Szennyezett területeken biofinomításra alkalmas növényi alapanyagok előállításának életciklus vizsgálata

Átírás

1 Szennyezett területeken biofinomításra alkalmas növényi alapanyagok előállításának életciklus vizsgálata Bodnárné Sándor Renáta - Garamvölgyi Ernő Bay-Logi

2 A BIOFINOM projekt Stratégiai cél: olyan eljárás kifejlesztése, amely lehetővé teszi a különböző típusú szennyezett területek fenntartható gazdasági hasznosítását. Partnerek: Elgoscar2000Kft. Budapest Bay Zoltán Közalapítvány: Bay-Logi Miskolc, Bay-Bio Szeged Biocentrum Kft. Gyöngyösoroszi Debreceni Egyetem DE-ATC Karcag Támogató: Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal Alkalmazott eljárások: Fitoremediáció: szennyezett barnamezős területek speciális növények telepítésével történő kármentesítése Biofinomítás: biomasszából vegyipari alapanyagok kivonása

3 Az elemzés célja Gyöngyösoroszi Debrecen Debreceni volt honvédelmi katonai repülőtér szén-hidrogénnel szennyezett területe Gyöngyösoroszi mellett a volt ércbánya területéhez tartozó Toka patak partja, mely nehézfémekkel szennyezett 15 lágy-és fás szárú növényből a 2 került kiválasztásra Sáfrányos szeklice Róna 1 silócirok Az elemzés célja: A Biofinom projekt keretein belül próbajelleggel előállított bioetanol / sáfrányos szekliceolaj gyártási folyamatának részletes környezeti hatás elemzése. Funkcióegység: 1 liter előállított bioetanol/szekliceolaj

4 Kísérleti helyszín

5 Kísérleti helyszín

6 Rendszerhatárok Kibocsátások a környezetbe (emissziók, hulladékok, energia) Talaj előkészítés Vetés Tápanyagpótlás Növényápolás Betakarítás Darálás Préselés Fermentálás Desztillálás Vákuumszűrés Bioetanol Előkészítés Tisztítás Szeparáció Extrakció Bepárlás Szeklice olaj Természeti erőforrások használata Rendszerhatárok: cradle to gate bölcsőtől a gyárkapuig, azaz a növénytermesztéstől a növény szállításán keresztül a növény feldolgozásáig. (Az előállított termék, valamint a melléktermék felhasználása a rendszerhatáron kívül esik, ennek környezeti hatásaival nem foglalkozunk.)

7 Technológia

8 Bioetanol előállítás

9 Adatgyűjtés

10 Életciklus szakasz modellek Tápanyagpótlás_cirok_Gyoroszi GaBi 4 proc ess plan: M ass [k g] üzemanyag Tápanyagpótlás-Gyöngyösoroszi X Ammónium nitrát szállító jármű p üzemanyag Monoammónium foszfát szállító jármű p üzemanyag tápanyagpótlás p

11 Bioetanol előállítás elemzése 100,00% Cirok termesztés normalizált értékei, összehasonlító diagramm 100,00% Az életciklus szakaszok normalizált értékei, összahasonlító diagramm 90,00% 80,00% 50,00% 70,00% 60,00% 50,00% 0,00% AP EP GWP ODP POCP ADP (MJ) HTP MAETP FAETP TETP 40,00% -50,00% 30,00% 20,00% -100,00% Debrecen Növénytermesztés Debrecen Szállítás 10,00% Debrecen Feldolgozás 0,00% AP EP GWP ODP POCP ADP (MJ) HTP MAETP FAETP TETP Debrecen Talajelokészítés Debrecen Vetés Debrecen Tápanyagpótlás Debrecen Növényápolás Debrecen Betakarítás Gyöngyösororszi Talajelokészítés Gyöngyösororszi Vetés Gyöngyösororszi Tápanyagpótlás Gyöngyösororszi Növényápolás Gyöngyösororszi Betakarítás -150,00% -200,00% 100,00% Gyöngyösororszi Növénytermesztés Gyöngyösororszi Szállítás Gyöngyösororszi Feldolgozás Cirok feldolgozás normalizált értékei, összehasonlító diagram 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% AP EP GWP ODP POCP ADP (MJ) HTP MAETP FAETP TETP Debrecen Darálás Debrecen Fermentálás Debrecen Desztillálás Debrecen Szárítás Debrecen Brikettálás Gyöngyösororszi Darálás Gyöngyösororszi Fermentálás Gyöngyösororszi Desztillálás Gyöngyösororszi Szárítás Gyöngyösororszi Brikettálás

12 Normalizálás, súlyozás Bioetanol előállítás Súlyozás, CML 2001 Hatáskategória súly ADP 1,5 AP 2 EP 7 GWP 10 ODP 3 POCP 3

13 A szeklice-termesztés szakasz normalizált értékei hatáskategóriánként Szekliceolaj előállítás összehasonlító elemzése 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% AP EP GWP ODP POCP ADP (MJ) HTP MAETP FAETP TETP Talajelokészítés Vetés Tápanyagpótlás Növényápolás Betakarítás A feldolgozás szakasz normalizált értékei hatáskategóriánként (Debreceni szeklice termesztés) 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% AP EP GWP ODP POCP ADP (MJ) HTP MAETP FAETP TETP Darálás Extrakció Desztilláció Bepárlás Szárítás Brikettálás

14 (kg CO2-Equiv.) (kg CO2-Equiv.) (kg CO2-Equiv.) GWP Globális felmelegedési Potenciál - Szeklice Global Waring Potetial Növénytermesztés Szállítás Feldolgozás GWP 100 years Teljes életciklus - szeklice - Debrecen kg CO2-Equiv. Növénytermesztés Szállítás Feldolgozás Anyagáram 1,12E+01 1,58E+00 1,00E+01 Erőforrások -2,11E+01-2,79E-04-5,96E-03 Megújúló erőforrás -2,11E+01-2,79E-04-5,96E-03 Szén-dioxid -2,11E+01-2,79E-04-5,96E-03 Légszennyezés 3,22E+01 1,58E+00 1,00E+01 Szervetlen szennyezők 3,05E+01 1,54E+00 8,96E+00 Szén-dioxid 2,34E+01 1,46E+00 8,93E+00 Szén-dioxid (biotikus) 8,98E-03 7,02E-02 9,40E-04 Kéjgáz 7,13E+00 6,96E-03 3,00E-02 Kén-hexafluorid 1,01E-06 1,72E-08 9,81E-07 Szerves légszennyezők 1,69E+00 3,75E-02 1,04E+00 Szénhidrogének 0,00E+00 0,00E+00 7,39E-02 Metán 1,68E+00 3,75E-02 9,53E-01 Szerves organikus szénvegyületek 3,70E-05 1,25E-06 4,14E Global Waring Potetial - Szeklice növénytermesztés szakasz 4,5 4 3,5 3 Global Waring Potetial - Szeklice feldolgozás 5 2, Talajelokészítés Vetés Tápanyagpótlás Növényápolás Betakarítás Növénytermesztés 2 1,5 1 0, Darálás Extrakció Desztilláció Bepárlás Szárítás Brikettálás

15 Következtetések A cirok és a sáfrányos szeklice növények életciklus elemzésének vizsgálata során három életciklus szakasz került részletezésre. Mindkét növény esetén a három szakasz viszonylatában a növényszállítás szakasz nem volt jelentős, a másik két szakaszban voltak környezetterhelő részek: növénytermesztésnél a tápanyagpótlás, míg a feldolgozásnál a melléktermék előállításában szerepet játszó szárítás és brikettálás. A fő termékeknél, a bioetanol gyártásnál a fermentálás, míg a szekliceolaj gyártásnál az extrakció adta a hatásnövelő értékeket. Összehasonlító elemzés során a ciroktermesztés két helyszíne: debreceni és a gyöngyösoroszi terület került összevetésre. Az összes hatáskategória tekintetében a Gyöngyösorosziban termesztett cirok és annak feldolgozása okozott magasabb környezeti hatást, a talaj és a növény minősége miatt. Az életciklus elemzés során környezeti hatások szempontjából feltárt gyengepontok alapot biztosítanak ezen folyamatok későbbi változtatására, illetve nagyüzemi tervezés során beszámíthatók a környezethatékonyabb rendszer kialakítása érdekében.

16 Köszönöm figyelmüket! Bodnárné Sándor Renáta Garamvölgyi Ernő Bay Zoltán Közhasznú Nonprofit Kft. Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet