FOLYÉKONY BIOÜZEMANYAGOK

FOLYÉKONY BIOÜZEMANYAGOK Dr. DÉNES Ferenc BIOMASSZA HASZNOSÍTÁS

BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2016/10/03 Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 1

TARTALOM Bevezetés Bioetanol Biodízel Egyéb folyékony bioüzemanyagok Összefoglalás

Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 2

BEVEZETÉS Bioüzemanyag: állati vagy növényi biomasszából előállított üzemanyag. Folyékony bioüzemanyag: folyékony fosszilis üzemanyagok részleges vagy teljes helyettesítője. Fő típusok:  Bioetanol  Biodízel  Egyéb folyékony bioüzemanyagok: pl. metanol, butanol, szénhidrogének Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 3

BEVEZETÉS Első generációs bioüzemanyag: cukorból, keményítőből, növényi olajokból. Második generációs bioüzemanyag : lignocellulózból, fahulladékból, mezőgazdasági maradékokból és hulladékokból A biomassza szállítható bioüzemanyaggá való átalakításához biológiai, fizikai és kémiai műveletek sora szükséges.


BEVEZETÉS Előnyök:  CO2 semleges üzemanyagok: a tüzelés során keletkező CO2 mennyisége = a növény által megkötött CO2 mennyisége  parlagon fekvő területek hasznosítása  több munkahely a mezőgazdaságban és kapcsolódó ipari szegmensben  kisebb függőség az olajkitermelő országoktól  kisebb károsanyag-kibocsátás (CO, SO2, CxHy, aromások) Hátrányok:  nagy energiaigényű gyártás (a termőföldtől a benzinkútig)  A bioüzemanyagok gyártása is terhelheti a környezetet.  növekvő élelmiszerárak  hagyományos motorok módosítása szükséges Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 5

BIOETANOL Definíció: A bioetanol főként etilalkoholból álló üzemanyag, amelyet megújuló energiaforrásokból (növényekből) állítanak elő annak érdekében, hogy részben vagy egészben helyettesítse a fosszilis eredetű üzemanyagokat.   

illékony gyúlékony színtelen folyadék


BIOETANOL Története:  Az első Otto-motor: - Nikolaus August OTTO (GER), 1876 - üzemanyag: etanol



Ford T Model: Kezdetben etanol üzemű motorral készült.



Majd: a kőolajból készült üzemanyagok kiszorították. Az 1973-as olajválságot követően: intenzív kutatások a megújuló energiaforrások területés.




BIOETANOL Nyersanyagok:

cukornád

szalma

kukorica

cukorrépa

búza

gyapot Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 8

BIOETANOL Gyártási folyamat:  1. Nyersanyag őrlése  2. Keményítő átalakítása cukorrá


BIOETANOL 

3. Erjesztés


BIOETANOL 

4. Desztilláció



5. Dehidratáció


BIOETANOL 

Első generációs eljárás: pl. kukoricaszem  keményítő  cukor  etanol



Második generációs eljárás :  cellulóz erjesztése: bármilyen növényi biomassza  cellulóz  cukor  etanol 

pirolízis: bármilyen növényi biomassza  pyrolízisolaj vagy szintézisgáz (CO+H2)  metanol, etanol stb.


BIOETANOL Felhasználás:  magasabb oktánszám (108)  nagyobb teljesítmény  alacsonyabb fűtőérték  20%-kal magasabb fogyasztás  módosítás nélküli motorokban: max. E15 USA:  főleg E10  flexibilis üzemanyagú jármű: tiszta benzintől (E0) az E85-ig,  2009-től: E15, amely bármely 2001 után gyártott személyautóhoz használható.


BIOETANOL Brazília:  Tiszta benzin nem is kapható.  min. E25  1979 óta kaphatók E100 járművek.  E100: vizes etanol (5 V/V% víz) EU:  min. E5  2011-től: E10 (opcionális)  E85 (nem túl elterjedt)


BIOETANOL Gazdasági vetület 



A legelterjedtebb: Brazíliában (Programa Nacional do Álcool, 1975)  50%-os részesedés a benzinpiacon A legnagyobb gyártó: USA


BIOETANOL


BIOETANOL 

Valóban gazdaságos?

Energiamérleg = = EtOH-ból kinyert energia/Előállításra fordított energia  USA: 1,3-1,6  BRA: 8-10 A nagy eltérés okai:  cukorrépa  kukorica  E100: nincs dehidratáció  keverékek: dehidratáció szükséges  2. generációs módszerek  energiamérleg javulása 


BIODÍZEL Definíció: A biodízel észter alapú, dízelmotorokhoz használatos üzemanyag, amelyet növényi olajok és egyértékű alkoholok (főleg metanol) kémiai reakciójával állítanak elő. Alkalmazható magában vagy gázolajjal keverve. Többféle, hasonló komponens keveréke: Példák:

metiloleát (C19H36O2)

metilerukát (C23H44O2) Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 18

BIODÍZEL Története: 

Az első dízelmotor: Rudolf Diesel (GER), 1897 üzemanyag: mogyoróolaj



Ford T Model: “flexifuel” autó, akár gázolajjal is képes volt üzemelni



Majd: a kőolajból készült üzemanyagok kiszorították. II. vh., GER & UK: üzemanyaghiány  kísérletek olajos magvakból kinyert olajokkal Az 1973-as olajválság után: intenzív kutatások a biodízelek terén, főként: BRA, USA, GER Európában elterjedtebb, mint Amerikában.








BIODÍZEL Nyersanyagok:

repcemag (EU)

használt sütőolaj

állati zsír

napraforgómag (US)

jatrophamag

szójabab (US)

algák


BIODÍZEL Gyártási folyamat:  magok préselése  tokoferol (E-vitamin) és szabad zsírsavak eltávolítása  átészterezés


BIODÍZEL



glicerin eltávolítása (dekantálás vagy vizes mosás)



metanol eltávolítása desztillációval



katalizátor közömbösítése


BIODÍZEL Felhasználás:  B5: bármely dízelmotorhoz megfelelő.  Károsíthatja a gumitömítéseket.  Magasabb viszkozitás és magasabb dermedéspont  adalékok vagy fűtött üzemanyag-vezeték alkalmazása  alacsonyabb fűtőérték  +10%-kal magasabb fogyasztás  GER: min. B7

Gazdasági vetület:  A legnagyobb gyártók: GER, FRA  Számos országban: alacsonyabb adók a biodízelre a fogyasztás ösztönzéseként. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 23

EGYÉB FOLYÉKONY BIOÜZEMANYAGOK Biomassza elgázosítás: magas T + O2-szegény környezet: bármely biomassza  CO + H2 Fischer-Tropsch szintézis: CO + H2  szénhidrogének + víz  

eredet: GER, 1925 Lehetséges nyersanyagok:  eredetileg: szén, földgáz  most: biomassza

Hidrogénezett növényi olaj (HVO)  Növényi olaj+ H2  szénhidrogén  Dízel üzemanyagként használható. Biomassza hasznosítás, 2016/10/04 | 24

ÖSSZEFOGLALÁS A bioüzemanyagok nem jelentenek azonnali megoldást: Költséges gyártás  Energiamérleg: gyakran éppen hogy csak pozitív.  Jelentős környezeti és gazdasági hatások  Nem cél, hogy annyi bioüzemanyagot gyártsunk, amennyit csak tudunk. (olajpálma  esőerdők) 

Versenyképesség: állami támogatással  Megfelelő gazdasági környezet szükséges (pl. Brazília).  További technológiai fejlesztések szükségesek. 


KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!


FOLYÉKONY BIOÜZEMANYAGOK

Recommend Documents