Tudj meg többet: Bioenergia

Napjainkig a tüzelőanyagok történelme lényegében a biotüzelőanyagok történelme volt. Eltekintve a forrásoktól, a tengerpartokon illetve a felszínre bukkanó szénrétegeknél talált széntől, a 17. századig a biomassza volt az egyetlen hőforrás a Napon kívül. Ebben az időben a világításban az állati és növényi olajok, valamint a faggyú gyertyák égetése játszott nagy szerepet.
A legkorábbi bioenergia az igavonó állatok erejéből származott és még ma is hasznosított energiaforrás, a legnagyobb arányban a fejlődő országokban, ahol leginkább a kis farmokon ez a legelérhetőbb energiaforrás, 80-90%-ban Afrikában és Ázsiában ez a legjellemzőbb.
Ha feltételezzük, hogy minden egyes állat napi 8 órát dolgozik, 100 napot egy évben, akkor a teljes energiatermelés, 90 TWH vagy 320 PJ/év, csak egy kis töredéke a növények által közvetlenül termelt energiának.

Nepál és Etiópia összenergia szükségletét csaknem teljesen biomasszából elégítik ki. Kenyában 75%, Indiában 50%, Brazíliában 25%-ot állítanak elő biomasszából. A fejlődő országok közel 4 milliárdos népességével több, mint 3Gt (lég-szárított) biomasszát hasznosítanak évente. Az iparosodott nemzetek esetében is a bioüzemanyagok hasznosítása nem elhanyagolható, a fejenkénti átlag 1/3 tonna/év, ami 3%-os elsődleges energiafogyasztást jelent.

A megújuló energiaforrások alkalmazásával foglalkozó kutatások az 1970-es évek végén a második energiaár-robbanást követően kezdődtek el. A kifejlesztett, korszerű nagyüzemi biomassza tüzelési rendszerek az egyes országok agrártermelési, helyi ipari, illetve kommunális szféráiban széles körben elterjedtek. A bonyolultabb és költségesebb technológiák kifejlesztése azonban megtorpant, mivel az energiaárak alacsony szinten stabilizálódtak a nemzetközi piacon. Az elmúlt évtizedekben azonban újra fokozottan előtérbe kerültek a megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák fejlesztése, a világszerte egyre nagyobb gondot okozó környezetvédelmi problémák miatt. A fejlesztések előtérbe-kerülésének másik oka a Nyugat-Európában termelésből kivont termőterületek hasznosításának és a falusi lakosság helyben tartásának célja volt. Jelenleg az európai agrárágazatok hozzávetőleg 1,7 millió tonna megújuló energiát használnak fel, melynek legnagyobb részét a tüzifa és az erdészeti, valamint faipari melléktermékek teszik ki 1,2 millió tonna mennyiséggel, ezen kívül a szalma 0,3 millió tonna közvetlen tüzeléssel történő hasznosítása.

Egyes források szerint az EU területének egy tizedét lehetne energetikai rendeltetésű biomassza termelésre hasznosítani. Ez körülbelül évi 80 millió tonnának felel meg, amely a régió jelenlegi villamos energia szükségletének 20%-át fedezné. Európában a fa energetikai célú felhasználása évi átlagban 2,3%-os növekedést mutat.

Tüzelhető biomassza: A tüzelhető biomasszák jellemzően viszonylag alacsony nedvességtartalmúak (ld. szárítás) és ennek megfelelően magas fűtőértékűek. A tüzelhető biomasszákkal szemben fontos követelmény, hogy az éghetetlen hamutartalmuk olyan vegyi összetevőkből álljon, amelyek nem roncsolják szét a kazánberendezést, illetve nem olvadnak rá a fűtőfelületekre, valamint nem okoznak jelentős levegőszennyezést. A legjellemzőbb tüzelt biomassza-fajták : tűzifa apríték (erdei lágy v. keménylombos erdőkből előállítva, fűrészüzemi hulladékokból, illetve lágyfa-energiaültetvényekből (például nyárfa) előállítva, fűrészpor (fűrészipari melléktermék), szalma, energiafű, illetve ezekből előállított pellet.

Elgázosítható biomassza: A biológiailag elgázosítható biomasszák jellemzően nagyobb nedvességtartalmú növényi hulladékból, vagy állati hulladékól áll. Pl: cukortartalmú növények, zöld növényi hulladék, állati szennyvíziszap, trágya. Biomassza elgázosítás történhet elgázosító kazánban is, ahol tökéletlen égés során nyerünk generátorgázt. Az erre a célra használható biomasszákat lásd a 'Tüzelhető biomasszák' között.

Gépjármű-üzemanyagként hasznosítható biomassza. Ezeket a biomasszákat két alapvető csoportra bontjuk Óa helyettesített tüzelőanyag fajtája szerint:
Benzin esetében (ld. bioetanol): magas cukortartalmú (cukorrépa, cukornád), magas keményítőtartalmú (kukorica, burgonya, búza) vagy magas cellulóztartalmú (szalma, fa, nád, energiafű) növények, melyekből etanol gyártható.
Diesel esetében (ld. biodízel): olajtartalmú növények, melyből az olaj kisajtolható, és egyszerűbb vegyszeres kezelések után a diesel olajhoz hasonló anyag nyerhető (például repce, oliva, napraforgó stb.)

A pellet olyan, nagy nyomáson préselt szálas, rostos anyag, amelyet vagy saját anyaga, vagy belekevert kötőanyag tart össze. A néhány milliméteres átmérőtől a több centiméteres átmérőjű anyagrudakat alkot az alapanyag és a használt pellettálási technológia függvényében. A legáltalánosabban ismert pellet-fajta a nyúltáp. A pellet megújuló, zöld energia, készülhet fahulladék újrahaszósításával is. A pellet nedvességtartalma 8-10% között marad, így az égés hatásfoka jobb (5kWh/kg), mint a gyakran 40%-nyi vizet tartalmazó tűzifa esetében.

A biogáz szerves anyagok baktériumok által anaerob körülmények között történő lebontása során képződő termék. Körülbelül 45-70% metánt (CH4), 30-55% szén-dioxidot (CO2), nitrogént (N2), hidrogént (H2), kénhidrogént (H2S) és egyéb maradványgázokat tartalmaz (pl.: metil-merkaptánt (CH3SH)).

Sokoldalú - túlnyomórészt környezetvédelmi jelentőségű - előnyei közül a fontosabbak:
- A háztartási (v. egyéb bio-) hulladékból, állattartási hulladékból, stb. spontán felszabaduló (a széndioxidnál 21-szer nagyobb üvegházhatású) metánnak (pontosabban az emberi tevékenységgel létrejött részének) a légkörbe kerülését meggátolja, ezáltal a globális felmelegedés gyorsulásának leállításában, majd az eredeti állapot helyreállításában is nélkülözhetetlen
- A felszíni vizek nitrátosodását jelentéktelenre csökkenti, nitritesedési lehetőségét megszünteti
- Alkalmas osztott (családi) energia-termelésre, ezáltal az energia-konverzió technológiai energia-vesztesége minimálisra csökkenthető (de az erkölcsileg elavult valamennyi hőerőműénél mindenképpen magasabb energia-hatékonyság biztosítható)
- A hulladék egyre értékesebb energiatartalma biogáz-kivonással sokoldalúan hasznosítható, akár "nyersen", keverékgázként, akár tisztított (forgalomképes) biometánként, akár ezerszer energiatöményebb biobenzinként (Fischer-Tropsch eljárás); ezáltal az élelmiszer-önellátó családok energia-fogyasztókból energia-termelőkké válhatnak, energiaár-kiszolgáltatottságuk megszűnik
- A hígtrágyák környezetszennyezését felszámolja
- A környezetszennyező fosszilis energia-hordozókat - megfelelő energia-takarékosság esetén - teljes mértékben kiváltja (teljes települési önellátás mellett az élelmiszer-önellátó családok háztartásában képződő összes biohulladékból kb. 84 millió m3/nap biometán állítható elő Magyarországon)
- A szerves trágyáknál lényegesen előnyösebb tulajdonságú (pl. kórokozó- és csíramentes, szinte szagtalan, magasabb nitrogén-tartalmú, stb.) biotrágyát szolgáltat.

A bioetanol benzint helyettesítő, vagy annak adalékaként szolgáló motor-üzemanyag, melyet biológiailag megújuló energiaforrások (növények) felhasználásával nyernek. A bioetanolt gabonanövényekből, és/vagy magas cukortartalmú növényekből (cukorrépából, cukornádból) állítják elő erjesztéssel. De nem kizárt olyan alapanyagok felhasználása sem melyek kémiai-biológiai folyamatok által cukorrá alakíthatóak. Ilyenek a keményítő, vagy cellulóz anyagokat tartalmazó növények, úgy, mint, burgonya, kukorica, búza, szalma, gabonaszárak, fa, fűfélék, vagy az élelmiszeripari nyersanyagok termelésekor illetve feldolgozásakor keletkező hulladékok.

A folyamat (amely röviden egy desztillációs eljárás) nagyon hasonló ahhoz, ahogy az alkoholos italokat készítik. A gyártási eljárás a következő fő folyamatokat tartalmazza: alapanyag előkészítése, darabolás, majd a rostok sejtfalak roncsolása. Ez utóbbi nagy nyomáson történő főzéssel, gőzöléssel érhető el. Mindezt azért, hogy a későbbi fizikai, kémiai-biológiai reakciók a lehető legnagyobb felületen mehessenek majd végbe. Ezt követi a cukrosítás, más néven hidrolízis, a szénhidrogén-láncok feldarabolása, glükózzá alakítása, majd erjesztés (fermentálás) élesztő bekeveréssel.

Az így nyert folyékony halmazállapotú anyag viszonylag nagy víztartalommal kb. 10-18% alkohol tartalommal bíró szilárd maradvány anyagokat is tartalmazó cefre. A cefréből több fokozatú desztilláció útján, és molekulaszűrő segítségével 95-99 % tisztaságú alkoholt állítanak, elő miután a szilárd maradvány anyagokat eltávolítják.

A biodízel telítetlen zsírsavakból előállított metil észter. Alapanyagai lehetnek a növényi olajok: repce, napraforgó, szója és egyes pálmafajták. Az éghajlati viszonyokból adódóan Európában elsősorban a repce és a napraforgó termeszthető. - állati zsiradékok és az iparban és háztartásokban keletkezett használt sütőolajok.

Az így előállított észter alapú folyadék önmagában bioüzemanyagként, a fosszilis hajtóanyag helyettesítéseként, vagy azzal keverve annak pótanyagaként használható. Ennek használata azért előnyös, a kőolajjal szemben - aminek a képződése évmilliók eredménye - mert, a biodízel alapanyagai viszonylag gyors biológiai és kémiai folyamatoknak az eredménye.

Azonban a biodízel használata hátrányokkal is együtt jár: át kell alakítani a motorokat, a megnő a motor fogyasztása. A dízelhez képest magas az üzemanyag viszkozitása, ami a téli hónapokban, hidegebb környezetben indítási problémákat okozhat - bonyolult a szabványosítása, és az oxidációs katalizátor használata nehézségekbe ütközik. Végül, de nem utolsósorban "kellemetlen" szagot bocsát ki ("guruló krumplisütő").

Azonban az ún. át észterezéssel ezek a hátrányok viszonylag egyszerűen kiküszöbölhetők, melynek során a repce- (ill. napraforgó-) olajt (triglicerid) lúgos közegben metanollal reagáltatják és termékként repce (vagy napraforgó) olaj-metilésztert (RME) és glicerint kapnak.

Wikipedia - biomassza

Jelen cikkünk egyik forrásanyaga

Wikipedia - biogáz

Biogázról általános információk a Wikipedián

Biomassza.lap.hu

Tematikus linkportál

Biomassza Energia

Részletes ismertető a biomasszáról

Keresés az oldalon: