Wypracowania

biomasa

kontrat

Użytkownik

Zdobyte odznaki:

Zobacz więcej

Temat : Biomasa - rynek biopaliw ciekłych

Notowany w ostatnim okresie szybki rozwój transportu drogowego wywiera niewątpliwie niekorzystny wpływ na środowisko naturalne. Źródła związane z transportem są odpowiedzialne za ok. 1/4 emisji Co2 przy czym 80% tych emisji spowodowana jest przez transport drogowy, stąd też coraz większe zainteresowanie możliwością produkcji biopaliw płynnych.

Biopaliwo

Roślina

Proces konwersji

Zastosowanie

Bioetanol

Zboża, ziemniaki, pseudozboża i topinambur

Hydroliza i fermentacja

Dodatek do benzyny

Buraki cukrowe, trzcina cukrowa lub słodkie sorgo

fermentacja

Uprawy energetyczne,

słoma, Miscantus, rośliny trawiaste

Obróbka wstępna, hydroliza i fermentacja

Biometanol

Uprawy energetyczne, Miscantus

Gazyfikacja lub synteza metanolu

Olej roślinny

Rzepak, słonecznik, soja

Biodiesel

Rzepak, słonecznik, soja

estryfikacja

Dodatek do ON

Bioolej

Uprawy energetyczne, Miscantus

pyroliza

Substytut oleju napędowego lub benzyny

Obecnie w UE udział biopaliw płynnych nie przekracza 0,5% ogólnego zużycia olejów napędowych i benzyn. Wynika to przede wszystkim z wysokich kosztów produkcji, co powoduje, że nie są one konkurencyjne w stosunku do paliw tradycyjnych pochodzących z przerobu ropy naftowej. Za tysiąc litrów paliwa ciekłego pochodzącego z biomasu trzeba byłoby zapłacić o 300 euro więcej niż za paliwo tradycyjne. Cena ropy naftowej wynosi 30euro za baryłkę zaś, biopaliwo o wartości energetycznej równej 1 baryłce paliwa pochodzącego z przerobu ropy naftowej kosztowałoby 70euro. Pomimo wysokich kosztów produkcja biopaliw płynnych w Europie wzrasta, wynika to przede wszystkim z możliwości zagospodarowania nadwyżek produkcyjnych oraz zagospodarowania odłogowych gruntów rolnych:

OLEJE ROŚLINNE

Zastosował je po raz pierwszy jako paliwo napędowe w skonstruowanym przez siebie silniku Rudolf Diesel. Dopiero później, po nieudanych próbach z olejem roślinnym wykorzystał paliwo otrzymane z ropy naftowej. Trudności w bezpośrednim zastosowaniu oleju roślinnego jako paliwa wynikają z kilku cech istotnie różniących je od olejów napędowych, a szczególnie:

A) lotność, olej napędowy odparowuje, co najmniej w 85% substancji lotnych w temp do 350C, zaś olej rzepakowy rozkłada się już w 250C i w ogóle nie odparowuje

B) lepkość, różni się znacznie. W 10C olej napędowy wykazuje lepkość około 10 centistokesów, podczas gdy olej rzepakowy ponad 90

C) podatność na samoczynny zapłon, charakteryzowany jest liczbą cetanową, dla oleju napędowego wynosi ona ok 50, zaś dla oleju rzepakowego od 32 do 36

Wobec niemożności efektywnego wykorzystania oleju wprost w istniejących silnikach należałoby zmodyfikować bądź paliwo, czyli oleje roślinne bądź silniki. Obie te drogi były i są stosowane np. w Niemczech zaczęto produkcję silników dostosowanych do napędu nieprzetworzonym olejem rzepakowym. Silniki te uzyskały bardzo dobre wyniki,ale nie rozpowszechniły się z uwagi na wysoki koszt produkcji. Jednym ze sposobów wykorzystania biomasy do produkcji biopaliw płynnych tzw. biooleju jest metoda szybkiej pirolizy. Polega ona na krótkotrwałym (ok 1sec) poddaniu surowca temperaturze od 400 do 600C w wyniku, czego nastąpi kondensacja wytworzonej "pary". Właściwości biooleju są zbliżone do właściwości olejów opałowych lub surowej ropy naftowej, co umożliwia jego stosowanie w: kotłach, palnikach, turbinach, generatorach elektrycznych itp. Plusem jest, iż spalanie biooleju nie powoduje powstawania popiołów.

Do wytwarzania biooleju można wykorzystać różne postacie biomasy. Bioolej jest to gęsta ciecz o ciemnobrązowej barwie.Jako paliwo jest uważane za neutralne w stosunku do bilansu CO, a podczas jego spalania nie obserwuje się emisji SO2, przy śladowej emisji NOx. Gęstość biooleju wynosi ok 1,2kg/dm3, wartość opałowa stanowi ok 50 - 55% wartości opałowej oleju napędowego. Szacunkowe koszty wytworzenia wynoszą 100 - 120 euro/t.

BIODIESEL

Obecnie silniki o zapłonie samoczynnym (diesla) nie mogą bez przekonstruowania być zasilane olejami roślinnymi. Dlatego też wielokrotnie podejmowano prace badawcze nad możliwością produkcji oleju napędowego pochodzącego z przerobu roślin oleistych, który mógłby być stosowany bezpośrednio albo domieszka do konwencjonalnego paliwa. Ich wynikiem jest technologia otrzymywania biodiesela, w wyniku syntezy oleju roślinnego i metanolu.Do krajów dynamicznie rozwijających produkcję biodiesela należy zaliczyć przede wszystkich Austrie, Niemcy, Francję i Włochy. Można wyróżnić następujące modele organizacyjne produkcji biodesla w UE.

Model I

Tłoczenie (odolejanie) nasion rzepaku w rejonach uprawy i regionalne wykorzystanie wytłoków, natomiast transport oleju do estryfikacji w specjalistycznym zakładzie - agrorafinerii, która będzie obejmowała większy obszar, np. powiat. Rolnicy są udziałowcami całego procesu: skup - tłoczenie - estryfikacja.

Model II

Powstawanie agrorafinerii w rejonie, której rolnicy są udziałowcami. Dostarczają wyprodukowany rzepak, za który mogą pobierać należność względnie w zależności od potrzeb - wytłoki lub biopaliwo. Nasiona rzepaku mogą być skupowane w ramach kontraktacji lub w ramach wolnego rynku.

Model III

Przemysłowy o dominacji roli zakładu tłuszczowego. Skup, odolejanie, estryfikacja i dystrybucja prowadzona przez zakład produkcyjny. Rolnicy mogą dostarczać rzepak na zasadzie kontraktacji.

W zależności od skali produkcji wyróżniamy dwie technologie otrzymywania biopaliwa:

- zimna, w której proces otrzymywania biopaliwa prowadzony jest w temp 20-70C z użyciem katalizatorów alkalicznych

- gorąca, która wymaga prowadzenia reakcji transestryfikacji w temp 240C i pod ciśnieniem ok 10 MPa (mega paskali)

Taka technologia wymaga dostępu do źródła taniej energii cieplnej, a także większej ilości metanolu, który następnie może być ponownie kierowany do procesu. Surowcem do procesu w

tej technologii jest olej rzepakowy.

Źródło: J. Tys, W.Piekarski, I. Jackowska, A.Kaczor, G.Zając, P.Starobrat, Technologiczne

i ekonomiczne uwarunkowania produkcji biopaliwa, PAN Lublin 2003.

http://www.reflex.com.pl/image.php?GFX_ID=08f9cc62765087c18db44adca58db24b&R=M

OLEJ RZEPAKOWY

W Polsce w ostatnich latach obserwujemy wzrost powierzchni uprawy rzepaku i wielkości plonów. W 2004 zarówno plony jak i zbiory rzepaku były rekordowe. W roku 2005 w Polsce zebrano około 1,5 mln ton rzepaku. Powierzchnia uprawy rzepaku w 2005 roku była o 140 tys. ha (34%) większa od średniej z lat 1996-2000. Głównym odbiorcą nasion rzepaku są zakłady tłuszczowe, które w ciągu roku na potrzeby spożywcze przerabiają około 1,5 mln ton.

Według szacunków zdolności produkcyjne rolników w Polsce wynoszą około 2,5 mln ton rzepaku rocznie, z czego około 1 mln ton można przeznaczyć na produkcję estrów metylowych (FAME). Z 1 mln ton nasion rzepaku, w zależności od technologii produkcji można uzyskać około 300 tys. ton metyloestru, co stanowi około 4,5 % konsumpcji ON w Polsce, która w 2005 roku wyniosła 6,8 mln ton.

Proces otrzymania oleju rzepakowego jako wyjściowego surowca do produkcji estrów oleju rzepakowego wymaga: rozdrobnienia nasion, tłoczenia oleju i filtracji. Proces uzyskiwania oleju z nasion może być wzbogacony ponadto o ekstrakcję, bielenie i ponowną filtrację.

W Polsce stosuje się trzy podstawowe technologie olejarskie, różniące się skalą uzysku produktu finalnego (oleju).

1. Technologia klasyczna – polegająca na wstępnym tłoczeniu oleju przy pomocy pras ślimakowych z ziarna poddanego kondycjonowaniu w prażalni. Po otrzymaniu wytłoku i oleju rzepakowego drugim etapem jest ekstrakcja pozostałej części oleju z wytłoku przy pomocy rozpuszczalnika. Produktami końcowymi są: olej surowy, olej poekstrakcyjny i śruta rzepakowa. Wskaźnik uzysku oleju z nasion w tej technologii wynosi około 0,41-0,42.

Wytłok, śruta rzepakowa poekstrakcyjna – wytłok rzepakowy powstaje w procesie tłoczenia oleju rzepakowego z nasion. W stosunku wagowym wytłok stanowi 70% a olej 30%. Śruta rzepakowa powstaje z wytłoku, który poddany jest ekstrakcji, czyli wypłukaniu zawartych w nim resztek oleju. Zarówno rzepak jak i śruta rzepakowa stanowią cenną paszę białkową dla zwierząt gospodarskich. Walory paszowe wytłoku ze względu na m.in. wyższą zawartość białka i wyższą wartość energetyczną są lepsze.

2. Proces jedno-, dwustopniowego tłoczenia na gorąco oleju z nasion rzepaku – w efekcie uzyskuje się olej surowy i wytłok. Wskaźnik uzysku oleju waha się w granicach 0,32-0,38.

3.Technologia końcowego tłoczenia na zimno – poprzedzona jest rozdrobnieniem nasion i podgrzaniem ich do temperatury nie wyższej niż 450.

Wskaźnik uzysku oleju wynosi około 0,25-0,29

Produkcja biodiesela:Surowcem do produkcji biopaliwa może być olej surowy bądź rafinowany, a także olej zużyty w gastronomii. W przypadku użycia oleju gastronomicznego wymagane jest odfiltrowanie oleju, aby usunąć cząstki stałe oraz ewentualnie odwodnienie oleju, gdyż „przepracowane” oleje mogą zawierać pewne ilości wody.

Pierwszym etapem produkcji biodiesela jest czyszczenie, suszenie i rozdrobnienie nasion. Następnie rozdrobnione nasiona są wytłaczane na tłoczniach ślimakowych, w wyniku czego otrzymujemy wodę, wytłok i olej surowy.

W następnym etapie produkcji biodiesela czyszczony olej rzepakowy i mieszanina katalityczna trafiają do reaktora gdzie następuje reakcja transestryfikacji. Następnie mieszanina kierowana jest do destylacji, podczas której następuje oddestylowanie metanolu. Dodatek kwasu ma na celu zneutralizowanie katalizatora alkalicznego, a wody – wpływa na ułatwienie rozdzielenia mieszaniny. W efekcie końcowym otrzymujemy: estry metylowe, odpady (woda, zneutralizowany katalizator), surowy glicerol.

Pierwszy polski zakład do przetwarzania rzepaku na biopaliwo wybudowany został w Mochełku koło Bydgoszczy. Mógł on przetwarzać od 100 do 500kg/h nasion rzepaku, co odpowiadało wydajności oleju 37 - 167kg/h. Biopaliwo otrzymywane w pierwszej polskiej agrorafinerii charakteryzowało się w porównaniu do ropy:

- spadkiem zadymienia spalin o 50 - 80% w stanach ustalonych i dynamicznych

- zmniejszeniem zawartości CO i CH w spalinach nawet o 40%

- spadkiem cząsteczek stałych w spalinach od 10 - 60%

- obniżeniem emisji SO2 (niski poziom siarki rzędu 0.001%)

- zmniejszeniem związków kancerogennych

- brakiem działania drażniącego i toksycznego na organizm ludzki

- całkowitą biodegradowalnością

Paliwo rzepakowe miesza się w dowolnych proporcjach z paliwami z ropy naftowej od 0 do 100%. Do zasilania silników wysokoprężnych stosowane może być zarówno samo biopaliwo, jak i jego mieszaniny z olejami ropopochodnymi.

Przeprowadzono również badanie mające na celu określenie charakterystyk pożarowo - wybuchowych biopaliw otrzymanych na bazie nasion rzepaku. W ich wyniku stwierdzono, iż:

- mieszania par biopaliw z powietrzem nie tworzy mieszanin wybuchowych podczas gdy mieszaniny par paliw ropopochodnych z powietrzem są wybuchowe

- ciepło spalania biopaliw jest niższe od ciepła spalania paliw ropopochodnych

Przeprowadzone badania w Instytucie Lotnictwa na większości silników potwierdziły, że:

- moc nominalna i moment obrotowy dla większości silników praktycznie nie ulega zmianie wskutek nieco większego zużycia paliwa o ok 8 - 14%, rekompensującego spadek wartości opałowej paliwa

- obciążenia mechaniczne i cieplne praktycznie pozostają na tym samym poziomie

- temperatury spalin maleją o około 3-10%

- rzepakowe biopaliwo w pełni zastępuje ropopochodne oleje napędowe letnie i przejściowe, dodatek specjalnych depresatrów pozwala na zastępowanie tradycyjnych paliw zimowych

- minimalnie, o około 3- 11% maleją przyśpieszenia testowanych pojazdów

BIOALKOHOLE

Zastosowanie alkoholu jako materiału pędnego dla silników spalinowych stanowi na świecie przedmiot badan juz od kilkudziesięciu lat. Obecnie kilku producentów samochodowych skonstruowało silniki, które jako paliwo wykorzystują tylko etanol: są to Ford, Volkswagen, Fiat. Na znacznie szerszą skalę etanol stosowany jest jednak jako dodatek do benzyn silnikowych. Poprawia on proces spalania benzyn, ograniczając jednocześnie emisję tlenków węgla, tlenków azotu i węglowodorów w spalinach. Organiczne związki tlenu, czyli alkohole i etery są jednym z powszechnie uznanych składników tzw. czystych paliw. Alkohole dodawane do benzyny wprost lub przetworzone na eter etylo - tetr - butylowy zwiększają efektywność spalania, czyli obniżają stężenie CO w spalinach, a ich wyższe od większości składników węglowodorowych liczby oktanowe umożliwiają eliminację lub zmniejszenie udziału toksycznych składników paliw.

W Polsce przemysłową produkcję spirytusu odwodnionego rozpoczęto w Kutnie w 1928r. W latach 40 i 50 produkowano kilkadziesiąt milionów litrów etanolu paliwowego rocznie. Ten kierunek produkcji biopaliw płynnych rozwinął się w wielu krajach. Rząd USA wprowadził tzw. Clean Air Act, który zobowiązuje producentów paliw do zwiększania zawartości dodatków tlenowych w benzynie, aby zmniejszyć emisję zanieczyszczeń do środowiska. Oznacza to dodatek nawet do 10% etanolu. Taka benzyna nazywana jest gasoholem. Obecnie USA planuje się zwiększenie udziału etanolu w paliwie do 15%. Technologia otrzymywania odwodnionego alkoholu składa się z 2 etapów:

- produkcji alkoholu gorzelnianego o zawartości 97,2% objętości etanolu

- odwodnienia etanolu

Po osiągnięciu alkoholu gorzelnianego kolejnym etapem jest rozdzielenie alkoholu i pozostałości metodą destylacji. Otrzymany tą metodą alkohol tworzy z wodą mieszaninę o składzie 97,2% objętości etanolu i 2,8% objętości wody. Skład tej mieszaniny zmienia się w zależności od ciśnienia. Metodą zwykłej rektyfikacji nie można otrzymać bezwodnego alkoholu etylowego, a tylko taki przewidziany jest jako dodatek do benzyn, ponieważ nie przewiduje mętnienia i rozwarstwienia benzyn. Do odwadniania spirytusu można stosować wapno palone, gips i inne związki przyłączające wodę, jednakże duże straty etanolu w trakcie regeneracji środków odwadniających nie nadają tym metodom praktycznego znaczenia. W ostatnich latach pojawiły się metody otrzymywania spirytusu odwodnionego za pomocą sit molekularnych i błon półprzepuszczalnych, lecz wysoki koszt sit i kłopoty z jej regeneracją powodują, że dotychczas są to metody doświadczalne. Do 1992r jedynym producentem spirytusu odwodnionego były Zakłady Przemysłu Spirytusowego w Kutnie. W wyniku działań podjętych przez kierownictwa Zakładów Spirytusowych we Wrocławiu i w Goświnowicach w latach 1992-1993 we współpracy z zakładami w Kutnie uruchomiono produkcją spirytusu odwodnionego w tych zakładach pod potrzeby paliwowe.

Polski przemysł spirytusowy dysponujący niewykorzystanymi mocami produkcyjnymi w rektyfikacjach może w krótkim czasie po niezbędnych przeróbkach podjąć się wytwarzania takich ilości spirytusu odwodnionego, które zabezpieczyłyby w pełni potrzeby przemysłu rafineryjnego, produkującego benzyny silnikowe. Niekorzystną cechą etanolu jest jego hydrofilowy charakter. Chłonie on wodę w systemach dystrybucji i magazynowania, zatrzymuje wodę wprowadzoną do mieszanin komponentów węglowodorowych. Mieszaniny alkoholowo-benzynowe chłoną wodę o wiele szybciej niż konwencjonalne benzyny, a woda ta może powodować zmętnienie paliwa, przyspieszoną korozję oraz możliwość rozdziału faz. Z tego powodu komponenty stosowane do9 benzyn etanowych nie mogą zawierać wody. Zbiorniki produkcyjne i dystrybucyjne muszą być starannie odwadniane i zabezpieczane przed dostaniem się wody do paliwa.

Ministerstwo Finansów przygotowuje zmianę rozporządzenia dotyczącego podatku akcyzowego na biopaliwa. Czy oznacza to, że będziemy mogli tankować taniej?

Mimo, że od początku roku sprzedaż biopaliw jest zgodna z przepisami, to nikt się do niej nie kwapi. Powodem są zbyt wysokie podatki. Od 1 stycznia ulga podatkowa na biodiesla wynosi 1 zł na każdy litr dolanego biokomponentu, (czyli np. ok. 20 gr. na litrze w przypadku biodiesla B20 z 20-procentową ilością komponentu). Wcześniej było to 2,2 zł. W przypadku biobenzyny ulga wynosi 1,5 zł na każdy litr dolanego biokomponentu.

To za mało, aby produkcja była opłacalna. Nic więc dziwnego, że prawie wszyscy producenci zaprzestali wytwarzania biopaliw, z wyjątkiem samych biokomponentów, które są eksportowane – mówi Tomasz Pańczyszyn, sekretarz zarządu Krajowej Izby Biopaliw.

Ma być lepiej

- Pracujemy nad zmianą rozporządzenia, ale tylko w wąskim zakresie. Dążymy do tego, aby stawka akcyzy na biopaliwa samoistne (100 proc. biokomponent) została zmniejszona z 20 do 10 gr na litrze – mówi Jakub Lutyk, p.o. rzecznika prasowego w Ministerstwie Finansów.

Obniżenie podatku dla innych biopaliw nie jest możliwe, bo w tej chwili obowiązują już maksymalne dozwolone przez Unię Europejską ulgi.

Obniżenie stawek podatku akcyzowego jest zawsze interesujące jeśli chodzi o sytuację biopaliw. Obliczenie, jakie korzyści może ono przynieść jest jednak w tej chwili trudne – stwierdza Paweł Poręba z PKN Orlen.

Jaki wpływ na rynek paliw mogą mieć proponowane zmiany?

Prawda jest taka, że w Polsce i producenci, i kierowcy nastawili się na biopaliwa powstającego w drodze mieszania paliw konwencjonalnych z biododatkami. Zmiana podatku na biopaliwa samoistne nie będzie więc miała bezpośredniego przełożenia na rynek paliw. Szkoda, bo np. w Niemczech sytuacja jest odwrotna. Na mieszane biopaliwa nie ma zniżek. W specjalnie oznaczonych dystrybutorach sprzedawane są za to czyste biokomponenty, znacznie tańsze, bo nałożony na nie podatek jest minimalny. Kierowca tankując dozuje sobie ilość biokomponentu, po czym dolewa zwykłe paliwo i suma summarum oszczędza. Ze względu na złą politykę podatkową naszego rządu i brak wiedzy dotyczącej biopaliw jeszcze dużo czasu minie, zanim w Polsce biopaliwa staną się popularne.