Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

K biopalivům druhé generace

10.06.2008  |  164× přečteno      vytisknout článek

Kostky a miliardy jsou vrženy a nikdo neví jak z toho ven...

1. Dosavadní přehled.
Na proatom webu jsme už před dvěma roky uvedli problémy s produkcí biopaliv např. v článcích [1], [2]. Tehdy to mnohými bylo považováno téměř za poplašnou zprávu a odmítání pokroku. Krátce po spuštění tohoto procesu se začínají projevovat negativní důsledky, dříve než se předpokládalo, ale kostky a miliardy jsou vrženy a nikdo neví jak z toho ven. Tento problém přiznává i komisař EU Stavros Dimas a v rozhovoru pro BBC  připustil, že EU při vytyčování svých cílů zcela "nepředvídala" problémy spojené s masovou výrobou biopaliv.
Ve směrnici EU k produkci biopaliv se uvádí jako alternativa k biopalivům z potravinových zdrojů výrobu biopaliv druhé generace z celulózových surovin. Technologie druhé generace jsou v současné době ve vývoji a my se pokusíme vystopovat kam dospěl dosavadní vývoj doma i ve světě a jaké jsou výhody i problémy.

2. Jaké jsou výhody produkce biopaliv 2. generace:

  • Je možné využít okrajových pozemků neprodukujících potraviny
  • Je možné využít několikaleté rychle rostoucí traviny s menším nárokem na hnojiva.
  • Je možné využívat širšího spektra biomasy nekonkurující potravinovým plodinám.
  • Možnosti zpracování celulózových odpadů zemědělských i průmyslových: - zbytky rostlin po sklizních, lodyhy, stébla, listy; odpad při zpracování dřeva - kůra, větve piliny; organický odpad z domácností;

3. Jaké jsou problémy produkce biopaliv 2. generace:

  • Odborníci varují, že jen malá část obilních zbytků může být odňata z polí k produkci etanolu, aby nebyla snižována úrodnost a biodiverzita půdy.
  • Rozmanitost vstupního celulózového materiálu vyžaduje rozmanité způsoby zpracování
  • Aby mohly být dodrženy různé technologické podmínky, musí být materiál předem tříděný a upravený
  • Roztříděný materiál musí být nařezán a drcen na požadovanou velikost a sušen na požadovanou vlhkost.
  • Oproti 1.generaci probíhá obtížný předzpracovací proces, ve kterém se štěpí lignocelulźa na cukr.

4. Principy produkce.
Hlavními komponentami rostlin je celulóza a lignin, který spojuje molekuly celulózy a umožňuje tak vzpřímený růst a přístup slunce. Proces produkce oproti první generaci (z cukru, škrobu..) probíhá ve dvou krocích:
1) štěpení celulózy na jednodušší škrob a cukry.
2) fermentace škrobu, cukrů a destilace s výstupem etanolu a CO2.

Druhý krok je všeobecně známý proces, který se používal už ve 14. století a s využitím dnešních technických prostředků se používá dodnes. Postup je podrobněji popsán v [1]. Výsledkem celého produkčního cyklu ze zrna je, že při produkci se spotřebuje více energie než je obsažena ve vyrobeném etanolu [4]. Z hlediska technologického je proces zvládnutý, z hlediska ekonomického je neefektivní, musí být dotován, z hlediska ekologického má nepříznivý dopad na životní prostředí.

První krok je ale tvrdším oříškem, na kterém vázne produkce biolihu druhé generace. Díky ligninu se rostlinný materiál těžko rozkládá. Štěpení lignocelulózy na cukry se v podstatě provádí dvěma způsoby:
1. Hydrolýzou působením vysokého tlaku za vysoké teploty v autokavu.
2. K oddělení ligninu od celulózy se tepelně zpracovává a přidáním enzymů se rozloží na fermentovatelné cukry.

5. První způsob štěpení tepelně tlakovou hydrolýzou.
O tomto způsobu jsme se zmínili v článku BIOETANOL z celulózových vstupů je nadějný viz [5].
Uvedený způsob výroby bioetanolu byl vyřešen ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby v Praze-Ruzyně v rámci výzkumného projektu NAZV na základě grantu MZE 00022700601.
Byl vyvinut poloprovozní systém tepelně tlakové hydrolýzy, který umožňuje zpracovávat organický odpad, papír z domácího sběru i pěstovanou biomasu. Podle [7] bylo dosaženo mimořádných výsledků viz následující citace ze závěrů uvedeného článku:
Reálné využití technologie zpracování lignocelulózových a celulózových odpadů na bioethanol a další produkty závisí na ekonomické efektivnosti zpracovatelského závodu. Uvažujeme zpracování lignocelulózových odpadních hmot na bioethanol bez jakékoliv státní podpory. Tuto podporu v České republice obdrží pouze výroba bioethanolu ze zemědělských surovin. Na základě připravené studie proveditelnosti budou investiční náklady závodu o hodinové zpracovatelské kapacitě 1 t sušiny odpadů 62 mil. Kč. Se čtyřsměnným provozem tohoto zařízení je uvažováno ročně 300 dnů. Roční zpracovatelská kapacita je v přepočtu na sušinu 7200 t. Předpokládáme roční zpracování 3600 t papíru ze separovaného sběru a 7000 t dřevního a rostlinného odpadu. Předpokládaná roční produkce bezvodého bioethanolu bude 1,8 mil. l s realizační cenou 14,00 Kč . l-1. Dalším produktem bude 360 t čistého ligninu s realizační cenou 17 Kč . kg-1 a 274 t furalu 92% s realizační cenou 26 Kč. kg-1. Celkový roční příjem zpracovatelského zařízení bude 38,444 mil. Kč.




Na obrázku je malotonážní hydrolýzní zařízení.
Podle uvedené zprávy jsou to velmi uspokojivé ekonomické výsledky. Dnešní domácí výroba ze zrna produkuje biolíh z obilí cca za 20 Kč/litr, ČEPRO má nabídky z Brazílie za 17 Kč/litr, uvedená výroba z hydrolýzy za 14 Kč/litr, což je o 36 % levnější.
Cit.:
Připravovaná provozní jednotka v Panenském Týnci je prvním, ale zdaleka ne jediným rozpracovaným projektem. Firma Biotech progress, a.s. současně připravuje realizace dalších provozů. Za všechny je možné zmínit například obdobný provoz u Hranic na Moravě, jednotku na zpracování 25 tis. t odpadní biomasy v oblasti Frýdku-Místku nebo provoz na zpracování dřevního odpadu u Svitav.
Ve spolupráci s firmou Seta Group, a.s., která již dnes vyrábí kvalitní benzín s příměsí bioetanolu – OXYLIN, se plánuje výstavba provozu v Bílině. Zde by se měl na bioetanol a další produkty přeměňovat krmný šťovík, pěstovaný na plantážích v okolí Kadaně.


Je uvedeno i ekonomické zhodnocení jako efektivní. K tomu jen dodat, že je to vynikající výsledek, ale zatím se mně na uvedených adresách nepodařilo zjistit, že by byla výroba na tomto principu budována nebo dokonce fungovala. Jsou to výsledky na které netrpělivě čeká EU a USA a zde v ČR je to vyřešeno.

Otázkou je, jestli se to zakládá na pravdě, proč autor Ing. Jaroslav Váňa z VÚZV Praha Ruzyně nebyl navržen na udělení Nobelovy ceny a technologie nebyla předána k hromadnému používání v EU ev. USA.

6. Druhý způsob štěpení - enzymatická hydrolýza lignocelulózových materiálů
Zde štěpení lignocelulźy probíhá pomoci enzymů. Problém je v tom, že enzymy netolerují kyselé prostředí, vysokou koncentraci etanolu a teplotu, takže proces musí probíhat několika stupňově ve velkých kádích ve velkém zředění. Ne každý druh enzymu je vhodný pro různé druhy lignocelulózy. Když už se podaří celulózu rozštěpit, tak vzniklé cukry je obtížné podrobit fermentaci. Celá takováto produkce je velmi komplikovaná a drahá.
V ČR se tento způsob štěpení nevyvíjí, probíhá pokusně v USA v NREL - National Renewable Energy Laboratory.
V NREL probíhá rozvoj obou technologií - enzymatická hydrolýza i tlakově-termochemická hydrolýza. Podrobnosti jsou uvedeny na uvedeném odkazu. Oba postupy mají jedno společné - nízkou efektivnost produkce kolem 45 % , viz tamtéž.
V EU byly vybudovány zkušební továrny ve Švédsku, Španělsku, Dánsku a Německu ( PAE-Labour Hamburg, BASF Ludvigshaven) zatím s obdobným výsledkem.

Když porovnáme výsledky vývoje v ČR a v jiných vývojových centrech EU a USA, tak docházíme k úžasu. V ČR byl vývoj dle uvedených zdrojů ukončen s vynikajícími výsledky ekonomicky konkurence schopnými, v USA a EU probíhá vývoj s malými výsledky.
V praxi má ale obojí jedno společné - ani v jednom případě nebyly přivedeny k hromadné výrobě.

7. Bude se historie opakovat?
Uvedený přehled dosažených výsledků má jednu společnou vlastnost. Z celého produkčního cyklu energetického zdroje jsou vyjmuty pouze jednotlivé prvky nebo části technologie a jejich vyřešení je prezentováno jako životaschopné celého procesu ve svém životním cyklu.
V článku Zdroje energie a jejich efektivita jsme prezentovali studii, uvádějící, že při hodnocení energetického zdroje je třeba hodnotit celý životní cyklus při produkci energie s uvedením veškeré vstupní energie. Pakliže nějaký vstup (nebo podíl) zamlčíme, musíme uvést který jiný zdroj to zajistí, jaký bude vliv na životní prostředí ev. skleníkové plyny.
Příkladem mohou být biopaliva I. generace. Směrnice EU uvádí, - že proces je uhlíkově neutrální, ale nebere v úvahu exhalace při výrobním procesu a pěstování, - že vliv na životní prostředí je malý nebo žádný, - že energetická bilance je kladná, při tom však nebere v úvahu energetickou spotřebu fosilní energie, - že to nebude mít sociální dopady atd.
Dneska Tento problém přiznává i komisař EU Stavros Dimas a v rozhovoru pro BBC připustil, že "EU při vytyčování svých cílů zcela "nepředvídala" problémy spojené s masovou výrobou biopaliv".
A co je to ta uvedená masová výroba? To je právě ten životní cyklus procesu, který EK zcela ignorovala. Produkční cyklus neprobíhá v loaboratoři, ale v reálném světě se všemi návaznostmi a důsledky. Problémy s biopalivy I. generace již ukázala praxe, my se pokusíme prezentovat pohled na biopaliva II. generace, který je podrobně rozebrán ve studii [8], která je inspirací pro následující kapitolu s podtitulem:
"The nation that destroys its soil destroys itself." - President Franklin D. Roosevelt .

8. Porovnání technologií biopaliv I. a II. generace Vlastnosti generace G1 jsou již známé z praxe, pokusíme se porovnat generaci G2. Pokusíme se vypátrat, proč je produkce G2 tak obtížná v porovnání s G1. Každé kritérium obou generací ohodnotíme body (-5 až 5), nakonec body sečteme a porovnáme bodové hodnocení G1 a G2.
Pěstování:
G1 náročnější obdělávání, požadavky na hnojiva a ornou půdu a závlahu. (-3)
G2 menší nároky na obdělávání půdy, hnojiva, zavlažování, ( 3)
Sklizeň:
G1 Rutinní záležitost, výmlat a přeprava zrna standardizována ( 4)
G2 Vzhledem k různorodosti celulózových zdrojů potřeba speciálních sklízecích strojů s ohledem na okrajové pozemky. (dřevo, traviny) (-2).
Doprava:
G1 Vzhledem k větší hustotě substrátu (zrno, řepa) doprava standardizována, jsou k dispozici stávající přepravní prostředky. ( 4)
G2 Vzhledem k nízké hustotě a různorodosti substrátu je omezená ekonomická přeprava na větší vzdálenost.(-2).
Skladování:
G1 Standardizovné, sýpky a sila k dispozici včetně technologie.( 3)
G2 Obtížné celoroční skladování velkého množství různorodého substrátu a obtížné dodržení skladovacího prostředí (teplota, vlhkost, vznětlivost). (-3)
Příprava substrátu:
G1 Zrno, cukrovka mají standardizované postupy a zařízení.( 3).
G2 Úprava na požadovaný rozměr (řezání, drcení, štěpkování) vyžadují různou techniku pro různé druhy substrátu.(-2)
Energetický obsah substrátu:
G1 Díky intezivnímu pěstování (příprava půdy, hnojiva, závlaha) má zrno vysokou měrnou hustotu energie). ( 5).
G2 Nižší měrná energetická hustota. ( 2)
Možnost zpracování odpadů:
G1 Jedná se o potravinové substráty, které nejsou odpadem, jiný odpad nezpracovává. (-5)
G2 Možnost zpracování různorodého organického odpadního materiálu. ( 5)
Třídění substrátu:
G1 Není třeba, substrát je homogenní. (0)
G2 Je to zásadní požadavek, pro každý druh materiálu jsou jiné technologické postupy. (-5)
Znehodnocování půdy:
G1 U obilí se k výrobě biopaliva využívá zrno, nať, slámu je možné vrátit do země a udržet úrodnost, vodní režim, strukturu půdy. ( 3)
G2 Bez možnosti vracení živin (nať, sláma..) do půdy dochází ke snížení úrodnosti, zadržování vody. (-4).
Předzpracování substrátu:
G1 Neprovádí se, zrno, cukr jde přímo do procesu fermentace.(0)
G2 Zásadní a obtížný krok zahrnující štěpení lignocelulózy s vysokými energetickými náklady (vysoký tlak, teplota), při enzymatické hydrolýze vysoké náklady na příslušné enzymy.(viz výše).(-5)
Nároky na čistotu substrátu:
G1 Substrát je homogenní, jeho vstupní čistota je postačující pro proces.( 2)
G2 Vzhledem k různorodosti substrátu je čištění důležité s ohledem na možné poškození technologického zařízení a průběh chemických reakcí.(-3)
Sklizňové období:
G1 Sklizeň zapadá do období sklizně obilí (cukrovky) pro potravinářské účely.( 2)
G2 Sklizeň celulózové biomasy může kolidovat se sklizní potravinářského obilí.(-2)
Fermentace, destilace, dehydratace:
G1 Uvedený proces probíhá u obou technologií obdobně.(0)
G2 Uvedený proces probíhá u obou technologií obdobně.(0)
Spotřeba fosilní energie celého cyklu:
G1 Zde bude o něco menší než u G2 proto (-3)
G2 Vzhledem navíc ke štěpné fázi procesu bude spotřeba větší. (-5)

Samozřejmě je možné přidělit jiné váhy pro jednotlivá kritéria. Pro odpovědené rozhodnutí o produkci G2 je pro každé kritérium třeba provést samostatnou analýzu.
Podle uvedeného ohodnocení by porovnání obou genereací dopadlo následovně:
Počet bodů G1: 11, počet bodů G2: -25.
Z uvedeného porovnání vyplývá, že 2. generace biopaliv má oproti generaci první mnohem více problémů, které bude třeba vyřešit. Samozřejmě jsou ještě další kritéria, která zde nejsou uvedena a která je nutno zhodnotit, aby se neopakovala historie z první generace biopaliv.

Závěrem
Pro EU jsou biopaliva II. generace "vlajkovou lodí" produkce biopaliv. Zkušenost ukazuje, že není možné na základě hodnocení jednoho kritéria rozhodnout o procesu produkce energie v celém jeho produkčním cyklu.
V tomto článku chci upozornit na problémy biopaliv 2.generace, které by měly být řešeny, nikoliv zamlčovány, aby se historie biopaliv 1.generace neopakovala.

ZDROJ:www.proatom.luksoft.cz


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


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
Regitas s.r.o.
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