ENERGIJA

Pripremio: Dr Nina Drndarski, dipl.inž.

Biogorivo

Pogon buduĆnosti

Brojni su razlozi za korišćenje obnovljivih izvora energije: nedostatak konvencionalnih fosilnih goriva (ugalj, nafta, prirodni gas...), fosilna goriva tokom sagorevanja ispuštaju gasove i utiču na stvaranje “staklen bašte”, nastajanje ogromnih količina čvrstog otpadnog materijala...

Biogoriva prve generacije ne spadaju u goriva budućnosti, odnosno ona goriva koja ne sadrže ugljenik, tzv. carbon free fuels(CFF), što je cilj budućeg globalnog energetskog razvoja. A koji ce se od brojnih obnovljivih izvora energije koristiti, zavisi od tehnološkog razvoja zemlje.

Danas postoje smetnje tehničke prirode, i u najrazvijenijim zemljama, pri proizvodnji biogoriva; hidroliza celuloze, dehidratacija alkohola, problemi ekonomske prirode da se u potpunosti koriste mogućnosti energetskih izvorišta.

Srbija je 2005. potpisala Ugovor o osnivanju energetske zajednice jugoistočne Evrope i time prihvatila obavezu da primeni direktivu za razvoj i korišćenje obnovljivih izvora energije.

Prva generacija biogoriva (1G)

Osnovne sirovine za proizvodnju biogoriva 1G konvencionalnim tehnološkim postupcima su šećer, skrob, biljna ulja i životinjske masnoće, odnosno sirovine koje su hrana za ljude i stoku. Porast broja stanovnika prouzrokovao je pomanjkanje ovih prehrambenih komponenti i time povećavanje njihove cene.

Isto tako, gajenjem biljaka iz kojih se dobijaju biogoriva 1G (uljana repica, kukuruz, šećerna repa,krompir i dr.) dolazi do negativnih efekata po biodiverzitet. A tokom proizvodnje i korišćenja biogoiva 1G, izdvajaju se gasovi “staklene bašte” (CO2, NOx, CH4 i opasni gasovi Cl2 i SO2).

Glavna korist od proizvodnje i upotrebe biogoriva 1G je ušteda na konvencionalnim fosilnim gorivima. Od biogoriva 1G, u širokoj upotrebi je biodizel, tečnost po sastavu slična fosilnom/mineralnom dizelu, U Evropi se koristi za standardne dizel motore u odnosu 15% biodizel i 85% mineralno dizel gorivo, osim u Nemačkoj gde se koristi 100% biodizel, uz podešavanje motora. U SAD, preko 80% teretnih vozila i gradskih autobusa koriste biodizel, tako da je proizvodnja biodizela u ovoj zemlji od 2004. učetvorostručena.

Biodizel sadrži veće koncentraije kiseonika i vodonika u odnosu na mineralni dizel pa se blendiranjem ova dva goriva povećava efikasnost sagorevanja, odnosno smanjuje emisija čađi u izduvnim gasovima.

U Srbiji je 2007. puštena u pogon fabrika biodizela “Viktoria Oil” a.d. u Šidu, planiranog kapaciteta 100.000 t godišnje. Zbog nedostatka sirovine - uljane repice - ubrzo je zatvorena.

Anaerobna fermentacija

Razvijena je i proizvodnja bioalkohola, postupkom fermentacije šećera, skroba, celuloze iz pšenice, kukuruza, šećerne repe, krompira, voća i dr. U Brazilu se koristi smesa 15% bioetanola i 85% benzina, koja ima veci oktanski broj, čime je smanjeno umešavanje tetra-etil olova i omogućeno potpunije sagorevanje i smanjenje emisije čadži u izduvnim gasovima.

Bioetanol je vrlo korozivan za sve delove motora zbog jake hidroskopnosti. Ima za 1/3 nižu energetsku vrednost od mineralnog goriva tako da je rezervoar za bioalkohol većih gabarita nego za mineralno gorivo za putovanje iste kilometraže.

U ovu grupu spadaju i biogas, sintetski gas, vodonik, čvrsta biomasa i dr. za koje je karakteristično da se dobijaju preradom otpadnih materija konvencionalnim tehnološkim postupcima. Biogas nastaje u postupku anaerobne fermentacije biodegradibilnih organskih materija, kao što su ostaci biljaka, stajnjak, komunalni otpad i dr. Izdvojeni biogas je smesa gasova 60% CH4, 38% CO2 i manjeg procenta NH3,H2S i H2. Da bi se koristio, potrebno je da se prečisti, odnosno da se CH4 izdvoji iz ove smese. Ostatak anaerobne fermentacije može se koristiti, posle odgovarajuce obrade, kao čvrsto biogorivo i đubrivo za oranice.

U Srbiji je osamdesetih godina prošlog veka izgrađen veći broj biogas-postrojenja za prečišćavanje tečnog stajnjaka sa stočnih farmi, komunalnih i industrijskih otpadnih voda: u Sečnju, Padinskoj skeli,Vladimirovcima, Banatskom Karlovcu, Senti, Soko Banji, Kragujevcu, od kojih danas gotovo nijedno ne radi. Osnovni nedostaci proizvodnje biogasa su sporost i ekstremna osetljivost procesa anaerobne digestije, velike dimenzije digestora i korozivnost zbog izdvajanja H2S - a prednost je prerada otpadnog balasta u energiju.

NASA kao glavni korisnik

Sintetički gas je smesa gasova CO i H2, nastala termohemijskom obradom biomase znatno veće energetske vrednosti od polazne sirovine. Gas se koristi kao gorivo za motore sa unutrašnjim sagorevanjem i turbine. Fischer-Tropsch postupkom iz gasa se dobija sintetički dizel i/ili smesa alkohola koji se dodaje benzinu.

Za vodonik se smatra da je gorivo budućnosti, posebno zato što je to ekološki bezbedno gorivo jer se sagorevanjem ne izdvaja ugljenik. Dobija se iz sirovina kao što su: fosilna goriva, biomase, i/ili kao nuz-proizvod konvencionalnih termohemijskih procesa. Danas se u SAD oko 95% vodonika dobija procesom reforminga parom, pri čemu se ispuštaju gasovi staklene bašte, a proizvedenih 9 miliona metričkih tona vodonika može pokretati oko 30 miliona automobile ili zagrevati 8 miliona kuća. Primarni korisnik vodonika je NASA pošto se tečni vodonik koristi za gorivo svemirskih letilica.

Čvrsta biomasa dobija se preradom otpadnih biljnih materijala (slama, iverje, strugotina, poljoprivredni otpad, ljuske, semenke i dr). Da bi se ove sirovine koristile kao gorivo, potrebno ih je sakupljati, transportovati, sušiti... Pri sagorevnju izdvajaju se CO2, poliaromatski ugljovodonici i dr.

Sintetička biologija

Kada je reč o biogorivu, najveći značaj se pridaje ovladavanju proizvodnjom biovodonika, biometanola, biodizela i smesi bioalkohola. Ekonomična proizvodnja bioetanola iz teško razgradive celuloze predstavlja tehnički izazov, tako da se za rešavanje problema razvija postupak tzv. “sintetičke biologije”. U razvoju je i postupak dobijanja bioetanola iz nejestive slame, pomocu modifikovanih kvasnih gljivica.

Rekombinacijom DNK, odnosno genetskim inzenjeringom, nastaju novi mikroorganizmi koji se mogu koristiti za efikasnu proizvodnju biogoriva (2G) iz balastnih otpadnih materijala.

Uloga algi

Biogorivo dobijeno pomoću specijalnih biokultura (na primer, alge oilgae) predstavlja treću generaciju biogoriva a same alge obnovljivu sirovinu za biogoriva budućnosti. Alge kultivisane na istoj površini zemljišta gde su soja i druge agro-kulture, proizvode 30 puta veću kolicinu energetskih goriva. Alge kultivisane na površini od 38 850 km2 mogu da zamene celokupnu potrošnju fosilnih goriva u SAD.

Vrste algi, na primer Botryococcus braunii i Chlorella vulgaris, lako se uzgajaju ali dobijanje biogoriva iz njih još nije usavršeno. Mnoge alge prirodno metabolišu bioetanol, koji isparava i može da se kondenzuje a time i sakuplja na licu mesta, bez potrebe da se uništavaju same alge.

Dr Nina Drndarski, dipl.inž.