FOLYÉKONY BIOÜZEMANYAGOK Dr. DÉNES Ferenc BIOMASSZA HASZNOSÍTÁS BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2016/10/03 Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 1
TARTALOM Bevezetés Bioetanol Biodízel Egyéb folyékony bioüzemanyagok Összefoglalás Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 2
BEVEZETÉS Bioüzemanyag: állati vagy növényi biomasszából előállított üzemanyag. Folyékony bioüzemanyag: folyékony fosszilis üzemanyagok részleges vagy teljes helyettesítője. Fő típusok: Bioetanol Biodízel Egyéb folyékony bioüzemanyagok: pl. metanol, butanol, szénhidrogének Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 3
BEVEZETÉS Első generációs bioüzemanyag: cukorból, keményítőből, növényi olajokból. Második generációs bioüzemanyag : lignocellulózból, fahulladékból, mezőgazdasági maradékokból és hulladékokból A biomassza szállítható bioüzemanyaggá való átalakításához biológiai, fizikai és kémiai műveletek sora szükséges. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 4
BEVEZETÉS Előnyök: CO 2 semleges üzemanyagok: a tüzelés során keletkező CO 2 mennyisége = a növény által megkötött CO 2 mennyisége parlagon fekvő területek hasznosítása több munkahely a mezőgazdaságban és kapcsolódó ipari szegmensben kisebb függőség az olajkitermelő országoktól kisebb károsanyag-kibocsátás (CO, SO 2, C x H y, aromások) Hátrányok: nagy energiaigényű gyártás (a termőföldtől a benzinkútig) A bioüzemanyagok gyártása is terhelheti a környezetet. növekvő élelmiszerárak hagyományos motorok módosítása szükséges Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 5
BIOETANOL Definíció: A bioetanol főként etilalkoholból álló üzemanyag, amelyet megújuló energiaforrásokból (növényekből) állítanak elő annak érdekében, hogy részben vagy egészben helyettesítse a fosszilis eredetű üzemanyagokat. illékony gyúlékony színtelen folyadék Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 6
BIOETANOL Története: Az első Otto-motor: - Nikolaus August OTTO (GER), 1876 - üzemanyag: etanol Ford T Model: Kezdetben etanol üzemű motorral készült. Majd: a kőolajból készült üzemanyagok kiszorították. Az 1973-as olajválságot követően: intenzív kutatások a megújuló energiaforrások területés. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 7
BIOETANOL Nyersanyagok: cukornád kukorica cukorrépa szalma búza gyapot Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 8
BIOETANOL Gyártási folyamat: 1. Nyersanyag őrlése 2. Keményítő átalakítása cukorrá Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 9
BIOETANOL 3. Erjesztés Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 10
BIOETANOL 4. Desztilláció 5. Dehidratáció Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 11
BIOETANOL Első generációs eljárás: pl. kukoricaszem keményítő cukor etanol Második generációs eljárás : cellulóz erjesztése: bármilyen növényi biomassza cellulóz cukor etanol pirolízis: bármilyen növényi biomassza pyrolízisolaj vagy szintézisgáz (CO+H 2 ) metanol, etanol stb. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 12
BIOETANOL Felhasználás: magasabb oktánszám (108) nagyobb teljesítmény alacsonyabb fűtőérték 20%-kal magasabb fogyasztás módosítás nélküli motorokban: max. E15 USA: főleg E10 flexibilis üzemanyagú jármű: tiszta benzintől (E0) az E85-ig, 2009-től: E15, amely bármely 2001 után gyártott személyautóhoz használható. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 13
BIOETANOL Brazília: Tiszta benzin nem is kapható. min. E25 1979 óta kaphatók E100 járművek. E100: vizes etanol (5 V/V% víz) EU: min. E5 2011-től: E10 (opcionális) E85 (nem túl elterjedt) Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 14
BIOETANOL Gazdasági vetület A legelterjedtebb: Brazíliában (Programa Nacional do Álcool, 1975) 50%-os részesedés a benzinpiacon A legnagyobb gyártó: USA Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 15
BIOETANOL Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 16
BIOETANOL Valóban gazdaságos? Energiamérleg = = EtOH-ból kinyert energia/előállításra fordított energia USA: 1,3-1,6 BRA: 8-10 A nagy eltérés okai: cukorrépa kukorica E100: nincs dehidratáció keverékek: dehidratáció szükséges 2. generációs módszerek energiamérleg javulása Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 17
BIODÍZEL Definíció: A biodízel észter alapú, dízelmotorokhoz használatos üzemanyag, amelyet növényi olajok és egyértékű alkoholok (főleg metanol) kémiai reakciójával állítanak elő. Alkalmazható magában vagy gázolajjal keverve. Többféle, hasonló komponens keveréke: Példák: metiloleát (C 19 H 36 O 2 ) metilerukát (C 23 H 44 O 2 ) Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 18
BIODÍZEL Története: Az első dízelmotor: Rudolf Diesel (GER), 1897 üzemanyag: mogyoróolaj Ford T Model: flexifuel autó, akár gázolajjal is képes volt üzemelni Majd: a kőolajból készült üzemanyagok kiszorították. II. vh., GER & UK: üzemanyaghiány kísérletek olajos magvakból kinyert olajokkal Az 1973-as olajválság után: intenzív kutatások a biodízelek terén, főként: BRA, USA, GER Európában elterjedtebb, mint Amerikában. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 19
BIODÍZEL Nyersanyagok: repcemag (EU) napraforgómag (US) szójabab (US) használt állati zsír jatrophamag algák sütőolaj Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 20
BIODÍZEL Gyártási folyamat: magok préselése tokoferol (E-vitamin) és szabad zsírsavak eltávolítása átészterezés Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 21
BIODÍZEL glicerin eltávolítása (dekantálás vagy vizes mosás) metanol eltávolítása desztillációval katalizátor közömbösítése Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 22
BIODÍZEL Felhasználás: B5: bármely dízelmotorhoz megfelelő. Károsíthatja a gumitömítéseket. Magasabb viszkozitás és magasabb dermedéspont adalékok vagy fűtött üzemanyag-vezeték alkalmazása alacsonyabb fűtőérték +10%-kal magasabb fogyasztás GER: min. B7 Gazdasági vetület: A legnagyobb gyártók: GER, FRA Számos országban: alacsonyabb adók a biodízelre a fogyasztás ösztönzéseként. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 23
EGYÉB FOLYÉKONY BIOÜZEMANYAGOK Biomassza elgázosítás: magas T + O 2 -szegény környezet: bármely biomassza CO + H 2 Fischer-Tropsch szintézis: CO + H 2 szénhidrogének + víz eredet: GER, 1925 Lehetséges nyersanyagok: eredetileg: szén, földgáz most: biomassza Hidrogénezett növényi olaj (HVO) Növényi olaj+ H 2 szénhidrogén Dízel üzemanyagként használható. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 24
ÖSSZEFOGLALÁS A bioüzemanyagok nem jelentenek azonnali megoldást: Költséges gyártás Energiamérleg: gyakran éppen hogy csak pozitív. Jelentős környezeti és gazdasági hatások Nem cél, hogy annyi bioüzemanyagot gyártsunk, amennyit csak tudunk. (olajpálma esőerdők) Versenyképesség: állami támogatással Megfelelő gazdasági környezet szükséges (pl. Brazília). További technológiai fejlesztések szükségesek. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 25
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 26