• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania naukowe podkreślają wskaźnik zużycia wody w produkcji bioenergii

    05.06.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy i przedsiębiorcy czynią starania, aby znaleźć alternatywne źródła energii, na przykład zastępując benzynę biopaliwami. Ostatnio w centrum uwagi znalazł się wskaźnik zużycia wody, czyli ilość słodkiej wody wykorzystywanej do wytwarzania produktów i usług konsumpcyjnych.

    W ramach nowych badań holenderskich obliczono taki wskaźnik dla sektora bioenergetycznego, czyli ilość wody zużywanej na uprawy przeznaczone na biomasę. Wnioski z badań zostały opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Early Edition.

    Opierając się na wynikach wcześniejszych badań, w ramach których wyliczono wskaźnik zużycia wody dla produktów spożywczych i włókienniczych a także dla ciepła wytwarzanego z biomasy, naukowcy z Uniwersytetu w Twente postanowili przygotować globalny przegląd tego wskaźnika dla jednostek bioenergii w postaci prądu elektrycznego, bioetanolu i ciepła.

    Według nich, choć wskaźnik zużycia wody dla bioenergii jest znacznie wyższy w porównaniu z innymi formami energii, produkcja bioelektryczności pozwala zaoszczędzić ponad dwa razy więcej wody w porównaniu z produkcją biopaliwa.

    "Wskaźnik zużycia wody w przypadku bioelektryczności jest niższy niż w przypadku biopaliw, ponieważ uzyskuje się większą wydajność wykorzystując całą biomasę (np. na energię elektryczną lub ciepło) a nie tylko część upraw (np. cukier, skrobię lub olej) na biopaliwa" - wskazują wyniki badań.

    Zespół obliczył wskaźnik zużycia wody dla 13 rodzajów upraw: jęczmienia, manioku, kukurydzy, ziemniaków, rzepaku, ryżu, żyta, sorgo, soi, buraków cukrowych, trzciny cukrowej, pszenicy i jatrofy - rośliny nadającej się do produkcji energii. Uprawy te stanowią 80% całej światowej produkcji roślinnej.

    Badania wykazały, że do produkcji bioelektryczności najlepiej nadają się kukurydza, buraki cukrowe i trzcina cukrowa, a najmniej rzepak i jatrofa, która jest 10-krotnie mniej wydajna pod względem zużycia wody.

    Jeśli chodzi o wytwarzanie bioetanolu, trzy najodpowiedniejsze rośliny to buraki cukrowe, ziemniaki i trzcina cukrowa. Jak mówią naukowcy, do wytworzenia 1 litra bioetanolu z buraków cukrowych potrzebnych jest tylko 1.400 litrów wody. Najmniej wydajną rośliną w tym kontekście jest sorgo.

    Do biodiesla najlepsze są soja i rzepak, a najgorsza jest jatrofa. Według naukowców wytworzenie 1 litra biodiesla z soi lub rzepaku wymaga 14.000 litrów wody, podczas gdy jatrofa wymaga 20.000 litrów wody na 1 litr tego paliwa.

    Badania objęły w sumie cztery kategorie biomasy: rośliny skrobiowe i bulwiaste, cukrowe, olejowe oraz drzewa. Wykazano, w jaki sposób uprawy wpływają na zużycie wody. Naukowcy doszli do wniosku, że wybór najlepszego miejsca dla każdej z upraw możliwy jest, kiedy zużycie wody skojarzy się z lokalizacją i danymi nt. klimatu. W ten sposób można kontrolować uprawy na potrzeby biomasy a produkcja żywności na obszarach, gdzie występują niedobory wody, jest lepiej chroniona - jak mówią.

    "Jeżeli ma nastąpić przesunięcie w kierunku zwiększenia udziału bioenergii w całkowitej produkcji energii, wyniki tych badań można wykorzystać do dobrania upraw i krajów w taki sposób, aby produkcja bioenergii była jak najbardziej wydajna z punktu widzenia zużycia wody" - piszą autorzy.

    Wskaźnik zużycia wody opracowany przez współautora artykułu, profesora Arjena Hoekstrę z Wydziału Inżynierii Wodnej i Zarządzania na tym samym uniwersytecie, można by wykorzystać w celu określenia, jak ludzie na całym świecie powinni korzystać z ograniczonych zasobów słodkiej wody - stwierdzili naukowcy.

    "W nadchodzących dekadach ludzkość stanie przed ważnymi problemami, nie tylko w związku z koniecznością zaspokojenia podstawowego zapotrzebowania człowieka na wodę, ale także w związku z koniecznością zadbania o to, by pozyskiwanie wody z rzek, strumieni, jezior i formacji wodonośnych [podziemnych zbiorników lub warstw wody pozyskiwanej ze studni lub źródeł] nie zaszkodziło ekosystemom pełniącym funkcje ekologiczne" - piszą autorzy.

    Ostrzegają także: "Przy populacji ludzi na poziomie 9,2 miliarda do roku 2050, jak przewidują Narody Zjednoczone, istnieją powody do obaw, czy zapotrzebowanie przyszłych pokoleń na żywność i włókna zostanie zaspokojone w regionach z ograniczonymi zasobami wody."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    PNAS:
    http://www.pnas.org/

    Uniwersytet w Twente:
    http://www.utwente.nl/en/

    Źródło danych: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS); Uniwersytet w Twente
    Referencje dokumentu: Gerbens-Leenes, W., et al. (2009) The water footprint of bioenergy. PNAS Early Edition. DOI: 10.1073/pnas.0812619106.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Wskaźnik hydraulicznego obciążenia jeziora α (współczynnik intensywności wymiany poziomej) - miara tempa wymiany wody w jeziorze. Definiowany jest jako stosunek objętości wody odpływającej z jeziora do objętości wody w tym zbiorniku i oznacza teoretyczny czas potrzebny na całkowitą wymianę wody. Wody kondensacyjne to wody podziemne, powstałe w wyniku skraplania (kondensacji) pary wodnej w przypowierzchniowych warstwach gruntu. Powstają tylko w obecności "jądra", na którym mogą gromadzić się krople wody. Biorą one niewielki udział w zasilaniu wód podziemnych (tylko w terenach o dużych dobowych wahaniach temperatur mogą stanowić aż do 50% ogólnej ilości wód podziemnych). Wody zaskórne, zwane też wodami wierzchówki, prawidłowa nazwa: wody przypowierzchniowe – wody podziemne, znajdujące się bardzo płytko pod powierzchnią gruntu. Wody te cechują się zmiennością temperatury i z reguły są zanieczyszczone. Z tego względu nie nadają się do celów spożywczych. Wody zaskórne powstają pod wpływem zmian temperatury i opadów atmosferycznych. Wody te są niezbędne do życia roślin.

    Bateria dwuuchwytowa (z dwoma kurkami) – typ baterii, w której mieszanie wody odbywa się poprzez regulację pokrętłami zaworów ciepłej i zimnej wody. W ten sposób regulowane są temperatura i strumień wypływającej wody. Ustawianie odpowiedniej temperatury może trwać nawet kilkadziesiąt sekund, powodując zwiększone zużycie wody. Wody gruntowe – wody podziemne, zalegające na większych głębokościach niż wody zaskórne. Nie podlegają bezpośrednim wpływom czynników atmosferycznych, są przefiltrowane i z tego względu nadają się do użytkowania dla celów spożywczych. Wody te nie podlegają zmianom temperatury w ciągu doby, cechuje je równowaga termiczna. Temperatura ich zmienia się w zależności od pór roku. Występują poniżej wyraźnej i trwale utrzymującej się strefy napowietrzenia.

    Ujęcie wody – zespół budowli i powiązanych z nimi urządzeń, przeznaczonych do poboru wody dla potrzeb gospodarczych i bytowych. Ujęcia wody ze względu na źródło, z którego pobierana jest woda, można podzielić na ujęcia wód podziemnych i ujęcia wód powierzchniowych. Wody powierzchniowe – wody występujące na powierzchni ziemi, łatwe do bezpośredniego ujęcia (czerpania). Dzielimy je na:

    Susza fizjologiczna – okres, w którym roślina nie może pobierać wody z otoczenia, mimo iż woda tam występuje. Bezpośrednią przyczyną jest zbyt wysoki potencjał osmotyczny roztworu glebowego. Ilość pobieranej przez roślinę wody zależny od powierzchni absorbującej i różnicy potencjału wody. Gdy różnica potencjału jest zbyt mała roślina nie pobiera wystarczającej ilości wody. Warstwa wodonośna jest ośrodkiem skalnym zdolnym do gromadzenia i przewodzenia wody. Charakteryzuje się stosunkowo dużym współczynnikiem filtracji. Najczęściej dla warstw wodonośnych wynosi on ponad 10 m/s, czyli >0,36 m/h; tak wysoki współczynnik filtracji mają szczegolnie grunty piaszczyste i żwirowe, a także ośrodki szczelinowe (masywy skalne z drożnymi szczelinami). Warstwa wodonośna od dołu ograniczona jest osadami (warstwami) nieprzepuszczalnymi lub trudnoprzepuszczalnymi dla wody. Pod względem ciśnienia gromadzonej wody rozróżnia się warstwy wodonośne o zwierciadle wody swobodnym i warstwy wodonośne o zwierciadle wody napiętym. Jest to głównie woda gruntowa.

    Wirtualna woda – ilość wody, która jest potrzebna do wyprodukowania danego produktu spożywczego, a także produkty, które są sprzedawane państwom, w których nie są uprawiane (bądź uprawiane w małej ilości) ze względu na niedostępność wody. Zaoszczędzona w ten sposób woda może być wykorzystana do innych celów. Obroty wirtualną wodą wynoszą około 800 mld USD. Koncepcja została wprowadzona w 1993 przez Johna Anthonego Allana. Jeden hamburger to około 2400 litrów wirtualnej wody. Przeciętny Amerykanin konsumuje około 6,800 litrów wirtualnej wody każdego dnia, trzykrotnie więcej niż Chińczyk.

    Gospodarka wodami – to wszelkie działania z zakresu planowania, rozwijania, dystrybuowania i zarządzania optymalnym zużyciem wody. Zrównoważone planowanie w obszarze gospodarki wodami uwzględnia konkurencję o zasoby w taki sposób, by przyczynić się do sprawiedliwej alokacji wody, która w całości zaspokoi popyt i różnorodne rodzaje przeznaczenia wody.

    Dodano: 05.06.2009. 15:11  


    Najnowsze