Năng lượng & Môi trường

Willow có thể có hiệu quả như thế nào đối với việc tạo ra năng lượng sinh khối?

Willow có thể có hiệu quả như thế nào đối với việc tạo ra năng lượng sinh khối?

Cây liễu (Salix) [Nguồn ảnh: Matt Lavin, Flickr]

Đại học Bang Pennsylvania (Penn State) đã bắt tay vào một dự án nghiên cứu đáng chú ý liên quan đến việc sử dụng cây liễu bụi để sản xuất năng lượng tái tạo sinh khối.

Willow (Salix) là một phần của họ Salicaceae 400 mạnh, một loài thực vật ưa nước có lá hình mũi mác (hình mũi mác) với vỏ cây từng được sử dụng làm nguồn cung cấp aspirin. Các giống lá rộng đôi khi được gọi là "Sallow" trong khi các giống lá hẹp theo truyền thống được gọi là "osier". Liễu chủ yếu mọc ở các vùng ôn đới trên thế giới trên đất ẩm. Nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng cây liễu đã được tiến hành ở nhiều vùng khác nhau của Hoa Kỳ trong một số năm, đặc biệt là tại Đại học Cornell, nơi một dự án đã hoạt động từ năm 1998.

Vụ thu hoạch liễu đầu tiên của Penn State đã được Trường Cao đẳng Khoa học Nông nghiệp của trường đại học thu hoạch từ một mảnh đất trình diễn rộng 34 mẫu Anh vào mùa đông. Nó là một phần của chương trình lớn hơn, kéo dài 5 năm có tên là NEWBio nhằm điều tra và thúc đẩy sản xuất sinh khối gỗ và cỏ mùa ấm bền vững để tạo ra năng lượng. Kế hoạch tổng thể là thu hoạch liễu từ lô đất trong khoảng thời gian ba năm.

NEWBio thực chất là một liên minh khu vực do Penn State đứng đầu với sự tài trợ của Viện Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ. Dự án chỉ là một trong bảy dự án khu vực trên khắp nước Mỹ và quy tụ nhiều chuyên gia, bao gồm các nhà khoa học thực vật, kỹ sư nông nghiệp và sinh học, chuyên gia an toàn và sức khỏe nông nghiệp, nhà nông học, nhà kinh tế nông nghiệp và lâm nghiệp, nhà xã hội học nông thôn, chuỗi cung ứng và các chuyên gia phát triển kinh doanh và các nhà giáo dục khuyến nông.

Các thành viên khác của tổ hợp là Đại học Cornell, Cao đẳng Khoa học Môi trường và Lâm nghiệp SUNY, Đại học Tây Virginia, Đại học Bang Delaware, Đại học Bang Ohio, Đại học Rutgers, Trung tâm Nghiên cứu Khu vực phía Đông của USDA, và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho.

Thu hoạch cây liễu bụi tại trang web Rockview của Penn State [Nguồn ảnh: Penn State, Flickr]

Armen Kemanian, phó giáo sư về hệ thống sản xuất và mô hình tại Khoa Thực vật cho biết: “Đây là một địa điểm tuyệt vời để điều tra tác động đến chất lượng đất và nước, đa dạng sinh học, tránh phát thải carbon dioxide, và tiềm năng phát triển nền kinh tế dựa trên sinh học trong khu vực. Science, nói chuyện với Penn State News. “Các sinh viên từ trường đại học của chúng tôi đến thăm trang web và có cái nhìn trực tiếp và cận cảnh về loại cây trồng mới này của khu vực.”

Vụ đầu tiên của cây liễu bụi là trồng năm 2012 và Penn State hy vọng sẽ sử dụng nó như một nguồn năng lượng tái tạo và làm nền tảng cho nghiên cứu về tính bền vững. Theo Kemanian, điều tuyệt vời về cây liễu bụi, một loại cây thân gỗ lâu năm, là nó thích bị chặt lại, sau đó cây sẽ mọc lại mạnh mẽ và có thể thu hoạch liên tục chỉ cần cắt cây nhiều lần. Hơn nữa, vì là cây lâu năm, cây liễu bụi có xu hướng thiết lập hệ thống rễ mạnh giúp ổn định đất và lưu trữ một lượng đáng kể carbon. Các cây trồng khác tạo ra hiệu ứng tương tự bao gồm cỏ switchgrass và miscanthus và những cây này cũng đang được điều tra tại các địa điểm khác xung quanh Đông Bắc Hoa Kỳ. Cùng với cây liễu bụi, những cây này không cần nhiều phân bón và chúng cũng có thể cải thiện chất lượng nước ở suối, sông và cửa sông. Đây là lý do tại sao việc tăng số lượng thảm thực vật lâu năm đã trở thành một thành phần quan trọng trong chiến lược chất lượng nước của Pennsylvania. Về bản chất, những cây trồng này phục vụ một mục đích kép - chúng giữ cho đất sản xuất ra đồng thời bảo vệ chất lượng nước.

Cây liễu chỉ yêu cầu một phần ba lượng phân đạm thường dùng cho cây ngô trong khi tạo ra cùng một lượng sinh khối. Khi thực vật sau khi thu hoạch được đốt làm vụn gỗ hoặc nhiên liệu sinh học lỏng, carbon dioxide thải vào khí quyển sẽ được hấp thụ trở lại khi thực vật mọc lại.

Tại Penn State, cộng sự nghiên cứu Felipe Montes đã lắp đặt một số cảm biến đo lượng carbon dioxide và hơi nước. Điều này đến lượt nó sẽ cung cấp thông tin về khả năng phát triển của cây trồng, điều này cực kỳ hiệu quả liên quan đến việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời và chất dinh dưỡng thành nguyên liệu cung cấp năng lượng sinh học vì cây liễu bụi là một trong những cây đầu tiên ra lá vào mùa xuân trong khi cũng chết muộn. vào mùa thu, do đó cho nó một thời gian sinh trưởng rất dài.

Ông Montes cho biết: “Chúng tôi ước tính rằng chúng tôi có thể thu hoạch từ 20 đến 30 đơn vị năng lượng trên một đơn vị năng lượng hóa thạch được đầu tư vào sản xuất cây trồng, dẫn đến nhiên liệu có lượng khí thải carbon rất thấp. “Thực tế là sinh khối này có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng là một trong những lợi thế chính của cây liễu bụi và các loại cây sinh khối khác. Nhiên liệu lỏng carbon thấp đặc biệt quan trọng đối với vận tải đường dài, vận tải biển và hàng không, nơi mà các phương tiện điện không thực tế ”.

Thu hoạch các kiện sinh khối cây liễu, Guelph, Canada [Nguồn ảnh: Trung tâm Nông lâm kết hợp Quốc gia, Flickr]

Trưởng dự án NEWBio Tom Richard, giáo sư kỹ thuật nông nghiệp và sinh học, đồng thời là giám đốc của Viện Năng lượng và Môi trường bang Penn, tin rằng năng lượng sinh khối thực sự có thể giúp thúc đẩy sự bền vững của nông thôn ở Đông Bắc vì cây năng lượng lâu năm rất phù hợp với khu vực . Chúng rất có thể trở thành một yếu tố quan trọng trong phát triển kinh tế trong tương lai, nếu việc thu hoạch, vận chuyển và bảo quản cây trồng trên quy mô lớn có thể được thực hiện một cách kinh tế.

Mục tiêu cuối cùng là sản xuất etanol xenlulo, sau đó có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong ô tô. Nó cũng có thể được sử dụng để sưởi ấm và các ứng dụng năng lượng tái tạo khác. Cho rằng cây liễu bụi có thể phát triển trên đất nghèo hơn, nó không cạnh tranh với cây lương thực và điều đó có nghĩa là ngô chỉ có thể được sử dụng làm thực phẩm chứ không phải cho cả thực phẩm và nhiên liệu sinh học.

Cây liễu có thể thích hợp cho nhiều mục đích sử dụng khác ngoài tạo sinh khối. Ví dụ: một dự án ở Minnesota đang nghiên cứu tiềm năng của nó như một 'hàng rào tuyết' sống động để giữ cho các con đường không bị tuyết thổi và trôi. Một nghiên cứu gần đây do Sở Giao thông vận tải Minnesota thực hiện cho thấy cây liễu bụi có những lợi thế quan trọng so với các cây trồng khác như cây chó đẻ và cây nam việt quất, có thể mất từ ​​5 đến 20 năm để tự hình thành so với chỉ hai cây đối với cây liễu bụi. Đánh giá thêm về cây trồng cho mục đích này được lên kế hoạch vào năm 2017 khi nó sẽ được trồng dọc theo một địa điểm xây dựng mới trên Quốc lộ 60 giữa Windom và Hồ Núi.

XEM CŨNG: Từ thực vật đến nhiên liệu sinh học: Giải thích về tiền xử lý sinh khối


Xem video: Giới thiệu Ngành Năng lượng tái tạo (Tháng Sáu 2021).