Chemicznie Uzdatniany Węgiel Drzewny: Informacje o Biopaliwach i Biorafineriach
- Szczegóły
Kierunki rozwoju technologii wytwarzania biopaliw zostały wytyczone przez Europejską Strategiczną Agendę Badawczą (ESRA), która wraz z Planem Wykonawczym została przyjęta 31 stycznia 2008 r. na posiedzeniu członków Europejskiej Platformy Technologicznej Biopaliw. Dokumenty te zostały opracowane przez międzynarodowe grupy robocze z udziałem przedstawicieli Polskiej Platformy Technologicznej Biopaliw i poddane procesowi publicznych konsultacji w całej Europie.
Europejska Agenda Badawcza i Ścieżki Konwersji Biomasy
Agenda Badawcza precyzuje dwie ścieżki konwersji biomasy. Druga ścieżka konwersji bazująca na procesach biologicznych i chemicznych obejmuje:
- etanol i wyższe alkohole z cukrów zawierające biomasę (zastosowanie: paliwa transportowe z OZE lub jako komponenty benzynowe, E85);
- węglowodory z biomasy, otrzymywane z cukrów, wytworzone w skutek procesów biologicznych i/lub chemicznych (zastosowania: odnawialne paliwa transportowe do silników lotniczych i silników o zapłonie samoczynnym).
Oceniając udział biopaliw w dotychczasowym i przyszłym rynku paliwowym, należy dokonać oszacowania potencjału produkcyjnego paliw dla środków transportu pochodzenia roślinnego, z uwagi na możliwości surowcowe. Powinno ono również uwzględniać zaostrzające się wymagania środowiskowe.
Bardzo ważne jest to, że z punktu widzenia ograniczania emisji ditlenku węgla istotny aspekt stanowi ograniczenie puli surowcowej wykorzystywanej w produkcji biopaliw do obszarów, nad którymi można sprawować kontrolę, tj. w praktyce do rolnictwa Wspólnoty ponieważ w przeciwnym razie stosowanie biopaliw może doprowadzić do zwiększenia emisji CO2. Dodatkowo już obecnie obserwuje się tendencję do wycinania lasów deszczowych, aby powiększyć areał upraw roślin olejowych przeznaczonych na cele energetyczne.
Biorafinerie: Kompleksowe Układy Technologiczne
Biorafineria to kompleksowy układ technologiczny, łączący procesy konwersji biomasy i dalszego przetwarzania produktów tej konwersji na paliwa oraz związki chemiczne finalne bądź z przeznaczeniem do dalszych procesów. Stanowi więc odpowiednik zakładów przeróbczych ropy naftowej, przy czym zarówno surowce, jak i produkty z biorafinerii powinny stanowić znacznie mniejsze zagrożenia dla środowiska.
Przeczytaj także: Cena i eksploatacja oczyszczaczy powietrza
Wielokrotnie próbowano zdefiniować pojęcie biorafinerii, wskutek czego powstało wiele niepełnych lub różniących się od siebie definicji. Po wyłonieniu z nich najistotniejszych elementów, charakterystycznych dla tej nowej gałęzi przemysłowej, stworzono kompleksową definicję.
W biorafineriach stosuje się bardzo różnorodne surowce odnawialne, takie jak ziarna kukurydzy, pszenicy czy jęczmienia, rośliny oleiste, odpady z przemysłu rolno-spożywczego i leśnego, zrębki drewna i produkty z wycinki lasu, a także proso rózgowe czy wierzba energetyczna itp. Ostatnio do surowców biorafineryjnych zaliczane są także odpady organiczne, głównie komunalne, oraz wszelka odpadowa biomasa.
Jak widać na rysunku 1, surowcami biorafineryjnymi mogą być zarówno rośliny specjalnie do tego przeznaczone, jak i produkty uboczne przerobu innych substancji, a także produkty odpadowe z różnych gałęzi przemysłu. W celu realizacji procesów biorafineryjnych należy również dostarczyć energię, przy założeniu, że procesy muszą być egzotermicznymi. Jako efekt przerobu biorafineryjnego uzyskuje się pożądane produkty różnego rodzaju, a także energię.
W schemacie przedstawionym na rysunku 1 ubocznym skutkiem mogą być także substancje pozostałościowe (odpady). Stanowią one pozostałości, które przy aktualnym stanie wiedzy nie mogą być dalej racjonalnie przetworzone. Zakłada się, że optymalna biorafineria powinna być całkowicie bezodpadowa, ponieważ substancje te powinny być wykorzystywane chociażby jako wewnętrzne nośniki energii.
Jak wynika ze schematu na rysunku 2, pierwszym etapem procesów biorafineryjnych jest frakcjonowanie biomasy. W wyniku tego otrzymuje się frakcję celulozową, tłuszczową, białkową oraz węglowodanową. Przedstawiona na rysunku 2 kompleksowa koncepcja biorafinerii zakłada powszechność, a zatem opłacalność energetyczną (ekonomiczną) wielu procesów technologicznych. Niestety, przy współczesnym stanie wiedzy procesy te są w większości w fazie badawczej (laboratoryjnej).
Przeczytaj także: Filtracja wody węglem drzewnym: Szczegółowy przegląd
Rodzaje Biorafinerii
Istnieją różne typy biorafinerii, w tym:
- biorafinerie tzw. agrorafinerie, w których surowcem mogą być rośliny uprawne (rys. 3).
- biorafineria „zielona”, która wykorzystuje jedynie umownie „zielone” części rośliny jako substraty (rys. 4).
- lignorafineria, której substrat wsadowy stanowią substancje organiczne bogate w lignocelulozę (rys. 5).
Biomasa dzielona jest na dwie umowne „platformy” - cukrową i gazu syntezowego. Surowce cukrowe przekształcane są na drodze przemian chemicznych z wydzieleniem odpadów, natomiast gaz syntezowy uzdatniany jest metodami termiczno-chemicznymi. Produktem końcowym tych procesów są paliwa, substancje chemiczne, polimery a także inne materiały. W procesach tych produkowana jest energia w kogeneracji (rys. 6).
Regulacje Prawne
- Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 443/2009 z 23 kwietnia 2009 r.
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z 23 kwietnia 2009 r.
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/29/WE z 23 kwietnia 2009 r.
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/30/WE z 23 kwietnia 2009 r.
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/31/WE z 23 kwietnia 2009 r.
- Decyzja Parlamentu Europejskiego i Rady nr 2009/406/WE z 23 kwietnia 2009 r. w sprawie wysiłków podjętych przez państwa członkowskie, zmierzających do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w celu realizacji do 2020 r.
Przeczytaj także: Akwarium morskie: filtracja węglem
tags: #węgiel #drzewny #uzdatniany #chemicznie #informacje
