Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Biorafinerie - zařízení pro trvale udržitelný život na této planetě

27.07.2004  |  zdroj: CZ BIOM  |  155× přečteno      vytisknout článek

Úbytek fosilních zdrojů nás znepokojuje především z důvodů zabezpečení budoucích generací energií.

Jaroslav Váňa

Úbytek fosilních zdrojů nás znepokojuje především z důvodů zabezpečení budoucích generací energií. Méně si uvědomujeme, že na bázi ropy a zemního plynu dnes stojí průmysl chemie, zejména výroba plastů, vláken, čistících prostředků, léčiv, barviv, pesticidů, tenzidů a celé řady polymerů užívaných v různých odvětvích. Substituci neobnovitelných fosilních zdrojů nám umožní jedině biomasa včetně bioodpadů. V současné době nastává rozvoj technologií na zpracování biomasy, případně bioodpadů, na rozsáhlou škálu produktů dříve vyráběných z neobnovitelných surovin. Budují se tzv. biorafinerie, zejména tzv. zelené biorafinerie.

Nadbytečná půda, nepotřebná pro zabezpečení potravin, je uváděna do klidu zatravňováním, případně zalesňováním. Zemědělci provádějí údržbu zatravněných ploch a podle správné zemědělské praxe musí být travní fytomasa z pozemku odstraněna a látkově nebo energeticky využita. Obdobné problémy vznikají i při údržbě veřejné zeleně, hřišť a sportovišť. Technologie anaerobní digesce a kompostování neumožňují zabezpečit zpracování veškeré produkce nadbytečné trávy. Proto se v zemích s vysokým zatravněním (např. Švýcarsko) začaly budovat provozy pro mechanicko chemicko biologické zpracování travní fytomasy. Brzy se zjistilo, že z hlediska atraktivity konečných produktů je třeba tyto zpracovatelské závody budovat nejen pro zpracování trávy, ale i jednoletých i víceletých pícnin a cíleně pěstovaných rostlin s vysokým výnosem sušiny. Byly vypracovány postupy na zpracování vlhkého nezralého obilného nebo kukuřičného zrna, na zpracování slámy kukuřičných vřeten, dřevního odpadu a do těchto technologií jsou zapojovány i další komunální a zemědělské bioodpady.

V řadě států nastává rozvoj tzv. biorafinérií, které poskytují řadu produktů, které jsou vyráběny z neobnovitelných surovin, zejména ropy, Travní fytomasa i řada dalších rostlinných odpadů budou v těchto zpracovatelských provozech vykupovány a tráva se stane opět cíleně vyráběnou surovinou. Existuje celá řada technologicko - technických systémů užívaných v biorafinériích podle druhu využívané biomasy. Tráva a víceleté pícniny jsou zpracovávány na tzv. zelených biorafinériích GBR (Green BioRefinery). Biorafinerie typu LCF (Lignocellulose Feedstock Biorafinery) využívají suchou biomasu a odpady celulózní a lignocelulózní. Tyto biorafinerie využívají fyzikálně chemické procesy, např. tepelně tlakovou hydrolýzu v kyselém prostředí nebo nezymatickou hydrolýzu případně fermentační procesy rozkládající celulózu na glukózu, hemicelulózy na pentosy (xylóza). Konečnými produkty je např. bioetanol, fural, čistý lignin. Existují provozy zpracovávající biomasu pomalou nebo rychlou pyrolýzou na tzv. biokapaliny (bio-liquid) obsahující chemické látky pro výrobu bioplastů a biopaliv.

Biorafinerie obilná CCB (Cereale com biorafinery) využívá škrobnaté části rostlin. Konečnými produkty je např. bioetanol, kyselina mléčná. Fruktózový sirup vzniklý zpracováním vlhkého kukuřičného zrna může být podle situace na trhu využíván výrobci cukrovinek nebo bioetanolu. Výše uvedené koncepce biorafinerií bývají též různým způsobem kombinovány. Elektrická energie a teplo používané v technologii bývá získáváno anaerobní digescí různých odpadních meziproduktů. Nás bude především zajímat používané postupy v biorafineriích při zpracování travní fytomasy.

Jednoduchá zelená biorafinerie byla vybudována nedaleko Bodamského jezera ve Švýcarsku společností 2BAG s cílem zpracovat minimálně 50 tis. t trávy (obr. 1). Z mechanicky upravené travní fytomasy (krátká seč trav) je za tepla získávána travní vláknina, která je zpracovávána na nehořlavou tepelně izolační hmotu používanou k povrchovým izolacím i k výrobě izolačních desek. Při oddělování vláken se na dekanteru získávají proteiny, sloužící k výrobě koncentrátu do krmiv. Zbytek je zpracován anaerobní digescí a získané energie jsou využívány při vlastní technologii. Digestát slouží jako organické hnojivo.


Obr. 1: Jednoduchá zelená biorafinerie

Složitější způsob zpracování trávy je v zelených biorafineriích Havellandského typu (obr. 2). Luční tráva s 19% obsahem sušiny se lisuje na hydraulickém lisu, přičemž vylisovaná šťáva obsahuje cca 5,5% sušiny a filtrační koláč 33% sušiny. Filtrační koláč obsahuje vedle celulózy a škrobu hodnotná barviva, léčivé látky a další fenolické a polyfenolické látky. Vylisovaná šťáva obsahuje cukry, proteiny, aminokyseliny, organické kyseliny, barviva, enzymy, suroviny pro výrobu léků a látky minerální. Další produkty jsou získány z vylisované šťávy fermentačně (kyselina méčná, lyzin aj.).


Obr. 2: Zelená biorafinerie Havellandského typu

Zelené biorafinerie jsou dnes budovány přímo na zemědělských závodech a zpracovávají nejen zemědělské, ale i komunální a průmyslové bioodpady.

Alternativou k zeleným biorafineriím jsou zařízení na ztekucování biomasy a bioodpadů rychlou pyrolýzou (Flash-Pyrolyse).

Na rozdíl od klasické pyrolýzní jednotky, u které se produkuje 80 - 85% hořlavého plynu (směs oxidu uhelnatého a vodíku) a 15 - 20% uhlí při rychlé pyrolýze vzniká z 1 t suché biomasy 650 - 700 kg biooleje, 150 - 200 kg hořlavého plynu a cca 150 kg dřevěného (rostlinného) uhlí. Pyrolýzní bioolej vzniká prudkým zchlazením plynů, vznikajících při odplynění biomasy nebo bioodpadů v pyrolýzním reaktoru při teplotách do 500°C bez přístupu vzduchu. Vstupní surovina musí být suchá (cca 90% sušiny) a zrnitostně upravená na max. 3 mm. Vzniklý bioolej je hnědá kapalina o výhřevnosti 15 - 20 MJ . kg-1 (což je cca polovina výkonnosti topného oleje). Jeho pH je 2,3 - 3. Obsahuje kromě uhlovodíků též lignin a organické kyseliny, aromáty a mnoho dalších látek.

Pyrolýzní bioolej je málo stabilní a jeho skladováním klesá výhřevnost. Je využívám jako palivo nebo jako surovina pro další chemické zpracování. Pyrolýzní bioolej je využíván na kogeneračních jednotkách vybavených spalovacími turbínami. V chemickém průmyslu je využíván např. při výrobě lepidel, hnojiv a aromatických látek. Schéma výroby pyrolýzního biooleje je na obr. 3.


Obr. 3: Výroba biooleje rychlou pyrolýzou

Biomasa a bioodpady nám nahradí neobnovitelné fosilní zdroje po jejich úplném vyčerpání. Proto je potřeba technologie, které látkově a energeticky využívají biomasu, co nejvíce rozvíjet a zabezpečovat recyklaci veškerých bioodpadů. Jen tímto způsobem bude možné dosáhnout trvale udržitelného rozvoje.

Vznik tohoto článku umožnil grant Nadace Sluníčko číslo 5/03.


Související články


Poslední diskuse k článku - 4 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek
Re: Nejdříve číst, pak myslet a až nakonec psát :o)
pak již stačí napsat na tabuli před vsí
ZLÁMANÁ LHOTA-"nekupujeme el.energii od Čezu ani uhlí od uhlobaronů."(příjďte mladí živnostníci mezi nás,energie i parcely jsou u nás levnější)STAROSTA
Dík za uveřejnění
vloženo: 20.06.2009 14:09     vložil:  Oldřich Šubrt Reagovat 
Re: Nejdříve číst, pak myslet a až nakonec psát :o)
já bych to dopnil... Nejdříve číst, pak myslet jak využít matematiku, využít matematiku a až nakonec psát :o) ...

téma ... kolik energie v podobě slunečního záření dopadne na plochu kterou zabírají pozemky JETE ... v porovnání s ročním dodaným výkonem do sítě...?

... no a pak se pustit do realizace... co..???
vloženo: 13.06.2009 00:34     vložil:  Petr Swetr Hornak Reagovat 
Nejdříve číst, pak myslet a až nakonec psát :o)
Proč je nesmyslné bojovat proti Temelínu aneb energie biomasy je jak šafránu:
Temelín poskytuje výkon 2x 981 MW = 1962 MW = 1,962 GW, nejvyšší spotřeba el. energie v ČR v zimních měsících je 10-11 GW, v letních spotřeba klesá na 6-7 GW.
Biomasa – energetická bilance: Sluneční konstanta činí 1365 W/m2 - 1367 W/m2. Tj. na plochu 1m2 na hranici vnější atmosféry planety Země dopadá energie cca 1366 J za sekundu. Na zemský povrch se dostane ½, tj. cca 683 W/m2. Účinnost rostlinné fotosyntézy je udávána cca 25%, tudíž rostliny jsou schopny zpracovat pouze 170,75 W/m2. V ideálním případě, pokud by veškerou zachycenou energii dále beze ztrát zapracovaly do svých tkání a tuto energii by se povedlo získat se 100% účinností: přepočet potřebné pěstitelské plochy jako náhrada za výkon Temelína: 1962 MW / 170,75 W/m2 = 11490483 m2, tj. 1149 ha = 11,49 km2. Nesmíme zapomenout, že tato energie není k dispozici rovnoměrně po celý rok!
V praxi to vypadá následovně, jako příklad jsem si vybral sloní trávu: výnosnost činí 40 tun sloní trávy ročně z 1 hektaru, výhřevnost je 18,5 MJ/kg. Přepočtem přes plochu a čas dojdeme k výkonu 2,347 W/m2, což je asi 73x méně, než v případě bilance energie získané ze Slunce. Plocha, nutná pro náhradu Temelína pochopitelně vzroste: 1962 MW / 2,347 W/m2 = 836130162 m2, tj. 83613 ha = 836km2. Také tento výpočet neuvažuje další transformace energie obsažené v biomase. Kroky jako je pohon turbíny (účinnost cca 33%, s kogenerací a využitím tepla 80%) a výroba el. energie (účinnost cca 95%, pokud mne neklame paměť). Jediná výhoda využití biomasy se skýtá v konvenčních elektrárnách, problémem je pouze efektivní dosah dopravy a vhodné zajištění zásobování.
Zdroje informací: temelín www.cez.cz
Sluneční konstanta: http://www.asu.cas.cz/~svanda/prace/clanky/ian/ian468.html
Sloní tráva: http://home.zcu.cz/~konasp/Cast-f.pdf, byla zde použita pouze jako příklad energetické plodiny, pokud se použije odpadová biomasa, tak dotčená plocha bude daleko vyšší.
Pozn: pokud by zemědělec (1000 ha), uvedený panem Šubrtem, pěstoval právě tuto plodinu, pak při výnosu 40 tun/ha a výhřevnosti 18,5 MJ/kg získá palivo v hodnotě 740000000 MJ ročně. Při kontinuálním spalování v průběhu celého roku by měl tepelný výkon cca 23,5 MW :o)
Jan Saitz
Ps: dle mého názoru biomasa patří zpět do půdy, která již nyní má vážný nedostatek organické složky
vloženo: 04.08.2004 14:28     vložil: Jan Saitz Reagovat 
ístní energetický systém-sdružení
Pane Váňo děkujem,Vy jste uhodil na tu pomyslnou hlavičku ne kladiva ale zemědělského podnikatele po \"novém označení živnosti\"ale já tomu říkam hlaičku-lépe řečeno hlavu sedláka,na kterého se již mlátilo dost dlouho-děkuji.Moji kolegové soukromě hospodařící rolníci a nyní tedy\"velkostakáři\"s 1000 ha pronajaté půdy si budou moci sami určovat co chtějí vyrábět a banky budou se předhánět zainvestovat etanol,lih,škrob atd.Ale jsem příznivec diversifikovat proti teroristickým mnoha milionovým telefonátum na TEMELÍN,raději 3000( MES)místí energetické sdružení s mistní 200KW turbinou na BIOMASU právě ve všech vesnicích na které se již nedostal plyn ,ta BIOMASA bude pak za poloviční cenu tepla s chladící vody s turbiny a tato místní elektřina bude dobře narušovat monopolní výmysly ČEZu.Také to bude zábrana proti terorostickým telefonátům. ŠUBRT za ALIANCI\"AKTIVNÍ VENKOV\".
vloženo: 01.08.2004 13:48     vložil: Oldřích Šubrt Reagovat 
zobrazit všechny příspěvky

EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist