에너지 및 환경

버드 나무는 바이오 매스 에너지 생성에 얼마나 효과적일까요?

버드 나무는 바이오 매스 에너지 생성에 얼마나 효과적일까요?

Shrub Willow (Salix) [이미지 출처 : 플리커, 매트 라빈]

Pennsylvania State University (Penn State)는 바이오 매스 재생 에너지 생성을 위해 관목 버드 나무를 사용하는 것과 관련된 놀라운 연구 프로젝트에 착수했습니다.

버드 나무 (Salix)는 한때 아스피린의 공급원으로 사용되었던 껍질이있는 피침 형 ( '랜스 모양') 잎을 가진 물을 좋아하는 식물 종인 400 개의 강한 살리 과과에 속합니다. 활엽수 품종은 때로 'Sallow'라고 부르고, 좁은 잎 품종은 전통적으로 'osier'라고합니다. 버드 나무는 대부분 습한 토양의 온대 지역에서 자랍니다. 버드 나무 사용에 관한 연구는 수년 동안 미국의 여러 지역, 특히 1998 년부터 프로젝트가 운영되고있는 코넬 대학에서 진행되고 있습니다.

Penn State의 첫 버드 나무 수확은 대학의 농업 과학 대학에서 겨울 동안 34 에이커 규모의 시범 현장에서 수확되었습니다. 그것은 에너지 생성을 위해 목질 바이오 매스와 따뜻한 계절 풀의 지속 가능한 생산을 조사하고 촉진하는 것을 목표로하는 NEWBio라는 더 큰 5 개년 프로그램의 일부를 형성합니다. 전체 계획은 3 년 간격으로 부지에서 버드 나무를 수확하는 것입니다.

NEWBio는 실제로 미국 농무부 국립 식량 농업 연구소의 자금 지원을 받아 Penn State가 주도하는 지역 컨소시엄입니다. 이 프로젝트는 미국 전역의 7 개 지역 프로젝트 중 하나에 불과하며 식물 과학자, 농업 및 생물 공학자, 농업 안전 및 보건 전문가, 농업 경제학자, 농업 및 산림 경제학자, 농촌 사회 학자, 공급망 및 비즈니스 개발 전문가 및 확장 교육자.

컨소시엄의 다른 회원은 코넬 대학, SUNY 환경 과학 및 임업 대학, 웨스트 버지니아 대학, 델라웨어 주립 대학, 오하이오 주립 대학, 러트 거스 대학, USDA 동부 지역 연구 센터, 미국 에너지 부 오크 리지 국립 연구소 및 아이다 호 국립 연구소.

Penn State의 Rockview 사이트에서 관목 버드 나무 수확 [이미지 출처 : Penn State, Flickr]

“이것은 토양과 수질, 생물 다양성, 이산화탄소 배출 방지, 지역 생물 기반 경제 성장의 잠재력에 대한 영향을 조사하기에 훌륭한 장소입니다.”라고 식물학과의 생산 시스템 및 모델링 부교수 인 Armen Kemanian은 말했습니다. 과학, 펜 스테이트 뉴스와 이야기. "우리 대학의 학생들이 현장을 방문하여이 지역의 새로운 작물을 직접 가까이에서 볼 수 있습니다."

관목 버드 나무의 첫 번째 작물은 2012 년에 심은 그리고 Penn State는이를 재생 가능 에너지의 원천과 지속 가능성 연구를위한 플랫폼으로 사용하기를 희망합니다. Kemanian에 따르면, 나무가 많은 다년생 식물 인 관목 버드 나무의 가장 큰 장점은 잘라내기를 좋아한다는 것입니다. 그 후에는 작물을 반복적으로 잘라내기만해도 지속적으로 수확 할 수있는 활발한 재성장을 일으 킵니다. 또한, 다년생 식물이기 때문에 관목 버드 나무는 토양을 안정시키고 상당한 양의 탄소를 저장하는 강력한 뿌리 시스템을 구축하는 경향이 있습니다. 비슷한 효과를내는 다른 작물로는 개화 식물과 잡초가 있으며,이 식물들은 미국 북동부의 다른 지역에서도 조사되고 있습니다. 관목 버드 나무와 함께이 식물은 많은 비료를 필요로하지 않으며 하천, 강 및 하구의 수질을 향상시킬 수 있습니다. 이것이 다년생 식물의 양을 늘리는 것이 펜실베이니아의 수질 전략의 중요한 요소가 된 이유입니다. 본질적으로 이러한 작물은 두 가지 목적을 가지고 있습니다. 즉, 수질을 보호하는 동시에 토지의 생산성을 유지합니다.

관목 버드 나무는 일반적으로 옥수수 작물에 공급되는 질소 비료의 1/3 만 필요하며 동일한 양의 바이오 매스를 생산합니다. 수확 한 식물을 우드 칩이나 액체 바이오 연료로 태우면 대기 중으로 배출되는 이산화탄소는 식물이 다시 자랄 때 다시 흡수됩니다.

Penn State에서 연구원 인 Felipe Montes는 이산화탄소와 수증기를 측정하는 여러 센서를 설치했습니다. 이것은 차례로 작물의 성장 잠재력에 대한 정보를 제공 할 것이며, 이는 관목 버드 나무가 봄에 잎을 생산하는 최초의 식물 중 하나 인 동시에 늦게 죽어 가기 때문에 햇빛과 영양분을 바이오 에너지 공급 원료로 전환하는 데 매우 효율적입니다. 가을에 매우 긴 성장 기간을 제공합니다.

"우리는 작물 생산에 투자 된 화석 에너지 단위당 20-30 단위의 에너지를 수확 할 수있을 것으로 추정하여 탄소 발자국이 매우 낮은 연료를 생산할 수 있습니다."라고 Montes는 말했습니다. “이 바이오 매스가 액체 연료로 전환 될 수 있다는 사실은 관목 버드 나무 및 기타 바이오 매스 작물의 주요 이점 중 하나입니다. 저탄소 액체 연료는 전기 자동차가 실용적이지 않은 장거리 운송, 운송 및 항공에 특히 중요합니다.”

캐나다 Guelph의 버드 나무 바이오 매스 베일 수확 [이미지 출처 : 국립 농림업 센터, Flickr]

NEWBio 프로젝트 리더 인 Tom Richard, 농업 및 생물 공학 교수이자 Penn State Institutes of Energy and the Environment 소장은 다년생 에너지 작물이 지역에 매우 적합하기 때문에 바이오 매스 에너지가 북동부의 농촌 지속 가능성을 추진하는 데 실제로 도움이 될 수 있다고 믿습니다. . 수확, 운송 및 작물의 대규모 저장이 경제적으로 수행 될 수 있다면 미래 경제 발전에 중요한 요소가 될 수 있습니다.

궁극적 인 목표는 자동차의 연료로 사용할 수있는 셀룰로오스 에탄올을 생산하는 것입니다. 난방 및 기타 재생 에너지 응용 분야에도 사용할 수 있습니다. 관목 버드 나무는 더 열악한 토양에서 자랄 수 있다는 점을 감안할 때 식량 작물과 경쟁하지 않으며 옥수수는 식량과 바이오 연료가 아닌 식용으로 만 사용할 수 있음을 의미합니다.

관목 버드 나무는 바이오 매스 생성 외에도 다양한 용도에 적합 할 수 있습니다. 예를 들어, 미네소타의 한 프로젝트는 도로에서 날리는 눈과 표류하는 눈을 차단하기 위해 살아있는 '눈 울타리'로서의 잠재력을 조사하고 있습니다. 미네소타 교통부에서 실시한 최근 ​​연구에 따르면 관목 버드 나무는 산딸 나무와 크랜베리와 같은 다른 작물에 비해 중요한 이점이 있으며, 이는 관목 버드 나무의 경우 2 개에 불과한 것에 비해 5 년에서 20 년이 걸릴 수 있습니다. 이 목적을위한 작물의 추가 평가는 2017 년에 Windom과 Mountain Lake 사이의 60 번 고속도로에 새로운 건설 현장과 함께 심어 질 예정입니다.

다음 사항도 참조 : 식물에서 바이오 연료로 : 바이오 매스 전처리에 대한 설명


비디오보기: 나무로 기름 만드는 액화기술 첫 수출. YTN 사이언스 (십일월 2021).