GŁÓWNY

CEL

STAWIANY

PRZED

BIOPALIWAMI

II

GENERACJI, TO:

Dalsze ograniczenie emisji CO

2

w cyklu życia

produktu,

Poprawa własności fizykochemicznych biopaliw,

takich jak:
liczba cetanowa, temperatury destylacji, prężność
par, lepkość
kinematyczna i dynamiczna, itp.

Zwiększenie wartości energetycznej zawartej w dm

3

i/lub

kg

biopaliwa, oraz mieszanek paliwowo powietrznych,

Wyeliminowanie

niekorzystnych

cech

ograniczających

okres

przechowywania

Biodiesel

: utlenianie paliwa, bakterie, kwitnięcie

biopaliwa.

Bioetanol

: woda

Wykorzystanie surowców odpadowych,

alternatywnych do
źródeł żywności

Komisja Europejska przedstawiła w lutym 2007 propozycję
zmian

prawnych,

które

zobowiązywałyby

producentów

samochodów do ograniczenia do 2012r. przeciętnej emisji CO

2

z

obecnych

160

g/km

do

130

g/km.

 
Nowe przepisy zastąpiłyby dobrowolne porozumienie z 1998 r.,
które

zostało

podpisane

przez

Związek

Europejskich

Producentów Pojazdów (ACEA). Zgodnie z jego zapisami
producenci samochodów zobowiązali się do ograniczenia emisji
do 140 g/km do roku 2008.

 biopaliwa o różnym charakterze chemicznym
otrzymywane z surowców

niespożywczych

czyli

biomasy

odpadowej

i

lignocelulozowej,

 biopaliwa węglowodorowe otrzymywane z biomasy
obejmującej również nadmiarowe lub
niepełnowartościowe surowce spożywcze.

DEFINICJE

 etanol z surowców lignocelulozowych,

 paliwa syntetyczne uzyskiwane z gazu syntetycznego
(CO + H

2

) wytworzonego w wyniku zgazowania biomasy:

- ciekłe paliwa węglowodorowe z procesów BTL i MT

(syntetyczny olej napędowy),
- DME (Bio-eter dimetylowy H

3

C-O-CH

3

),

- metanol,
- H

2

.

BIOPALIWA DRUGIEJ GENERACJI

 paliwa węglowodorowe otrzymywane w procesie
hydrokonwersji:

- olejów roślinnych i tłuszczy zwierzęcych (HDO),

- biooleju uzyskiwanego w procesie hydropirolizy
lignocelulozy (HTU)

Etanol z

celulozy

Surowiec:
celuloza

Słoma

Drewno

Wytłoki

Chemiczna budowa
celulozy

OH

OH

OH

OH

H

H

H

H

H

O

O

H

H

H

H

H

OH

O

H

H

O

O

H

OH

OH

Podstawową jednostką chemiczną, z której zbudowana jest celuloza jest
celobioza.

Celuloza jest głównym składnikiem drewna, słomy, itp. Z produktów
naturalnych najwięcej celulozy zawiera bawełna ok. 92%, drewno ok.
45%, słoma ok. 40%.

H

H

H

H

O

O

H

H

O

O

H

OH

OH

H

H

H

H

OH

H

O

O

H

OH

OH

OH

C

H

C

H

OH

O

C

H

OH

CH

2

OH

C

H

C

H

OH



 Obróbka wstępna biomasy (przegrzana para, gorąca
woda, roztwory kwasów, zasady),

PROCES OTRZYMYWANIA ETANOLU Z BIOMASY

LIGNOCELULOZOWEJ

 Hydroliza celulozy i hemicelulozy do cukrów
C

6

(glukoza) i C

5

(ksyloza) - proces

enzymatyczny,

 Fermentacja cukrów C

5

i C

6

do etanolu

(drożdże),

 Utylizacja ligniny (spalanie)

celuloza glukoza (cukier C

6

)

etanol + CO

2

hemiceluloza ksyloza (cukier C

5

)

etanol + CO

2

enzymy

enzymy

drożdże

drożdże

 niska efektywność procesu obróbki wstępnej,

PROBLEMY PRZY PROWADZENIU PROCESU

 wysoki koszt enzymów procesu fermentacji ksylozy i (cukier
C

5

)

- badania w kierunku genetycznie modyfikowanych drożdży,

 trudność przy równoległym prowadzeniu
procesu fermentacji ksylozy i glukozy.

Proces technologiczny

Etap

Etap

wstępny

wstępny

Hydroliz

Hydroliz

a

a

Fermentacja

Fermentacja

Oczyszczanie

Oczyszczanie

bioetanol

Produkcja

Produkcja

energii

energii

elektr.

elektr.

Energia

elektr.

Para

Odpady

stałe

Ścieki

Lignoceluloza

Teoretyczna wydajność procesu:

z 1kg biomasy otrzymujemy 0,51 kg etanolu oraz 0,49kg CO

2

Teoretyczna wydajność procesu:

z 1kg biomasy otrzymujemy 0,51 kg etanolu oraz 0,49kg CO

2

Schemat blokowy procesu wytwarzania
bioetanolu

Instalacja IOGEN,
Ottawa

3 mln litrów/rok

Surowiec:

Słoma

Bioetanol ze słomy

Syntetyczny zielony olej
napędowy

Schemat blokowy procesu wytwarzania
syntetycznego

„zielonego” oleju napędowego

Węglowodorowe paliwo syntetyczne –
BTL

Określenie

BTL

(z

ang.

Biomass-To-Liquid)

zasadniczo określa proces upłynniania biomasy
polegający na jej zgazowaniu do postaci surowego
gazu syntezowego (H

2

, CO, CO

2

, H

2

O, CH

4

), z którego

(H

2

, CO), wykorzystywany jest w syntezie Fischera-

Tropscha (F-T) do produkcji paliw syntetycznych.

Z gazu syntezowego powstałego ze zgazowania
biomasy można wytwarzać biometanol i DME
(dimetyloeter), który może być wykorzystywany do
zasilania silników z zapłonem samoczynnym.

Schemat blokowy procesu upłynniania biomasy – BTL i
otrzymywania wodoru

PROCESY ZGAZOWANIA ODPADÓW
DREWNA

zgazowanie jednostopniowe

lub

piroliza i

zgazowanie

Surowce:

olej roślinny lub tłuszcz

zwierzęcy

PROCESY Z PIROLIZĄ BIOMASY

Proces:

katalityczny, wodorowy

temperatura 350 - 450

o

C, ciśnienie 30 -

150 atm.

Produkt:

ciepłe węglowodory parafinowe

C

n

H

2n + 2

PROCESY Z PIROLIZĄ
BIOMASY

Piroliza biomasy jest procesem termicznego jej
rozkładu. Proces jest prowadzony bez dostępu
tlenu w temperaturze ok. 500

o

C.

Syntetyczny olej napędowy uzyskiwany w
procesach:

HYDRO-KONWERSJI

HDO,

HYDRO-TERMO-KONWERSJI

HTU.

Surowce:

olej roślinny lub tłuszcz

zwierzęcy

PROCES

HYDRO-KONWERSJI

HDO

BIOPALIW

Proces:

katalityczny, wodorowy

temperatura 350 - 450

o

C, ciśnienie 30 -

150 atm.

Produkt:

ciepłe węglowodory parafinowe

C

n

H

2n + 2

Surowce:

biomasa

bioolej

PROCES

HYDRO-TERMO-KONWERSJI

HTU

BIOPALIW

Proces:

hydropiroliza biomasy

temperatura 300 - 360

o

C, ciśnienie 100 -

200 atm.

Produkt:

ciepłe węglowodory parafinowe

C

n

H

2n + 2

Proces HTU polega na depolimeryzacji i odtlenieniu biomasy
w podczas rozkładu surowca.

Właściwości syntetycznego

oleju napędowego, FAME i BTL

Olej

napędo

wy

Biodies

el

FAME

BTL

„zielony

ON”

Zawartość tlenu
[%]

0

11

0

Gęstość [g/cm

3

]

0,84

0,88

0,79

Wartość opałowa
[MJ/kg]

43

37

44

Liczba cetanowa

51

54

70-90

Destylacja [

o

C]

200 -

350

340 -

360

265 - 320

PERSPEKTYWY ROZWOJU BIOPALIW

I, II i tzw. III GENERACJI

1

26

W 2010 roku należy oczekiwać wejścia na rynek biopaliw II
generacji, zaś w 2020 roku osiągnięcia maksimum udziału
przez paliwa I generacji i wejścia na rynek paliwa III
generacji (wodoru).

Udział wodoru stale będzie wzrastał, zaś II generacji nasyci
się ok. 2050 r. Pod koniec omawianego okresu biopaliwa I
generacji zostaną wyparte z rynku.

Światowe tendencje w zakresie wytwarzania

poszczególnych generacji paliw (biopaliw)

transportowych

1

27

Koszt produkcji 1 GJ energii surowców do produkcji

biopaliw

do roku 2030

1

28

WARSZTATY NAUKOWE

ANALIZA JAKOŚCI WYTWARZANYCH PRODUKTÓW Z

REAKTORA BIOPALIW

Analizator paliw i biopaliw Irox Diesel

Zastosowanie analizatora paliw i biopaliw Irox Diesel

do szacowania liczby cetanowej

Konstrukcja przyrządu IROX DIESEL i zasada pomiaru.

Zasada pomiaru w analizatorze Irox Diesel opiera się na pomiarze absorpcji
w podczerwieni w zakresie od 2,7 do 15,4 spektrometrem Fourierowskim.

Otrzymany spektrogram tego charakterystycznego - „daktyloskopowego"
obszaru jest korelowany z tabelą widm dla różnych koncentracji
analizowanych substancji.

Związki podnoszące liczbę cetanową posiadają dwa charakterystyczne maksima
adsorpcyjne 1275 cm

-1

i 1635 cm

-1

(odpowiednio 7,8 i 6,11).

Dokładne wyznaczenie parametrów paliw nie jest możliwy tylko ze spektrum.
W Irox Diesel wykorzystuje się analizę grupową (ang. cluster analysis) razem
z metodą regresji wieloliniowej.

Analizator Irox Diesel szacuje następujące parametry:

 całkowitą zawartość węglowodorów aromatycznych,

 zawartość węglowodorów WWA,

 liczba cetanowa,

 index cetanowy,

 temperatura destylacji 85% paliwa T85,

 temperatura destylacji 90% paliwa T90,

 temperatura destylacji 95% paliwa T95,

 zawartość estrów etylowych,

 zawartość estrów metylowych,

 całkowitą zawartość -  FAME,

 gęstość,

 temperatura.

Stanowisko do pomiaru parametrów
reologicznych

Rys. Reometr ReolabQC
niemieckiej firmy Anton Paar
GmbH

Rys. Schemat algorytmu pracy

reometru ReolabQC

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ