφήσει ηλιακή ενέργεια και την έχει αποθηκεύσει ως χημική ενέργεια μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. Εφόσον η βιομάζα μπορεί τεχνικά να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως πηγή καυσίμου, δηλώνει την πρώτη ύλη από την οποία παράγεται το βιοκαύσιμο. Η IEA επίσης υποστηρίζει ότι ο τρέχων ρυθμός ανάπτυξης της βιοενέργειας είναι πολύ χαμηλότερος από τα επίπεδα που απαιτούνται σε σενάρια χαμηλών εκπομπών άνθρακα και ότι η επιτάχυνση της ανάπτυξης είναι επειγόντως αναγκαία.

^{Σχηματικό διάγραμμα διεργασίας κύκλου βιοαερίου}

Η αναερόβια χώνευση είναι μια πολύπλοκη βιολογική διαδικασία που επιτρέπει τη μετατροπή οργανικών ενώσεων σε βιοαέριο, ένα μείγμα μεθανίου (CH4) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2), χωρίς να απαιτείται η χρήση οξυγόνου το οποίο, αν και είναι αρκετά κοινό στο περιβάλλον, η χρήση του δεν είναι γενικά βολική στη βιομηχανία. Η διαδικασία ξεκινά από όλα όσα περιλαμβάνονται σε μια φάρμα. Το σημαντικότερο αρχικό ζήτημα κατά την εξέταση της εφαρμογής συστημάτων αναερόβιας χώνευσης είναι το υπόστρωμα της διαδικασίας. Σχεδόν κάθε οργανικό υλικό μπορεί να υποστεί επεξεργασία με αναερόβια χώνευση. Τα απόβλητα πουλερικών θεωρούνται τα πιο αποδοτικά λόγω της υγρασίας και της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε άζωτο. Ωστόσο, η κοπριά κοτόπουλου περιέχει αδρανείς ουσίες που τείνουν να κατακάθονται και να προκαλούν λειτουργικά προβλήματα, αναγκάζοντας τη χρήση αντιδραστήρων μικρού όγκου. Άλλα υποστρώματα θα μπορούσαν να είναι η ιλύς καθαρισμού, συμπεριλαμβανομένων όσων συσσωρεύονται κατάντη των αστικών και βιομηχανικών στερεών αποβλήτων. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, πολλοί μικροοργανισμοί εμπλέκονται στη μετατροπή της οργανικής ένωσης σε ενδιάμεση ένωση, όπως το οξικό οξύ, και τελικά μετατρέπουν αυτήν σε μεθάνιο. Οι αναερόβιοι μικροοργανισμοί παρουσιάζουν χαμηλό ρυθμό ανάπτυξης και χαμηλό ρυθμό κινητικής αντίδρασης, οπότε απαιτούν τις πιο βέλτιστες λειτουργικές συνθήκες, συνεπώς ο χρόνος της διαδικασίας είναι μεγαλύτερος από άλλες βιολογικές διεργασίες.

Το πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι ότι το πράσινο υπόστρωμα επιτρέπει την παραγωγή βιοκαυσίμου με σημαντικά υψηλή θερμιδική αξία. Έτσι, η μόνη περιβαλλοντική επιβάρυνση προκαλείται από τα μηχανήματα της διαδικασίας ή την ενέργεια (και το κόστος) που απαιτείται για τη μεταφορά και συμπίεση του βιομεθανίου για εμπορική χρήση. Επομένως, αυτή η πράσινη έννοια της ενέργειας βελτιστοποιείται όταν οι ζυμωτές ή οι αντιδραστήρες (και όλες οι άλλες σχετικές διεργασίες επεξεργασίας) τροφοδοτούνται ενεργειακά με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως υδροηλεκτρική ενέργεια, ηλιακοί συλλέκτες, φωτοβολταϊκά συστήματα, αιολική ενέργεια κ.λπ.

Βελτίωση Ενότητας

(Παραδείγματα έργων με χρήση εργαλείων Επαυξημένης Πραγματικότητας για κυκλικές διαδικασίες με έννοια βιωσιμότητας)