background image
background image

GŁÓWNY 

CEL 

STAWIANY 

PRZED 

BIOPALIWAMI 

II 

GENERACJI, TO:

    Dalsze  ograniczenie  emisji  CO

2

  w  cyklu  życia 

produktu,

  Poprawa własności fizykochemicznych biopaliw, 

takich jak:  
    liczba cetanowa, temperatury destylacji, prężność 
par, lepkość  
    kinematyczna i dynamiczna, itp. 

    Zwiększenie  wartości  energetycznej  zawartej  w  dm

3

 

i/lub 

kg 

        biopaliwa,  oraz  mieszanek  paliwowo  powietrznych,

 

 

Wyeliminowanie 

niekorzystnych 

cech 

ograniczających 

okres 

 

 

 

 

 

 

przechowywania

Biodiesel

:  utlenianie  paliwa,  bakterie,  kwitnięcie 

biopaliwa.

Bioetanol

: woda

  Wykorzystanie surowców odpadowych, 

alternatywnych do  
     źródeł żywności

background image

Komisja  Europejska  przedstawiła  w  lutym  2007  propozycję 
zmian 

prawnych, 

które 

zobowiązywałyby 

producentów 

samochodów do ograniczenia do 2012r. przeciętnej emisji CO

2

 z 

obecnych 

160 

g/km 

do 

130 

g/km. 

 
Nowe  przepisy  zastąpiłyby  dobrowolne  porozumienie  z  1998  r., 
które 

zostało 

podpisane 

przez 

Związek 

Europejskich 

Producentów  Pojazdów  (ACEA).  Zgodnie  z  jego  zapisami 
producenci  samochodów  zobowiązali  się  do  ograniczenia  emisji 
do 140 g/km do roku 2008.

 

background image

  biopaliwa  o  różnym  charakterze  chemicznym 
        otrzymywane  z  surowców 

niespożywczych

 

czyli 

 

 

 

 

biomasy 

odpadowej 

lignocelulozowej,

  

  biopaliwa  węglowodorowe  otrzymywane  z  biomasy 
        obejmującej  również  nadmiarowe  lub 
        niepełnowartościowe  surowce  spożywcze.

  

 DEFINICJE

  

background image

 etanol z surowców lignocelulozowych,

  

 paliwa syntetyczne uzyskiwane z gazu syntetycznego 
    (CO + H

2

) wytworzonego w wyniku zgazowania biomasy:

     

- ciekłe paliwa węglowodorowe z procesów BTL i MT 

       (syntetyczny olej napędowy),
     - DME (Bio-eter dimetylowy H

3

C-O-CH

3

),

     - metanol,
     - H

2

.

  

 BIOPALIWA DRUGIEJ GENERACJI

  

 paliwa węglowodorowe otrzymywane w procesie 
    hydrokonwersji:
    

- olejów roślinnych i tłuszczy zwierzęcych (HDO),

    - biooleju uzyskiwanego w procesie hydropirolizy   
       lignocelulozy (HTU) 

  

background image

Etanol z 

celulozy

  

background image

Surowiec: 
celuloza

Słoma

Drewno

Wytłoki

background image

Chemiczna budowa 
celulozy

OH

OH

OH

OH

H

H

H

H

H

O

O

H

H

H

H

H

OH

O

H

H

O

O

H

OH

OH

Podstawową jednostką chemiczną, z której zbudowana jest celuloza jest 
celobioza.

Celuloza jest głównym składnikiem drewna, słomy, itp. Z produktów 
naturalnych najwięcej celulozy zawiera bawełna  ok. 92%, drewno ok. 
45%, słoma ok. 40%.

H

H

H

H

O

O

H

H

O

O

H

OH

OH

H

H

H

H

OH

H

O

O

H

OH

OH

OH

C

H

C

H

OH

O

C

H

OH

CH

2

OH

C

H

C

H

OH

background image

 Obróbka wstępna biomasy (przegrzana para, gorąca 
    woda, roztwory kwasów, zasady),

  

 

PROCES OTRZYMYWANIA ETANOLU Z BIOMASY 

LIGNOCELULOZOWEJ

  

 Hydroliza celulozy i hemicelulozy do cukrów 
C

6

 

    (glukoza) i C

5

 (ksyloza) - proces 

enzymatyczny,

  

 Fermentacja cukrów C

5

 i C

6

 do etanolu 

(drożdże),

  

 Utylizacja ligniny (spalanie)

  

celuloza                 glukoza (cukier C

6

)                  

etanol + CO

2

  

hemiceluloza                 ksyloza (cukier C

5

)                  

etanol + CO

2

 

  

enzymy

  

enzymy

  

drożdże

  

drożdże

  

background image

 niska efektywność procesu obróbki wstępnej,

  

 

PROBLEMY PRZY PROWADZENIU PROCESU

  

 wysoki koszt enzymów procesu fermentacji ksylozy i (cukier 
C

5

    - badania w kierunku genetycznie modyfikowanych drożdży,

  

 trudność przy równoległym prowadzeniu 
procesu fermentacji ksylozy i glukozy.

  

background image

Proces technologiczny

Etap 

Etap 

wstępny

wstępny

Hydroliz

Hydroliz

a

a

Fermentacja

Fermentacja

Oczyszczanie

Oczyszczanie

bioetanol

Produkcja 

Produkcja 

energii 

energii 

elektr.

elektr.

Energia

 

elektr.

Para

Odpady

 

stałe

Ścieki

Lignoceluloza

Teoretyczna wydajność procesu: 

 

z 1kg biomasy otrzymujemy 0,51 kg etanolu oraz 0,49kg CO

2

background image

Teoretyczna wydajność procesu: 

 

z 1kg biomasy otrzymujemy 0,51 kg etanolu oraz 0,49kg CO

2

Schemat blokowy procesu wytwarzania 
bioetanolu

background image

Instalacja IOGEN, 
Ottawa

3 mln litrów/rok

Surowiec:

 

Słoma

Bioetanol ze słomy

background image

Syntetyczny zielony olej 
napędowy

background image

Schemat blokowy procesu wytwarzania 
syntetycznego 

„zielonego” oleju napędowego

background image

Węglowodorowe paliwo syntetyczne – 
BTL

Określenie 

BTL 

(z 

ang. 

Biomass-To-Liquid) 

zasadniczo  określa  proces  upłynniania  biomasy 
polegający  na  jej  zgazowaniu  do  postaci  surowego 
gazu syntezowego (H

2

, CO, CO

2

, H

2

O, CH

4

), z którego 

(H

2

,  CO),  wykorzystywany  jest  w  syntezie  Fischera-

Tropscha  (F-T)  do  produkcji  paliw  syntetycznych.

Z  gazu  syntezowego  powstałego  ze  zgazowania 
biomasy  można  wytwarzać  biometanol  i  DME 
(dimetyloeter),  który  może  być  wykorzystywany  do 
zasilania silników z zapłonem samoczynnym.
 

background image

Schemat blokowy procesu upłynniania biomasy – BTL i 
otrzymywania wodoru

background image

PROCESY ZGAZOWANIA ODPADÓW 
DREWNA

zgazowanie jednostopniowe

 lub 

piroliza i 

zgazowanie

 

 

background image

Surowce:

 olej roślinny lub tłuszcz 

zwierzęcy

  

 

PROCESY Z PIROLIZĄ BIOMASY

 

  

Proces:

 katalityczny, wodorowy

              temperatura 350 - 450

o

C, ciśnienie 30 - 

150 atm.

Produkt:

 ciepłe węglowodory parafinowe 

C

n

H

2n + 2

  

background image

PROCESY Z PIROLIZĄ 
BIOMASY

 

Piroliza biomasy jest procesem termicznego jej 
rozkładu. Proces jest prowadzony bez dostępu 
tlenu w temperaturze ok. 500 

o

C. 

background image

Syntetyczny olej napędowy uzyskiwany w 
procesach:

 

HYDRO-KONWERSJI 

HDO,

HYDRO-TERMO-KONWERSJI

 

HTU.

 

background image

Surowce:

 olej roślinny lub tłuszcz 

zwierzęcy

  

 

PROCES 

HYDRO-KONWERSJI 

HDO

 

BIOPALIW

  

Proces:

 katalityczny, wodorowy

              temperatura 350 - 450

o

C, ciśnienie 30 - 

150 atm.

Produkt:

 ciepłe węglowodory parafinowe 

C

n

H

2n + 2

  

background image

 

Surowce:

 biomasa               

bioolej  

 

PROCES 

HYDRO-TERMO-KONWERSJI

 

HTU

 

BIOPALIW

  

Proces:

 hydropiroliza biomasy 

              temperatura 300 - 360

o

C, ciśnienie 100 - 

200 atm.

Produkt:

 ciepłe węglowodory parafinowe 

C

n

H

2n + 2

  

Proces HTU polega na depolimeryzacji i odtlenieniu biomasy 
w podczas rozkładu surowca.

background image

Właściwości syntetycznego 

oleju napędowego, FAME i BTL

Olej 

napędo

wy

Biodies

el

FAME

BTL

„zielony 

ON”

Zawartość tlenu 
[%]

0

11

0

Gęstość [g/cm

3

]

0,84

0,88

0,79

Wartość opałowa 
[MJ/kg]

43

37

44

Liczba cetanowa

51

54

70-90

Destylacja [

o

C]

200 - 

350

340 - 

360

265 - 320

background image

PERSPEKTYWY ROZWOJU BIOPALIW 

I, II i tzw. III GENERACJI

background image

1

26

W 2010 roku należy oczekiwać wejścia na rynek biopaliw II 
generacji, zaś w 2020 roku osiągnięcia maksimum udziału 
przez paliwa I generacji i wejścia na rynek paliwa III 
generacji (wodoru).

Udział wodoru stale będzie wzrastał, zaś II generacji nasyci 
się ok. 2050 r. Pod koniec omawianego okresu biopaliwa I 
generacji zostaną wyparte z rynku. 

Światowe tendencje w zakresie wytwarzania 

poszczególnych generacji paliw (biopaliw) 

transportowych 

background image

1

27

Koszt produkcji 1 GJ energii surowców do produkcji 

biopaliw 

do roku 2030

background image

1

28

WARSZTATY NAUKOWE

ANALIZA JAKOŚCI WYTWARZANYCH PRODUKTÓW Z 

REAKTORA BIOPALIW

background image

Analizator paliw i biopaliw Irox Diesel

background image

Zastosowanie analizatora paliw i biopaliw Irox Diesel 

do szacowania liczby cetanowej

background image

Konstrukcja przyrządu IROX DIESEL i zasada pomiaru.

Zasada pomiaru w analizatorze Irox Diesel opiera się na pomiarze absorpcji 
w podczerwieni w zakresie od 2,7 do 15,4
 spektrometrem Fourierowskim.  

Otrzymany spektrogram tego charakterystycznego - „daktyloskopowego" 
obszaru jest korelowany z tabelą widm dla różnych koncentracji 
analizowanych substancji. 

Związki podnoszące liczbę cetanową posiadają dwa charakterystyczne maksima 
adsorpcyjne 1275 cm

-1

 i 1635 cm

-1

 (odpowiednio 7,8 i 6,11).

Dokładne wyznaczenie parametrów paliw nie jest możliwy tylko ze spektrum. 
W Irox Diesel wykorzystuje się analizę grupową (ang. cluster analysis) razem 
z metodą regresji wieloliniowej.
 

background image

Analizator Irox Diesel szacuje następujące parametry:

 całkowitą zawartość węglowodorów aromatycznych,

 zawartość węglowodorów WWA,

 liczba cetanowa,

 index cetanowy,

 temperatura destylacji 85% paliwa T85,

 temperatura destylacji 90% paliwa T90,

 temperatura destylacji 95% paliwa T95,

 zawartość estrów etylowych,

 zawartość estrów metylowych,

 całkowitą zawartość -  FAME,

 gęstość,

 temperatura.

background image

Stanowisko do pomiaru parametrów 
reologicznych

Rys. Reometr ReolabQC 
niemieckiej firmy Anton Paar 
GmbH

Rys. Schemat algorytmu pracy 

         reometru ReolabQC

background image

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

 

 


Document Outline