Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
NOWE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA
BIOKOMPONENTÓW I BIOPALIW
PIERWSZEJ I DRUGIEJ GENERACJI
dr in\
. Krzysztof Biernat
Koordynator Polskiej Platformy Technologicznej Biopaliw i Biokomponentów
Instytut Paliw i Energii Odnawialnej
Międzynarodowa Konferencja  Jakość paliw w Polsce i Unii
Europejskiej
Warszawa, 5-6 września 2007
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Substytuty paliwowe jako paliwa
Substytut paliwowy mo\
e stać się paliwem standardowym czyli
normatywnym, je\
eli zostanie ustanowiona norma
przedmiotowa, zaakceptowana przez producentów silników lub
urządzeń grzewczych, z jednoznacznym określeniem:
" zakresu (stosowania) normy;
" norm powołanych;
" sposobu pobierania próbek;
" oznakowania systemu dystrybucyjnego;
" ogólnych i szczegółowych wymagań oraz metod ich oznaczania;
" niezbędnych, dodatkowych danych dotyczących np.: specyficznych
metod oznaczania niektórych wymagań, magazynowania,
bezpieczeństwa bhp i ppo\
. itp.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Wymagania stawiane paliwom do
silników spalinowych i urządzeń
energetycznych (1)
" wymagania zapewniające właściwy
transport wewnętrzny paliwa
(wymagania układu zasilania);
" wymagania zapewniające prawidłowe
rozpylenie i odparowanie paliwa;
" wymagania zapewniające właściwe
spalanie paliwa;
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Wymagania stawiane paliwom do
silników spalinowych i urządzeń
energetycznych (2)
" wymagania związane z oddziaływaniem
środowisko;
" wymagania zwiÄ…zane z magazynowaniem,
transportem i dystrybucjÄ… paliw;
" wymagania zwiÄ…zane ze sposobami
postępowania z paliwami nie spełniającymi określonych
norm przedmiotowych.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Åšwiatowa Karta Paliw (WWFC)
Åšwiatowa Karta Paliw ( World - Wide Fuel
Charter) stanowi zbiór wymagań jakościowych
paliw silnikowych, z podaniem ich miar i wag,
opracowanych na podstawie badań
uwzględniających wymagania współczesnych
silników spalinowych i ochrony środowiska
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Ograniczenia wprowadzania
biokomponentów do benzyn wg. WWFC
wymagania WWFC ograniczajÄ… wprowadzanie do
benzyn związków tlenowych typu eterów lub etanolu i
alkoholi wy\
szych, przy jednoczesnym zakazie
wprowadzania do paliw metanolu. Dopuszczono
maksymalną zawartość etanolu o wymaganiach
zgodnych z ASTM D 4806 i pH zawartym w zakresie 6,5-
9 na 10% (v/v), a alkoholi wy\
szych (od C2) nie więcej
ni\
0,1 %(v/v).
Uzasadnienie:
w procesie spalania benzyn z dodatkiem 10% etanolu,
emisja toksycznych substancji obni\
yła się o 2%, a
emisja tlenku węgla o 10% w porównaniu z benzyną
zawierającą 11% MTBE, ale emisja tlenków azotu
wzrosła o 14%, węglowodorów o 10% oraz potencjał
tworzenia ozonu o 9%.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Ograniczenia wprowadzania
biokomponentów do olejów napędowych
wg. WWFC
" w olejach napędowych kategorii od pierwszej do trzeciej,
WWFC ogranicza się zawartość estrów pochodzenia
roślinnego, głównie FAME (fatty acid methyl esters -
estrów metylowych kwasów tłuszczowych), o
wymaganiach jakościowych zgodnych z EN 14214,
ASTM D 6751 lub normami równorzędnymi, do 5 % (v/v)
" w olejach napędowych kategorii czwartej, zawartość
FAME została ograniczona do granicy wykrywalności
metody oznaczania.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Wymagania stawiane biopaliwom
" występują w dostatecznie du\
ych ilościach;
" cechujÄ… siÄ™ technicznymi i energetycznymi
właściwościami determinującymi ich przydatność do
zasilania silników lub urządzeń grzewczych;
" sÄ… tanie w produkcji i sprzeda\
y;
" stanowiÄ… mniejsze zagro\
enia dla środowiska ni\
paliwa
dotychczas stosowane;
" zapewniajÄ… mo\
liwe do przyjęcia wskaz
niki ekonomiczne
silników lub kotłów i bezpieczeństwo ich u\
ytkowania.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Oprócz tego biopaliwa powinny:
" zapewnić niezale\
ność energetyczną;
" mieć mniejszą emisyjność związków toksycznych w
procesie ich spalania;
" umo\
liwiać ni\
sze koszty eksploatacji silników i
urządzeń grzewczych.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Analiza cyklu WTW ( well to wheel )
 od z
ródła do koła
W analizie WTW, nale\
y uwzględniać emisyjność w
całym procesie poczynając od uprawy, produkcji
nawozów i nawo\
enia, eksploatacji maszyn i urządzeń
rolniczych, transportu, procesów przeróbki, a kończąc
na procesie spalania w silniku.
Uwzględniając emisję CO2 w cyklu WTW i porównując z
ilością ditlenku węgla pochłoniętego przez rośliny
stanowiÄ…ce surowiec do produkcji biopaliw w procesie
fotosyntezy, aktualnie stosowane biopaliwa (biopaliwa
pierwszej generacji) wykazujÄ… bilans niekorzystny.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Europejska definicja biomasy:
 Biomasa to biodegradowalne frakcje produktów,
odpadów i pozostałości z przemysłu rolno-
spo\
ywczego (w tym substancje pochodzenia
roślinnego i zwierzęcego), z leśnictwa i przemysłu
pochodnego, a tak\
e biodegradowalne frakcje
odpadów komunalnych i przemysłowych
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Racjonalna definicja biomasy:
 Biomasa to wszelkiego typu substancje, będące
efektem naturalnych procesów biologicznych, w
tym biochemicznych zachodzÄ…cych w przyrodzie
i stanowiÄ…ce potencjalne z
ródła energii w ściśle
określonych aplikacjach
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Europejski podział biopaliw (paliwa ciekłe):
" bioetanol w mieszankach z benzynÄ… silnikowÄ… o
zawartościach etanolu w %(v/v) odpowiednio jako paliwa
E5, E85;
" biodiesel zawierajÄ…cy estry metylowe w %(v/v) w
mieszankach z olejem napędowym odpowiednio jako
paliwa B5, B30 i B100;
" biometanol jako komponent bÄ…dz
paliwo otrzymywane z
biomasy;
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Europejski podział biopaliw (paliwa
ciekłe):
" bio-ETBE, otrzymywany z bioetanolu (47% v/v) jako
dodatek przeciwstukowy do benzyn;
" bio-MTBE, otrzymywany z biometanolu (36% v/v) jako
dodatek przeciwstukowy do benzyn;
" BtL ( biomass to liquid ) jako ciekłe frakcje i ich
mieszaniny otrzymywane z biomasy, mogące stanowić
biopaliwa lub komponenty paliwowe;
" czyste oleje roślinne (PVO), otrzymywane z procesów
tłoczenia, ekstrakcji i podobnych procesów łącznie z
rafinacją, z wyłączeniem modyfikacji ich składu
metodami chemicznymi, spełniające wymagania
silników.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Europejski podział biopaliw (paliwa
gazowe):
" biogaz jako paliwo otrzymywane z biomasy oraz
biodegradowalnych frakcji odpadowych o
właściwościach zbli\
onych do właściwości gazu
naturalnego ;
" bio DME, eter dimetylowy otrzymywany z
biomasy jako paliwo do silników o ZS.
" bio wodór jako paliwo otrzymywane z biomasy
oraz biodegradowalnych frakcji odpadowych ;
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa pierwszej generacji
 bioetanol (BioEtOH) rozumiany jako konwencjonalny etanol
otrzymywany z procesów hydrolizy i fermentacji z takich
surowców jak: zbo\
a, buraki cukrowe itp.;
 czyste oleje roślinne (PVO-pure vegetable oils), otrzymywane z
procesów tłoczenia na zimno i ekstrakcji ziaren roślin oleistych;
 biodiesel stanowiÄ…cy estry metylowe oleju rzepakowego (RME)
lub estry metylowe (FAME) i etylowe (FAEE) wy\
szych kwasów
tłuszczowych innych roślin oleistych otrzymywane w wyniku
procesów tłoczenia na zimno, ekstrakcji i transestryfikacji;
 biodiesel, stanowiÄ…cy estry metylowe i etylowe otrzymywany w
wyniku transestryfikacji posma\
alniczych odpadów olejowych;
 biogaz, stanowiÄ…cy oczyszczony biogaz z zawilgoconego
biogazu składowiskowego, bądz
rolniczego;
 bio-ETBE, otrzymywany z przeróbki chemicznej bioetanolu.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa drugiej generacji (1)
" bioetanol otrzymywany z procesów przeróbki
lignocelulozy, pochodzÄ…cej z biomasy (z
wyłączeniem surowców przeznaczonych do
celów spo\
ywczych) na drodze
zaawansowanych procesów hydrolizy i
fermentacji;
"  biopaliwa syntetyczne , otrzymywane w
procesach zgazowania biomasy oraz syntezy
produktów tego zgazowania (procesy  BtL );
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa drugiej generacji (2)
" biodiesel, jako biopaliwo lub komponent
otrzymany w wyniku rafinacji wodorem
(hydrogenizacji) olejów roślinnych i tłuszczów
zwierzęcych, głównie odpadowych;
" biogaz (SNG) otrzymywany w procesach
zgazowania lignocelulozy i syntezy produktów
tych procesów, o właściwościach gazu
naturalnego;
" biowodór, otrzymywany na drodze procesów
zgazowania i wydzielania lub specyficznych
procesów biologicznych.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa drugiej generacji (3)
Nie nale\
y zaliczać do paliw drugiej generacji
przetworzonych biopaliw pierwszej generacji
Koncepcja rozwoju biopaliw drugiej generacji
opiera się na zało\
eniu, \
e surowcem do ich
wytwarzania powinna być zarówno biomasa jak i
odpadowe oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce oraz
wszelkie odpadowe substancje pochodzenia
organicznego, nieprzydatne w przemyśle
spo\
ywczym czy te\
leśnym.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa trzeciej generacji
" biowodór i biometanol, otrzymywane w wyniku
zgazowania lignocelulozy i syntezy produktów
zgazowania lub w wyniku procesów
biochemicznych;
opracowanie technologii powszechnego
otrzymywania i wdro\
enia biopaliw trzeciej
generacji do eksploatacji mo\
e być szacowane
na lata 2030 i powy\
ej
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Anticipated future roadmap
2050
2020
Integrated biorefinery
complexes
2010
EtOH, F-T Diesel, DME («2nd generation)
2005 from lignocellulosic biomass
Improving present processes («1st generation)
EtOH, ETBE, FAME, FAEE
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Status of Processes & Biofuels
Biodiesel
3rd
2nd
1st
Bioethanol
Bio methane
Biodiesel Oth
Bioethanol BioethanolBioethanol
Bioethanol L
F-T
DME
Biodiesel
BioHydrogen
Strong Weak
Average
BioMethanol
Technology Strength
Low
Medium
Market Potential
High
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Schemat produkcji biopaliw
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Resources Conversion Technologies Fuels Markets
Gasification
DME
Solid Biomass
Methanol
CHP
Pyrolysis
F-T
Ethanol
Sugar-rich
Fermentation
crops
Diesel
H2
Biodiesel
Oil crops Extraction
Transport
Anaerobic
Fuels
Biogas
Wet biomass
Digestion
Note: Combustion not shown; Synthesis gas requires catalysts for upgrading
Source: DG TREN
Indicates requirement of reformer
CO+H2
Biomass
Biooil
Fats
Production,
Pretreatment &
Upgrading to Fuel
Esterification
4
Waste
CH
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa i komponenty wytwarzane w USA
" Etanol jako komponent biopaliwowy, którego
surowcem stanowią ziarna zbó\
oraz celuloza
pochodząca z rolnictwa i leśnictwa;
" Biodiesel stanowiący mieszaninę estrów
wy\
szych kwasów tłuszczowych z procesów
transestryfikacji olejów roślinnych i naftowego
oleju napędowego;
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa i komponenty w USA
" Green Diesel and Jet Fuel, tak zwany  zielony diesel i
uniwersalne paliwo do silników turbinowych (głównie
jako paliwo dla potrzeb wojskowych), otrzymywane z
tłuszczów, olejów odpadowych i czystych olejów
roślinnych, rafinowanych w naftowych rafineriach do
bardzo niskiego poziomu zawartości siarki;
" Inne produkty procesów fermentacyjnych biomasy, takie
jak: butanol, octany (etaniany) i mleczany (2-hydroksy
propaniany) i tym podobne;
" Ciecze popirolityczne, z procesów pirolizy biomasy jako
alternatywny surowiec do rafinerii naftowych lub
procesów zgazowania;
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa i komponenty w USA
" Gaz syntezowy otrzymywany z biomasy, jako surowiec
do wytwarzania metanolu, eteru dimetylowego lub
mieszanin alkoholi, metodÄ… Fischer-Tropscha;
" Algae-derivated Fuels, paliwa pochodzÄ…ce z biomasy z
alg morskich, jako z
ródła triglicerydów do otrzymywania
biodiesla,  zielonego diesla i paliwa lotniczego Jet oraz
jako surowce do otrzymywania węglowodanów;
" Paliwa węglowodorowe, jako biopaliwa dalekiej
przyszłości, pochodzące z procesów biologicznych lub
uwodornienia biomasy.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa (paliwa alternatywne) do silników o
zapłonie iskrowym (1)
" etanol;
" metanol
" inne alkohole (tert-butylowy TBA, sec-
butylowy SBA, izopropylowy IPA,
neopentylowy-NPA);
" perspektywiczny dimetylofuran (DMF);
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa (paliwa alternatywne) do silników
o zapłonie iskrowym (2)
" etery (etylo-tert-amylowy TAEE, etylo-tert-
butylowy ETBE, metylo-tert-amylowy
TAME, metylo-tert-butylowy MTBE,
diizopropylowy DIPE);
" węglowodorowe paliwa syntetyczne;
" skroplony gaz naftowy;
" wodór.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa (paliwa alternatywne) do silników o
zapłonie samoczynnym
" estry kwasów tłuszczowych (FAME, FAEE) z
procesów transestryfikacji olejów: rzepakowego,
sojowego, słonecznikowego, itp.;
" eter dimetylowy (DME) i rozwa\
any eter
dietylowy (DEE);
" emulsje paliwowo-wodne (aquazole)
" czyste oleje roślinne
" węglowodorowe paliwa syntetyczne.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Biopaliwa (paliwa alternatywne) do
zastosowań stacjonarnych
" alkohole;
" estry wy\
szych kwasów tłuszczowych;
" paliwa talowe (TPO-tall pitch oils) otrzymywane w
procesach estryfikacji alkoholami etylowym lub
metylowym olejów talowych wydzielonych z \
ywicy
drzew iglastych (produktów ubocznych z procesów
produkcji celulozy siarczanowej oraz wytlewania
drewna);
" paliwa z procesów pirolizy;
" czyste oleje roślinne;
" biogaz.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Ograniczenia surowcowe do produkcji
biopaliw
Z punktu widzenia ograniczenia emisji ditlenku
węgla istotnym jest ograniczenia puli
surowcowej do produkcji biopaliw do obszarów,
gdzie jest mo\
liwa, skuteczna kontrola, tj. do
krajów Wspólnoty, poniewa\
w przeciwnym razie
stosowanie biopaliw mo\
e doprowadzić do
zwiększenia emisji CO2
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Aktualnie opracowywane lub wdra\
ane
technologie z zakresu wytwarzania biopaliw
drugiej generacji (1)
" Otrzymywanie BioDME z procesów zgazowania
biomasy lub bezpośrednio biogazu i syntezy F-T;
" Otrzymywanie alkoholu etylowego (BioEt) oraz
estrów etylo-tert-butylowych z BioEt z biomasy
lignocelulozowej pochodzącej z odpadów
drzewnych, pozostałości z przemysłu
młynarskiego i przetwórstwa zbó\
, a tak\
e upraw
buraka cukrowego i szybko rosnących roślin
energetycznych.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Aktualnie opracowywane lub wdra\
ane
technologie z zakresu wytwarzania biopaliw
drugiej generacji (2)
" Otrzymywanie węglowodorowych paliw syntetycznych z
procesów BTL ( biomass to liquid ) poprzez:
 zgazowanie biomasy ( suche odpady i uprawy roślin
energetycznych), następnie synteza F-T, prowadząca do
otrzymania mieszaniny ciekłych węglowodorów jako paliwa  FT-
diesel ;
 piroliza biomasy, prowadząca do otrzymania: gazów (metanu,
ditlenku węgla i pary wodnej, ciekłej frakcji tzw.  biooleju oraz
pozostałości stałych (węgiel drzewny i popiół), a następnie
zgazowania i syntezy F-T, do otrzymania paliwa  FT-diesel .
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Aktualnie opracowywane lub wdra\
ane
technologie z zakresu wytwarzania biopaliw
drugiej generacji (3)
" Otrzymywanie paliwa  HTU-diesel
pochodzącego z procesów depolimeryzacji w
wysokiej temperaturze (proces  Hydro Thermal
Upgrading ) i ewentualnego dalszego
katalitycznego hydroodtleniania w procesie HDO
( hydrodeooxygenation ) biomasy stanowiÄ…cej
wszelkie pozostałości organiczne wraz z wysoką
zawartością wody.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie BioDME
Synteza DME z gazu syntezowego otrzymanego z
procesów zgazowania biomasy lub z biogazu, poprzez
metanol, mo\
e być przeprowadzona w fazie ciekłej przy
umiarkowanym ciśnieniu ok. 70 atm i w podwy\
szonej
temperaturze (okoÅ‚o 250 °C).
Katalizator o dwu funkcjach, składa się z mieszaniny
katalizatora do syntezy metanolu i katalizatora do
odwodnienia metanolu. Proces chemiczny przebiega wg
następujących reakcji:
CO + H2O CO2 + H2
CO2 + 3H2 CH3OH + H2O
2CH3OH CH3OCH3 + H2O
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie BioEt drugiej generacji
Etapy procesu (1):
1. Wstępny, polegający na obróbce biomasy
poprzez:
" usunięcie zanieczyszczeń stałych;
" mycie i kruszenie biomasy;
" usunięcie ligniny poprzez filtrację;
" wstępna hydroliza polimerów hemicelulozy do monomerów
i oligomerów cukrowych (ksylozy, mannozy, arabinozy i
galaktozy parą wodną. Konieczna kontrola zawartości
niepo\
ądanych: kwasów organicznych, furfuralu lub fenolu,
inhibitujÄ…cych proces fermentacji.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie BioEt drugiej generacji
Etapy procesu(2):
2. Hydroliza celulozy:
" w obecności kwasów: siarkowego, solnego, azotowego,
amoniaku, rozpuszczalników organicznych lub ditlenku
węgla, najczęściej rozcieńczonego kwasu siarkowego
(0.5& 1,5)%, w temperaturze powy\
ej 160ºC. Proces
prowadzony dwufazowo, w celu otrzymania oddzielnie
cukrów C5 i C6 (pentoz i heksoz);
" w środowisku stę\
onych kwasów  wy\
szy stopień
konwersji do 90%
" mikrobiologiczna z wykorzystaniem np.  celulaz , enzymów
bakterii i grzybów (np.: Trichoderma Reesei), prowadząca
do otrzymania ksylozy i glukozy
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie BioEt drugiej generacji
Etapy procesu(3):
3. Fermentacja pentoz i heksoz:
" 3C5H10O5 5C2H5OH + 5CO2



" C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2



Teoretyczny uzysk etanolu 0,51 kg oraz emisja 0,49 kg ditlenku
węgla na 1 kg cukrów
Konieczność usuwania produktów pośrednich (np.: celbiozy)
hamujÄ…cych proces fermentacji
Podstawowym problemem jest doprowadzenie do
jednoczesnej fermentacji ksylozy i glukozy
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie BioEt drugiej generacji
Etapy procesu(4):
4. Oczyszczanie parą wodną produktów
fermentacji, destylacja zacieru (90& 92)% i
odwadnianie 99,9%.
5. Oddzielanie ligniny jako odpadu stałego i
kierowanie do spalania w piecach CHP
( Combined Heat and Power ) w celu
uzyskania energii elektrycznej i ciepła
procesowego.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie i przeróbka gazu syntezowego
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Otrzymywanie gazu syntezowego
" metodą zgazowania stałej biomasy;
" metodą konwersji węglowodorów
gazowych lub ciekłych, otrzymanych z
biomasy, z parÄ… wodnÄ….
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Proces zgazowania biomasy-reakcje
" utlenienie zupełne biomasy do ditlenku węgla (spalanie):
C+O2 = CO2; "H < 0
" częściowe utlenianie: C+1/2O2 = CO2; "H < 0
" reakcja Boudouarda: C+CO2 = 2CO; "H >0
" reakcje gazu wodnego do tlenków węgla i wodoru:
C+H2O = CO+H2; "H >0
C+2H2O = CO2+H2; "H >0
" reforming z parÄ… wodnÄ… (konwersja CO):
C+H2O = CO2+H2; "H <0
" metanizacja węgla z biomasy: C+H2 = CH4; "H <0
" metanizacja tlenku węgla: CO+3H2 = CH4+H2O; "H <0
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Proces zgazowania biomasy
Większość reakcji jest reakcjami egzotermicznymi
Proces zgazowania mo\
e być prowadzony przy
bezpośrednim lub pośrednim dostarczaniu ciepła
procesowego
PowstajÄ…cy w wyniku zgazowania bio-syngaz po
zło\
onym procesie oczyszczania i odpowiedniej
segregacji kierowany jest do syntezy F-T
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Technologie otrzymywania paliw
typu FT diesel metodÄ… Fischera-Tropscha
" surowce reakcji: tlenek węgla i wodór
" produkty: węglowodory alifatyczne i woda
Proces F-T prowadzony w obecności katalizatora
kobaltowego:
CO + 2H2 = (-CH2-) + H2O
Proces F-T prowadzony z nadmiarem tlenku węgla
w obecności katalizatora \
elazowego:
2CO + 2H2O = (-CH2-) + CO2
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Proces pirolizy biomasy
" Proces pirolizy biomasy prowadzony jest bez
dostępu tlenu lub z częściowym utlenieniem, w
temperaturze 500-8000C, często w obecności
katalizatorów;
" Otrzymana mieszanina oligomerów i
monomerów stanowi olej popirolityczny (bioolej);
" Bioolej stanowi mieszaninę komponentów F-T
diesla;
" Pozostałość procesowa to  charcoal
zawierający głównie węgiel drzewny i popiół z
pewną ilością wody i ditlenku węgla.
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Inne procesy otrzymywania paliw
alternatywnych
" Zgazowanie i piroliza mogą być tak\
e
z
ródłem otrzymywania wodoru, jednak tak
otrzymany nie jest w pełni biopaliwem
trzeciej generacji;
" Prowadzone sÄ… prace nad procesami
zgazowania i upłynniania węgla GtL (gas
to liquid) i CtL (coal to liquid).
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Polska Platforma Technologiczna Biopaliw i Biokomponentów
Dziękuję za uwagę