Τα φυτά είναι ένας αέναος μετατροπέας της ηλιακής ενέργειας, η οποία αποθηκεύεται σε αποθηκευμένη χημική μέσω της φωτοσύνθεσης. Η βιομάζα τους έχει ουδέτερη (σχεδόν μηδενική) επίπτωση στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, διότι η έκλυση CO2 από την καύση της αντισταθμίζεται από την απορρόφηση του κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης για τη δημιουργία ισόποσης βιομάζας.
Μετά την πετρελαϊκή κρίση του 1973, η βιομάζα έδειξε ότι αποτελεί μια σπουδαία πηγή ενέργειας, η οποία είναι δυνατόν να συμβάλλει στην ενεργειακή επάρκεια μετά την εξάντληση των αποθεμάτων του αργού πετρελαίου, του ορυκτού άνθρακα και του φυσικού αερίου και στη μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου που συμμετέχουν στη θέρμανση της υδρογείου και τις κλιματικές αλλαγές.
Έχει υπολογιστεί ότι κατ’ έτος, παράγονται παγκοσμίως μέσω της φωτοσύνθεσης περίπου 220 δισεκατομμύρια τόνοι ξηρής βιομάζας με ενεργειακό ισοδύναμο που αντιστοιχεί στο δεκαπλάσιο της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας.
Το δυναμικό της βιομάζας στην Ελλάδα από αγροτικά και δασικά υπολείμματα είναι εξαιρετικά μεγάλο. Εκτιμάται συνολικά σε 50.000 TJ ή 12.000 Ktoe, το οποίο ισοδυναμεί με το 50% της σημερινής ακαθάριστης εγχώριας κατανάλωσης ενέργειας. Αν σε αυτά προστεθεί και το δυναμικό που προκύπτει από τη δυνατότητα αξιοποίησης ενεργειακών καλλιεργειών αντιλαμβάνεται κανείς ότι οι δυνατότητες εκμετάλλευσης της βιομάζας για ενεργειακούς σκοπούς είναι τεράστιες.
Η βιομάζα για ενεργειακούς σκοπούς, περιλαμβάνει κάθε τύπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων. Τα υγρά βιοκαύσιμα χρησιμοποιούνται κυρίως στις μεταφορές, τα στερεά για παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας ενώ τα αέρια βιοκαύσιμα έχουν πολλαπλές χρήσεις. Τα διάφορα είδη βιοκαυσίμων μπορούν να αντικαταστήσουν όλες οι μορφές ορυκτών καυσίμων δηλαδή αντικατάσταση της βενζίνης από βιοαιθανόλη, του πετρελαίου κίνησης από βιοντήζελ, του πετρελαίου θέρμανσης από στερεά μορφοποιημένα βιοκαύσιμα (πελλέτες και μπριγκέτες), της ηλεκτροπαραγωγής από λιγνίτη και λιθάνθρακα με ηλεκτροπαραγωγή από βιομάζα ή πελλέτες.
Σημειώνεται ότι η βιομάζα είναι ο μοναδικός ανανεώσιμος πόρος ενέργειας από τον οποίο μπορούν να παραχθούν υγρά καύσιμα για τις μεταφορές, γεγονός σημαντικό αν συνεκτιμηθεί ότι το 21% του συνόλου των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου που συμβάλλουν στη θέρμανση της υδρογείου οφείλεται στις μεταφορές, ενώ συγχρόνως οι απαιτούμενες ποσότητες καυσίμων για μεταφορές αναμένεται να αυξηθούν σημαντικά παγκοσμίως, λόγω της αύξησης των αυτοκινήτων από 600 εκατομμύρια σήμερα σε περίπου 1,2 δισεκατομμύρια τα επόμενα 20 χρόνια.
Κύρια πλεονεκτήματα των βιοκαυσίμων είναι ότι είναι CO2-ουδέτερα, κατά την καύση τους εκπέμπονται μικρότερες ποσότητες ρύπων, είναι βιοαποδομήσιμα, και συμβάλλουν στην αειφορία, ενώ πρακτικά δεν παράγουν οξείδια του θείου. Ωστόσο, κύρια μειονεκτήματα των βιοκαυσίμων είναι αφενός ότι, με την παρούσα τεχνολογία το κόστος παραγωγής τους είναι πολύ υψηλό, καθιστώντας τα μη ανταγωνιστικά προς τα ορυκτά καύσιμα και αφετέρου ότι απαιτούνται πολύ μεγάλες εκτάσεις καλλιεργήσιμης γης για την παραγωγή πρώτων υλών.
Για την ΕΕ τα παραγόμενα βιοντήζελ και βιοαιθανόλη γίνονται ανταγωνιστικά με τιμές πετρελαίου περίπου 60 € και 90 € ανά βαρέλι αντίστοιχα, ενώ υπολογίζεται ότι η έρευνα και η τεχνολογική ανάπτυξη στον τομέα των βιοκαυσίμων θα επιφέρει μείωση κόστους κατά 30% μετά το έτος 2010. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η Βραζιλία όπου πλέον η βιοαιθανόλη που παράγεται από ζαχαροκάλαμο είναι ήδη ανταγωνιστική έναντι της βενζίνης.
Ανάλογα με την χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, τα βιοκαύσιμα διακρίνονται σε πρώτης και δεύτερης γενιάς. Βιοκαύσιμα πρώτης γενιάς είναι η αιθανόλη και το βιοντήζελ ενώ δεύτερης γενιάς το βιοντήζελ Fisher-Tropsch, η κυτταρινική αιθανόλη από λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες (πχ άχυρο, ξύλο), το βιο-DME (διμεθυλαιθέρας) και το συνθετικό φυσικό αέριο (SNG).
Το βιοντήζελ είναι μεθυλεστέρας που παράγεται κυρίως από ελαιούχους σπόρους (ελαιοκράμβη, ηλίανθος, σόγια κ.α) με μετεστεροποίηση των φυτικών ελαίων και παραγωγή εστέρων των τριγλυκεριδίων. Χρησιμοποιείται σε πετρελαιοκινητήρες, μόνο του ή σε μίγμα με ντήζελ. Για την παραγωγή του βιοντήζελ, ως πρώτη ύλη χρησιμοποιείται κυρίως ελαιοκράμβη στις χώρες της ΕΕ και σόγια στις ΗΠΑ. Η Ευρωπαϊκή Ένωση είναι μακράν ο κύριος παραγωγός βιοντήζελ σε παγκόσμιο επίπεδο με τη Γερμανία να παράγει το μισό περίπου βιοντήζελ της ΕΕ.
Η βιοαιθανόλη παράγεται από σακχαρούχα, κυτταρινούχα και αμυλούχα φυτά (σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, ζαχαρότευτλα κ.α). Κύριος τρόπος παραγωγής της είναι η ζύμωση των αμυλούχων-σακχαρούχων συστατικών και ο διαχωρισμός της αιθανόλης με απόσταξη. Χρησιμοποιείται για την αύξηση του αριθμού οκτανίων της βενζίνης και για βελτίωση της ποιότητάς της, συνήθως σε μίγμα Ε10 (10% αιθανόλη + 90% βενζίνης). Η αυτοκινητοβιομηχανία πλέον διαθέτει στο εμπόριο μοντέλα (FFV, Flexible Fuel Vehicle) που χρησιμοποιούν μίγμα Ε85 (85% αιθανόλη + 15% βενζίνης) ή οποιοδήποτε άλλο μίγμα αιθανόλης-βενζίνης. Για την παραγωγή της βιοαιθανόλης χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη το ζαχαροκάλαμο στη Βραζιλία, κυρίως αραβόσιτος στις ΗΠΑ, δημητριακά και ζαχαρότευτλα στην ΕΕ. Στη Βραζιλία, η οποία διαθέτει την πιο ανεπτυγμένη βιομηχανία βιοκαυσίμων παγκοσμίως, περισσότερα από τα μισά αυτοκίνητα που κυκλοφορούν είναι αλκοολοκίνητα, ενώ τα υπόλοιπα καταναλίσκουν μίγμα βενζίνης-αλκοόλης σε αναλογία 80%-20% αντίστοιχα.
Άλλα βιοκαύσιμα είναι τα βιο-ΕΤΒΕ (αιθυλο-τριτοταγής βουτυλ-εστέρας) και βιο-ΜΕΤΒΕ (μέθυλο-τριτοταγής βουτυλ-εστέρας) που παράγονται με μίξη 48% και 36% αιθανόλης με ισοβουτυλένιο, η βιομεθανόλη (CH3OH) η οποία παράγεται με αεριοποίηση, το βιοαέριο που παράγεται με αναερόβια ζύμωση υγρής βιομάζας, το βιο-υδρογόνο, το βιο-DME (διμεθυλαιθέρας) το οποίο παράγεται από μεθανόλη και το βιοντήζελ Fisher-Tropsch το οποίο παράγεται με αεριοποίηση της βιομάζας.
(keywords: biomass, biofuels, ethanol, bioethanol, biodiesel, biogass)
Σημειώνεται ότι η βιομάζα είναι ο μοναδικός ανανεώσιμος πόρος ενέργειας από τον οποίο μπορούν να παραχθούν υγρά καύσιμα για τις μεταφορές, γεγονός σημαντικό αν συνεκτιμηθεί ότι το 21% του συνόλου των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου που συμβάλλουν στη θέρμανση της υδρογείου οφείλεται στις μεταφορές, ενώ συγχρόνως οι απαιτούμενες ποσότητες καυσίμων για μεταφορές αναμένεται να αυξηθούν σημαντικά παγκοσμίως, λόγω της αύξησης των αυτοκινήτων από 600 εκατομμύρια σήμερα σε περίπου 1,2 δισεκατομμύρια τα επόμενα 20 χρόνια.
Κύρια πλεονεκτήματα των βιοκαυσίμων είναι ότι είναι CO2-ουδέτερα, κατά την καύση τους εκπέμπονται μικρότερες ποσότητες ρύπων, είναι βιοαποδομήσιμα, και συμβάλλουν στην αειφορία, ενώ πρακτικά δεν παράγουν οξείδια του θείου. Ωστόσο, κύρια μειονεκτήματα των βιοκαυσίμων είναι αφενός ότι, με την παρούσα τεχνολογία το κόστος παραγωγής τους είναι πολύ υψηλό, καθιστώντας τα μη ανταγωνιστικά προς τα ορυκτά καύσιμα και αφετέρου ότι απαιτούνται πολύ μεγάλες εκτάσεις καλλιεργήσιμης γης για την παραγωγή πρώτων υλών.
Για την ΕΕ τα παραγόμενα βιοντήζελ και βιοαιθανόλη γίνονται ανταγωνιστικά με τιμές πετρελαίου περίπου 60 € και 90 € ανά βαρέλι αντίστοιχα, ενώ υπολογίζεται ότι η έρευνα και η τεχνολογική ανάπτυξη στον τομέα των βιοκαυσίμων θα επιφέρει μείωση κόστους κατά 30% μετά το έτος 2010. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η Βραζιλία όπου πλέον η βιοαιθανόλη που παράγεται από ζαχαροκάλαμο είναι ήδη ανταγωνιστική έναντι της βενζίνης.
Ανάλογα με την χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, τα βιοκαύσιμα διακρίνονται σε πρώτης και δεύτερης γενιάς. Βιοκαύσιμα πρώτης γενιάς είναι η αιθανόλη και το βιοντήζελ ενώ δεύτερης γενιάς το βιοντήζελ Fisher-Tropsch, η κυτταρινική αιθανόλη από λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες (πχ άχυρο, ξύλο), το βιο-DME (διμεθυλαιθέρας) και το συνθετικό φυσικό αέριο (SNG).
Το βιοντήζελ είναι μεθυλεστέρας που παράγεται κυρίως από ελαιούχους σπόρους (ελαιοκράμβη, ηλίανθος, σόγια κ.α) με μετεστεροποίηση των φυτικών ελαίων και παραγωγή εστέρων των τριγλυκεριδίων. Χρησιμοποιείται σε πετρελαιοκινητήρες, μόνο του ή σε μίγμα με ντήζελ. Για την παραγωγή του βιοντήζελ, ως πρώτη ύλη χρησιμοποιείται κυρίως ελαιοκράμβη στις χώρες της ΕΕ και σόγια στις ΗΠΑ. Η Ευρωπαϊκή Ένωση είναι μακράν ο κύριος παραγωγός βιοντήζελ σε παγκόσμιο επίπεδο με τη Γερμανία να παράγει το μισό περίπου βιοντήζελ της ΕΕ.
Η βιοαιθανόλη παράγεται από σακχαρούχα, κυτταρινούχα και αμυλούχα φυτά (σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, ζαχαρότευτλα κ.α). Κύριος τρόπος παραγωγής της είναι η ζύμωση των αμυλούχων-σακχαρούχων συστατικών και ο διαχωρισμός της αιθανόλης με απόσταξη. Χρησιμοποιείται για την αύξηση του αριθμού οκτανίων της βενζίνης και για βελτίωση της ποιότητάς της, συνήθως σε μίγμα Ε10 (10% αιθανόλη + 90% βενζίνης). Η αυτοκινητοβιομηχανία πλέον διαθέτει στο εμπόριο μοντέλα (FFV, Flexible Fuel Vehicle) που χρησιμοποιούν μίγμα Ε85 (85% αιθανόλη + 15% βενζίνης) ή οποιοδήποτε άλλο μίγμα αιθανόλης-βενζίνης. Για την παραγωγή της βιοαιθανόλης χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη το ζαχαροκάλαμο στη Βραζιλία, κυρίως αραβόσιτος στις ΗΠΑ, δημητριακά και ζαχαρότευτλα στην ΕΕ. Στη Βραζιλία, η οποία διαθέτει την πιο ανεπτυγμένη βιομηχανία βιοκαυσίμων παγκοσμίως, περισσότερα από τα μισά αυτοκίνητα που κυκλοφορούν είναι αλκοολοκίνητα, ενώ τα υπόλοιπα καταναλίσκουν μίγμα βενζίνης-αλκοόλης σε αναλογία 80%-20% αντίστοιχα.
Άλλα βιοκαύσιμα είναι τα βιο-ΕΤΒΕ (αιθυλο-τριτοταγής βουτυλ-εστέρας) και βιο-ΜΕΤΒΕ (μέθυλο-τριτοταγής βουτυλ-εστέρας) που παράγονται με μίξη 48% και 36% αιθανόλης με ισοβουτυλένιο, η βιομεθανόλη (CH3OH) η οποία παράγεται με αεριοποίηση, το βιοαέριο που παράγεται με αναερόβια ζύμωση υγρής βιομάζας, το βιο-υδρογόνο, το βιο-DME (διμεθυλαιθέρας) το οποίο παράγεται από μεθανόλη και το βιοντήζελ Fisher-Tropsch το οποίο παράγεται με αεριοποίηση της βιομάζας.
(keywords: biomass, biofuels, ethanol, bioethanol, biodiesel, biogass)
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου