Загрузить:    Word    PDF

Биомасса, сжигаемая в домашних хозяйствах Африки

 Введение

Приблизительно половина населения земного шара использует сжигаемую биомассу как источник энергии в частных хозяйствах: для приготовления пищи, освещения и отопления. Источниками энергии являются: древесина, сельскохозяйственные остатки (например, стержни початков кукурузы, рисовая солома), древесный уголь, коровий навоз. Это вызывает последствия для людей и окружающей среды:  

1. Сжигание биомассы отражается на людях и окружающей среде следующими путями:
вред здоровью – от дыма, уничтожение лесов – от вырубки, эмиссия от огня.

Во многих случаях, печь располагается в жилищах, и поэтому из-за недостаточной вентиляции, выпускаемые токсичные газы такие, как монооксид углерода (СО) и оксид азота (NO), а также частицы пыли, становятся вредными для здоровья.
В некоторых случаях заготовка древесины для сжигания и производства древесного угля связана с уничтожением лесов, хотя природа обеспечивает людей достаточным количеством валежника, собираемого с земли. Но превращение лесистых местностей в поля (так называемое изменение землепользования) и использование древесины в качестве пиломатериалов, в большей мере ответственны за потерю лесов, чем заготовка дров или древесного угля.
Наконец, сжигание в домашних хозяйствах вносит значительный вклад в глобальную эмиссию газов, и особенно монооксида углерода, углекислого газа и оксидов азота.
 

Согласно очень грубым оценкам, ежегодная эмиссия от сжигания в домашних хозяйствах находится в диапазоне: 17 % (1500 Тг CO₂-C), 13 % (140 Тг CO-C) и 6 % (2,5 Тг NO-N) * соответственно для этих трех газов, по сравнению с глобальными мировыми выбросами. Однако надо отметить, что большая часть углекислого газа – из возобновляемых источников **. Это 100 %-ный случай, когда сжигаются сельскохозяйственные остатки и коровий навоз. Но часто случается, что древесина сжигается, леса не возобновляются.
 

* В выражении CO₂-C – содержание углерода в углекислом газе. Каждая молекула CO₂ имеет 44 единицы массы, из которых 12 являются углеродом и 32 кислородом. Следовательно, масса 1500 Tг CO₂-C эквивалентна массе 5500 Тг углекислого газа.

** Что мы подразумеваем под возобновляемыми источниками. Растения, которые были сожжены или разложились другими способами, выпустили углекислый газ в воздух. Но если через несколько лет те же растения вырастут снова в том же самом месте, они снова поглотят для роста то же самое количество углекислого газа из воздуха. Долгосрочный балланс будет равен почти нулю.
 

 Исследования в Африке

Исследователи посетили между 1995 и 1999 гг. домашние хозяйства в африканских странах Кении и Зимбабве, и попробовали составить об этом краткий обзор. Незаметно наблюдая за африканцами, они не только получили данные по расходу энергии в домашнем хозяйстве, но также познакомились с их повседневной жизнью.

В сельских регионах электричество недоступно, и древесное топливо – самый важный источник энергии. В городских домах часто имеется электричество, и обеспечение горючими материалами такими, как керосин, более менее обеспечено. Часто электричество используется только для освещения, а керосин – только когда нет других альтернатив, так как они дороги, а граждане в основном бедны.

Керосин и жидкий газ, кажется, более современные и более чистые источники энергии. Что говорят о них местные жители, и почему они так мало их используют?
 

Утверждение местных жителей относительно керосина и жидкого газа:

•  они слишком дороги
•  они не всегда доступны в сельских местностях
•  они требуют начального капитала для покупки печи
•  они не могут удовлетворить сразу несколько целей (отопление, приготовление пищи, освещение)

 Анализ потребления древесного топлива

Что мы должны знать, чтобы оценить потребление древесного топлива в странах таких, как Кения и Зимбабве? Есть несколько ключевых вопросов:

- Какие печи обычно используются, и каковы характеристики их эмиссии?
      См. выше – на рис. 4 схема с некоторыми примерами типов печей.

- Сколько древесного топлива использует типичная семья?
      Было взвешено древесное топливо в многочисленных домашних хозяйствах (изображение справа).

- Сколько используется альтернативных источников энергии? Например, сельскохозяйственных остатков таких, как стержни початков кукурузы или другие источники энергии такие, как древесный уголь.

7. Слева: производство древесного угля в Кении. Древесный уголь более легкий, чем древесина и более подходящий для транспортировки на длинные расстояния. Он используется особенности в плотно населенных регионах и городах.
 

- Какова сезонная зависимость топливных ресурсов? Сельскохозяйственные остатки, в основном, доступны только в определенные сезоны. Анкетные опросы в других сезонах могут полностью привести к различным результатам.

8. Справа: помимо стержней початков кукурузы в печи используются кокосовая скорлупа и пальмовые листья.

- Какова связь плотности населения и доступности древесного топлива? В регионах, где древесного топлива достаточно, им пользуются больше – и после приготовления пищи.
 
- Каково среднее число людей в семье? Чем больше семья, тем меньше древесного топлива необходимо на человека.

Слева: отношение размера домашнего хозяйства к топливному потреблению. График демонстрирует уменьшающееся потребление на человека с увеличением семьи. Источник: Marufu et al., Domestic Biomass Burning in Rural and Urban  Zimbabwe - Part A, 1996

 Потребление в Кении

Потребление древесного топлива в домашних хозяйствах Кении в 2200 г. было прогнозировано путем конкретных измерений и анкетного опроса с января по март 1997 г. В сельском домашнем хозяйстве расходовали приблизительно 0,8-2,7 кг (в среднем 2,14 кг) дров на человека в день. Дрова – главный источник энергии. Среднее потребление древесного угля – 0,26 кг на человека в день. Дополнительно сельские домашние хозяйства использовали стержни початков кукурузы – около 0,32 кг на человека в день.
 

Городские домашние хозяйства полагаются, прежде всего, на древесный уголь и расходовали его приблизительно 0,2-0,7 кг на человека в день (в среднем 0,37 кг), а дрова – только 0,1-0,5 кг (в среднем 0,14 кг). Также использовали другие более прогрессивные энергетические ресурсы, но не растительные остатки. Однако, хотя 62 % домашних хозяйств в городах имело электричество, большинство из них не использовало его для приготовления пищи.
 

Вообще города плотно населены, и граждане не могут собирать дрова, но могут купить энергетические продукты на рынке. Древесный уголь имеет намного более высокое содержание энергии на единицу веса, чем древесина, и его более удобно транспортировать. Но древесный уголь изготавливается из древесины, и для полного процесса производства более эффективно сжечь древесину на месте, где не нужен транспорт. Поэтому города также часто используют электричество, в то время как фермы и небольшие деревни – нет. Вместо этого фермы и небольшие деревни имеют свободный подход к растительным остаткам с полей в определенные сезоны. В этом главные причины различного потребления топлива в сельских и городских регионах.
 

Исследования эмиссии:

Чтобы оценить эмиссию от горящих дров в печи, мы должны знать типичный процесс горения. Следующие графики показывают периоды типичного горения и соответственно – эмиссии.
 

 Трудности для экстраполяции

Сопоставимые исследования недоступны сразу для всех стран Африки, и трудно подытожить в целом по африканскому континенту или по другим регионам мира не только исследования по потреблению энергии и топлива, но и по биомассе, сжигаемой в домашних хозяйствах.

 
Во многих исследованиях домашних хозяйств, полностью не рассматривалось приспособленность их к разным ландшафтам в стране, к временам года, или другим обстоятельствам. Так, в Зимбабве было выполнено исследование летом, и определены в сельских регионах следующие нормы потребления на человека в день: 3,2 кг – древесного топлива, 1,5 кг – растительных остатков и 0,2 кг – коровьего навоза.
 

 Растительные остатки, однако, недоступны весь год, люди также отказываются признаваться в использовании коровьего навоза, так как это расценивается как признак чрезвычайной бедности. Кроме того, древесный уголь в Зимбабве не используется вообще. Позже, исследование в Зимбабве было расширено на срок более одного года – с января 1996 г. до марта 1997 г., в разных сельских ландшафтах, а также в городах.
 

Как было исследовано, долгосрочное потребление в сельских регионах достигает 1,3 т древесного топлива на человека в год (3,6 кг/день) и 0,07 т растительных остатков на человека в год (0,2 кг/день). Следовательно, можно сказать, что потребление остатков растений наблюдается намного больше в течение только соответствующего сезона.
 

 Оценки для Зимбабве

Хотя пример Зимбабве не может представлять все африканские страны, мы можем узнать из имеющихся данных об использовании энергии в малоразвитых странах Африки. Средиземноморское побережье, Южноафриканская республика потребляют намного больше энергии).
В Зимбабве проживало во время исследования приблизительно 11,26 миллионов жителей (7,64 миллионов в сельских районах и 3,62 миллиона в городах).
 

Ниже предствлены эмиссии от приготовления пищи в домашних хозяйствах Зимбабве. В скобках дается вклад в полную эмиссию по стране.

• 4.6 Tг CO₂-C (41%)
• 0.4 Tг CO-C (67%)
• 5.3 Гг NO-N (8%)

Это означает, что в Зимбабве при сжигании в домашних хозяйствах, эмиссия CO₂-C составляет 4,6 Tг = 4,6 миллиона тонн (16,9 миллионов тонн CO₂), что является 41 % от образующихся всех 41 миллиона тонн CO₂. Это – 3,65 тонны CO₂ на душу населения всего, и 1,5 тонн на человека в домашних хозяйствах.
В европейских странах эмиссия CO₂ на душу населения около 10 тонн, в Соединенных Штатах – 20 тонн, из которых только очень маленькая часть приходится на эмиссию от возобновляемых источников, остальная часть – от ископаемого топлива.

Такие значения, как 3,65 тонн CO₂ на душу населения в год в Зимбабве являются не обязательно в соответствии с официальными данными от управлений по энергии, которые публикуют, например, приблизительно 1 тонну CO₂ на душу населения в год для Зимбабве. В большинстве случаев, данные частного использования дров просто не доступны, и вычисления эмиссии должны основываться на потреблении нефтяных продуктов. С другой стороны, так как дрова являются частично возобновляемым продуктом, их эмиссия не может сравниваться с эмиссией CO₂ от потребления ископаемого топлива в развитых странах. Поэтому имеется большая неопределенность по вкладу африканских стран в парниковый эффект.
 

Автор:
Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz

Благодарность:
Материал для научных статей и контекста этого выпуска базируется, в основном, на книге "Climate change and Africa" под редакцией Pak Sum Low (2005) и полевыми исследованиями, выполненными Lackson Marufu и Evans Kituyi в Зимбабве и Кении, в сотрудничестве с партнером ACCENT partner MPI Mainz. Большинство фотографий, показанных здесь, было сделано в течение этих полевых исследований в 1996 и 1997 гг. Кроме того, мы благодарим доктора Gunter Helas из Max Planck Institute in Mainz, который обеспечил нас публикациями и советами для этого выпуска.