Что такое биомасса
Биомасса - выражаясь совсем простым языком - это все живое на нашей планете, начиная от человека, животных и растений, и заканчивая бактериями и вирусами.
Основой нашей жизни и всей биомассы является углерод, поэтому объем биомассы часто измеряют в тоннах углерода, содержащегося в ней. Так, по оценкам ученых, всего в биомассе на нашей планете содержится около 550 гигатонн или 550 миллиардов тонн углерода. Из всей этой массы растения занимают подавляющую долю в 82% - в них содержится 450 млрд тонн углерода. Затем идут бактерии с куда более скромной долей в 12,8%, ну а дальше грибы с 2,2% и прочая «мелочь». К этим самым «мелочам» относятся и все животные, включая человека, которые составляют всего лишь менее 0,5% или 2,6 млрд тонн углерода.
Очевидно, что наиболее распространенная биомасса - растения - и является наиболее доступной для использования ее энергии в интересах другой – куда менее многочисленной «биомассы» - человека.
Но растительный покров неоднороден: в тропиках буйная растительность занимает огромные территории, в средних широтах смешанные и лиственные леса чередуются со степями, а в более северных - хорошо если растет мох или какие-то карликовые деревца. Да и в горах - начиная с определенной высоты - растительность меняется, деревья становятся редкими или вовсе исчезают. Климатические зоны определяют тип растительности и, следовательно, объем доступной биомассы.
Энергия биомассы
Считается, что не более 2% солнечной энергии, доходящей до земли, используется растениями в процессе фотосинтеза. Обычно же эта цифра еще меньше – всего 0,5%-1%. Остальная энергия превращается в тепло, рассеивается или отражается от поверхности растений.
В специальных лабораторных условиях растения могут поглощать до 20% энергии света.
Поглощая воду и атмосферный углерод, с помощью солнечной энергии растения синтезируют глюкозу с выделением кислорода в атмосферу. В результате такой реакции растения ежегодно запасают примерно 100 гигатонн углерода или 3500 экзаджоулей или примерно 1 млн ТВтч энергии внутри биомассы, которая, впрочем, частично расходуется самими растениями и другими живыми организмами далее по пищевым цепям. Хотя около половины нового углерода накапливается в океанах – в водорослях, кораллах и морских организмах, объем морской биомассы на порядки меньше чем на суше.
И что дальше?
Таким образом, на нашей планете примерно 550 гигатонн углерода в биомассе. Примерно 450 гигатонн из них – это растения, которые формируют основу пищевых цепей. Примерно 10-20% от этой величины используется в пищевой цепи, переходя на следующий уровень. Таким образом получается, что при текущем раскладе сохраняется общий баланс биомассы: те 100 гигатонн, которые «нарастают» каждый год, в целом расходуются в процессе дыхания, питания и разложения, что обеспечивает круговорот вещества.
Получается, что использование биомассы в качестве устойчивого источника энергии допустимо только при соответствующем пополнении ее до такого уровня, при котором возобновление будет быстрее естественного потребления.
Если на возобновление биомассы нам придется тратить дополнительную энергию (не считая бесплатной энергии солнца), возникает закономерный вопрос – стоит ли игра свеч?