Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov ES

Predmet: Chémia

Trieda: II.A

Školský rok : 2015/2016

ROČNÍKOVÁ PRÁCA

Biomasa

konzultant:

Mgr. Anna Demčáková autor :

Sarah Belejová

Prešov

ročník štúdia : druhý

Meno a priezvisko žiaka: Sarah Belejová Predmet: Chémia Konzultant: Mgr. Anna Demčáková Trieda: II.A Školský rok : 2015/2016 ____________________________________________________________________________

Biomasa

_________________________________________ Dátum odovzdania práce: ..................................................................... Dátum prezentácie – obhajoby: ............................................................ Celkové hodnotenie práce komisiou: .................................................... Členovia komisie: .....................................................................

....................................................................

.....................................................................

Čestné vyhlásenie Vyhlasujem, že celú ročníkovú prácu na tému „Biomasa“ som vypracoval/a samostatne, s

použitím uvedenej literatúry. Som si vedomý zákonných dôsledkov, ak v nej uvedené údaje

nie sú pravdivé.

Prešov, 29.apríla 2016

.......................................... vlastnoručný podpis

Poďakovanie

Ďakujem konzultantke tejto práce Mgr. Anne Demčákovej za poskytnuté rady, a takisto

by som sa chcela poďakovať RNDr. Silvii Dolinskej, PhD. a Ústavu geotechniky SAV

v Košiciach, za usmernenie, pomoc a možnosť realizovať časť mojej práce na pôde ich

ústavu.

ABSTRAKT Belejová, Sarah:Biomasa.- Evanjelická spojená škola v Prešove.

Organizačná zložka : Evanjelické kolegiálne gymnázium.

Konzultant ročníkovej práce: Mgr. Anna Demčáková.- Prešov (ESŠ-EKG), 2016, 26

strán.

Cieľom ročníkovej práce bolo charakterizovať biomasu ako obnoviteľný zdroj energie,

bližšie priblížiť jej spracovanie, silné stránky, jej význam a možnosti využitia na

Slovenku. Praktická časť práce je zameraná na proces extrakcie biomasy výliskov repky

olejnej. Práca je rozdelená do piatich kapitol. Úvodná kapitola všeobecne charakterizuje

biomasu, nasledujúca hovorí o jej premene na energiu. V ďalšej kapitole sa zameriavame

na silné stránky biomasy. Následne opisujeme možnosti využitia biomasy na Slovensku.

Záverečná kapitola je praktická časť kde je stručne opísaný proces mikrovlnnej extrakcie

biomasy z výliskov repky olejnej, krátky opis využitia mikrovlnnej energie pri spracovaní

biomasy a charakteristika mastných kyselín ktoré získaný extrakt obsahuje.

Kľúčové slová: biomasa, obnoviteľný zdroj energie, extrakcia, význam, spracovanie,

energia, využitie

Úvod

Biomasa je prvý zdroj energie, ktorý začal človek využívať. Drevo, suchá tráva a

tŕstie boli pravdepodobne prvými zdrojmi energie a teplo jej prvou formou, ktorú človek

najskôr náhodne a postupne aj systematicky začal ovládať vo svoj prospech. Postupne ju

síce čiastočne začala nahradzovať fosílna forma biomasy (predovšetkým uhlie, plyn a

ropa), stále však tvorí v niektorých krajinách základný zdroj energie. Cieľom práce bolo

priblížiť tento obnoviteľný zdroj energie a poukázať na možnosti jeho využitia. Úvodná

kapitola všeobecne charakterizuje biomasu, nasledujúca hovorí o jej premene na energiu.

V ďalšej kapitole sa zameriavame na silné stránky biomasy. Následne opisujeme

možnosti využitia biomasy na Slovensku. Záverečná kapitola je praktická časť, kde je

stručne opísaný proces mikrovlnnej extrakcie biomasy z výliskov repky olejnej, krátky

opis využitia mikrovlnnej energie pri spracovaní biomasy a charakteristika mastných

kyselín, ktoré získaný extrakt obsahuje.

Túto tému sme si vybrali z viacerých dôvodov. Jedným z nich bol náš záujem

o problematiku neobnoviteľných zdrojov energie. Je všeobecne známe, že neobnoviteľné

zdroje energie, akými sú napríklad fosílne palivá, sa míňajú, a že o niekoľko rokov ich

zásoby nebudú dostačujúce. Preto sme sa chceli dozvedieť viac o tom, aké možnosti nám

v rámci energetiky ponúka biomasa, aké sú jej výhody a nevýhody a aký je jej potenciál

v globálnej, ale aj lokálnej sfére. Bližšie sme sa zameriavali aj na spracovanie biomasy

a jeho vplyv na atmosféru. Zaujímalo nás tiež, čo všetko patrí pod všeobecný pojem

biomasa, aké odvetvia tam nachádzame a ktorý druh biomasy je energeticky

najvýhodnejší a najčastejšie využívaný.

Metodika práce a zdroje informácií

Pri zostavovaní ročníkovej práce sme využili viacero metód. Zameriavali sme sa

hlavne na štúdium odbornej literatúry, následne sme vyhľadávali internetové zdroje. Pri

informáciách získavaných z internetu sme si dávali pozor, aby informácie boli dôveryhodné

a kvalitne podložené. Väčšinu materiálov k ročníkovej práci tvoria podklady, literatúra

a dokumenty poskytnuté Ústavom geotechniky SAV v Košiciach, kde bola časť uvedenej

práce aj realizovaná. Informácie z kníh mali dostatočnú váhu na vytvorenie tejto ročníkovej

práce. Zoznam bibliografický odkazov je uvedený za záverom práce.

Obsah

Metodika práce a zdroje informácií .......................................................................................... 7

Obsah ........................................................................................................................................... 8

1 Biomasa ................................................................................................................................ 9

1.1 Základné členenie biomasy ............................................................................................. 10

1.2 Zdroje biomasy ................................................................................................................. 10

1.3 Plodiny vhodné na výrobu biomasy .................................................................................. 11

2 Premena biomasy na energiu ................................................................................................ 13

2.1 Termochemické spracovanie ............................................................................................. 13

2.1.1 Priame spaľovanie ...................................................................................................... 13

2.1.2 Splyňovanie biomasy ................................................................................................. 14

3 Silné stránky biomasy ............................................................................................................ 15

3.1 Význam biomasy ako energetického zroja ....................................................................... 16

4 Možnosti využitia biomasy na Slovenku .............................................................................. 17

4.1 potenciál využitia biomasy na Slovensku ......................................................................... 17

4.2 Riziká pri využívaní biomasy ............................................................................................ 18

4.2.1 Bariéry pre intenzívnejšie využitie biomasy na Slovensku ........................................ 19

4.3 Zhrnutie potenciálu a využitia ....................................................................................... 19

5 Experimentálna časť .............................................................................................................. 21

5.1 Postup a materiál ............................................................................................................... 21

5.1.1 Využitie mikrovlnnej energie pri spracovaní biomasy .............................................. 22

5.2 Výsledky ........................................................................................................................... 22

5.3 Mastné kyseliny ................................................................................................................ 23

5.3.1 Kyselina palmitová..................................................................................................... 23

5.3.2 Kyselina stearová ....................................................................................................... 23

5.3.3 Kyselina olejová ......................................................................................................... 23

Záver práce ................................................................................................................................ 25

Zoznam bibliografických odkazov ........................................................................................... 26

Knižné zdroje: ..................................................................................................................... 26

Elektronické zdroje: ............................................................................................................ 26

1 Biomasa

Biomasou nazývame všetku organickú hmotu, ktorá vznikla pomocou fotosyntézy

alebo hmotu domáceho pôvodu. Vznikla na princípe konzervovania slnečnej energie do

chemických väzieb, ktorú vďaka fotosyntéze rastliny premenili na organickú hmotu.

Týmto pojmom je často označovaná rastlinná biomasa využiteľná na energetické účely

ako obnoviteľný zdroj energie. Vyznačuje sa vysokou výhrevnosťou, nízkou

popolnatosťou a neobsahuje síru. Z hľadiska emisií sa biomasa považuje za neutrálne

palivo, nakoľko pri jej spaľovaní sa uvoľní iba toľko CO2, koľko rastlina počas svojho

rastu prijala.1 Pri spaľovaní biomasy opätovne získavame energiu uskladnenú v

chemických väzbách, ktorá je následne premenená na užitočnú formu energie, akou je

tepelná, elektrická energia alebo pohonné hmoty pre motorové vozidlá. Kedže biomasa

je látkou rastlinného pôvodu, je v každom čase využiteľným, skladovania schopným a

užitočným negeneratívnym nosičom energie. Veľkou výhodou biomasy je fakt, že je

domácim palivom, a teda môže prispieť k riešeniu ekonomicko-sociálnej situácie v

znevýhodnených regiónoch Slovenska. Prostriedky na výrobu tepla zostanú v regióne, a

tým jej využívanie pomáha aj pri riešení nezamestanosti. Biomasa v podobe drevných či

poľnohospodárskych odpadov a špeciálne pestovaných energetických rastlín predstavuje

vo svetovej i našej energetike perspektívny primárny zdroj energie. V blízkej budúcnosti

možno predpokladať výrazné zväčšenie jej podielu na energetickom trhu.

___________________________________________________________________________________

1 VITÁZEK I.: Využitie energie z biomasy In: Agrobioenergia časopis pre združenie pre poľnohospodársku biomasu

2007, roč. 2, č.4, s 21.

1.1 Základné členenie biomasy

Podľa zdrojov vzniku sa biomasa delí na lesnú biomasu, poľnohospodársku

biomasu, odpady z drevospracujúceho priemyslu a komunálny odpad. Ku lesnej biomase

patria naprklad konáre, palivové drevo, pne a kôra. Poľnohospodárska biomasa sa vyrába

najčastejšie z krmovín, akými sú zemiaky, olejniny, semená rastlín, ale aj z

poľnohospodárskych odpadov a exkrementov živočíchov. V prípade biomasy ako

drevného odpadu nesmie obsahovať halogénové zlúčeniny ani ťažké kovy. Na výrobu

biomasy sa dajú využiť aj zložky komunálneho odpadu, akými sú napríklad kalový plyn,

tuhý spaliteľný odpad alebo skládkový plyn.

Biopalivo je palivo z biomasy, ktoré môžeme vo všeobecnosti rozdeliť na tuhé

palivá na báze dreva a slamy, plynné biopalivá a tekuté biopalivá. Tuhé palivá sa

vyrábajú hlavne z lesných odpadov a z odpadov drevospracujúcich podnikov. Plynným

palivom z biomasy je syntézny plyn (drevoplyn, hlavne CO), ktorý sa využíva v

plynových motoroch, a bioplyn (prevažne metán), ktorý sa vyrába fermentáciou

organického odpadu. Ku tekutým biopalivám radíme bionaftu a bioalkohol. Bionafta sa

vyrába najmä z repky olejnej a je plnou náhradou motorovej nafty. Bioalkohol (etanol)

sa získava alkoholovým kvasením a destiláciou vodného roztoku cukornatých rastlín

(cukrová repa, zemiaky, atď.) a používa sa ako prímes do motorového benzínu. 2

1.2 Zdroje biomasy

Drevospracujúci priemysel je hlavným zdrojom biomasy. Za energeticky

využiteľnú biomasu sa považuje iba odpad, ktorý pri týchto činnostiach vzniká. Ide

napríklad o tenčinu a hrubinu z porastov, pne a korene, štiepky, piliny, hobliny atď.

Zdrojom dreva sú v iných krajinách často tzv. energetické lesy.3 Druhým významným

zdrojom biomasy je živočíšna výroba. Ďalšou možnosťou získania biomasy je využitie

komunálneho a poľnohospodárskeho odpadu. Ročne je na Slovensku vyprodukovaných

asi 1,5 milióna ton komunálneho odpadu, z toho asi 400 000 ton tvorí organický odpad,

ktorý je možné využiť na výrobu bioplynu. Napríklad slama, ktorá je bežným vedľajším

produktom v poľnohospodárstve, je u nás zatiaľ chápaná tiež ako odpad. Ďalším zdrojom

je využitie plodín pestovaných na výrobu biomasy.

2 Anonym: Energia biomasy, In:Slovenské elektrárne, (on-line), 2004. (cit. 19.1.2008).

Na rozdiel od iných druhov zdrojov energie existujú pri biomase aj účelovo

vytvárané zdroje. Jedná sa o tzv. energetické porasty (rastliny). Energetické rastliny

môžme rozdeliť do dvoch skupín – rýchlorastúce dreviny a úžitkové plodiny.

1.3 Plodiny vhodné na výrobu biomasy

Z poľnohospodárstva získavame viacero produktov vhodných na výrobu

biomasy. Patrí sem napríklad repka olejná, kukuričné kôrovie a oklasky, maštaľný hnoj,

odpady z viníc a sadov. V tejto podkapitole sa zameriame na konkrétne plodiny a ich

rozdielne vlastnosti vzhľadom na výrobu biomasy.

V Európe sa na energetické účely dajú využiť nasledovné plodiny: slnečnica,

rôzne druhy ciroku, rákosie, krídlatka japonská, konope, topinambury, láskavec, šťaveľ,

čínska tráva, sudánska tráva, repka, kukurica, obilniny, polygonum, energetická tráva

a energetické dreviny (vŕba, topoľ, agát). Energetické plodiny sa všeobecne považujú za

nenáročné, ale v nijakom prípade nie sú bezúdržbové alebo burinné. Energetické plodiny

podobne ako aj ostatné plodiny potrebujú špecifickú starostlivosť, inak môžeme očakávať

iba veľmi slabú alebo žiadnu úrodu. Energetické plodiny sa delia na kultúrne plodiny,

ktoré sú vhodné aj na energetické účely, a na geneticky šľachtené energetické plodiny.

Niektoré kultúrne plodiny sú vhodné nielen na klasické spracovanie (napr. krmivo,

potraviny, textilný priemysel), ale môžu byť využívané ako alternatívne zdroje energie.

Medzi ne patrí napríklad repka olejná, zemiaky, kukurica, slnečnica a i. Geneticky

šľachtené energetické plodiny sú cieľovo vypestované, aby sa využili na výrobu peliet,

ako palivo na priame spaľovanie, ako substrát do bioplynových staníc, alebo na výrobu

motorového paliva v rôznej forme. Do tejto skupiny patria rôzne trvalé a jednoročné

plodiny.

Fotografie vybraných druhov biomasy (vlastné fotografie)

a)biomasa z podrvených zvškov kukurice b)biomasa z pomletých zvyškov kukurice

c) biomasa z pomletej slamy d) paletka z biomasy

tab1: Zloženie a výhrevnosť vybraných druhov biomasy

(www.greenprojekt.sk/biomasa.html)

2 Premena biomasy na energiu

Technológie vhodné na výrobu energie z biomasy sú rôzne. Pri premene biomasy

na energiu sa najčastejšie využívajú procesy: termochemická premena (suché procesy),

biochemická premena (mokré procesy) a chemická premena. Procesy termochemickej

premeny sú spaľovanie (vzniká vysokopotenciálne teplo), splyňovanie (vzniká

vykurovací plyn) a prolýza (produktom je bioolej a decht). Pri biochemickej premene

prebieha alkoholové kvasenie (výroba etanolu) a metanolové kvasenie (výroba bioplynu).

Esterizácia surových bioolejov je proces chemickej premeny biomasy.

2.1 Termochemické spracovanie

2.1.1 Priame spaľovanie

Tento spôsob je najjednoduchšou metódou pre termickú premenu biomasy.

Spaľovanie biomasy väčšinou nevyžaduje predbežnú špeciálnu úpravu paliva. Ide o

oxidačný proces, pri ktorom horľavé zložky paliva oxidujú kyslíkom, pričom sa

energetický obsah paliva mení na teplo a svetlo. Získaná energia sa môže priamo využiť

na vykurovanie, výrobu elektrickej energie alebo rôzne technologické procesy (ohrev

vody). Tepelno-chemické vlastnosti biomasy sa v niektorých aspektoch líšia od vlastností

konvenčných tuhých palív (uhlia).

Tab 2: Porovnanie zloženia a vlastnosti biomasy a uhlia (priemerné hodnoty)

Zdroj: SEA,Bratislava

Palivo

Výhrevnosť

(MJ/kg)

Obsah v horľavine

Uhlík Síra Dusík

Hmotnostne

Čierne uhlie 24 82 1,5 1,2

Hnedé uhlie 14 75 2 1,3

Drevo 3,3 49 0,04 0,6

Slama 5,9 46 0,1 0,9

2.1.2 Splyňovanie biomasy

Splyňovanie biomasy prebieha pri obmedzenom prístupe vzduchu v procese

nedokonalého horenia. Počas neho vznikajú horľavé plyny zložené predovšetkým

z metánu, oxidu uhoľnatého a vodíka s vysokou energetickou hodnotou. Na tento proces

sa v súčasnosti používajú dva základné spôsoby.

Prvým spôsobom je slyňovanie v generátoroch. Ide o jednoduchšiu, investične

menej náročnú metódu, ale použiteľnú len pre malé tepelné výkony. Nastáva pri nižších

teplotách (okolo 500 °C). Nevýhodou tohto spôsobu je značná tvorba dechtových látok.

Druhým spôsobom je splyňovanie vo fluidných generátoroch pri teplotách 850-950 °C.

Splyňovacie kogeneračné systémy majú v porovnaní so spaľovaním vyšší podiel

výrobnej energie a vyššiu variabilitu používaných alternatívnych palív. Nevýhodou je, že

následné čistenie plynu je v súčasnosti menej prebádané ako pri spaľovacích

technológiách.

2.2 Biochemické spracovanie – výroba bioplynu

Bioplyn je plyn produkovaný v priebehu anaeróbneho vyhnívania a skladá sa

najmä z metánu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2) Je produkovaný hlavne v prirodzenom

prostredí, akým sú mokradiny a sedimenty v tráviacom ústrojenstve živočíchov, a taktiež

v poľnohospodárskom prostredí, akým sú napríklad ryžové polia, skládky hnojovice,

ktoré sú jedným z najväčších zdrojov kontaminácie prostredia organickými odpadmi.

Nájdeme ho aj v odpadovom hospodárstve na skládkach odpadov (kde sa často nachádza

aj skládkový plyn), v čističkách odpadových vôd a na bioplynových staniciach. Ako

obzvlášť perspektívny spôsob získavania bioplynu sa javí byť anaeróbne vyhnívanie

morskej biomasy v prímorských krajinách a využitie rias a baktérií v biologických

slnečných energetických systémoch. Energeticky hodnotný je v bioplyne metán a vodík.

Problematickými sú sírovodík a amoniak, ktoré je často nutné pred energetickým

využitím bioplynu odstrániť, aby nepôsobili agresívne na strojné zariadenie.

3 Silné stránky biomasy

Tab.3: Efekty využitia biomasy

Zdroj: Der Bauer als Engegiewirt, LF Tulln, 2004, Eine Broschure im Rahmen der Eu

Projekte SOLLET, Prograss und RECORA

S pestovaním a produkciou biomasy priamo súvisí vznik nových pracovných

miest, hlavne pre obyvateľov na vidieku. Ďalšie pracovné miesta by vznikli aj pri výrobe

strojov na výrobu a spracovanie biomasy, ich údržbu, skladovanie a logistiku. Produkcia

biomasy tiež môže prispieť ku vzniku regionálnych partnerstiev rôznych regiónov a k

ďalšej spolupráci v oblasti jej pestovania a výroby, ako aj zabezpečenia strojov a

zariadení na produkciu. Takisto nám oblasť výroby a využitia biomasy ponúka nielen

príležitosti pre prax, ale aj pre oblasť vedy a vzdelávania, kedže vyžaduje aplikáciu

najnovších vedeckých poznatkov z oblasti biológie, chémie, génového inžinierstva z

oblasti techniky a technológie. Ďalšou výhodou využívania energetického zdroja

biomasy je jeho cenová dostupnosť aj pre sociálne slabšie skupiny. Energia z biomasy

nám ponúka energiu bez kríz, čo znamená, že jej cena a využívanie nepodlieha krízam na

svetových trhoch s ropou a zemným plynom a vďaka nízkym emisiám pri jej spracovaní

chráni preferencia biomasy pred iným škodlivejšími zdrojmi energie aj životné

prostredie. Keďže ide o obnoviteľný zdroj energie, pri vykurovaní biomasou sa tiež

vyhneme použitiu fosílnych palív, ktorých zásoby sa rýchlo míňajú a ich opätovná

obnova nie je možná.

3.1 Význam biomasy ako energetického zroja

Biomasa má v porovnaní s ostatnými obnoviteľnými zdrojmi energie niekoľko

predností. Je to stabilný obnoviteľný zdroj energie, čo znamená, že jeho cenu a obsah

výroby je možné s presnosťou určiť na dlhšie obdobie. Dôležitý je tiež fakt, že výroba

energie z biomasy neprispieva k tvorbe sklenníkových plynov, ale naopak prispieva k

ochrane ozónovej vrsty. Pestovanie poľnohospodárskych plodín na energetické využitie

tiež prispieva k biodiverzite a ochrane pôdy. V neposledom rade predstavuje biomasa ako

energetický zdroj možnosti pre ekonomický rast vidieckych regiónov. Význam biomasy

nachádzame aj pri rozvoji malého a stredného podnikania. Veľkou výhodou je aj široké

spektrum produkovaných druhov biomasy.

4 Možnosti využitia biomasy na Slovenku

4.1 potenciál využitia biomasy na Slovensku

Hlavnými producentmi biomasy na energetické využitie v SR sú odvetvia lesného

hospodárstva, poľnohospodárstva a drevospracujúceho priemyslu. Na pestovanie

biomasy by sa dali využiť povodia riek, potokov, odvodňovacích a zavlažovacích

kanálov, násypy pri cestách a železničných tratiach, areály závodov

a poľnohospodárskych podnikov. Je potrebné počítať aj s možnosťou pestovania

špeciálnych energetických lesov. Napriek spomenutým skutočnostiam je využívanie

obnoviteľných zdrojov na Slovensku oproti potenciálu malé.

V porovnaní s inými obnoviteľnými zdrojmi na Slovensku predstavuje biomasa po

solárnej a geotermálnej energii zdroj s tretím najvyužiteľnejším potenciálom.3 Z hľadiska

technicky využiteľného potenciálu, ktorý sa dá využiť po zavedení dostupnej technológie,

pripadá na biomasu najväčší podiel. Ten predstavuje teoreticky ročne až 15 % hrubej

domácej spotreby energie na Slovensku.

Obr.A - Potenciál využiteľnosti zdrojov energie v SR

(http://www.tzb-info.cz/3983-potencial-vyuzitia-biomasy-na-slovensku)

3 Seven: Zhodnotenie trhu s biomasou, [2005-11-4]

Obr. - Potenciál využívania zdrojov energie v SR (Zdroj: http://www.tzb-info.cz/3983-potencial-vyuzitia-biomasy-na-slovensku)

4.2 Riziká pri využívaní biomasy

Masívne využívanie biomasy na energetické účely na Slovensku môže popri

nezanedbateľných sociálnych a ekonomických prínosoch predstavovať aj značné hrozby

a riziká. Medzi ne patrí napríklad neudržateľné zvyšovanie ťažby dreva z lesov na

energetické využitie, nárast kamiónovej dopravy vyvolaný koncentráciou výroby paliva

z biomasy na jednej strane a na strane druhej rozvozom paliva na veľké vzdialenosti,

chemizácia pozemkov, na ktorých sa pestujú energetické plodiny a rýchlorastúce

dreviny.

S cieľom minimalizovať náklady na dopravu, znižovať negatívne vplyvy na

životné prostredie a posilňovať ekonomický rozvoj vidieckych regiónov by sa štátna

podpora pre zariadenia na energetické využívanie biomasy mala sústreďovať na

zariadenia umiestňované priamo v lokalitách, kde sa biomasa nachádza (získava).

Verejné fondy by nemali podporovať veľkokapacitné centralizované komplexy.

Zariadenia podporené z verejných zdrojov (vrátane štrukturálnych fondov EÚ),

ktoré budú vybavené technológiami využívajúcimi obnoviteľné energetické zdroje, by

mali súbežne s inštaláciou moderných zariadení zabezpečiť dostatočné zdroje financií aj

na modernizáciu základnej infraštruktúry, napr. na tepelnú izoláciu budov, inštaláciu

regulačných mechanizmov do už existujúcich vykurovacích systémov atď. V súčasnosti

je evidentný nedostatok podobných investícií a na Slovensku sa takýmto opatreniam

neposkytuje dostatočná podpora. V opačnom prípade môžu byť opatrenia na podporu

využívania obnoviteľných energetických zdrojov ekonomicky neefektívne.

4.2.1 Bariéry pre intenzívnejšie využitie biomasy na Slovensku

Na Slovensku je pozorovateľný nedostatok strategických koncepcií a záujmu vlády

pre rozvoj využívania biomasy. Existuje niekoľko podporných mechanizmov, avšak

chýba jasné stanovenie cieľov a ich časový plán plnenia. Riešením by mal byť zákon

o energetike.

Napriek všetkým vyhláseniam politikov o podpore využívania biomasy v

súčasnosti na Slovensku stále chýba detailne prepracovaná stratégia, rovnako ako

následné nástroje a postupy, a to z nižšie uvedených dôvodov:

iba dekleratívna podpora využívania obnoviteľných zdrojov energie

v Energetickej politke SR ( podpora len v rámci vyhlásení, neprenáša sa

do praxe),

nerovnaký základ pre kalkulácie ekonomickej efektívnosti využívania

rôznych zdrojov energie,

dotácie z verejných prostriedkov k ostatným zdrojom energie,

nekomplexné zvažovania sociálnych dopadov zámeny spaľovania uhlia

s biomasou.

4.3 Zhrnutie potenciálu a využitia

V podmienkach Slovenska, ale aj EÚ, je energetické využívanie biomasy

najperspektívnejším spomedzi obnoviteľných zdrojov energie. Podiel technicky

využiteľného potenciálu biomasy na Slovensku predstavuje zo všetkých obnoviteľných

foriem energie 42,7 %, čo zodpovedá ročnej energetickej hodnote 40 453 TJ, z čoho sa v

súčasnosti využíva 12 683 TJ. Podľa Ministerstva pôdohospodárstva by mohla energia z

biomasy v roku 2050 pokryť 30 % celkovej spotreby energie.4

Slovensko však zatiaľ neponúka úplne ideálny model pre efektívne uplatnenie projektu

využitia biomasy. Vo všeobecnosti za najvhodnejšie lokality možno považovať tie, kde

biomasa môže nahradiť zastaralé, neefektívne a environmentálne nevhodné zariadenia

spaľujúce uhlie a vykurovacie oleje, ktoré sa vyznačujú najvyššími cenami tepla.

_______________________________________________________________________

Zdroj: http://www.tzb-info.cz/3983-potencial-vyuzitia-biomasy-na-slovensku

4 Víglaský, J.: Energetika na báze biomasy má na Slovensku perspektívu, ale..., Energia

2, 2004, s.40 – 43

5 Experimentálna časť

Táto časť práce bola realizovaná na Ústave geotechniky SAV v Košiciach.

V experimentálnej časti sa budeme zameriavať na extrakciu biomasy výliskov

repky olejnej. Extrakciu budeme vykonávať pomocou špeciálne upravenej mikrovlnnej

pece, ktorá proces urýchli oproti extrakcii vykonanej cez vodný kúpeľ.

Pod pojmom extrakcia rozumieme oddelenie jednej látky z tuhej zmesi rôznych látok,

suspenzie alebo roztoku pomocou vhodného rozpúšťadla. Princíp extrakcie teda spočíva

v rôznej rozpustnosti látok v tom istom rozpúšťadle.

(http://www.analytika.sk/VIZLAB/zlo/46e.html 2.6.2016)

5.1 Postup a materiál

Vzorka výliskov repky olejnej (Stakčín, Slovenská republika) bola podrvená na

drviči MRC model FDV. Následne bola realizovaná mikrovlnná extrakcia výliskov repky

s hmotnosťou 10 gramov v mikrovlnnej peci typu Whirpool. Extrakcia bola realizovaná

pri výkone 500 W a frekvencii 2,45 GH vo vode s objemom 100 ml pri jej teplote varu

po dobu 10 min. Teplota varu rozpúšťadla bola meraná bezkontaktným teplomerom

Raytek MX4.

Aparatúra extrakcie Meranie teploty bezkontaktným teplomerom

Získaný kvapalný extrakt bol prefiltrovaný, pričom na filtračnom papieri sa

zachytila tuhá vzorka. Získaný prefiltrovaný extrakt sa môže použiť na ďalšie analýzy.

5.1.1 Využitie mikrovlnnej energie pri spracovaní biomasy

Možnosti využitia mikrovlnnej energie nekončia pri ohreve potravín. V súčasnosti

svoje uplatnenie nachádzajú v rôznych priemyselných odvetviach. V porovnaní

s klasickými metódami, výhodou mikrovlnného ohrevu je jeho objemový charakter,

selektívnosť ohrevu materiálov na základe ich dielektrických vlastností a urýchlenie

vybraných procesov spracovania nerastných surovín a odpadov. Mikrovlnný ohrev

môžeme využiť všade tam, kde sa využíva teplo. V mikrovlnnej peci prebieha ohrev

vhodných materiálov v celom objeme /objemový ohrev/, z vnútorných vrstiev smerom

k vonkajším vrstvám /povrch materiálu je chladený/, naopak pri klasickom ohreve sa

materiál začína ohrievať v povrchových vrstvách; vplyvom tepelnej vodivosti sa teplo

ďalej šíri z povrchových vrstiev smerom do vnútra materiálu. 5

5.2 Výsledky

Je známe, že biomasa obsahuje veľa zaujímavých prírodných látok, ako sú vosky

a mastné kyseliny, polyacetylény, terpenoidy, steroidy, éterické oleje, fenoly, flavonoidy,

triesloviny, atď. Z toho dôvodu je v súčasnej dobe kladený dôraz na štúdium biomasy pre

jej použitie nielen v potravinárskom, ale stále viac aj vo farmaceutickom priemysle.

Veľmi široké využitie majú mastné kyseliny, napr. kyselina olejová, kyselina stearová a

kyselina palmitová. Na tieto tri kyseliny sa zameriame v ďalšej podkapitole.

5 ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - JAKABSKÝ, Š.: Mikrovlnná energia

pre priemysel a ekotechniku, Ústav geotechniky SAV Košice, 2008, 239 strán,

ISBN: 978-80- 969840-6- 0

5.3 Mastné kyseliny

Mastné kyseliny sú karboxylové kyseliny s dlhým postranným reťazcom,

nazývané sú preto aj vyššie karboxylové kyseliny.

V tejto podkapitole sa budeme bližšie zameriavať na kyselinu stearovú, kyselinu

palmitovú a kyselinu olejovú, ktoré sú jednou zo zložiek biomasy. Aj týmto kyselinám sa

venuje ďalšia analýza vyššie spomenutého kvapalného extraktu výliskov repky olejnej.

5.3.1 Kyselina palmitová

Vlastnosti a využitie:

Je to vyššia mastná kyselina, takže je obsiahnutá v tukoch. Jej chemický názov

znie kyselina hexadekanová. Za normálnych podmienok je to biela pevná látka, topí sa

pri teplote 62,7°C, vrie pri 38°C. Jej hustota je 854 kg/m3, molárna hmotnosť 256 g/mol.

Ako jej názov napovedá, vyskytuje sa v palmovom oleji. Nachádza sa tiež v masle,

syroch, mlieku a mäse. Kyselina palmitová bola zneužitá na výrobu napalmu( boojového

chemického plynu).

5.3.2 Kyselina stearová

Vlastnosti a využitie:

Kyselina stearová sa nachádza v prírodných tukoch. Je bezfarebná, jej hustota je

941 kg/m3 a jej molárna hmotnosť je 284 g/mol. Pri normálnej teplote je to pevná látka,

topí sa pri teplote 70 °C. Jej soli sa nazývajú stearány. Používajú sa pri výrobe mydiel a

pracích prostriedkov. Kyselina stearová tvorí zmes s kyselinou palmitovou, ktorá sa

nazýva stearín. Stearín je látka podobná vosku a používa sa na výrobu mydiel a sviečok.

Ďalšie využitie tejto kyseliny je v kozmetike − zahusťuje, zvláčňuje a stabilizuje emulziu.

5.3.3 Kyselina olejová

Vlastnosti a využitie:

Jej molárna hmotnosť je 282,26 g/mol, teplota topenia 15 °C a teplota varu 360 °C. Má

hustotu 0,895 g/cm3. Vo vode je nerozpustná, rozpúšťa sa v etanole. Kyselina olejová sa

nachádza v rastlinných olejoch vo forme esterov s glycerolom, uvoľňuje sa z nich

štiepením. Patrí medzi mastné kyseliny, hydrogenáciou sa mení na kys. steárovú

(dochádza k stužovaniu olejov). Používa sa v textilnom priemysle a na výrobu mazľavých

mydiel.

Záver práce

Biomasa je pomerne málo využívaný zdroj energie v porovnaní s jeho

potenciálom. Jeho výhody sú, že je to domáce palivo (nie je potrebná jeho preprava

z iných čatí krajiny, prípadne z iných štátov, miesto spracovania môže byť miestom

využitia daného paliva), a teda môže prispieť k riešeniu zlej ekonomicko-sociálnej

situácie v znevýhodnených regiónoch krajín. Ďalšou výhodou je možnosť vzniku nových

pracovných miest v odvetviach účelového pestovania a spracovania biomasy. Veľmi

dobrou vlastnosťou biomasy je taktiež jej šetrnosť k životnému prostrediu, čo sa týka jej

využitia a spracovania, čím prispieva k ochrane klímy oproti iným energetickým

zdrojom. Vo všeobecnosti sme sa dozvedeli, že biomasa má množstvo silných stránok,

ktoré ju robia zaujímavejšou oproti fosílnym alebo iným, viac používaným palivám.

Pri porovnávaní rôznych odvetví získavania biomasy sme došli k záveru, že

najviac využívaný je drevospracujúci priemysel, kde za energeticky využiteľnú biomasu

považujeme iba odpad, ktorý pri týchto činnostiach vzniká. Ide napríklad o tenčinu a

hrubinu z porastov, pne a korene, štiepky, piliny, hobliny atď. Významným odvetvím

v tejto sfére je tiež živočíšna výroba.

Neskôr sme skúmali, ako by sa dal tento energetický zdroj využiť v rámci

Slovenska. Došli sme k záveru, že napriek tomu, že je biomasa spomedzi obnoviteľných

zdrojov energie najperspektívnejšia, na Slovensku je prekážkou jej využívania nízka

podpora štátu v tejto oblasti. Na Slovensku sa síce stretávame s dekleratívnou podporou

biomasy, ale praktické a účelové riešenia náš štát zatiaľ neponúkol. V praktickej časti nás

zaujala hlavne efektívnosť mikrovlnnej energie v rámci technického využitia. Tento druh

energie oproti iným prácu značne urýchlil.

Na písanie tejto práce sme si zvolili nenáročný spôsob písania, ktorý by mal

čitateľa zaujať, obohatiť o nové poznatky a ktorému by mal porozumieť aj čitateľ, ktorý

sa nevyzná v danej problematike. Sme toho názoru, že všetky ciele a body našej práce,

ktoré sme si určili pred jej písaním, sme splnili. Môžeme skonštatovať, že pri písaní tejto

práce sme zistili veľa nových, zaujímavých vecí a faktov, o ktorých sme doposiaľ

nevedeli. Rôzne teoretické a praktické vedomosti, ktoré sme pri písaní tejto práci

nadobudli, budeme môcť využiť aj v budúcnosti.

Zoznam bibliografických odkazov

Knižné zdroje:

1. ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - JAKABSKÝ, Š. Mikrovlnná energia pre

priemysel a ekotechniku, Ústav geotechniky SAV Košice, 2008, 239 strán, ISBN: 978-

80- 969840-6- 0.

2. ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - HREDZÁK, S. – DOLINSkÁ, S. –

KOVÁČOVÁ,M. Čo dokážu mikrovlny s nerastnými surovinami. Slovenské združenie

výrobcov kameniva,Vol. XVII., No. 2, 2015, str. 10-12.

3. DOLINSKÁ, S. - ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - ČABLÍKOVÁ L. -

ČABLÍK, V.- SEGNEANU, A. - GROZESCU, I. Mikrovlnná extrakcia vybraných

druhov biomasy.

In: XXIII. vedecké sympózium s medzinárodnou účasťou: Situácia v ekologicky

zaťažených regiónoch Slovenska a strednej Európy. Hrádok, 23-24.október 2014, s.

129-13.

4. ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - JAKABSKÝ, Š. Mikrovlnná energia pre

priemysel a ekotechniku, Ústav geotechniky SAV Košice, 2008, 239 strán, ISBN: 978-

80- 969840-6- 0.

5. POLÁK MATEJ a kolektív, Obnoviteľné nosiče energie – EKONOMIKA a životné

prostredie, KARO-PRESS 2009 182 strán, ISBN: 978-80-969187-4-4.

Elektronické zdroje:

1. http://www.greenprojekt.sk/biomasa.html

[online] Publikované 07.06.2005, Dostupné z

http://www.sazp.sk/slovak/periodika/sprava/kraje/trencin/Energet.htm

2. Biomasa, [online] Publikované 02.07.1999, Dostupné z

http://www.fns.uniba.sk/zp/fond/1999/biomasa/biomasa.htm

3. http://www.oze.stuba.sk/oze/energia-z-biomasy/

4. http://www.seas.sk/encyklopedia/obnovitelne-zdroje-energie/energia-biomasy/