GreenFactor.PL

Biopaliwa

Odnawialne źródła energii pozyskiwane z roślin, można podzielić na dwa główne rodzaje – oleje oraz alkohole (bioetanol i biometanol).

Paliwo alkoholowe to odwodniony spirytus surowy, produkowany ze zbóż, ziemniaków, buraków cukrowych, wierzby energetycznej, słomy itp. Paliwa na bazie etanolu są stosowane w silnikach benzynowych i wysokosprężonych, obecnie dodają je do benzyny w niewielkich ilościach (np. Rafineria Gdańska). Badania wykazały, że domieszka taka szkodzi tylko wówczas, kiedy sama benzyna jest złej jakości, najczęściej kiedy nieuczciwy producent lub dystrybutor doleje do niej zbyt dużo wody. W takiej sytuacji alkohol wytrąca wodę i może dojść do zniszczenia silnika.

Dodatkiem do benzyny mogą być także oleje roślinne, głównie rzepakowy, sojowy i słonecznikowy. Produkty jak bioolej i biodisel są produkowane w przedsiębiorstwach rozporządzających zaawansowaną technologią.

Używanie paliwa pochodzenia rzepakowego wiąże się z koniecznością przerobienia silnika, ma ono także dosyć wysoką cenę. W zamian posiada bardzo dobre właściwości rozruchowe i redukujące, działa przeciwpożarowo i przeciwwybuchowo, przy spalaniu nie powstają związki rakotwórcze i mutogenne, a produkt uboczny powstały po wytłoczeniu można przerabiać dalej w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym i innych.

Obecnie wykorzystuje się kilka metod produkcji biopaliwa z olejów roślinnych, jest to kraking termiczny i kataliczny, elektroliza, metoda transestryfikacji – stosowana na skalę przemysłową.

Metoda transestryfikacji polega na pozyskiwaniu estrów niższych alkoholi i wyższych kwasów tłuszczowych, w wyniku reakcji chemicznej powstają estry alkoholi i glicerol. Podstawowymi składnikami są nasiona rzepaku (w Polsce), na świecie także słonecznika, orzeszków ziemnych, palmy itp.

Pierwszym etapem produkcji jest czyszczenie, suszenie i rozdrabnianie nasion, następnie tłoczenie, czego produktem jest olej surowy, produkt uboczny czyli wytłok oraz woda.

Powierzchnia uprawy rzepaku w Polsce zwiększa się z każdym rokiem, podstawowym odbiorcą są na razie zakłady tłuszczowe, które produkują olej na potrzeby spożywcze. Według szacunków zdolność produkcyjna rolników wynosi ok. 2,5 mln ton rocznie, natomiast 1 mln ton można przeznaczyć na produkcję biopaliw (estrów metylowych).

Zalety biopaliw i ustalenia prawne

Biopaliwa powstają z przetworzonych produktów pochodzenia roślinnego, zwierzęcego a nawet mikroorganizmów.

Paliwa stałe to słoma w postaci bel, kostek, brykietów, granulat trocinowy lub słomiany, drewno, siano i inne części roślin.

Ciekłe otrzymywane są w procesie fermentacji alkoholowej, fermentacji butylowej, estryfikacji w biodiesel olejów roślinnych. Najmniej znanym z tego typu produktów jest butanol, powstający przede wszystkim z paliw kopalnych lub fermentacji z biomasy roślinnej przy udziale bakterii Clostridium acetobutylicum.

Biopaliwa gazowe powstają w wyniku fermentacji beztlenowej odchodów zwierzęcych, słomy itp., w wyniku czego powstaje biogaz, lub w procesie zgazowania biomasy – produkcji gazu drzewnego.

Bardzo wydajna jest produkcja biopaliw z glonów, naukowcy pracują nad przystosowaniem dla nich obszarów pustynnych. W tym celu wzbogacona w dwutlenek węgla woda przepływa w zbiornikach z glonami gdzie powstaje białko i tlen czyli biopaliwo glonowe (trzeciej generacji). Efektywność glonów jest większa, niż jakiegokolwiek innego sposobu pozyskiwania paliw.

Użycie tego rodzaju produktów uniezależnia gospodarkę od ropy naftowej, przy ich spalaniu nie powstają substancje rakotwórcze i mutogenne, jest to także metoda w pełni odnawialna.

Ustawa z 2 października 2003 r. o biokomponentach stosowanych w paliwach ciekłych i biopaliwach ciekłych, nałożyła obowiązek dodawania biokomponentów do paliwa, zabroniła także wolnego rynku na biopaliwa. Zmiany przyniosła ustawa z 25 sierpnia 2006 r. o biokomponentach i paliwach ciekłych umożliwiła produkcję biopaliw przez zarejestrowanych rolników indywidualnych.

Uchwalona w 2010 r. ustawa okołobudżetowa ma w planach wprowadzenie nowych ustaleń. Senat uznał że ulgi dla tego typu paliw powinny obejmować tylko takie, w których udział biomasy (biokomponentów) jest równy lub wyższy niż 80%. Do tej pory ulga taka dotyczyła paliw, w których biokomponenty stanowiły 2%.

Na zmianę w prawie musi się jednak zgodzić Unia Europejska, która może przyjąć lub odrzucić wniosek złożony przez polski rząd. Projekt przygotowany przez Ministerstwo Finansów przewiduje likwidację stawek obniżonych dla biopaliw oraz biokomponentów stanowiących samoistne paliwa. Ulga miałaby zostać zlikwidowana 30 kwietnia 2011 r., wraz z wygaśnięciem zgody Komisji Europejskiej na jej stosowanie.

Etapy produkcji biopaliwa z rzepaku

Aby uzyskać produkt końcowy, nasiona rzepaku muszą przejść kilka etapów przygotowania i przetwórstwa.

Pierwszym jest czyszczenie, suszenie i rozdrabnianie, następnie tłoczenie nasion w tłoczniach ślimakowych, w wyniku czego otrzymujemy olej surowy (a także wytłok i wodę).

W naszym kraju stosuje się trzy technologie olejarskie, różniące się ilością uzyskanego w procesie finalnym produktu.

Technologia klasyczna – ziarno poddawane jest kondycjonowaniu w prażalni, następnie tłoczone na prasach ślimakowych. Otrzymujemy olej i wytłok, drugim etapem jest otrzymywanie dodatkowej porcji oleju z wytłoku za pomocą rozpuszczalnika. W ten sposób produktami są olej surowy, olej poekstrakcyjny, śruta rzepakowa. Wskaźnik uzyskania oleju tą metodą jest najwyższy.

W procesie jedno i dwustopniowego tłoczenia oleju na gorąco uzyskujemy olej surowy i wytłok, ilość uzyskanego oleju jest niższa niż w metodzie klasycznej.

Trzecia metoda polega na rozdrobnieniu nasion, podgrzaniu do temperatury nie wyższej niż 450˚C a następnie końcowego tłoczenia na zimno. To najmniej efektywny sposób pozyskiwania oleju.

Uzyskany w ten sposób surowy olej należy następnie poddać rafinacji w celu usunięcia zanieczyszczeń i wolnych kwasów tłuszczowych. Nie może zawierać cząstek stałych ani dużej ilości wody.

Biopaliwo zwane także biodieslem, uzyskiwany jest metodą transestryfikacji: oczyszczony olej i mieszanka katalityczna (inicjująca proces) umieszczane są w reaktorze, gdzie następuje właściwa reakcja transestryfikacji. Mieszanina jest destylowana dla uzyskania metanolu, dodawany kwasek neutralizuje katalizator alkaliczny a woda ułatwia rozdzielenie mieszaniny. Końcowymi produktami są estry metylowe, odpady, surowy glicerol.

Produktem ubocznym jest wytłok czyli śruta rzepakowa poekstrakcyjna powstająca po wytłoczeniu oleju z nasion. Można przyjąć że ze 100% ziarna otrzymujemy 30% oleju i 70% wytłoku. Śruta rzepakowa powstaje po wypłukaniu resztek oleju przy pomocy rozpuszczalnika. Stanowi znakomitą paszę dla zwierząt gospodarczych, o wysokiej zawartości białka i wyższej wartości energetycznej.

Wytłok może być dalej wykorzystywany w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym i innych.

Biopaliwa – hodowla ropy

Fotosynteza to proces, zachodzący w roślinach, który polega na wykorzystaniu światła, wody i dwutlenku węgla do produkcji związków organicznych. Niektóre rośliny magazynują tak wyprodukowane pożywienie w postaci oleju roślinnego, z którego można wyprodukować biopaliwa. Jego zaletą jest to, że cały dwutlenek węgla został wcześniej pochłonięty w procesie fotosyntezy. Według niektórych naukowców, biopaliwa oznaczają ekologiczną klęskę. Rośliny energetyczne, jak kukurydza i soja rosną na żyznych glebach. Nieustannie wycina się lasy pod nowe uprawy. Grozi to gwałtownym wzrostem ceny żywności i ubywaniem terenów rolnych. Brak jest miejsca, by zaspokoić potrzeby przyszłych pokoleń na bo paliwa. Aby wyprodukować niezbędną ilość paliwa, należałoby obsiać cały obszar Stanów Zjednoczonych, co oczywiście jest rzeczą całkowicie niemożliwą i nierealną. Konieczne jest szukanie nowych, innych rozwiązań, ponieważ na obecnie stosowanych paliwach, nasze samochody nie pojeżdżą zbyt długo, co spowoduje kryzys w transporcie.

Wykorzystanie lipidów do produkcji biopaliwa

Podejmowane są próby wykorzystania ich do produkcji ekologicznych paliw, tak zwanych biopaliw. W ramach eksperymentu buduje się bioreaktor, który służy do rozmnażania owych, „olejodajnych” glonów. Do tego celu wykorzystuje się energię słoneczną. Glony gromadzą energię w postaci węglowodanów i jedynie w trudnym okresie przekształcają ją na olej. Oznacza to, że gdy jest ciepło, glony te odżywiają się normalnie, a wraz ze zmianą pory roku, zaczynają odkładać zapasy pożywienia. Glonom odcina się dopływ światła, w celu wymuszenia gromadzenia oleju. Trudno jest teraz uwierzyć, że kiedyś glony mogą napędzać pojazdy. Obliczenia wskazują, że takiego paliwa wystarczyłoby na każdy samochód, który jeździłby za pięćdziesiąt lat. Reprodukcja glonów może okazać się jedynym sposobem na zaspokojenie naszych potrzeb paliwowych, a okazało się, że wcale nie jest ona trudna i powolna. Proces zachodzi bardzo szybko i jest niewyczerpalnym źródłem energii. Cala technologia produkcji nie jest jeszcze doskonała. Potrzeba sporo czasu, zanim stanie się tańsza w pozyskiwaniu.