Biopaliw

Biopaliw

a

a

Biopaliwa

Biopaliwa

Biopaliwo

Biopaliwo

- paliwo powstałe z przetwórstwa produktów

- paliwo powstałe z przetwórstwa produktów

organizmów żywych np. roślinnych, zwierzęcych czy

organizmów żywych np. roślinnych, zwierzęcych czy

mikroorganizmów. Wyróżnia się biopaliwa:

mikroorganizmów. Wyróżnia się biopaliwa:



stałe - słoma w postaci bel lub kostek albo brykietów,

stałe - słoma w postaci bel lub kostek albo brykietów,

granulat trocinowy lub słomiany - tzw. pellet, drewno,

granulat trocinowy lub słomiany - tzw. pellet, drewno,

siano i inne przetworzone odpady roślinne;

siano i inne przetworzone odpady roślinne;



ciekłe - otrzymywane w drodze fermentacji alkoholowej

ciekłe - otrzymywane w drodze fermentacji alkoholowej

węglowodanów do etanolu, fermentacji butylowej biomasy

węglowodanów do etanolu, fermentacji butylowej biomasy

do butanolu lub z estryfikowanych w biodiesel olejów

do butanolu lub z estryfikowanych w biodiesel olejów

roślinnych (np. olej rzepakowy);

roślinnych (np. olej rzepakowy);



gazowe:

gazowe:

- powstałe w wyniku fermentacji beztlenowej ciekłych i

- powstałe w wyniku fermentacji beztlenowej ciekłych i

stałych odpadów rolniczej produkcji zwierzęcej

stałych odpadów rolniczej produkcji zwierzęcej

(gnojowica, obornik, słoma, etc.) - biogaz;

(gnojowica, obornik, słoma, etc.) - biogaz;

- powstałe w procesie zgazowania biomasy - gaz

- powstałe w procesie zgazowania biomasy - gaz

generatorowy (gaz drzewny).

generatorowy (gaz drzewny).

Prawo a biopaliwa

Prawo a biopaliwa

Ustawa z 25

Ustawa z 25

sierpnia 2006

sierpnia 2006

o biokomponentach i

o biokomponentach i

biopaliwach ciekłych

biopaliwach ciekłych

umożliwia produkcję biopaliw

umożliwia produkcję biopaliw

zarejestrowanym rolnikom

zarejestrowanym rolnikom

indywidualnym, jednakże w

indywidualnym, jednakże w

ograniczonej ilości 100 l/ha lub w

ograniczonej ilości 100 l/ha lub w

energetycznym ekwiwalencie

energetycznym ekwiwalencie

innego paliwa np gazowego.

innego paliwa np gazowego.

Biopaliwa pierwszej generacji

Biopaliwa pierwszej generacji



Bioetanol

Bioetanol



Biometanol

Biometanol



Czyste oleje roślinne (PVO-pure vegeteble

Czyste oleje roślinne (PVO-pure vegeteble

oils)

oils)



Biodiesel

Biodiesel



Biogaz

Biogaz



Bio-ETBE

Bio-ETBE

Historia

Historia



Połowa XVIII wieku pierwsza reakcja transestryfikacji olei roślinnych do

Połowa XVIII wieku pierwsza reakcja transestryfikacji olei roślinnych do

produkcji mydeł. Estry alkilowe jako odpad

produkcji mydeł. Estry alkilowe jako odpad



1893 10 sierpnia Augsburg, Niemcy. Rudolph Diesel prezenuje swój

1893 10 sierpnia Augsburg, Niemcy. Rudolph Diesel prezenuje swój

silnik napędzany olejem arachidowym. 10.08 Dzień Biodiesela

silnik napędzany olejem arachidowym. 10.08 Dzień Biodiesela



1896 pierwszy samochód Forda napędzany etanolem

1896 pierwszy samochód Forda napędzany etanolem



1908 Henry Ford buduje pierwszy automobil Model T, paliwo :bioetanol,

1908 Henry Ford buduje pierwszy automobil Model T, paliwo :bioetanol,

buduje instalację Bioetanolu

buduje instalację Bioetanolu



1940 zamknięcie instalacji Bioetanolu

1940 zamknięcie instalacji Bioetanolu



1973 pierwszy światowy kryzys naftowy Richard Nixon tworzy

1973 pierwszy światowy kryzys naftowy Richard Nixon tworzy

Departament Energii a następne powstaje Removable Energy Laboratory

Departament Energii a następne powstaje Removable Energy Laboratory



1978 drugi światowy kryzys naftowy, pierwsze pórby US.NREL

1978 drugi światowy kryzys naftowy, pierwsze pórby US.NREL

otrzymała biopaliwa z alg morskich

otrzymała biopaliwa z alg morskich



1980 Austria- pierwsza produkcja na mała skalę

1980 Austria- pierwsza produkcja na mała skalę



1991 pierwsze 10 ton biodiesela z produkcji przemysłowej w Niemczech i

1991 pierwsze 10 ton biodiesela z produkcji przemysłowej w Niemczech i

Austrii

Austrii



2000 dynamiczny rozwój produkcji Biodesela

2000 dynamiczny rozwój produkcji Biodesela

Ludność USA stanowiąca 4,5% ludności świata konsumuje 25% energii

Ludność USA stanowiąca 4,5% ludności świata konsumuje 25% energii

światowej, importuje 60% ropy naftowej, wydaje 200000$/min na import

światowej, importuje 60% ropy naftowej, wydaje 200000$/min na import

ropy, emituje 25% ogólnej emisji CO2 do atmosfery ziemskiej

ropy, emituje 25% ogólnej emisji CO2 do atmosfery ziemskiej

PVO

PVO

Czyste oleje roślinne (PVO) otrzymywane są
z procesów tłoczenia, ekstrakcji i
podobnych procesów łącznie z rafinacją, z
wyłączeniem modyfikacji ich składu
metodami chemicznymi, spełniające
wymagania silników.

Olej roślinny można stosować do zasilania silnika diesla na jeden z
trzech sposobów: po przerobieniu na biodiesel, jako samodzielne paliwo
lub mieszając z biodieslem lub olejem napędowym. W każdym wypadku
parametry silnika, tj. moc, moment obrotowy, zużycie paliwa, pozostają
praktycznie takie same jak przy zwykłym paliwie.

Kukurydza

Kukurydza

Biodiesel

Biodiesel



Biodiesel

Biodiesel

jest chemicznie przekształconym olejem

jest chemicznie przekształconym olejem

roślinnym. Produkowany jest bezpośrednio z oleju

roślinnym. Produkowany jest bezpośrednio z oleju

roślinnego poprzez dodanie metanolu i wodorotlenku

roślinnego poprzez dodanie metanolu i wodorotlenku

sodu albo potasu. Reakcja estryfikacji jest stosunkowo

sodu albo potasu. Reakcja estryfikacji jest stosunkowo

prosta i nie wymaga skomplikowanych rozwiązań

prosta i nie wymaga skomplikowanych rozwiązań

technologicznych. W Europie do jego produkcji używa

technologicznych. W Europie do jego produkcji używa

się głównie rzepaku, w USA soi. Olej palmowy i sojowy

się głównie rzepaku, w USA soi. Olej palmowy i sojowy

być może technicznie nigdy nie spełnią norm

być może technicznie nigdy nie spełnią norm

europejskich; ich główną wadą jest wysoka

europejskich; ich główną wadą jest wysoka

temperatura topnienia oleju palmowego (olej krzepnie

temperatura topnienia oleju palmowego (olej krzepnie

w wyższych temperaturach i nie może byc używany w

w wyższych temperaturach i nie może byc używany w

niskich) oraz skłonność do oksydacji oleju sojowego.

niskich) oraz skłonność do oksydacji oleju sojowego.

Biodiesel

Biodiesel



Paliwo ,,odnawialne”

Paliwo ,,odnawialne”



Biodiesel ma o wiele lepsze własności smarne niż tradycyjny olej

Biodiesel ma o wiele lepsze własności smarne niż tradycyjny olej

napędowy.

napędowy.



Nietoksyczne, biodegradowalne

Nietoksyczne, biodegradowalne



Nie wpływa na powiększenie globalnej ilości gazów cieplarnianych

Nie wpływa na powiększenie globalnej ilości gazów cieplarnianych



W pełni zastępuje tradycyjny olej napędowy jako komponent lub

W pełni zastępuje tradycyjny olej napędowy jako komponent lub

jako substytut

jako substytut



Paliwo praktycznie bezsiarkowe

Paliwo praktycznie bezsiarkowe



Posiada wyższą liczbę cetanową niż konwencjonalny olej napędowy

Posiada wyższą liczbę cetanową niż konwencjonalny olej napędowy



FAME powoduje emisję o około 20% więcej tlenków azotu (NOx).

FAME powoduje emisję o około 20% więcej tlenków azotu (NOx).



Uzyskiwane liczby cetanowe estrów kwasów tłuszczowych nie są

Uzyskiwane liczby cetanowe estrów kwasów tłuszczowych nie są

wyższe niż w przypadku oleju napędowego co jest spowodowane

wyższe niż w przypadku oleju napędowego co jest spowodowane

tlenem w wiązaniu estrowym.

tlenem w wiązaniu estrowym.



Biodiesel może rozpuszczać uszczelki i przewody wykonane z gumy

Biodiesel może rozpuszczać uszczelki i przewody wykonane z gumy

(naturalnego kauczuku) i niektórych tworzyw sztucznych.

(naturalnego kauczuku) i niektórych tworzyw sztucznych.

Biodiesel

Biodiesel

Produkcja biodiesela w UE

Produkcja biodiesela w UE

Biometanol

Biometanol

Metanol produkowany z biomasy

Metanol produkowany z biomasy

wytwarzany może być w dwuetapowym

wytwarzany może być w dwuetapowym

procesie termochemicznym z wodoru i

procesie termochemicznym z wodoru i

tlenku węgla. Można też wytwarzać metanol

tlenku węgla. Można też wytwarzać metanol

z gazu ziemnego lecz proces ten wymaga

z gazu ziemnego lecz proces ten wymaga

dużych nakładów energii oraz zwiększa

dużych nakładów energii oraz zwiększa

emisję CO2. Metanol jako paliwo silnikowe

emisję CO2. Metanol jako paliwo silnikowe

używany jest w postaci czystej, czyli nie

używany jest w postaci czystej, czyli nie

przetworzonej lub jako komponent tlenowy

przetworzonej lub jako komponent tlenowy

do benzyny w postaci MTBE (ester metylo-

do benzyny w postaci MTBE (ester metylo-

tert-butylowy). Metanol uważany jest często

tert-butylowy). Metanol uważany jest często

za przyszłościowe, wydajne paliwo

za przyszłościowe, wydajne paliwo

wykorzystywane w nowych typach ogniw

wykorzystywane w nowych typach ogniw

paliwowych typu DMFC (Direct Methanol

paliwowych typu DMFC (Direct Methanol

Fuel Cell),wewnątrz których jest on

Fuel Cell),wewnątrz których jest on

przekształcany do wodoru.

przekształcany do wodoru.

Ogniwa paliwowe tego typu przetwarzają

Ogniwa paliwowe tego typu przetwarzają

energię chemiczną na elektryczną.

energię chemiczną na elektryczną.

Sprawność takiej przemiany jest prawie

Sprawność takiej przemiany jest prawie

dwukrotnie wyższą od sprawności układów

dwukrotnie wyższą od sprawności układów

wykorzystujących klasyczny proces spalania

wykorzystujących klasyczny proces spalania

jak silniki spalinowe

jak silniki spalinowe

( <40%).

( <40%).

Bioetanol

Bioetanol

Bioetanol

Bioetanol

- odwodniony spirytus etylowy powstający przez

- odwodniony spirytus etylowy powstający przez

fermentację materii organicznej;

fermentację materii organicznej;

Powstająca mieszanka wody z alkoholem musi zostać poddana

Powstająca mieszanka wody z alkoholem musi zostać poddana

destylacji, by uzyskać czysty etanol. Stanowi to energożerny

destylacji, by uzyskać czysty etanol. Stanowi to energożerny

krok, będący

krok, będący

podstawowym czynnikiem decydującym o

podstawowym czynnikiem decydującym o

ostatecznym bilansie energetycznym bioetanolu. Gdy bioetanol

ostatecznym bilansie energetycznym bioetanolu. Gdy bioetanol

produkowany jest z ziaren, energia potrzeba do destylacji

produkowany jest z ziaren, energia potrzeba do destylacji

pochodzi głównie z paliw kopalnych, znacznie pogarszając

pochodzi głównie z paliw kopalnych, znacznie pogarszając

bilans emisji gazów cieplarnianych. Produkując etanol z trzciny

bilans emisji gazów cieplarnianych. Produkując etanol z trzciny

cukrowej, jak ma to miejsce w Brazylii, ciepło do destylacji

cukrowej, jak ma to miejsce w Brazylii, ciepło do destylacji

otrzymuje się z resztek pozostałych po ekstrakcji cukru z

otrzymuje się z resztek pozostałych po ekstrakcji cukru z

trzciny, tym samym polepszając bilans. Samochody o silnikach

trzciny, tym samym polepszając bilans. Samochody o silnikach

benzynowych mogą korzystać z mieszanek 5% bioetanolu bez

benzynowych mogą korzystać z mieszanek 5% bioetanolu bez

konieczności dopasowania rozwiązań technicznych silnika.

konieczności dopasowania rozwiązań technicznych silnika.

Według badania World Watch "Biofuels for Transportation" z

Według badania World Watch "Biofuels for Transportation" z

2006 roku, etanol stanowi obecnie ok. 90% produkcji biopaliw.

2006 roku, etanol stanowi obecnie ok. 90% produkcji biopaliw.

Bioetanol - Koenigsegg CCXR

Bioetanol - Koenigsegg CCXR

Koenigsegg

Koenigsegg

CCXR:

CCXR:

1018 KM,

1018 KM,

4.7 litra , V8,

4.7 litra , V8,

od 0 do 100km/h: 2.9 s,

od 0 do 100km/h: 2.9 s,

prędkość max : 407

prędkość max : 407

km/h,

km/h,

paliwo E85 i E100,

paliwo E85 i E100,

1.5 mln euro

1.5 mln euro

Produkcja bioetanolu w UE

Produkcja bioetanolu w UE

Bioetanol

Bioetanol

Paliwo

Paliwo

Zawartość

Zawartość

etanolu(%)

etanolu(%)

Alcool-Brasil

Alcool-Brasil

95,5

95,5

E85(USA)

E85(USA)

85

85

Gasoline

Gasoline

24-26

24-26

E10(USA)

E10(USA)

10

10

Biodiesel(Szwecja)

Biodiesel(Szwecja)

15

15

Oxygenated

Oxygenated

fuel(USA)

fuel(USA)

7,6

7,6

Reformulated

Reformulated

gasoline

gasoline

5,7

5,7

Bio-ETBE

Bio-ETBE



BioETBE

BioETBE

(ethyl tertiary butyl ether) powstaje w wyniku

(ethyl tertiary butyl ether) powstaje w wyniku

wymieszania etanolu pochodzenia roślinnego z

wymieszania etanolu pochodzenia roślinnego z

izobutylenem a następnie wprowadzeniu tej mieszaniny w

izobutylenem a następnie wprowadzeniu tej mieszaniny w

reakcję chemiczną w temperaturze i przy udziale

reakcję chemiczną w temperaturze i przy udziale

katalizatora. ETBE to w około 42% etanol.Nie wsytępuje on

katalizatora. ETBE to w około 42% etanol.Nie wsytępuje on

jako samoistne biopaliwo. Może być stosowany wyłącznie

jako samoistne biopaliwo. Może być stosowany wyłącznie

jako komponent benzyn w ilości do 15% całej objętośći

jako komponent benzyn w ilości do 15% całej objętośći

Biogaz

Biogaz

Skład biogazu

Skład biogazu

:

:

Metan CH4 55-75%

Metan CH4 55-75%

Dwutlenek węgla CO2 25-

Dwutlenek węgla CO2 25-

45%

45%

Azot N2 0-0,3%

Azot N2 0-0,3%

Wodór H2 1-5%

Wodór H2 1-5%

Siarkowodór H2S 0-3%

Siarkowodór H2S 0-3%

Tlen O2 0,1-0,5%

Tlen O2 0,1-0,5%

Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd nazwa gaz
wysypiskowy. Obecnie na wysypiskach instaluje się systemy odgazowujące.
Nowoczesne składowiska posiadają specjalne komory fermentacyjne lub
bioreaktory, w których fermentacja metanowa odpadów odbywa się w stałych
temperaturach 33-37°C dla bakterii metanogennych mezofilnych, rzadziej 50-70°C
dla bakterii termofilnych oraz przy pH 6,5-8,5 i odpowiedniej wilgotności.

Biopaliwa

Biopaliwa

stałe

stałe

Biopaliwa stałe to słoma, specjalne gatunki drzew, takie jak

Biopaliwa stałe to słoma, specjalne gatunki drzew, takie jak

wierzba krzewiasta, ślazowiec pensylwański lub inne gatunki

wierzba krzewiasta, ślazowiec pensylwański lub inne gatunki

roślin. W wyniku spalania lub gazyfikacji w/w biomasy

roślin. W wyniku spalania lub gazyfikacji w/w biomasy

uzyskujemy energię cieplną lub elektryczną.

uzyskujemy energię cieplną lub elektryczną.



drewno i odpady drzewne (w tym zrębki z szybko-rosnących

drewno i odpady drzewne (w tym zrębki z szybko-rosnących

gatunków drzewiastych tj.: wierzba, topola)

gatunków drzewiastych tj.: wierzba, topola)



słoma jak i ziarna (zbóż, rzepaku)

słoma jak i ziarna (zbóż, rzepaku)



słomy upraw specjalnych roślin energetycznych z rodziny

słomy upraw specjalnych roślin energetycznych z rodziny

Miscanthus, Topinambur itp.

Miscanthus, Topinambur itp.



Osady ściekowe,

Osady ściekowe,



makulatura,

makulatura,



szereg innych odpadów roślinnych powstających na etapach

szereg innych odpadów roślinnych powstających na etapach

uprawy i pozyskania jak też przetwarzania przemysłowego

uprawy i pozyskania jak też przetwarzania przemysłowego

produktów (siana, ostatek kukurydzy, trzciny cukrowej i

produktów (siana, ostatek kukurydzy, trzciny cukrowej i

bagiennej, łusek oliwek, korzeni, pozostałości przerobu

bagiennej, łusek oliwek, korzeni, pozostałości przerobu

owoców itp.)

owoców itp.)

CO

H

O

H

C

CO

O

C











2

2

2

2

1

Syngas – gaz drzewny

Syngas – gaz drzewny

Biopaliwa drugiej generacji

Biopaliwa drugiej generacji

W odróżnieniu od biopaliw pierwszej generacji skupiają się na

W odróżnieniu od biopaliw pierwszej generacji skupiają się na

wykorzystaniu biomasy (np. odpady drzewne) i innych

wykorzystaniu biomasy (np. odpady drzewne) i innych

pozostałości płodów rolnych (np. słoma kukurydziana).

pozostałości płodów rolnych (np. słoma kukurydziana).

Przykłady biopaliw drugiej generacji:

Przykłady biopaliw drugiej generacji:

- Biohydrogen – wodór uzyskiwany z biomasy w procesie

- Biohydrogen – wodór uzyskiwany z biomasy w procesie

ciemnej fermentacji lub produkowany przez glony,

ciemnej fermentacji lub produkowany przez glony,

- BioDME (eter dimetylowy) – jako paliwo samodzielne lub

- BioDME (eter dimetylowy) – jako paliwo samodzielne lub

biokomponent do paliw,

biokomponent do paliw,

- Biometanol i bioetanol – alkohole uzyskiwane z biomasy

- Biometanol i bioetanol – alkohole uzyskiwane z biomasy

lignino-celulozowej

lignino-celulozowej

Etanol z celulozy

Etanol z celulozy

Etanol z celulozy

Etanol z celulozy

Obróbka

Obróbka

wstępna:

wstępna:

- mielenie,

- mielenie,

- parowanie,

- parowanie,

Hydroliza:

Hydroliza:

- metodami chemicznymi:

- metodami chemicznymi:

- stężonym kwasem,

- stężonym kwasem,

- rozcieńczonym kwasem,

- rozcieńczonym kwasem,

- metodami biochemicznymi:

- metodami biochemicznymi:

- enzymatyczna,

- enzymatyczna,

Fermentacja alkoholowa:

Fermentacja alkoholowa:

-

-

Saccharomyces cerevisiae,

Saccharomyces cerevisiae,

-

-

Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis

,

,

2

5

2

6

12

6

2

2







CO

OH

H

C

O

H

C

Biologiczna produkcja wodoru

Biologiczna produkcja wodoru

Kalendarium :

Kalendarium :

1939

1939

- Hans Gaffron z University of Chicago

- Hans Gaffron z University of Chicago

odkrywa zdolność glonów do przemiany

odkrywa zdolność glonów do przemiany

produkcji tlenu na produkcje wodoru,

produkcji tlenu na produkcje wodoru,

1997

1997

– prof. Anastasios Melis odkrywa,

– prof. Anastasios Melis odkrywa,

że niedobór siarki powoduje przejście

że niedobór siarki powoduje przejście

miedzy produkcja tlenu i wodoru, odkrycie

miedzy produkcja tlenu i wodoru, odkrycie

enzymu hydrogenazy(hydrogenase)

enzymu hydrogenazy(hydrogenase)

odpowiadajacego za tą reakcje,

odpowiadajacego za tą reakcje,

2006

2006

– zespół naukowy z University of Queensland dokonał modyfikacji

– zespół naukowy z University of Queensland dokonał modyfikacji

genetycznej glonu

genetycznej glonu

Chlamydomonas reinhardtii uzyskując szczep dający do

Chlamydomonas reinhardtii uzyskując szczep dający do

5

5

razy więcej wodoru w porównaniu z formą dziką,

razy więcej wodoru w porównaniu z formą dziką,

2007

2007

– zespół

– zespół

prof. Anastasios Melis pracujący nad mutantem tlaX

prof. Anastasios Melis pracujący nad mutantem tlaX

Chlamydomonas reinhardtii osiąga wydajność procesu produkji wodoru na

Chlamydomonas reinhardtii osiąga wydajność procesu produkji wodoru na

poziomie 15%, odkrycie, że miedź sprzyja przejściu z produkcji tlenu do

poziomie 15%, odkrycie, że miedź sprzyja przejściu z produkcji tlenu do

produkcji wodoru.

produkcji wodoru.

2008

2008

– zespół prof. Anastasios Melis opracowuje mutanta tlaR

– zespół prof. Anastasios Melis opracowuje mutanta tlaR

Chlamydomonas

Chlamydomonas

reinhardtii, który osiąga wydajność 25% osiągając niema teoretyczna

reinhardtii, który osiąga wydajność 25% osiągając niema teoretyczna

maksymalna wydajność procesu, która wynosi 30%.

maksymalna wydajność procesu, która wynosi 30%.

Biologiczna produkcja wodoru

Biologiczna produkcja wodoru

Obecnie:

Obecnie:

W przyszłości:

W przyszłości:

Biopaliwa trzeciej generacji

Biopaliwa trzeciej generacji

- paliwa z glonów

- paliwa z glonów

-

Rodzaje biopaliw produkowane z

Rodzaje biopaliw produkowane z

glonów

glonów

SVO,

SVO,

biodiesel,

biodiesel,

biobutanol,

biobutanol,

hydrocraking do tradycyjnego

hydrocraking do tradycyjnego

paliwa,

paliwa,

paliwo lotnicze.

paliwo lotnicze.

Literatura

Literatura

-

„

„

Postawy biotechnologii przemysłowej”, Praca zbiorowa pod

Postawy biotechnologii przemysłowej”, Praca zbiorowa pod

redakcja Włodzimierza Bednarskiego i Jana Fiedurka, WNT 2007,

redakcja Włodzimierza Bednarskiego i Jana Fiedurka, WNT 2007,

-

„

„

Research Advances Cellulosic Ethanol, NRLT leads the way.”

Research Advances Cellulosic Ethanol, NRLT leads the way.”

March 2007,

March 2007,

-

http://www.drewnozamiastbenzyny.pl/biopaliwa-definicja/,

http://www.drewnozamiastbenzyny.pl/biopaliwa-definicja/,

-

www.biodiesel.pl,

www.biodiesel.pl,

-

http://www.biopaliwaon.com.pl/,

http://www.biopaliwaon.com.pl/,

-

http://en.wikipedia.org/wiki/Biofuel,

http://en.wikipedia.org/wiki/Biofuel,

Dziękujemy za uwagę

Dziękujemy za uwagę