Issuu on Google+

AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Εργαστήριο Γενικής & Ανόργανης Χημικής Τεχνολογίας

Bιοκαύσιμα: Έρευνα & Τεχνολογία – Περιβάλλον – Οικονομία Κώστας Τριανταφυλλίδης Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Συνεργαζόμενος Ερευνητής, ΙΤΧΗΔ, Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), Θέρμη, Θεσσαλονίκη e-mail: ktrianta@chem.auth.gr

Στα πλαίσια εκδηλώσεων της Ένωσης Ελλήνων Χημικών για το «Διεθνές Έτος Χημείας 2011» Δημαρχείο Κοζάνης, 20 Νοεμβρίου 2011


Τα τελευταία 30 χρόνια αυξάνει συνεχώς ο ρυθμός παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας παγκοσμίως …

1 Btu (British thermal units) ≈ 1.06 kJoules 1 Watt ≈ 3.41214 Btu/ώρα Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Εκτιμούμενη ζήτηση καυσίμων μεταφοράς (ΜΤons) ανά είδος καυσίμου στην ΕΕ(25) 1990

2000

2010

2020

2030

Βενζίνη

132.1

129.8

142.1

145.4

141.6

Κηροζίνη

29.2

45.1

53.0

63.6

72.0

Ντίζελ

103.0

147.7

182.1

207.6

223.6

ΣΥΝΟΛΙΚΑ

264.3

322.6

377.2

416.3

437.2

Πηγή: “EUR 22066 - Biofuels in the European Union. A vision for 2030 and beyond” Final report of the Biofuels Research Advisory Council Directorate-General for Research Sustainable Energy Systems, 2006


Κατανάλωση υγρών καυσίμων κίνησης στην Ελλάδα

6 η Εθνική Έκθεση Ελλάδας για τα Βιοκαύσιμα – Aπρίλιος 2010, Υπουργείο Ανάπτυξης, Γενική Διεύθυνση Ενέργειας, Διεύθυνση Πετρελαϊκής Πολιτικής

Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Η αυξημένη ζήτηση και χρήση πετρελαϊκών – ορυκτών προκαλεί: •

Ατμοσφαιρική ρύπανση (φαινόμενο θερμοκηπίου/ υπερθέρμανση του πλανήτη, όξινη βροχή, αιθαλομίχλη) λόγω αύξησης των CO2, NOx, SOx, VOC, νανοσωματιδίων, κ.α.

• Οικονομική «εξάρτηση» από τις ευμετάβλητες αγορές του αργού πετρελαίου (από 30 $/βαρέλι το 2000 ξεπέρασε τα 100 $/βαρ. το 2008) • Εξάντληση (διαφαινόμενη) των αποθεμάτων αργού πετρελαίου Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Παραγωγή CO2 (φαινόμενο του θερμοκηπίου) στις Η.Π.Α. και παγκοσμίως

Source: International Energy Agency Source: U.S. Greenhouse Gas Emissions Inventory (y-axis units are teragrams of CO2 equivalent)

Η καύση πετρελαίου (μεταφορές) και λιγνίτη (ηλεκτρική ενέργεια) αποτελούν τις βασικές πηγές παραγωγής CO2

Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Πρόβλεψη αύξησης/μείωσης παραγωγής CO2 ανά τομέα στην ΕΕ (25 μελών)

Μεταφορές

Πηγή: COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE COUNCIL

AND THE EUROPEAN PARLIAMENT, Biofuels Progress Report, Brussels, 10.1.2007, COM(2006) 845 final

Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Εκτιμούμενα αποθέματα πετρελαίου

Χρόνια που απαιτούνται για την εξάντληση γνωστών αποθεμάτων πετρελαίου με βάση σημερινούς ρυθμούς κατανάλωσης

Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Source: © 2007 World Resources Institute


«Συμβατικά» πετρελαϊκά καύσιμα κίνησης Βενζίνη: C5 – C12, περιοχή απόσταξης 28 – 200 oC Αριθμός οκτανίου, τάση ατμών Ντίζελ: C12 – C22, περιοχή απόσταξης 175 – 350 oC Αριθμός κετανίου, ιδιότητες ροής χαμηλών θερμοκρασιών Καύσιμα αεροπορίας: C9 – C18, περ. απόστ. 150 – 290 oC Σημείο ανάφλεξης, σημείο ψύξης


«Εναλλακτικά» καύσιμα

Ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, άνθρακας)

«Εναλλακτικά» καύσιμα

«Εναλλακτικά» καύσιμα: • φυσικό αέριο (ορυκτό – εναλλακτικό καύσιμο), • υγραέρια, • μεθανόλη, αιθανόλη, • υδρογόνο, • συνθετικά καύσιμα και πρόσθετα (synfuels, DME, MTBE, ETBE) • βιοκαύσιμα (βιοντίζελ, βιοαιθανόλη, βιοαέριο, βιο-υδρογόνο, κλπ) Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Ορολογία : (σύμφωνα με Κοιν. Οδηγία 2003/30/ΕΚ και Ν.3423/2005) •

Βιοκαύσιμο: κάθε υγρό ή αέριο καύσιμο που παράγεται από βιομάζα

Βιομάζα: το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα προϊόντων, αποβλήτων και υπολειμμάτων από γεωργικές, δασοκομικές και συναφείς βιομηχανικές δραστηριότητες, καθώς και από βιομηχανικά & αστικά απόβλητα

Βιοαιθανόλη: αιθανόλη που παράγεται από βιομάζα ή/και βιοαποικοδομήσιμα κλάσματα αποβλήτων, για χρήση ως βιοκαύσιμο

Βιοντίζελ: μεθυλ-εστέρες που παράγονται από φυτικά έλαια ή ζωικά λίπη και διαθέτουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ντίζελ, για χρήση ως βιοκαύσιμο

Βιομεθανόλη, βιο-DME, βιο-ΜΤΒΕ, βιο-ΕΤΒΕ, συνθετικά βιοκαύσιμα (ΒΤL), καθαρά φυτικά έλαια, βιοϋδρογόνο, βιοαέριο.

 ΟΔΗΓΙΑ 2003/30/ΕΚ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΚΟΙΝΟΒΟΥΛΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ, της 8ης Μαΐου 2003 σχετικά με την προώθηση της χρήσης βιοκαυσίμων ή άλλων ανανεώσιμων καυσίμων για τις μεταφορές  NOMOΣ ΥΠ’ΑΡΙΘ. 3423 Εισαγωγή στην Ελληνική Αγορά των Βιοκαυσίμων και των Άλλων Ανανεώσιμων Καυσίμων, ΕΦΗΜΕΡΙΣ ΤΗΣ ΚΥΒΕΡΝΗΣΕΩΣ ΤΗΣ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑΣ, ΦΕΚ 304/Α/13.12.2005


Τι μας οδήγησε στα βιοκαύσιμα ; • Τα αποτελέσματα της αυξημένης ζήτησης και χρήσης ορυκτών καυσίμων  Αυξανόμενη ατμοσφαιρική ρύπανση (φαινόμενο θερμοκηπίου/ υπερθέρμανση του πλανήτη, όξινη βροχή, αιθαλομίχλη) από τη χρήση πετρελαϊκών καυσίμων, λόγω αύξησης των αερίων CO2, NOx, SOx,κ.α.)  Οικονομική «εξάρτηση» από τις ευμετάβλητες αγορές του αργού πετρελαίου (από 30 $/βαρέλι το 2000 σε 60-70 $/βαρέλι το 200607)  Διαφαινόμενη εξάντληση των αποθεμάτων αργού πετρελαίου

• Ανακάλυψη της δυνατότητας παραγωγής και χρήσης βιοκαυσίμων

(δεν είναι καινούργια) : Η ιδέα της χρησιμοποίησης καυσίμων βασισμένων σε φυτικά έλαια χρονολογείται από το 1895 όταν ο Δρ Ρούντολφ Ντίζελ ανέπτυξε την πρώτη μηχανή ανάφλεξης με συμπίεση σχεδιασμένη να λειτουργεί με φυτικά έλαια


Γιατί η χρήση βιομάζας ως πηγή καυσίμων, ενέργειας και χημικών είναι φιλικότερη προς το περιβάλλον συγκριτικά με το πετρέλαιο ? • Το CO2 που εκλύεται κατά την επεξεργασία της βιομάζας ή από τη χρήση των βιοκαυσίμων απορροφάται από την ίδια τη βιομάζα στο στάδιο της φωτοσύνθεσης και ανάπτυξης των φυτών

«O κύκλος του CO2»


Κοινοτική οδηγία 2003/30/ΕΚ: • Ελάχιστη αναλογία βιοκαυσίμων επί του συνόλου της βενζίνης και του πετρελαίου ντίζελ κίνησης, ίση με 2% στο τέλος του 2005 και 5.75% στο τέλος του 2010 Χρήση βιοκαυσίμων, 2003-2005 Χώρα-μέλος

2003 (%)

2004 (%)

2005 (%)

Στόχος

Γερμανία

1.21

1.72

3.75

Σουηδία

1.32

2.28

Ισπανία

0.35

Πολωνία

Ενδεικτικοί στόχοι, 2006-2010 Χώρα-μέλος

2006 (%)

2007 (%)

2008 (%)

2009 (%)

2010 (%)

2.00

Γερμανία

2.00

2.23

3.00

Σουηδία

0.38

0.44

2.00

Ισπανία

0.49

0.30

0.48

0.50

Πολωνία

Γαλλία

0.67

0.67

0.97

2.00

Γαλλία

Ιταλία

0.50

0.50

0.51

1.00

Ιταλία

2.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Πορτογαλία

0.00

0.00

0.00

2.00

Πορτογαλία

2.00

3.00

5.75

5.75

5.75

Ελλάδα

0.00

0.00

n.a.

0.70

Ελλάδα

2.50

3.00

4.00

5.00

5.75

Ε.Ε.

0.5

0.7

1.0

1.4

Ε.Ε.

5.75 5.75

1.50

2.30

17/6/07

17/6/07

5.75

Πηγή: «Biofuels Progress Report, COM(2006) 845, Brussels, 10/1/2007 – Εθνικές αναφορές στα πλαίσια της Κοιν. Οδηγίας για τα βιοκαύσιμα

5.75 7.00

5.45


Παραγωγή βιοκαυσίμων στην Ευρωπαϊκή Ένωση

Sources: EuObserver Biofuels, 2007/2008; European Bioethanol Fuel Association 2008

Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης


Παραγωγή & χρήση βιοκαυσίμων στην Ελλάδα: • Σήμερα παράγεται μόνο βιοντίζελ • Τεχνολογία παραγωγής: – Μετεστεροποίηση φυτικών ελαίων (ηλιέλαιο, σογιέλαιο, βαμβακέλαιο, κραμβέλαιο, χρησιμοποιημένα μαγειρικά λίπη και τηγανέλαια) Για το 2009 εγκρίθηκε από ΥΠΑΝ η «κατανομή» 182,000 τόνων αυτούσιου βιοντίζελ, σε 19 εταιρίες (13 μονάδες παραγωγής και 6 εταιρίες εισαγωγής βιοντίζελ), για ανάμειξη με το πετρελαϊκό ντίζελ κίνησης Η κατανομή ποσοτήτων αυτούσιου βιοντίζελ που υπόκειται σε ειδικό φορολογικό καθεστώς αποφασίζεται από το ΥΠΑΝ σε ετήσια βάση και γίνεται κατόπιν πρόσκλησης για συμμετοχή των ενδιαφερομένων.

• Βιοαιθανόλη από το 2010 (EXEI ANΑΒΛΗΘΕΙ) – ΕΒΖ εργοστάσιο Λάρισας και Ξάνθης (150.000m3/έτος)


Βιοκαύσιμα 1ης Γενιάς • Βιοντίζελ : μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων προερχόμενων από φυτικά έλαια ή ζωικά λίπη ΒΑΣΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ Ανακυκλωμένα Λίπη

Φυτικά έλαια

Εστεροποίηση με αραιό δ/μα οξέος Μεθανόλη +ΚΟΗ

Ανάκτηση Μεθανόλης

Ηλιέλαιο Θειικό οξύ+ Μεθανόλη

Σογιέλαιο

Ακατέργαστη Γλυκερίνη Ακατέργαστο Βιοντίζελ Καθαρισμός Βιοντίζελ

Γλυκερίνη Πηγή: http://www.afdc.doe.gov/pdfs/biodiesel_chart.pdf

Ο

OCR1

Ο

OCR2

Ο

OCR3

Τριγλυκερίδιο Τριγλυκερίνη

Κραμβέλαιο Βαμβακέλαιο

Μετεστεροποίηση

Καθαρισμός Γλυκερίνης

Πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοντίζελ στην Ελλάδα

Καπνέλαιο Αγριαγκινάρα Χρησιμοποιημένα μαγειρικά λίπη (βιοκαύσιμα 2ης γενιάς)

Παραπροϊόντα ελαιοτριβείων (βιοκαύσιμα 2ης γενιάς)

KOH/NaOH 3MeOH

R1COOMe + R2COOMe + R3COOMe + C3H5 (OH)3

Μεθυλ-εστέρες λιπαρών οξέων

Γλυκερόλη


Αποδοτικότητα πρώτων υλών παραγωγής βιοντίζελ Απόδοση Πρώτη ύλη

Σε προϊόν

Σε βιοκαύσιμο

Σε βιοκαύσιμο

(κιλά/στρέμμα)

(κιλά/στρέμμα)

(λίτρα/στρέμμα)

Ηλίανθος

150-300

50-100

58-116

Ελαιοκράμβη

150-300

50-100

58-116

Σόγια

160-240

27-41

32-48

Αγριαγκινάρα

100-150

24-36

28-41

Βαμβάκι

120-160

17-23

20-27

Πηγή: Καθ. Ε. Λόης, ΕΜΠ

To 70% των πρώτων υλών εισάγεται (κυρίως σογιέλαιο και κραμβέλαιο) και το 30% προέρχεται από ελληνικές καλλιέργειες (βαμβακέλαιο, ηλιέλαιο, κραμβέλαιο, χρησιμοποιημένα μαγειρικά λίπη και τηγανέλαια) (5η Εθνική Έκθεση για τα Βιοκαύσιμα, ΥΠΑΝ, 2009)


Εγχώριες πρώτες ύλες για παραγωγή βιοντίζελ Παραγωγή βιοντίζελ από εγχώριες πρώτες ύλες – κατανομή 2008 Απόδοση βιοντίζελ (χιλιόλιτρα)

Ενεργειακές καλλιέργειες (στρέμματα)

116.725

Βαμβακόσπορος (κιλά)

900.000

126

Τηγανέλαια, χρησιμοποιημένα φυτικά και ζωικά λίπη (τόνοι)

3.999

3.799

Κατανεμόμενη ποσότητα βιοντίζελ (χιλιόλιτρα)

Ποσοστό επί της συνολικής κατανεμόμενης ποσότητας βιοντίζελ (123.000 χλτ)

36.900

30%

7.134

6%

11.672

Πηγή: 6η ΕΘΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ (ΕΤΟΥΣ 2009) ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΝ Ή ΑΛΛΩΝ ΑΝΑΝΕΣΙΜΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΔΟ 2005-2010 (ΑΡΘΡΟ 4 ΤΗΣ ΟΔΗΓΙΑΣ 2003/30/ΕΚ)


Ελληνικές εταιρείες παραγωγής βιοντίζελ Α/Α

Εταιρία

Προέλευση βιοντίζελ

Συνολική ετήσια κατανεμόμενη ποσότητα αυτούσιου βιοντίζελ (Xιλιόλιτρα)

1

ΕΚΚΟΚΚΙΣΤΗΡΙΑ – ΚΛΩΣΤΗΡΙΑ ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑΔΟΣ Α.Ε.

Ν. Ξάνθης

5.892

2

ΜΑΝΟΣ Α.Ε.

Ν. Μαγνησίας

4.465

3

ΠΑΥΛΟΣ Ν. ΠΕΤΤΑΣ Α.Β.Ε.Ε.

Ν. Αχαΐας

38.513

4

ΒΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΑΠΑΝΤΩΝΙΟΥ Α.Ε.

Ν. Χαλκιδικής

3.801

5

STAFF COLOUR – ENERGY Α.Β.Ε.Ε.

Ν. Λάρισας

5.284

6

ΒΙΟΝΤΗΖΕΛ Ε.Π.Ε.

Ν. Θεσσαλονίκης

6.835

7

MIL OIL HELLAS Α.Ε.

Ν. Σερρών

2.655

8

ΦΥΤΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Α.Ε.

Ν. Σερρών

11.706

9

ΕΛ.ΒΙ. – ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΒΙΟΠΕΤΡΕΛΑΙΑ Α.Β.Ε.Ε.

Ν. Κιλκίς

19.744

10

ΒΕΡΤ ΟΪΛ Α.Ε.

Ν. Θεσσαλονίκης

2.230

11

GF ENERGY A.Β.Ε.E.

Ν. Κορινθίας

20.269

12

AGROINVEST Α.Ε.Β.Ε.

Ν. Φθιώτιδας

26.165

13

ΕΛΙΝ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ Α.Ε.

Ν. Μαγνησίας

14.095

ΣΥΝΟΛΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ

161.654

Πηγή: Απόφαση κατανομής βιοντίζελ για το έτος 2009 – ΥΠΕΚΑ / Γενική Γραμματεία Έρευνας & Κλιματικής Αλλαγής, 10 Δεκεμβρίου 2009, Δ1/Α/25573


Εταιρείες εισαγωγής βιοντίζελ Α/Α

Εταιρία

Προέλευση βιοντίζελ

Συνολική ετήσια κατανεμόμενη ποσότητα αυτούσιου βιοντίζελ (Χιλιόλιτρα)

1

ΜΟΤΟΡ ΟΙΛ (ΕΛΛΑΣ) ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΡΙΝΘΟΥ Α.Ε.

Εισαγωγή από Ιταλία, Πορτογαλία, Ρουμανία, Βουλγαρία

5.874

2

BIODIESEL A.E.

Εισαγωγή από Ιταλία, Βουλγαρία

7.270

3

DP LUBRIFICANTI SRL

Εισαγωγή από Ιταλία

3.789

4

ΚΑΤΟΪΛ Α.Ε.Β.Ε.

Εισαγωγή από Αυστρία

221

5

BIODIESEL VIENNA GmbH

Εισαγωγή από Αυστρία

1.075

6

OIL.B SRL

Εισαγωγή από Ιταλία

2.117

ΣΥΝΟΛΟ

20.346

Πηγή: Απόφαση κατανομής βιοντίζελ για το έτος 2009 – ΥΠΕΚΑ / Γενική Γραμματεία Έρευνας & Κλιματικής Αλλαγής, 10 Δεκεμβρίου 2009, Δ1/Α/25573


Χημικά προϊόντα από γλυκερόλη (παραπροϊόν παραγωγής βιοντίζελ) Φυτικά έλαια & Ζωικά λίπη

Βιοντήζελ

OH

H2 HO

καταλύτης

Μεθανόλη Καταλύτης

OH

Γλυκερόλη

     γλυκερόλη

OH

+ H 2O 

HO

προπυλενογλυκόλη

 Παραπροϊόν της διεργασίας παραγωγής βιοντίζελ (10kg/100kg καυσίμου)  Η υπάρχουσα βιομηχανία παραγωγής έχει κορεστεί (δραματική μείωση της τιμής της)  Επί του παρόντος οι βιομηχανίες βιοντίζελ την χρησιμοποιούν εναλλακτικά για παραγωγή θερμικής ενέργειας αντί των ορυκτών πηγών  Ανάγκη για αξιοποίηση της με στόχο την αύξηση της κερδοφορίας και ανταγωνιστικότητας των μονάδων βιοντίζελ Εργαστήριο Πετροχημικής Τεχνολογίας, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, ΑΠΘ


Παραγωγή «πράσινου ντίζελ» μέσω καταλυτικής υδρογοεπεξεργασίας τηγανέλαιων Ερευνητικό έργο BIOFUELS-2G (www.biofuels2g.gr)

Συλλογή χρησιμοποιημένου τηγανελαίου εστιατορίων από το Δήμο Θεσ/κης Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα LIFE+ / DG Environment Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Αειφόρος παραγωγή και ποιοτικός έλεγχος βιοντίζελ 2ης γενιάς

2ο Βραβείο Καινοτομίας

Χρήση βιοντίζελ από απορριμματοφόρο του Δήμου Θεσ/κης

Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ)

Δήμος Θεσσαλονίκης

Ένωση εστιατόρων ψητοπωλών


Βιοκαύσιμα 1ης Γενιάς: • Βιοαιθανόλη : αιθανόλη που παράγεται από σάκχαρα και αμυλούχες πρώτες ύλες Ξηρή άλεση

Υγρή άλεση

Καλαμπόκι

Καλαμπόκι Άλεση

Η2Ο - αραιό Η2SO4 1-2 ημέρες

Η2Ο Πολτός

Πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοαιθανόλης στην Ελλάδα

Γλυκύ σόργο

Πολτός Θέρμανση

Ενζυμική Υδρόλυση

Σιτάρι Αραβόσιτος (καλαμπόκι)

Άμυλο

Δεξτρόζη Γλουτένη Ζύμες Αιθανόλη Αιθανόλη

(απόσταξη, αφυδάτωση)

Ζαχαρότευτλα

Ζύμες Αιθανόλη (απόσταξη, αφυδάτωση)


Αποδοτικότητα πρώτων υλών παραγωγής βιοαιθανόλης Απόδοση Πρώτη ύλη

Σε προϊόν

Σε βιοκαύσιμο

Σε βιοκαύσιμο

(κιλά/στρέμμα)

(κιλά/στρέμμα)

(λίτρα/στρέμμα)

Γλυκύ σόργο

7.000-9.000

553-711

700-900

Ζαχαρότευτλα

5.550-7.000

435-554

550-700

Αραβόσιτος

800-1200

189-284

240-360

Σιτάρι

150-800

36-192

46-423 Πηγή: Καθ. Ε. Λόης, ΕΜΠ

 Τεχνικές δυσκολίες στη ανάμιξη βιοαιθανόλης με βενζίνη στην Ελλάδα: •

Διαχωρισμός παρουσία νερού υπό ψυχρές συνθήκες

Υψηλή τάση ατμών (RVP) ειδικά στις βενζίνες θερινών προδιαγραφών

 Μετατροπή βιοαιθανόλης σε ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether / Αιθυλο-τριτοταγής-βουτυλαιθέρας)  συστατικό ανάμιξης βενζινών, σε αντικατάσταση του MTBE  Ποσοστό ανάμιξης ΕΤΒΕ (και ΜΤΒΕ) σε βενζίνη: έως 15% κατ’ όγκο (για βιοαιθανόλη έως 5% κατ’ όγκο , πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 228:2004)  Μετατροπή βιοαιθανόλης σε ΕΤΒΕ μπορεί να πραγματοποιηθεί και στις υπάρχουσες μονάδες παραγωγής ΜΤΒΕ των διυλιστηρίων

(Πηγή: 5η Εθνική Έκθεση για τα Βιοκαύσιμα, ΥΠΑΝ, 2009)


Περιβαλλοντικά και Κοινωνικο-οικονομικά οφέλη και ανησυχίες • Μείωση των «αερίων του θερμοκηπίου» (κυρίως του CO2) • Ενίσχυση του αγροτικού τομέα μέσω προώθησης «ενεργειακών καλλιεργειών» - νέες θέσεις εργασίας, αύξηση εισοδήματος • Σταδιακή απεξάρτηση από εισαγόμενο πετρέλαιο (κυρίως στην περίπτωση βιώσιμης λειτουργίας εγχώριων μονάδων παραγωγής βιοντίζελ) • Ανησυχία για την αύξηση στη ζήτηση γης για ενεργειακές καλλιέργειες • Ανησυχία για την Προστασία της βιοποικιλότητας • Ανταγωνισμός-διαθεσιμότητα προϊόντων ως τρόφιμα ή πρώτη ύλη για βιοκαύσιμα – αύξηση τιμών τροφίμων


Βιοκαύσιμα 2ης γενιάς • Βιοκαύσιμα τα οποία παράγονται από λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες, όπως: - αγροτικά και δασικά προϊόντα/υπολείμματα (ξυλεία, άχυρα, κλαδέματα) - Παραπροϊόντα επεξεργασίας ξύλου - Βιομηχανικά και αστικά οργανικά απόβλητα - Ενεργειακές καλλιέργειες μικρού περίτροπου χρόνου ή ετήσιες με απόδοσεις 1-4 τον/στρ/χρόνο (ακακία, ιτιά, μίσχανθος,καλάμι)

• Τροφοδοσίες μη-ανταγωνιστικές των καλλιεργειών παραγωγής τροφίμων • Αξιοποίηση παραπροϊόντων και αποβλήτων (συμπεριλαμβάνονται απόβλητα λίπη και έλαια)


Ευρωπαϊκή πολιτική προώθησης των βιοκαυσίμων 2ης γενιάς • Σχέδιο δράσης για τη Βιομάζα, com(2005) 628, 7/12/2005 • Στρατηγική για τα Βιοκαύσιμα, com(2006) 34, 8/2/2006 • Αναφορά προόδου στα Βιοκαύσιμα, com(2006) 845, 10/1/2007 • Ευρωπαϊκή Οδηγία 2009/28/ΕΚ (αντικατάσταση της Οδηγίας 2003/30/ΕΚ) • Προκηρύξεις προγραμμάτων έρευνας & τεχνολογίας στο 7ο Πρόγραμμα Πλαίσιο στην θεματική ενότητα της «Ενέργειας»


Λιγνοκυτταρινούχος βιομάζα Δομή

Σύσταση

γλυκόζη

 Κυτταρίνη: γενικός τύπος (C6H10O5)n , ΜΒ: 300.000-500.000

 Ημικυτταρίνη: γενικός τύπος (C5H8O4)n C5 σάκχαρα

 Λιγνίνη:

Κυτταρίνη, 30-50% Ημικυτταρίνη, 20-40% Λιγνίνη, 15-25% Άλλα, 5-35% Στερεό υπόλλειμα 3-10% (Si,Al,Ca,Mg,K,Na) Εκχυλίσιμα: ρητίνες, φαινόλες, στερόλες, κα. Source: Ritter S.K., Lignocellulose: A Complex Biomaterial, Plant Biochemistry, 86(49) (2008) 15

C6 σάκχαρα


Ποια είναι τα Βιοκαύσιμα 2ης γενιάς ; • Αιθανόλη (από κυτταρίνη) • Συνθετικά καύσιμα (Ντίζελ, βενζίνη - BtL: Biomass to Liquid) • Πυρολυτικό βιοέλαιο • Βιοαέριο (Μεθάνιο) από οργανικά απόβλητα • Βιομεθανόλη, βιο-DME, βιο-ΜΤΒΕ, βιο-ΕΤΒΕ, βιο-υδρογόνο • Οι οι τεχνολογίες παραγωγής βιοκαυσίμων 2ης γενιάς βρίσκονται σε ερευνητικό / πιλοτικό επίπεδο εφαρμογής • Μονάδες επίδειξης διεργασίας BtL για παραγωγή συνθετικού ντίζελ και βιο-DME (διμεθυλαιθέρας) λειτουργούν στην Γερμανία και Δανία • Στην Ελλάδα (ΕΚΕΤΑ/ΙΤΧΗΔ, Θεσσαλονίκη) έχει αναπτυχθεί τεχνολογία BtL σε πιλοτικό επίπεδο


Τεχνολογίες παραγωγής βιοκαυσίμων 2ης γενιάς • Παραγωγή βιοαιθανόλης μέσω βιοχημικής μετατροπής λιγνοκυτταρινούχων πρώτων υλών Ενζυματική υδρόλυση βιομάζας και ζύμωση παραγόμενων σακχάρων προς αιθανόλη

• Θερμοχημική μετατροπή βιομάζας προς συνθετικά καύσιμα – Τεχνολογία ΒΤL: Biomass to Liquids (Βιομάζα προς Υγρά) - Αεριοποίηση βιομάζας προς παραγωγή αερίου σύνθεσης (CO + H2) - Μετατροπή του CO + H2 προς συνθετικά καύσιμα (ντίζελ, βενζίνη) μέσω της καταλυτικής σύνθεσης Fischer-Tropsch και αναβάθμισης με διεργασίες (υδρογονο)πυρόλυσης • Πυρόλυση βιομάζας προς παραγωγή βιο-ελαίου (μίγμα υδατικής και οργανικής φάσης) Αναβάθμιση βιο-ελαίου προς καθαρά καύσιμα και χημικά προϊόντα


Διεργασία παραγωγής βιοαιθανόλης 2ης γενιάς

Παραπροϊόντα Παραπροϊόντα

Λιγνοκυτταρίνη Προκατεργασία Δασικά υπολείματα

Διάσπαση της δομής της λιγνοκυτταρίνης

Υδρόλυση

Ενεργειακές Ενεργειακές καλλιέργειες καλλιέργειες

Άχυρο

Μετατροπή της κυτταρίνης σε γλυκόζη με χρήση οξέων ή ενζύμων

Ζύμωση

Μίσχανθος

Μετατροπή των σακχάρων σε αιθανόλη

Απόσταξη/ Απόσταξη/ αφυδάτωση Switchgrass

Διαχωρισμός και καθαρισμός της αιθανόλης


Βιοαιθανόλη 2ης γενιάς: πιθανά σενάρια ΒΙΟΜΑΖΑ Προκατεργασία με ατμό ή αραιό οξύ Υγρό ρεύμα

Στερεό ρεύμα

ΣΑΚΧΑΡΑ ΗΜΙΚΥΤΤΑΡΙΝΗΣ

ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ ΚΑΙ ΛΙΓΝΙΝΗ

Ζύμωση C5, C6

Διαχωρισμός λιγνίνης

Σακχάρων

ΑΙΘΑΝΟΛΗ ΛΙΓΝΙΝΗ Καύση Παραγωγή ενέργειας

ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ Yδρόλυση και ζύμωση σε ένα (SSF) ή δύο στάδια (SHF)

ΑΙΘΑΝΟΛΗ


Πιλοτική μονάδα παραγωγής βιοαιθανόλης 2ης γενιάς

• SEKAB E-TECHNOLOGY, NILE EU funded project, Örnsköldsvik, Sweden (December 2006)


Νέα υβριδική διεργασία μετατροπής βιομάζας προς βιοαιθανόλης και άλλα χρήσιμα προϊόντα Υγρό προϊόν

Βιομάζα

Παραπροϊόντα Παραπροϊόντα

Αναβάθμιση

Υλοτομίας

Νέα υβριδική υδροθερμική - καταλυτική διεργασία

Ενζυμική υδρόλυση & ζύμωση

Αγροτικά (άχυρο)

Στερεό προϊόν

• Εργαστήριο Γενικής & Ανόργανης Χημικής Τεχνολογίας, Τμήμα Χημείας, ΑΠΘ

Πρόσθετα καυσίμων Βιο-πλαστικά Βιο-πλαστικά Φάρμακα Βιοαιθανόλη 2ης Γενιάς


Διεργασία BtL (Βιομάζα προς Υγρά) 1) Αεριοποίηση Βιομάζας, 2) Fischer-Tropsch σύνθεση, 3) Καταλυτική αναβάθμιση LTFT Αντιδραστήρας αιωρήματος (Co) ή σταθερής κλίνης (Fe)

Αέρας, Αέρας, Οξυγόνο, Ατμός

Άνθρακας, Άνθρακας, Φυσικό Αέριο ή Βιομάζα

Εξαεριωτής

Καθαρισμός αερίου • Απομάκρυνση σωματιδίων

Κηροί (>C20) Υδρογονοπυρόλυση

Καθαρό αέριο Ντίζελ

σύνθεσης Η2/CO

• Πλύση • Καταλυτική μετατροπή πίσσας • Απομάκρυνση θείου • Μετάθεση νερού κλπ

Αντιδραστήρας ρευστοστερεάς κλίνης (Fe)

Ολεφίνες (C3 – C11)

HTFT

Ολιγομερισμός Ισομερισμός Υδρογόνωση Βενζίνη


Πιλοτική μονάδα υδρογονοπυρόλυσης κηρών Fischer-Tropsch προς παραγωγή βιοκαυσίμων

• Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων, ΙΤΧΗΔ / ΕΚΕΤΑ, Τεχνολογικό Πάρκο Θεσσαλονίκης


Προϊόντα υδρογονοπυρόλυσης κηρών Fischer-Tropsch Βαθμός μετατροπής: 77.3 % Νάφθα:

11.7 %

Κηροζίνη: 11.5 % Ντίζελ:

49.5 %

5800

16.353

5.160

ADC1 B, 1 GC Signal (REN2004A\BM000780.D) Norm.

C9 C12

C20 33.303

5600

5200

C24

22.014

10.708

5400

5000

4800

4600

4400 5

10

15

20

25

30

35

40

min

Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων, ΙΤΧΗΔ / Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων, ΙΤΧΗΔ / ΕΚΕΤΑ, Τεχνολογικό Πάρκο Θεσσαλονίκης ΕΚΕΤΑ, Τεχνολογικό Πάρκο Θεσσαλονίκης


Πυρόλυση (ταχεία) βιομάζας (BFP) Προϊόντα διεργασίας BFP: Βιο-έλαιο έως 80 % κ.β. (νερό έως 30 % κ.β.) Αέρια

10-25 wt.%, κυρίως CO, CO2; και ελάχιστα H2,C1-C6

Άνθρακας 10-20 wt.%

Κύριες παράμετροι διεργασίας:  αδρανές αέριο (όχι οξυγόνο)  αδρανή στερεά σωματίδια ως φορείς θερμότητας (π.χ. άμμος)  μικρά σωματίδια βιομάζας (<3mm)  υψηλές ταχύτητες θέρμανσης και μετάδοσης θερμότητας  μέτριες θερμοκρασίες (400-500oC) αντίδρασης  πολύ μικρούς χρόνους παραμονής (0.5 – 2 sec)  ταχεία ψύξη των ατμών/προϊόντων πυρόλυσης

Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων, ΙΤΧΗΔ / ΕΚΕΤΑ, Τεχνολογικό Πάρκο Θεσσαλονίκης


Χαρακτηριστικά βιο-ελαίου  Σκούρο (καφέ-μαύρο) υγρό, μίγμα ελαιώδους/οργανικής και υδατικής φάσης, χαμηλού ιξώδες, σχετικά όξινο, ασταθές (λόγω πολυμερισμού συστατικών)  Ευκολότερο στη αποθήκευση/μεταφορά σε σύγκριση με τη στερεή βιομάζα

Ιδιότητες βιο-ελαίου (π.χ. από πυρόλυση ξύλου): Σύσταση

Φαινόλες, καρβονυλικές & καρβοξυλικές ενώσεις, αλκοόλες, φουράνια, σάκχαρα, (πολυ)αρωματικά

Πυκνότητα

1150 - 1250 kg/m3

Υψηλότερη θερμογόνος δύναμη

17 - 20 GJ/m3

Περιεχόμενο νερό

15 - 30 % κ.β.

Οξύτητα

(pH) 2.5 – 3

Ιξώδες

25 - 1000 cP

Στερεό υπόλειμμα

< 0.1 %κ.β.


Αναβάθμιση και αξιοποίηση βιο-ελαίου • Χαμηλής ποιότητας «απευθείας» καύσιμο για παραγωγή ενέργειας/ θερμότητας • Δυνατότητα εκχύλισης χημικών ενώσεων υψηλής προστιθέμενης αξίας (π.χ. φαινόλες για παραγωγή ρητινών) • Καταλυτική αναβάθμιση (αποξυγόνωση) προς υδρογονάνθρακες αναμίξιμους με πετρελαϊκές τροφοδοσίες για την παραγωγή βενζίνης και ντίζελ («πράσινα καύσιμα»)


Απευθείας αναβάθμιση βιο-ελαίου μέσω καταλυτικής πυρόλυσης βιομάζας

Βιομάζα

Αναβαθμισμένο βιο-έλαιο

Πράσινα καύσιμα Νέοι νανο-καταλύτες (Τμήμα Χημείας, ΑΠΘ)

Μονάδα καταλυτικής πυρόλυσης βιομάζας (ΕΚΕΤΑ/ΙΤΧΗΔ)

(βενζίνη, ντίζελ) Μέσω κλασσικών διεργασιών διυλιστηρίου


Βιοκαύσιμα 3ης γενιάς από μικροφύκη (algae) ΜΙΚΡΟΦΥΚΗ • Μονοκύτταροι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί • Έως 50% κ.β. λιπίδια

Διεργασία παρασκευής βιοκαυσίμων από μικροφύκη 1. Καλλιέργεια

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

2. Εξαγωγή Ελαίων

3. Εκχύλιση

4. Καύσιμο έλαιο

5. Σύνθεση βιοκαυσίμων • Βιοντήζελ • Πράσινο ντήζελ • Πράσινη βενζίνη • Πράσινη κηροζίνη


H ιδέα του Βιο-διυλιστηρίου (Biorefinery) • Συνδυασμός παραγωγικών διεργασιών μετατροπής βιομάζας προς καύσιμα, ενέργεια και χημικά προϊόντα • Αξιοποίηση όλων των συστατικών της βιομάζας


Συνοψίζοντας ... •

Η βιομάζα είναι η μοναδική ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που μπορεί να οδηγήσει σε ταυτόχρονη παραγωγή υγρών, αερίων και στερεών καυσίμων, φιλικών προς το περιβάλλον

Τα βιοκαύσιμα 2ης γενιάς αναμένεται να βελτιώσουν τις «επιδόσεις» των βιοκαυσίμων 1ης γενιάς αναφορικά με τους τομείς αποδοτικότητας/κόστους και συνδυασμένης μακροχρόνιας προστασίας του περιβάλλοντος και της γεωργίας, καθώς αξιοποιούν παραπροϊόντα και απόβλητα ως πρώτες ύλες


Χρήσιμες πηγές: 1)

6η ΕΘΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ (ΕΤΟΥΣ 2009) ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΝ Ή ΑΛΛΩΝ ΑΝΑΝΕΣΙΜΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΔΟ 2005-2010 (ΑΡΘΡΟ 4 ΤΗΣ ΟΔΗΓΙΑΣ 2003/30/ΕΚ)

2)

ΟΔΗΓΙΑ 2009/28/ΕΚ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΚΟΙΝΟΒΟΥΛΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ, της 23ης Απριλίου 2009 (αναθεώρηση οδηγιών 2001/77/ΕΚ και 2003/30/ΕΚ)

3)

NOMOΣ ΥΠ’ΑΡΙΘ. 3423 Εισαγωγή στην Ελληνική Αγορά των Βιοκαυσίμων και των Άλλων Ανανεώσιμων Καυσίμων, ΕΦΗΜΕΡΙΣ ΤΗΣ ΚΥΒΕΡΝΗΣΕΩΣ ΤΗΣ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑΣ, ΦΕΚ 304/Α/13.12.2005

4)

ΟΔΗΓΙΑ 2003/30/ΕΚ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΚΟΙΝΟΒΟΥΛΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ, της 8ης Μαΐου 2003 σχετικά με την προώθηση της χρήσης βιοκαυσίμων ή άλλων ανανεώσιμων καυσίμων για τις μεταφορές

5)

COMMUNICATION FROM THE COMMISSION TO THE COUNCIL AND THE EUROPEAN PARLIAMENT, Biofuels Progress Report, Brussels, 10.1.2007, COM(2006) 845 final

6)

“ EUR 22066 - Biofuels in the European Union. A vision for 2030 and beyond” Final report of the Biofuels Research Advisory Council Directorate-General for Research Sustainable Energy Systems, 2006


Ευχαριστώ για την προσοχή σας !


Εισήγηση Κωνσταντίνου Τριανταφυλλίδη