Növényi biomassza, mint nyersanyag és energiaforrás

Az előadások a következő témára: "Növényi biomassza, mint nyersanyag és energiaforrás"— Előadás másolata:

1 Növényi biomassza, mint nyersanyag és energiaforrás
Réczey Istvánné Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mezőgazdasági Kémiai Technológia Tanszék Non-Food Csoport

2 Biomassza hasznosítása közvetlenül
Nyersanyagként, energiaforrásként átalakítás nélkül. Felhasználása hő- és áramtermelésre nagyhatékonyságú (80-90%) erőművekben már ma lehetséges. Ilyen felhasználás esetén aprítani, szárítani, valamint hulladékok és melléktermékek esetében granulálni szükséges a biomasszát. Budapest, január 19

3 Biomassza hasznosítása átalakítással
Átalakítják üzemanyaggá, vegyianyaggá, ami hasonló vagy ugyanolyan módon használható fel, mint a fosszilis eredetű üzemanyag, vegyianyag Kémiai átalakítás szintézisgáz bio-dízel bio-olajok Biológiai átalakítás bio-gáz bio-hidrogén bio-etanol Bio-finomítók hő, áram és gépjármű-üzemanyag különböző alapanyagok és energia Budapest, január 19

4 Mi a Biomassza? CO2 O2 H2O Növényi biomassza Ásványi anyagok
Fotoszintézis: növényi biomassza-termelés Minden növényi vagy állati eredetű szerves anyag. H2O Ásványi anyagok CO2 O2 Növényi biomassza Növényi Biomassza források: Fák, gabonák, algák Minden faipari, mezőgazdasági melléktermék és hulladék Kommunális hulladékok rostosanyag tartalma Budapest, január 19

5 Láng István: A biomassza hasznosításának lehetőségei (1983)
1980-ban a mezőgazdaságban és az erdészetben megtermelt szerves anyag mennyisége 54,4 millió tonna volt. Ez a mennyiség több, mint kétszerese az ugyanezen időszakban kibányászott szén mennyiségének A növényi biomassza két harmada gabona, s ennek 63%-a melléktermék A melléktermékek hasznosítása csak részben megoldott az állattenyésztés és az energiatermelés (direkt tüzelés) használ csak fel korlátozott mértékben ilyen anyagokat Budapest, január 19

6 Miért fontos ez a téma? Magyarország kiváló adottságokkal rendelkezik a biomassza termeléshez – érdemes lenne végre azzal foglalkozni, amihez értünk, s amihez jók az adottságaink Vidék- és településfejlesztés sürgető, vidéki lakosság megtartása, foglalkoztatása elengedhetetlen Nyersanyag és energiafüggetlenség biztosítása Ásványi források kimerülése Globális felmelegedés kiküszöbölése Nemzetközi egyezmények (Rio de Janeiro, Kyoto) EU előírások, szabályzatok: megújuló energia részarányának növelése (közlekedési szektorban is: etanol), termőterületek kötelező kivonása Budapest, január 19

7 Budapest, január 19

8 Budapest, január 19

9 Megújuló alapanyagok csoportosítása
A megújuló alapanyagok alapvető csoportosítása növényi fajták szerint: Ipari felhasználás szerinti csoportosításuk: olajos növények, rostnövények, szénhidrát növények, fehérjenövények, energiacélú növények, erdészeti és speciális növények. polimerek, kenőanyagok, oldószerek, felületaktív anyagok, erősítő, rostanyagok, finom vegyszerek, bioenergiai alapanyagok, erdészeti termékek. Budapest, január 19

10 EU támogatást nyert nem élelmiszer célú pályázatok és projektek 1989-1997 között*
*bioenegia és faipari projektek nélkül Budapest, január 19

11 Nem élelmiszer célú termelés az EU-ban, 1998. évi adatok
Budapest, január 19

12 A megújuló nyersanyagok ipari felhasználása az EU-ban, 1999-ben
EU nyersanyag Megújuló nyersanyagok Felhasználási terület felvevőpiaca piaci részesedése (1000 t) (%) polimerek 33,000 0.15 kenőanyagok 5,000 2.00 oldószerek 4,000 1.50 felületaktív anyagok 2,300 20.00 rostok, töltőanyagok nincs adat nem számítható Budapest, január 19

13 Zöld vegyészet kukorica, búza, burgonya, stb. cukorrépa
olajos növények cellulóz keményítő glükóz etanol szacharóz proteinek zsírsavak papír, karton műszál, műanyag kemikália, gyógyszer kozmetikum, mosószer kenőanyag, üzemanyag ragasztó, festék üzemanyag, műanyag festék, ragasztó műanyag Budapest, január 19

14 Kukoricatermesztési potenciál Magyarországon
A kukoricatermesztési klímaalkalmassági értékszám Forrás: GATE KTI (Ángyán József) térképi adatbázisa Budapest, január 19

15 Kukorica hasznosítása
kukorica Magyarországon termésátlagok és vetésterületek, 2000. hektár 4 150 kg/hektár Σ tonna felhasználásuk takarmány élelmiszeripar export keményítő 1300 tonna/nap szem feldolgozás Budapest, január 19

16 Keményítő felhasználása régi csoportosítás szerint
Szemcsés natív formában tablettakészítés - gyógyszeripar púderek – kozmetikai ipar Lebontási termékként Keményítő származékként keményítőszörpök, dextrinek, glükóz (fruktóz), hidegen duzzadó keményítő, hipoklorittal oxidált keményítő, glükóz átalakítási termékek. keményítő foszfátészterek, karboxil metil keményítő, kationos keményítők, hidroxialkil keményítők, keresztkötött keményítők. Budapest, január 19

17 Keményítő modern felhasználása Biodegradálható „műanyagok”
Thermo Plasticized Starch Amilóz / Amilopektin arány Keményítő + Plaszticizáló szer Víz + Poliolok glicerin mellett (~30-40 v/v %) Hő Előny: - környezetbarát - biodegradálható Megoldás: adalékanyagok (cellulóz, hemicellulóz, fehérje, lignin, polikaprolakton) Hátrány: - vízáteresztő - mechanikailag gyenge Felhasználási területek: Csomagolóanyagok Evőeszközök Komposzt zsákok Pelenka Jutalomfalat / „csont” Budapest, január 19

18 Kukorica, mint az üzemanyag-előállítás alapanyaga
keményítő élelmiszeripari alkohol mint élvezeti cikk, több ezer éve ismert, kukoricából készül a bourbon (amerikai) whiskey keményítő üzemanyag alkohol üzemanyagként éve, nagyobb volumenben 30 éve főleg az USA-ban Budapest, január 19

19 Melléktermékek keletkezése
maghéj: takarmány (~10%) endosperm: keményítő csíra: olaj termény mellett ~ % melléktermék Budapest, január 19

20 Néhány mezőgazdasági melléktermék
Budapest, január 19

21 A kukoricamaghéj összetétele és felhasználása
mint műanyag tömőanyag Budapest, január 19

22 Kezeletlen kukoricaszár összetétele
hemicellulóz Budapest, január 19

23 Erdészeti és mezőgazdasági melléktermékek hasznosítása
Lucfenyő Kukoricaszár Fűzfa Összetételük Cellulóz [38-45%] Hemicellulóz [25-40%] Lignin [20-25%] Hasznosítási lehetőségük üzemanyag-etanol termelés a folyamat energiaellátása (szilárd tüzelőanyag) Budapest, január 19

24 Lignocellulózból etanol – az enzimes út
szilárd maradék puhafa fűzfa gabonaszár előkezelés enzimes hidriolízis fermen- táció desztilláció fizikai előkezelés aprítás, őrlés, gőzrobbantás, nedves oxidáció biokémiai lebontás speciális enzimek által biologiai erjesztés oxigénmentes körül- mények között etanol az alkohol fizikai kinyerése Feladat: olyan környezetvédelmileg biztonságos, zárt ciklusú technológiát tervezni, aminek a hulladék kibocsátása minimális. Budapest, január 19

25 Példa a jövőbeni felhasználásra
Az évente képződő 2002-es adatok, kukoricaszár mennyiségekre az EU-ban 75,5 millió tonna M.o-on 9,2 millió tonna melléktermék kukoricaszárból évente az EU-ban 250 millió hektoliter* M.o-on 3,02*109l= 70,67* 109MJ (43,6%) üzemanyag etanol gyártható. * Megegyezik a világ jelenlegi éves üzemanyag-etanol termelésével Budapest, január 19