A biomassza, mint energiaforrás. Mit remélhetünk, és mit nem?

Átírás

1 MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Budapest II. Pusztaszeri út A biomassza, mint energiaforrás. Mit remélhetünk, és mit nem? Várhegyi Gábor

2 Biomassza: Biológiai definíció: természetes eredető, nem fosszilis szerves anyag Technikai definíció: a fentiekbıl megújuló alapanyagként energiatermelésre és vegyipari célokra használt ill. használható rész. A felhasznált biomassza zöme (valamint a rendelkezésre álló biomassza zöme is) növényi eredető. Az elıadásban csak ezekkel foglalkozunk.

3 A fı ok: a légkör magas és növekvı CO 2 tartalma.

4 A biomassza alapú energiatermelés fontos eszköz a széndioxid-emisszió csökkentésére. Természetesen nem oldhatja meg önmagában az emberiség energiaellátással és széndioxid-emisszióval kapcsolatos gondjait, csak mérsékelheti. Mivel más olyan módszer sem ismert, amely egyedül megoldaná ezeket a gondokat, több alternatív energiaforrás egyidejő kiaknázása/felhasználása, valamint az energiaigény mérséklése szükséges. A megújuló energiaforrások spektrumában költségei kedvezınek tekinthetık, bár a fosszilis energiánál többnyire drágább. Vannak további, járulékos elınyei is, amelyekbıl hármat emelnék ki.

5 Azoknak a földeknek a hasznosítása, ahol a mezıgazdasági termelés más formái nem kifizetıdıek

6 Lehetne helyette ez is...

7 Munkahelyek teremtése ott, ahol erre a leginkább szükség van

8 Világgazdasági folyamatok:

9 Miért van szükség intenzív kémiai kutatásfejlesztésre a területen? A költségek leszorítása Több alkalmazásnál az összesített CO 2 mérleg kedvezıtlen... A kutatások célja: A meglévı eljárások hatékonyságának növelése Új eljárások kifejlesztése...

10 Kutatócsoportunkban azt vizsgáljuk, mi történik hı hatására a növényi biomassza anyagokban. Okok: A hıbomlási folyamatok a hasznosítás során fontos szerepet játszanak (égetés, faszéngyártás, elgázosítás, pirolízis) Információ nyerhetı a növényekben lévı anyagokról, szennyezıkrıl Megismerhetık és jellemezhetık a biomassza termékek hasonlóságai és különbségei Eljárások szilárd fázisú közti termékei és végtermékei vizsgálhatók. Ez elısegíti a lezajló folyamatok mélyebb megértését, az eljárások paramétereinek optimális megválasztását, és a melléktermékek hasznosíthatóságának felderítését....

11 Fıbb témáink, 1 Energia ültetvények terményeinek valamint erımővi tüzelıanyagoknak a vizsgálata. Célok: A hıbomlási folyamatok eddiginél pontosabb megértése. A termékek hasonlóságainak és különbségeinek felderítése. Az égés egyik fıfolyamatának, az elszenesedett szilárd maradék (char) kiégésének vizsgálata. (Hazai és nemzetközi együttmőködések, valamint OTKA pályázatok.)

12 Fıbb témáink, 2 A biomassza alapú folyékony üzemanyagok termelésének összesített CO 2 mérlege általában nem kedvezı. Néhány esetben még azt is vitatják, hogy az elıállításra összesen ráfordított fosszilis energia kisebb-e, mint a termékbıl nyerhetı energia. Több lehetıség is van hatékonyabb módszerek kifejlesztésére. Az egyik az, hogy cellulóz rostokból enzimes hidrolízissel állítunk elı fermentálható cukrokat. Ebben a témakörben a szilárd fázisú közti termékeknek, valamint a melléktermékeknek a vizsgálatát végezzük. A másik lehetıség az, hogy a biomassza alkalmas módon történı hevítésével közvetlenül olajszerő terméket nyerünk. Ebben a témakörben a feladatunk olyan katalizátorok tesztelése, melyekkel kedvezı tulajdonságú termék nyerhetı. (Hazai és nemzetközi együttmőködések, valamint EU K+F és OTKA pályázatok.)

13 Fıbb témáink, 3 Azonos energiatartalomra számítva az ipari minıségő faszén nagykereskedelmi ára már azonos a kıolajéval. Ha találunk olyan módszereket, mellyel a faszén a kıolajszármazékokkal azonos használati értékő motorhajtóanyag lehet, akkor állami dotáció nélkül is versenyképes biomassza hasznosítást nyerünk. Természetesen a faszén alkalmazása csak akkor csökkentheti a légkörbe kerülı szén-dioxid mennyiségét, ha a termelés, szállítás és felhasználás összesített energiamérlege pozitív. Ma már létezik olyan faszéngyártási eljárás, amely kis energiaráfordítással százalék kihozatallal állít elı faszenet.

14 Hozzájárulásunk a biomassza faszénként történı alkalmazásához: Amerikai partnerünkkel évtizedes munkában vizsgáltuk alapkutatás szinten a faszén nagy kitermeléssel történı elıállításának módját. EU LIFE projekt keretében vizsgáltuk a faszenek tárolásának és szállításának problémáit, és az öngyulladást okozó tényezıket. A XIX században Rudolf Diesel eredetileg szénporra fejlesztette ki és szabadalmaztatta az elsı dízel motort. A faszén az ásványi szeneknél alkalmasabb e célra (tisztább és reaktívabb). Elképzelhetı, hogy faszén porral vagy faszén por tartalmú emulzióval mőködı gazdaságos motorok fejleszthetık ki. Ehhez mi nagy kitermeléssel nyert faszénporok égéskinetikáját vizsgáltuk, különös tekintettel a reaktivitást befolyásoló tényezıkre.

15 Hozzájárulásunk a biomassza faszénként történı alkalmazásához: Elvileg lehetséges olyan üzemanyagcella megvalósítása, amelyben a faszén elégése (pontosabban a C + O 2 = CO 2 reakció) szolgáltat elektromos energiát. Közremőködtünk az ezen az elven mőködı, biomassza faszenet használó üzemanyagcella kidolgozásában, és egyik munkatársunk társzerzıje az errıl szóló közleménynek.

16 Összefoglalás: A biomassza alapú energiatermelés önmagában nem oldhatja meg az emberiség energiaellátással és széndioxidemisszióval kapcsolatos gondjait, de fontos tényezı. A biomassza energia jelenleg még drágább a fosszilis energiánál. Emellett több alkalmazásnál az összesített CO 2 mérleg kedvezıtlen. Intenzív K+F tevékenység szükséges. Kutatócsoportunk sikeresen vesz részt olyan K+F tevékenységekben, amelyek új típusú biomassza hasznosítási eljárásokat alapoznak meg.