Légköri erőforrásokelmélet

A bioüzemanyagok

A bioüzemanyagok jelentősége

előtérbe kerülésük oka: olajválság, krízishelyzet igény a készletek kimerülése

ellátásbiztonság üvegházhatású gázok kibocsátásának

mérséklése 1975 Brazília bioetanol program 1978 USA bioetanol program 1997 EU energiapolitikai dokumentuma

2010-re 5,75% 2020-ra 10% EU Bizottság 2008. január 23. 2010-re 4,2% 2006-ban előállított 49 millió tonna bioetanol a

világ benzinfogyasztásának 2%-a 2006-ban USA és Brazília a termelés 70 %-a 2006-ban előállított 6 millió tonna bioízel

az EU a világ termelésének 80 %-a

Folyékony biogén energiahordozók

A biogén eredetű energiahordozók nevezéktani problémája

Fajtái: alkoholok – olajok, zsírok első generációs

biodízel, bioetanol, ETBE, biogáz

második generációs bioüzemanyagok hidrogén, metanol, cseppfolyósított biogáz, butanol

Alkoholok — etanol mintelső generációs biohajtóanyag

magas cukortartalmú növényi alapanyagokból (cukor, keményítő)

legtöbbször etilalkohol (C2H5OH) v. metilalkohol

előállítása történhet: cukor kivonásával és fermentációval, keményítő hidrolízisével és fermentációval, cellulóz hidrolízisével és fermentációval

Alapanyagok:

Cukornövények: cukorrépa, cukornád, melasz, maláta, édescirok

Keményítő tartalmú növények: burgonya, kukorica, rozs, búza, zab, rizs, árpa, csicsóka

Cellulóz alapanyagú melléktermékek: napraforgóhéj, kukoricacsutka, búzaszalma, fahulladékok, fűfélék

  ÉghajlatTermesztés- technológia

Gépesítés További lehetőségek

Cukorrépa Megfelelő(csapadékmenny. kevés)

Korszerű Rendelkezésre áll

A termőterület növelése

Burgonya Megfelelő Kidolgozott, jó színvonalú

Magas színvonalon megoldott

Jelenleg főleg nagyüzemi méretekre szabott

Kukorica Jó(az aszályos évek kivételével)

Magas színvonalú

Magas színvonalú

A termőterület növelése

Búza-árpa-rozs-zab

Jó Magas színvonalon megoldott

Megfelelő Talajerő-utánpótlás növelése; értékesítési gondok megoldása

Édes-cirok

Kukorica termesztésére alkalmatlan, gyengébb termőképességű talajokon lehetséges. Aránylag kis ráfordítással kinyerhető az alkohol, a visszamaradó növényi rész pedig takarmányként hasznosítható. Jelenleg csak kísérleti jellegű technológia.

Rizs A termelés feltételei csak kis területen megoldottak, nagy ráfordítást igényel, így nem versenyképes. A termelés növelésének nincs reális lehetősége

Az alkohol előállítása Cukor esetében:

levegőtől elzárt környezetben élesztőgomba segítségével cukorból → alkohol

a cefre alkoholtartalma 10–18% többfokozatú desztilláció végeredményeképpen 95–

96% molekulaszűrőkkel 99,9%

Keményítő és cellulóz esetében: darálás, és a rostok sejtfalak szétroncsolása (pl.

gőzölés) a szénhidrát-láncok feldarabolása savas vagy enzimes

hidrolízissel (pl. alfa-,béta, glüko-amiláz) → glükóz erjesztés desztillálás

Az etanol hátrányai

csővezetékben nem szállítható vízzel könnyen elegyedik jelenlegi motorok esetében max. 20–22%-ig keverhető

a benzinbe (kivétel az E85 és az FFV motorok) OECD tanulmány megállapításai (2007. szept.12.):

élelmiszer árrobbanás (3 alapanyag kivételével) mindegyik valamivel kevesebb

ü.v.h gázt termel, de savanyítja a talajt, sok peszticidet és kemikáliát használ

a bioüzemanyag-előállításhoz szükséges nagy mennyiségű fosszilis tüzelőanyag → ahogy drágul az olaj ez is drágább lesz

Alkoholok — biobutanolmint második generációs biohajtóanyag

butanol, (butil-alkohol), C4H5OH alapanyaga megegyezik az etanollal kedvező kémiai és fizikai tulajdonságok:

nem elegyedik vízzel magasabb energiatartalom nagyobb arányban keverhető, de magában is használható

A butanol hátránya: még nincs: – nagy mennyiségű, olcsó enzim és

– lignocellulóz → glükóz olcsó biotechnológiai eljárás

szükséges nyersanyagköltsége 30%-kal drágább, mint az elsőgenerációs etanolé

Olajok – biodízel mint első generációs biohajtóanyag

Alapagyagok: olajosnövényekből, (repce, napraforgó, pálmamag,

szójabab stb.) egyéb nyersanyagok (használt étolaj, állati zsíradék)

az olajokat mono-alkoholllal (metanol, etanol) átészterezik →biodízel → motorhajtóanyag, fűtőolaj (fűtőértéke: 36,4-43,6 MJ/kg)

Jellemzői – hátrányai: magas viszkozitás viszonylag rossz kémiai stabilitás → kokszképződés,

dugulás

a B20-as üzemanyag bármelyik dízelmotorba használható → nincs teljesítményromlás (magasabb bekeverési arány↔modern dízelautók)

előállítási költsége még mindig túl magas (No.-ban 1l/88€cent ez u.a., mint a hagyományos dízel adókkal együtt)

Olajok –BTL (biomass-to-liquid) mint második generációs biohajtóanyag

biodízel lignocellulózból a Fischer-Tropsch-eljárással nyersanyagköltsége jelenleg 70%-kal magasabb, mint az

első generációs biodízelé

Biodízel algából – (USA) a hagyományos költségekkel

szemben, a gyári szükségletek is kisebbek

kevesebb gondot kell fordítani a vízelvezetésre

sokkal gyorsabb a folyamat az összköltség akár 40%-kal is

csökkenthető a meglévő bioüzemanyag-

infrastruktúra tökéletesen megfelel az eljárásnak

az alga nagy mennyiségben áll rendelkezésre, (óceánok, folyók, tavakról)

a növény olaj/hektár produkciója pedig 100-300-szor több mint a szójababé

az eljárás vége szennyvízmentes

KÍSÉRLETI FÁZISBAN VAN!!!

A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek

1) A közlekedésből származó üvegházi gázkibocsátás és egyéb légszennyező anyagok csökkentése

Közlekedés hatása: Érintett üvegházgázok: CO2, N2O, CH4, Jelentősebb légszennyezőanyagok:

SO2, NOx, szilárd és illékony szerves anyag

Legfontosabb üvegházgáz: CO2 az etanol segíti az üzemanyag tökéletesebb elégetését

(10%) → CO2 10-15% a dízel, biodízel esetében nincs ilyen hatás a dízelüzemű járművek alacsonyabb üzemanyag

felhasználása → kb.33% kevesebb CO2 kibocsátás (etanol gyártás → USA, CO2 többlet)

Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

45,4%

11,5% 21,1%

Egyéb üvegházgázok: CH4 → (2005: 1,35 ezer tonna) → CO2 egyenértéke 21

N2O → (2005: 1,37 ezer tonna) → CO2 egyenértéke 310

→ 849,4 ezer tonna → tökéletesebb égés → kevesebb CO2

SO2 → talajsavanyodás, savas esők 1990: 16 ezer t → 2005: 2 ezer t a közlekedés a kibocsátásért 1,5%-ban felelős

Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

Jelentős légszennyező anyag: NOx

élettani hatásai: légúti irritáció, asztma és hörghurut a bioüzemanyagokkal történő helyettesítés → áltlagosan

10–20%-kal növeli meg az NOx kibocsátást

66,4%

20%

Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

Jelentős légszennyező: szilárdanyag-kibocsátás szilárdanyag élettani hatásai: rákkeltő, tüdőbántalmak, szilikózis,

oxigénhiány → szívbántalmak stb. szilárdanyag kibocsátás a elsősorban a dízelüzemű motorokból

származik a csökkenés mértéke függ a keverési aránytól

(B20-as 20–40%, B100-as 90% → CH4 esetében is !!!)

3,5x

25%

Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

Jelentős légszennyező: CO élettani hatásai: gátolja a szervezet oxigénfelvételét 10 %-os etanol bekeverés 25–30% 20 %-os biodízel bekeverés 16–17%

80%

Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

Összességében: a bioetanol teljes életciklusra vonatkozó CO2 és az

üvegházgázok kibocsátása fele a benzinének a biodízel üvegházgáz-kibocsátása negyede a benzinének a bioüzemanyagok használata

üvegházgázokra nézve kedvező NOx kibocsátás nő COés a szilárdanyag jelentősen csökken

A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek

2) Kőolajtól való függőség csökkentése, ellátásbiztonság javítása

2020-ra vonatkozó stratégia alapján, legoptimálisabb esetben: Benzin felhasználás 60–65 PJ → max. 50% bioetanolból, -butanol Gázolaj felhasználás 100–110 PJ → helyettesítésénél 10–20%

fedezhető biodízelből, BTL-ből

Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek

3) A mezőgazdaság gondjainak orvoslása, vidékfejlesztés

Az agrárszektorra vonatkozó legfontosabb kérdések: értékesítési gondok (a jó években) a gazdák számára alapanyaghiány (a rossz években) a bioüzemek számára intervenciós felvásárlás tervezett megszüntetése Melléktermékek sorsa, helyzete

Néhány kérdés a bioüzemanyagokkal kapcsolatban

A biomassza legoptimálisabb energetikai célú hasznosí-tása az üvegházhatású gázkibocsátás mérséklésére üzemanyaggyártás ↔ égetés

Tiszta bio-termékek (pl. E85) megjelenése az üzema-nyagpiacon

A MOL-Nyrt. 2006-ban tendert írt ki melynek értelmében 150 000 tonna/év biodízelt vásárol fel, 2007 novemberétől 5-7 éves szerződések alapján. Ezen biodízel mennyiség bekeverésével a MOL által forgalmazott gázolajban a biodízel komponens aránya eléri a 4,4%-ot, így teljesíthetővé válik az Európai Uniónak tett magyar vállalás.

Gazdasági előnyök– megújuló energiaforrás, rendszeres és biztos termelés,

– általában olcsóbb, mint a fosszilis üzemanyagok,

– rövid távon is profitot termel,

– magas termésátlag,

– hagyományok,

– a mezőgazdaság prioritása,

– a termelés és hasznosítás területileg integrálható,

– a kapcsolódó iparágakra (vegyipar, mezőgazdasági gépgyártás, stb.) gyakorolt pozitív hatás,

– vidékfejlesztés

Környezeti előnyök

– csökkenő közlekedési eredetű károsanyag-emisszió

– a városi levegőminőség javulása

Hátrányok– rosszabb kémiai stabilitás, mint a fosszilis eredetűeké– koksz képződés– tárolási gondok – Előállítási költsége magas– No-ban 1 liter biodízel előállítása 88 € cent– A BTL 70%-kal magasabb, mint a biodízelé– termelése korlátozott – vetésforgó– motorok átalakítása szükséges,– konkurrencia más energiaforrásokkal– hiányzik a megfelelő kormányzati támogatottság,– ismertsége viszonylag alacsony,– NOx-, esetenként a CO-kibocsátás magas