Slajd 1

Biopaliwa

Biopaliwo

- paliwo powstałe z przetwórstwa produktów

organizmów żywych np. roślinnych, zwierzęcych czy

mikroorganizmów. Wyróżnia się biopaliwa:



stałe - słoma w postaci bel lub kostek albo brykietów,

granulat trocinowy lub słomiany - tzw. pellet, drewno,

siano i inne przetworzone odpady roślinne;



ciekłe - otrzymywane w drodze fermentacji alkoholowej

węglowodanów do etanolu, fermentacji butylowej biomasy

do butanolu lub z estryfikowanych w biodiesel olejów

roślinnych (np. olej rzepakowy);



gazowe:

- powstałe w wyniku fermentacji beztlenowej ciekłych i

stałych odpadów rolniczej produkcji zwierzęcej

(gnojowica, obornik, słoma, etc.) - biogaz;

- powstałe w procesie zgazowania biomasy - gaz

generatorowy (gaz drzewny).

Prawo a biopaliwa

Ustawa z 25

sierpnia 2006

o biokomponentach i

biopaliwach ciekłych

umożliwia produkcję biopaliw

zarejestrowanym rolnikom

indywidualnym, jednakże w

ograniczonej ilości 100 l/ha lub w

energetycznym ekwiwalencie

innego paliwa np gazowego.

Biopaliwa pierwszej generacji



Bioetanol



Biometanol



Czyste oleje roślinne (PVO-pure vegeteble

oils)



Biodiesel



Biogaz



Bio-ETBE

Historia



Połowa XVIII wieku pierwsza reakcja transestryfikacji olei roślinnych do

produkcji mydeł. Estry alkilowe jako odpad



1893 10 sierpnia Augsburg, Niemcy. Rudolph Diesel prezenuje swój

silnik napędzany olejem arachidowym. 10.08 Dzień Biodiesela



1896 pierwszy samochód Forda napędzany etanolem



1908 Henry Ford buduje pierwszy automobil Model T, paliwo :bioetanol,

buduje instalację Bioetanolu



1940 zamknięcie instalacji Bioetanolu



1973 pierwszy światowy kryzys naftowy Richard Nixon tworzy

Departament Energii a następne powstaje Removable Energy Laboratory



1978 drugi światowy kryzys naftowy, pierwsze pórby US.NREL

otrzymała biopaliwa z alg morskich



1980 Austria- pierwsza produkcja na mała skalę



1991 pierwsze 10 ton biodiesela z produkcji przemysłowej w Niemczech i

Austrii



2000 dynamiczny rozwój produkcji Biodesela

Ludność USA stanowiąca 4,5% ludności świata konsumuje 25% energii

światowej, importuje 60% ropy naftowej, wydaje 200000$/min na import

ropy, emituje 25% ogólnej emisji CO2 do atmosfery ziemskiej

Biodiesel



Biodiesel

jest chemicznie przekształconym olejem

roślinnym. Produkowany jest bezpośrednio z oleju

roślinnego poprzez dodanie metanolu i wodorotlenku

sodu albo potasu. Reakcja estryfikacji jest stosunkowo

prosta i nie wymaga skomplikowanych rozwiązań

technologicznych. W Europie do jego produkcji używa

się głównie rzepaku, w USA soi. Olej palmowy i sojowy

być może technicznie nigdy nie spełnią norm

europejskich; ich główną wadą jest wysoka

temperatura topnienia oleju palmowego (olej krzepnie

w wyższych temperaturach i nie może byc używany w

niskich) oraz skłonność do oksydacji oleju sojowego.

Biodiesel



Paliwo ,,odnawialne”



Biodiesel ma o wiele lepsze własności smarne niż tradycyjny olej

napędowy.



Nietoksyczne, biodegradowalne



Nie wpływa na powiększenie globalnej ilości gazów cieplarnianych



W pełni zastępuje tradycyjny olej napędowy jako komponent lub

jako substytut



Paliwo praktycznie bezsiarkowe



Posiada wyższą liczbę cetanową niż konwencjonalny olej napędowy



FAME powoduje emisję o około 20% więcej tlenków azotu (NOx).



Uzyskiwane liczby cetanowe estrów kwasów tłuszczowych nie są

wyższe niż w przypadku oleju napędowego co jest spowodowane

tlenem w wiązaniu estrowym.



Biodiesel może rozpuszczać uszczelki i przewody wykonane z gumy

(naturalnego kauczuku) i niektórych tworzyw sztucznych.

Biometanol

Metanol produkowany z biomasy

wytwarzany może być w dwuetapowym

procesie termochemicznym z wodoru i

tlenku węgla. Można też wytwarzać metanol

z gazu ziemnego lecz proces ten wymaga

dużych nakładów energii oraz zwiększa

emisję CO2. Metanol jako paliwo silnikowe

używany jest w postaci czystej, czyli nie

przetworzonej lub jako komponent tlenowy

do benzyny w postaci MTBE (ester metylo-

tert-butylowy). Metanol uważany jest często

za przyszłościowe, wydajne paliwo

wykorzystywane w nowych typach ogniw

paliwowych typu DMFC (Direct Methanol

Fuel Cell),wewnątrz których jest on

przekształcany do wodoru.

Ogniwa paliwowe tego typu przetwarzają

energię chemiczną na elektryczną.

Sprawność takiej przemiany jest prawie

dwukrotnie wyższą od sprawności układów

wykorzystujących klasyczny proces spalania

jak silniki spalinowe

( <40%).

Bioetanol

Bioetanol

- odwodniony spirytus etylowy powstający przez

fermentację materii organicznej;

Powstająca mieszanka wody z alkoholem musi zostać poddana

destylacji, by uzyskać czysty etanol. Stanowi to energożerny

krok, będący

podstawowym czynnikiem decydującym o

ostatecznym bilansie energetycznym bioetanolu. Gdy bioetanol

produkowany jest z ziaren, energia potrzeba do destylacji

pochodzi głównie z paliw kopalnych, znacznie pogarszając

bilans emisji gazów cieplarnianych. Produkując etanol z trzciny

cukrowej, jak ma to miejsce w Brazylii, ciepło do destylacji

otrzymuje się z resztek pozostałych po ekstrakcji cukru z

trzciny, tym samym polepszając bilans. Samochody o silnikach

benzynowych mogą korzystać z mieszanek 5% bioetanolu bez

konieczności dopasowania rozwiązań technicznych silnika.

Według badania World Watch "Biofuels for Transportation" z

2006 roku, etanol stanowi obecnie ok. 90% produkcji biopaliw.

Bioetanol - Koenigsegg CCXR

Koenigsegg

CCXR:

1018 KM,

4.7 litra , V8,

od 0 do 100km/h: 2.9 s,

prędkość max : 407

km/h,

paliwo E85 i E100,

1.5 mln euro

Bioetanol

Paliwo

Zawartość

etanolu(%)

Alcool-Brasil

95,5

E85(USA)

Gasoline

24-26

E10(USA)

Biodiesel(Szwecja)

Oxygenated

fuel(USA)

7,6

Reformulated

gasoline

5,7

Bio-ETBE



BioETBE

(ethyl tertiary butyl ether) powstaje w wyniku

wymieszania etanolu pochodzenia roślinnego z

izobutylenem a następnie wprowadzeniu tej mieszaniny w

reakcję chemiczną w temperaturze i przy udziale

katalizatora. ETBE to w około 42% etanol.Nie wsytępuje on

jako samoistne biopaliwo. Może być stosowany wyłącznie

jako komponent benzyn w ilości do 15% całej objętośći

Biogaz

Skład biogazu

Metan CH4 55-75%

Dwutlenek węgla CO2 25-

45%

Azot N2 0-0,3%

Wodór H2 1-5%

Siarkowodór H2S 0-3%

Tlen O2 0,1-0,5%

Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd nazwa gaz
wysypiskowy. Obecnie na wysypiskach instaluje się systemy odgazowujące.
Nowoczesne składowiska posiadają specjalne komory fermentacyjne lub
bioreaktory, w których fermentacja metanowa odpadów odbywa się w stałych
temperaturach 33-37°C dla bakterii metanogennych mezofilnych, rzadziej 50-70°C
dla bakterii termofilnych oraz przy pH 6,5-8,5 i odpowiedniej wilgotności.

Biopaliwa

stałe

Biopaliwa stałe to słoma, specjalne gatunki drzew, takie jak

wierzba krzewiasta, ślazowiec pensylwański lub inne gatunki

roślin. W wyniku spalania lub gazyfikacji w/w biomasy

uzyskujemy energię cieplną lub elektryczną.



drewno i odpady drzewne (w tym zrębki z szybko-rosnących

gatunków drzewiastych tj.: wierzba, topola)



słoma jak i ziarna (zbóż, rzepaku)



słomy upraw specjalnych roślin energetycznych z rodziny

Miscanthus, Topinambur itp.



Osady ściekowe,



makulatura,



szereg innych odpadów roślinnych powstających na etapach

uprawy i pozyskania jak też przetwarzania przemysłowego

produktów (siana, ostatek kukurydzy, trzciny cukrowej i

bagiennej, łusek oliwek, korzeni, pozostałości przerobu

owoców itp.)

Biopaliwa drugiej generacji

W odróżnieniu od biopaliw pierwszej generacji skupiają się na

wykorzystaniu biomasy (np. odpady drzewne) i innych

pozostałości płodów rolnych (np. słoma kukurydziana).

Przykłady biopaliw drugiej generacji:

- Biohydrogen – wodór uzyskiwany z biomasy w procesie

ciemnej fermentacji lub produkowany przez glony,

- BioDME (eter dimetylowy) – jako paliwo samodzielne lub

biokomponent do paliw,

- Biometanol i bioetanol – alkohole uzyskiwane z biomasy

lignino-celulozowej

Etanol z celulozy

Obróbka

wstępna:

- mielenie,

- parowanie,

Hydroliza:

- metodami chemicznymi:

- stężonym kwasem,

- rozcieńczonym kwasem,

- metodami biochemicznymi:

- enzymatyczna,

Fermentacja alkoholowa:

Saccharomyces cerevisiae,

Zymomonas mobilis







Biologiczna produkcja wodoru

Kalendarium :

1939

- Hans Gaffron z University of Chicago

odkrywa zdolność glonów do przemiany

produkcji tlenu na produkcje wodoru,

1997

– prof. Anastasios Melis odkrywa,

że niedobór siarki powoduje przejście

miedzy produkcja tlenu i wodoru, odkrycie

enzymu hydrogenazy(hydrogenase)

odpowiadajacego za tą reakcje,

2006

– zespół naukowy z University of Queensland dokonał modyfikacji

genetycznej glonu

Chlamydomonas reinhardtii uzyskując szczep dający do

razy więcej wodoru w porównaniu z formą dziką,

2007

– zespół

prof. Anastasios Melis pracujący nad mutantem tlaX

Chlamydomonas reinhardtii osiąga wydajność procesu produkji wodoru na

poziomie 15%, odkrycie, że miedź sprzyja przejściu z produkcji tlenu do

produkcji wodoru.

2008

– zespół prof. Anastasios Melis opracowuje mutanta tlaR

Chlamydomonas

reinhardtii, który osiąga wydajność 25% osiągając niema teoretyczna

maksymalna wydajność procesu, która wynosi 30%.

Biopaliwa trzeciej generacji

- paliwa z glonów

Rodzaje biopaliw produkowane z

glonów

SVO,

biodiesel,

biobutanol,

hydrocraking do tradycyjnego

paliwa,

paliwo lotnicze.

Literatura

„

Postawy biotechnologii przemysłowej”, Praca zbiorowa pod

redakcja Włodzimierza Bednarskiego i Jana Fiedurka, WNT 2007,

„

Research Advances Cellulosic Ethanol, NRLT leads the way.”

March 2007,

http://www.drewnozamiastbenzyny.pl/biopaliwa-definicja/,

www.biodiesel.pl,

http://www.biopaliwaon.com.pl/,

http://en.wikipedia.org/wiki/Biofuel,

Dziękujemy za uwagę

Document Outline