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Bioenergie ist jede Art von Brennstoff oder Energie, die aus Biomasse hergestellt wird. „Biomasse“ bezieht sich auf Materialien, die von lebenden Organismen produziert werden, zum Beispiel das Pflanzenmaterial, das durch Photosynthese erzeugt wird. Daher ist Bioenergie eine erneuerbare Energiequelle, was bedeutet, dass die Herstellung dieser Energie keine tatsächlichen Ressourcen erschöpft. Für die industrielle Bioenergieproduktion umfassen Methoden die Verwendung von Kraftkesseln, Kraft-Wärme-Kopplungssystemen (CHP) und Vergasersystemen.
Bioenergie tritt sowohl in traditionellen als auch in zeitgenössischen Formen auf. Zum Beispiel haben Menschen seit der Anbeginn der Zivilisation Holz zum Kochen verwendet. Heute umfasst Bioenergie hochenergetischen Kraftstoff und Strom, die durch die Umwandlung von Biomasse in hochwertige Energieprodukte wie Methanol hergestellt werden.
Die von Kraftkesseln erzeugte Wärme erzeugt Dampf, der weiter genutzt wird, um Strom zu erzeugen, mit Hilfe von Turbinen. Papierfabriken verwenden Rückgewinnungskessel ähnlich, um schwarze Lauge zu recyceln und Dampf zu erzeugen, um den Zellstoffprozess anzutreiben. Dampfturbinen-Kraftkessel haben einen Wirkungsgrad von 40 Prozent.
Ein CHP-System produziert sowohl Wärme als auch elektrische Energie. Hier treibt der erzeugte Dampf andere industrielle Prozesse an. Der Wirkungsgrad dieses Systems kann bis zu 70 bis 80 Prozent betragen.
Das Vergasersystem wird für die fortgeschrittene Energierückgewinnung verwendet. Vergasung unterstützt die kleinschalige Energieversorgung, hilfreich für Dörfer und kleinschalige Industrie. Die kleinschaligen Anlagen kosten weniger und sind leicht zugänglich.
Holzpelletöfen produzieren Bioenergie im Kleinen. Für diese alternative Technologie werden Holzpellets aus Holzabfällen wie Sägemehl und Hobelspänen hergestellt. Sobald dieses Rohmaterial getrocknet und auf die richtige Größe apportioniert ist, wird es unter immensem Druck extrudiert, um Pellets zu formen.
Bioenergie umfasst auch flüssige und gasförmige Brennstoffe. Diese Brennstoffe werden entweder als Erst- oder Zweitgeneration bezeichnet. Die Biokraftstoffe der ersten Generation sind diejenigen, die aus Nahrungspflanzen hergestellt werden, wie Bioethanol und Biodiesel. Zweitgeneration Biokraftstoffe entwickeln sich aus anderen natürlichen Produkten, wie den Lignin- und Cellulosekomponenten von Pflanzen.
Die Bioethanolproduktion besteht aus zwei Schritten: Hydrolyse und Gärung. Bei der Hydrolyse spalten Enzyme (sogenannte Cellulasen) lange Kohlenhydratketten, wie Cellulose, in kleine Zuckersplitter auf. Dies wird dann vergoren, was die Zucker in Alkohol wie Bioethanol aufspaltet.
Biodiesel wird aus Ölpflanzen hergestellt, indem Öl aus den Pflanzen extrahiert oder Biomasse-Rückstände bei hohen Temperaturen zu Ölen umgewandelt werden. Das resultierende Öl wird raffiniert, um Biodiesel zu bilden.
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