2022. július 22. - A Georgiai Egyetem (UGA) Warnell Erdészeti és Természeti Erőforrások Iskolája kutatóinak új tanulmánya szerint a georgiai erőművekben a szén fás biomasszával való helyettesítése nemcsak Georgiai energiaszükségletét fedezné, de csökkentheti a szén-dioxid-kibocsátást is.
A kutatás gazdasági és környezeti tényezőket egyaránt számításba vett, hogy átfogó képet adjon a szén faanyaggal való helyettesítésének hatásáról 50 évre. A délkeleti államok egyik legnagyobb szénfogyasztójaként Georgia évente több mint 7 millió tonnát éget el. Ez a georgiai energiaszektor összes szén-dioxid-kibocsátásának közel kétharmadát teszi ki. Farhad Hossain Masum, Ph.D. (tanulmány első szerzője) szerint a szén más tüzelőanyag-forrással való helyettesítése 43 százalékkal csökkentheti ezt. Masum kutatása 2017-ben kezdődött, amikor elkezdett megfelelő alapanyagot keresni az erőművi szén helyettesítésére. A kutatás kezdetén kimutatta, hogy a fás biomassza, mint a faapríték és a fakitermelésből származó apadék, gazdaságosabb és környezetbarátabb lehet, mint a többi megújuló tüzelőanyag. „A papírfa és a fakitermelési apadék felhasználható széntüzelésű erőművekben anélkül, hogy az erőműben jelentős fejlesztéseket kellene végezni. Ez nagyszerű alternatívát jelent a szén helyett, különösen az erdőkben gazdag déli államokban” – mondta Puneet Dwivedi, a Warnell School docense, Masum tanácsadója és a tanulmány társszerzője.
A fa szenesítése olyan, mint a kávépörkölés. A fát ellenőrzött környezetben melegítik, általában 400 Fahrenheit fok körül. A hő eltávolítja a nedvességet és kémiailag megváltoztatja a fát. Ez az eljárás körülbelül 25 százalékkal csökkenti a fa biomasszáját, szénszerű anyaggá alakítja, és a szénhez hasonló energiasűrűséget biztosít. „A korábbi kutatások alapján tudtuk, hogy ez működhet, de nem voltunk biztosak abban, hogy mi lenne a legjobb módja annak, hogy torrefikált fát tüzelőanyagként adjunk hozzá. Megvizsgáltunk néhány különböző modellt, hogy megnézzük, mi történne, ha ezeket a programokat Georgia-szerte végrehajtanánk” – mondta Masum. Először is számszerűsítették annak hatását, ha nem hajtanak végre változtatásokat és folytatják a széntüzelést. Másodszor, a papírfa tüzelőanyag-forrásként való felhasználását tanulmányozták; a fák egy része, amelyek törzse általában 5-9 hüvelyk átmérőjű. Harmadszor, megmérték a papírfa és a fakitermelési apadék szén helyettesítésére való felhasználásának hatását. Úgy találták, hogy a harmadik forgatókönyv, amely mind a papírfa, mind a fakitermelési apadék felhasználását jelenti, a legkisebb szén-dioxid-kibocsátású villamosenergia-termelési mód lenne Georgia számára. Ezzel a módszerrel a széntüzelésű erőművek szén-dioxid-kibocsátását 43 százalékkal csökkenteni lehetne a létesítmények jelentősebb fejlesztése nélkül. Ehhez azonban évente további 100 000 hektár erdőt kellene kitermelni. A forgatókönyv szerint ezeket a fákat hat déli államból vágnák ki. A kutatók szerint ez még mindig hatékonyabb, mint a papírfa használata. Ha csak papírfát használnak fel a torrefikált faapríték előállításához, évente további 340 000 hektár erdőterületet kellene kitermelni Georgia szén pótlásához. „Eredményeink azt mutatják, hogy Georgia és Alabama tudná szállítani a bioenergia-termeléshez szükséges többletfa nagy részét” – mondta Masum. Annak ellenére, hogy több fát kellene kivágni a szén pótlásához, a kutatás kimutatta, hogy ez jót tenne a környezetnek, mivel távol tartja a szenet a légkörből. A szén égéskor lényegesen több nem megújuló szenet bocsát ki, mint a torrefikált fa. Általában ez a szén többletszénnek tekinthető, amely nem a környezetben volt, hanem a föld alatt lekötött. Másrészt a fák növekedésük során megkötik a szenet a légkörből. Bár ennek a szénnek egy része újra felszabadulhat, ez a légkörből származó szén nettó csökkenését eredményezi. Ez a csökkenés akkor volt a legmagasabb, amikor mind a papírfa, mind a fakitermelési apadék a szenet váltotta fel a villamosenergia-termelésben. A fakitermelési apadéknak az energiaellátási láncba való integrálása azt is lehetővé tenné az erdészek számára, hogy jobban kihasználják a fa minden részét. Jelenleg a délkeleti fakitermelési apadék nagy része a vágástéren marad és elégetik. „A faalapú villamos energia használata nemcsak az állam szénlábnyomát csökkenti, hanem potenciálisan helyi munkahelyeket teremt, javítja az erdők egészségét, növeli a vidéki háztartások jövedelmét, és biztosítja az erdei ökoszisztéma-szolgáltatások áramlását” – mondta Dwivedi. Mindazonáltal fel kell mérni minden olyan kezdeményezés gazdasági és jóléti hatásait, amelyek a szénalapú energiatermelés felváltására irányulnak Georgiában, hogy kezelni lehessen az energiához való hozzáférés és az éghajlatváltozás határfelületén fellépő problémákat. A társszerzők közé tartozik Weiwei Wang, a Nanjing Informatikai Tudományos és Technológiai Egyetem munkatársa (Nanjing, Kína), valamint Greg Colson a Georgiai Egyetem Mezőgazdasági és Alkalmazott Gazdasági Tanszékének munkatársa. A kutatást az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának McIntire-Stennis pályázata támogatta.
Írta: Ian Bennett, University of Georgia