Η ποσότητα και η σύσταση της τέφρας (στάχτη) στη βιομάζα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες μεταξύ των οποίων είναι η προέλευση της βιομάζας, οι συνθήκες καλλιέργειας και συλλογής της, το είδος της λίπανσης της καλλιέργειας, την αποθήκευσή της και τις συνθήκες μεταφοράς της.
Σημαντικός είναι και ο ρόλος της προεπεξεργασίας της βιομάζας
πριν την εισαγωγή της στη διεργασία μετατροπής της σε καύσιμα ή
ενέργεια. Η πλειοψηφία των παραπάνω παραγόντων είναι διαχειρίσιμη, οπότε
είναι πιθανή η μείωση υψηλών τιμών τέφρας σε αποδεκτό επίπεδο. Η
περιεκτικότητα σε τέφρα μπορεί να είναι χαρακτηριστική είτε της ίδιας
της βιομάζας είτε να μεταβάλλεται κατά την συλλογή, μεταφορά αποθήκευση
και επεξεργασία της. Συνεπώς, η τιμή της περιεκτικότητας σε τέφρα μπορεί
να μεταβάλλεται σημαντικά από την μια πηγή βιομάζας στην άλλη. Σε κάθε
περίπτωση, υψηλή περιεκτικότητα σε τέφρα έχει αρνητική επίπτωση στην
ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας.
Ο βασικότερος λόγος για τον οποίο είναι επιθυμητή η λιγότερη τέφρα έχει να κάνει με την επίδρασή της στο ενεργειακό περιεχόμενο της βιομάζας. Σε αντιστοιχία με την υγρασία,
καθώς η τέφρα είναι ένας τρόπος εκτίμησης της μη καύσιμης ανόργανης
ύλης της βιομάζας, επιδρά σημαντικά στο ενεργειακό περιεχόμενό της.
Βασικά αυτές οι δύο παράμετροι ευθύνονται περισσότερο για τις
διαφοροποιήσεις της ενέργειας κάθε βιομάζας: εάν τέφρα και υγρασία δεν
ληφθούν υπόψη, τότε οι περισσότερες πηγές βιομάζας θα έχουν παραπλήσιο
ενεργειακό περιεχόμενο. Για να γίνει πρακτικά κατανοητή η επίδραση της
τέφρας, εκτιμάται πως το ενεργειακό περιεχόμενο υπολειμματικής φυτικής
βιομάζας με μηδενική τέφρα και υγρασία είναι περίπου 4,7 kWh/kg. Εάν η
υγρασία αυξηθεί στο 15% και η τέφρα παραμείνει στο μηδέν, το ενεργειακό
περιεχόμενο μειώνεται στις 4,2 kWh/kg. Αν στην τελευταία περίπτωση
αυξηθεί και η τέφρα στο 2% υπάρχει περαιτέρω μείωση του περιεχομένου στα
3,9 kWh/kg. Τέλος, βιομάζα με υγρασία 15% και τέφρα 10% έχει ενεργειακό
περιεχόμενο περίπου 3,6 kWh/kg. Πρέπει να σημειωθεί ότι η
περιεκτικότητα σε τέφρα πρέπει να συγκρίνεται για υλικά με την ίδια
υγρασία.
Σε πολλές
διεργασίες ενεργειακής αξιοποίησης βιομάζας δεν είναι μόνο η ποσότητα
της τέφρας που έχει σημασία αλλά, επίσης, και η χημική της σύσταση,
καθώς η τέφρα συνεπάγεται την παραγωγή αποβλήτου που πρέπει να
επεξεργαστεί και να απομακρυνθεί. Η σύσταση της τέφρας επηρεάζει τις
θερμοχημικές διεργασίες μετατροπής (π.χ. καύση, αεριοποίηση, πυρόλυση)
εξαιτίας των υψηλών θερμοκρασιών που αναπτύσσονται. Η τηγμένη τέφρα, που
μπορεί να προκύψει αναλόγως της χημικής σύστασής της τέφρας,
απομακρύνεται και συλλέγεται δύσκολα και μπορεί να δημιουργήσει
επικαθίσεις σε τμήματα του μηχανολογικού εξοπλισμού, αυξάνοντας τα κόστη
συντήρησης, το κόστος λειτουργίας και τελικά, ολόκληρη την επένδυση.
Μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες και για επιλεγμένες πρώτες ύλες μπορεί
να προκύψει τέφρα ικανή να χρησιμοποιηθεί ως χρήσιμο παραπροϊόν και να
έχει εμπορική αξία.
Σε
διεργασίες βιοχημικής μετατροπής οι μηχανισμοί επίδρασης της τέφρας δεν
έχουν ξεκαθαρισθεί πλήρως. Εντούτοις, έχει αποδειχθεί ότι ανόργανα
συστατικά μπορούν να δράσουν ανασταλτικά στη ζύμωση της βιομάζας καθώς
και στην αναερόβια χώνευση αποβλήτων.
Όσον αφορά
τα pellets βιομάζας, έχει διατυπωθεί επίσημα η ανάγκη για εξαιρετικά
χαμηλής περιεκτικότητας σε τέφρα pellets ώστε να καλύπτουν τις εθνικές
και ευρωπαϊκές προδιαγραφές ποιότητας . Όσο λιγότερη η
τέφρα τόσο μικρότερες ποσότητες στάχτης παράγονται στα οικιακά συστήματα
θέρμανσης προς όφελος της ευκολίας των καταναλωτών. Σε περίπτωση που τα
pellets παράγονται από καθαρή ξυλεία δεν είναι δύσκολο να επιτευχθούν
τα χαμηλά ποσοστά τέφρας, καθώς και το ίδιο το καθαρό ξύλο περιέχει
ελάχιστη τέφρα (λιγότερο από 1%). Αντιθέτως, τα περισσότερα αγροτικά
υπολείμματα έχουν πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε τέφρα, γι αυτό και
είναι αναγκαία η θέσπιση προτύπων για τα αγροτικά pellets που θα
λαμβάνουν υπ’ όψιν τον περιορισμό αυτό.
Η περιεκτικότητα σε τέφρα ορισμένων πηγών βιομάζας παρουσιάζεται στον ακόλουθο πίνακα:
| Πηγή Βιομάζας |
Περιεκτικότητα σε τέφρα (%κ.β., ξηρή βάση)
|
Υπολείμματα βαμβακιού
|
7 %
|
Άχυρο σιταριού
|
4 %
|
Ξύλο λεύκας
|
1 %
|
Switchgrass
|
4 %
|
Ξύλο ελάτης
|
1 %
|
Άχυρο κριθαριού
|
6 %
|
Υπολείμματα ρυζιού
|
13 %
|
Υπολείμματα σακχαροκάλαμου
|
11 %
|
