Készítette: Tálos Ádám Környezettan Bsc szakos hallgató Témavezető: Dr. Pasinszki Tibor, egyetemi tanár Szervetlen Kémiai Tanszék Kémiai Intézet
1. Bevezetés, környezeti probléma megfogalmazása, mobilitás hatásai, célok 2. Bioüzemanyagok alaptípusai, generációk 3. Bioüzemanyagok jelenlegi és jövőbeni helyzete (EU ill. Magyarország) 4. Biotechnológiai úton előállított üzemanyagok (technológia, kilátások) 5. Összefoglalás, következtetések
Környezeti probléma megfogalmazása, célkitűzés Mobilitás nélkülözhetetlensége, hatásai a környezetre Létezik-e olyan alternatíva, amely: - fosszilis üzemanyagokat felváltja - olcsóbb megoldást nyújt az emelkedő olajárak végett - energiabiztonságot szolgáltat
Alaptípusok: - alkoholok (pl.etanol; butanol) - éterek (pl.metil-tercier-butil éter, MTBE) - észterek (pl. biodízel; zsírsavmetilészterek, FAME)
Előállítási mód lehet: - vegyipari szintézis útján - biotechnológia úton (pl. fermentáció v. erjesztés) Halmazállapot szerint: - szilárd (brikett, pellet) - folyékony (bioetanol) - gáz (biogáz, biohidrogén)
Első generáció: - élelmiszernövényekből (pl. gabona, cukorrépa), nem gazdaságos Második generáció: - lignocellulóz-alapú nyersanyagokból Harmadik generáció: - algák közreműködésével,olaj kinyerése Negyedik generáció: - biohidrogén, biometanol
EU-s irányelv (RED, 2009) Célja: károsanyag-kibocsátási határértékek betartásának lehetővé tétele specifikus módon ill. megújuló energiaforrások nagyobb arányú felhasználása Előírás: 1) összes en. 20% 2020-ig 2) üzemanyag 10% 2020-ig 3) biomassza/kőolaj 35-ről 60% 2018-ig
Hazai helyzet: (NFM: 2011) - jó adottságok - összes 10%-a első gen. üzemanyagból - második gen. megjelenése tovább növeli szezonalitás fgv.-ben Probléma a felhasználásban: - motortechnikai jellegű problémák! - elsősorban tömegközlekedésben - kötelező bekeverési arány:min. 4,8 V% - csökkentett adómérték
1. Biometanol: - a legegyszerűbb bioalkohol - Képlete: CH 3 OH - nem számottevő felhasználás - hasonló, mint az etanol, de: - korrozívabb, kevesebb hatóanyagtart. Reakcióegyenlet:
- Metanol előállítás mikrobiotikus megfelelője: A reakciót katalizáló enzim (metánmonooxigenáz) egy metanotróf baktérium által bioszintetizált többkomponensű enzimrendszer, amely a metánt használja, mint energia- és szénforrás. (WACKETT, L. P. 2008)
2. Bioetanol: (C 2 H 5 OH) - világ legnagyobb mennyiségben termelt bioüzemanyaga - 1840: N. A. Otto - 1894: Németo.,Franciao.; belső égésű - korai idők: oktánszámnövelő adalékanyag - kőolajtól való függés+magas piaci árak Feltétel: - jó klimatikus környezet+területi adottság
A bioetanol átlagos előállítási költsége Európában és néhány országban 2004-ben (HANCSÓK J. et al. 2006/b)
A legnagyobb bioetanolelőállító országok 2004-ben
Reakcióegyenlet: Alkalmazás a gyakorlatban: - adalékanyag (20-22%) - tisztán és E85 (Svédo.,USA) - FFV (Flexible Fuel Vehicle) Hátránya: - szállíthatóság - vízzel való elegyedés - alacsonyabb energiatartalom (0,65:1)
alapanyag:- cukornád, cukorrépa 3-féle előállítási mód: - kukorica, búza, burgonya - gabonaszárak, szalmák stb. - egyszerű cukrokból erjesztéssel - keményítőből hidrolízist követő erjesztéssel - cellulózból speciális előkészítés és hidrolízis utáni erjesztéssel
Gyártásnál leggyakrabban használt mikrobiális szervezet: - Saccharomyces cerevisiae élesztőgomba - Zymomonas mobilis baktérium+oltóanyag Hátránya: - magas a fajlagos villamos- ill. hőenergia igénye
3. Biobutanol: (C 4 H 9 OH) - benzinéhez hasonló tulajdonságok - etanolhoz képest jobb - nem korrozív - nem elegyedik vízzel nem kell külön szállítani - nem gazdaságos a gyártása
Gyártása megfelel az etanolénak, különbség az enzim alkalmazása Nyersanyag: lignocellulóz biomassza Viszonylag magas fajlagos költség: - desztillációs, extrakciós és kihajtásos (sztrippelés) technológia ABE(aceton-butanol-etanol) fermentáció: - Clostridium acetobutylicum baktérium 2 lépés: - savképzés;acil-koenzim A szintetáz - szolventogenezis;butiril-foszfát (BuP)
jelenleg még nem létezik ideális üzemanyag jövőben nagyobb választék, függés csökkentése algákkal történő üzemanyaggyártás hidrogénhajtású autók bevezetése távoli biobutanol a jövő üzemanyaga?