Bioenergia, megújuló nyersanyagok, zöldkémia Új Energiaforrások

2 Bioenergia, megújuló nyersanyagok: BME ABÉT Non food csoport: félév első fele, a végén zh Réczey Istvánné: Kálmán Gyalai-Korpos Miklós: Zöld kémia: BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék: a félév második fele Simándi Béla: Kmf. 58 tel:

3 Energiaforrások Megújuló ­biomassza ­napenergia ­szél ­víz ­hullámverés ­geotermikus Nem megújuló ­kőolaj ­földgáz ­kőszén ­nukleáris

4 Biomassza 63% Vízerőmű 31% Egyebek 6 % Napenergia Szélenergia Termálvíz Energiaforrások EU 2000 Atomerőmű Földgáz Kőolaj Szén Egyéb És az USA 24% 23% 6% 8% 39% 47% 45%

5 Villamosenergia termelés 2000 ben Fosszilis energia - forráson alapul 84,9 % 33,7 % 26,2 % 18,7 % 6,3 % 12,5% 1,6 % 0,9 % 0,2 % 0,02 % 0,004 %

6 EU és a „zöld” villamos energia A tagállamok vállalásai (2010-ig): ¤Növekedés(%)megújuló eredetű/teljes(%) Ausztria+8,1 78,1 Svédország+10,9%60,0 Portugália+0,539,0 Finnország+6,831.5 Dánia+20,3%29,0 Németország+8,012,5 Nagy Britannia+8,310,0 Belgium+4,96,0 EU átlag+8,122,0 Magyarország3,8

7 Árak € cent / kWh Földgáz, szén és atomenergia: 4 € cent/kWh

8 Célok 2010-re Teljes energia felhasználásnak 12%-át megújuló nyersanyagból kell biztosítani. Az elektromos áram 22%-át megújuló forrásból kell biztosítani. Folyadék üzemanyagoknak 2005-re 2%-a, 2010-re 5,75%- a (energia alapon) megújuló forrásból kell, hogy származzon. Üvegház hatást okozó gázok kibocsátását 8%-kal kell csökkenteni (1990-re vonatkoztatva). A fenntartható, biztonságos, és megvalósítható energia ellátás biztosítása.

9 Olajtermelés napi 1000 hordó 2002

10 Olajtartalékok 2002

11 USA nyersolaj kitermelés és import Termelés millió hordó/nap Import millió hordó/nap Termelés/ import 19859,451, , ,47,80, ,010,50,57 36%-kal csökkent 110%-kal nőtt

12 A kutatás és fejlesztés mozgatórugói Környezetvédelem alacsonyabb CO 2 emisszió Agrárgazdaság termények stabil piaca Gazdaság Energiafüggetlenség biztosítása Megújuló energiaforrások alkalmazása

13 Mi a biomassza? Minden növényi vagy állati eredetű szerves anyag. Növényi biomassza források: -Fák, gabonák, algák -Minden faipari, mezőgazdasági melléktermék és hulladék -Kommunális hulladékok rostosanyag tartalma Fotoszintézis a növényi biomassza termelése. H 2 O ásványi anyagok CO 2 O2O2 Növényi biomassza

14 A biomassza fogalma Biológiai eredetű szerves anyag: a szárazföldön és vízben található élő és elhalt szervezetek (növények, állatok, mikrobák) testtömege biotechnológiai iparok termékei különböző transzformálók (ember, állatok, feldolgozó iparok stb.) összes biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke

15 A biomassza csoportosítása keletkezése alapján: elsődleges biomassza másodlagos biomassza harmadlagos biomassza A fentiekből előállított energiahordozók energetikai célú hasznosítási lehetőségei: biomassza, mint szilárd energiahordozó – hő- és villamosenergia- termelésre; alternatív folyékony energiahordozó – hajtóanyag céljára; biogáz – tüzelő és hajtóanyag céljára Biomassza

16 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.

17 A biomassza tulajdonságai Egyszerre hulladék és nyersanyag Nagy mennyiségben áll a rendelkezésünkre Alkotóit nagyrészt újra lehet hasznosítani (megújuló energiaforrás) Jelentős szerephez juthatna a vegyi és energiafolyamatokban

18 Biomassza hasznosításának akadálya Gazdaságilag egyelőre nem kifizetődő, nagy a rizikó. Beruházási támogatások esetén még a későbbi működtetés is kérdéses. (Biodízel) A fosszilis, nem megújuló, nyersanyagok feldolgozása olcsóbb, mint a mező- és erdőgazdasági melléktermékeké (azonos minőségű nyersanyag, nagy kapacitások!) A természeti és gazdasági körforgásokban keletkező biomasszát nyersanyagként általánosan elutasítják

19 A biomassza hasznosításának előnyei Ökológiai okok, mivel általuk a kémiai és energia- körforgások (CO 2 ) nagymértékben bezárulnának A fosszilis nyersanyagok korlátozottan állnak rendelkezésünkre, ami határt szab felhasználásuknak Ellentétben a biomassza általános előfordulásával a fosszilis nyersanyagok előfordulása nem egyenletes, Alternatív termékláncot alakít ki a mezőgazdasági hulladékoknak

20 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.

21 Biomassza hasznosítása átalakítással 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 A biomassza, mint szilárd energiahordozó alkalmas : hő- és villamosenergia-termelésre Átalakíthatjuk üzemanyaggá, ami hasonló vagy ugyanolyan módon használható fel, mint a fosszilis üzemanyagok.

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

23

24 EU támogatást nyert nem élelmiszer célú pályázatok és projektek között* *bioenegia és faipari projektek nélkül

25 Nem élelmiszer célú termelés az EU-ban, évi adatok

26 A megújuló nyersanyagok ipari felhasználása az EU-ban, ben Felhasználási terület EU nyersanyag felvevőpiaca (1000 t) Megújuló nyersanyagok piaci részesedése (%) polimerek33, kenőanyagok5, oldószerek4, felületaktív anyagok2, rostok, töltőanyagoknincs adatnem számítható

27 kukorica, búza, burgonya, stb. Zöld vegyészet proteinekszacharózzsírsavakkeményítőcellulóz glükóz etanol olajos növényekcukorrépa papír, karton műszál, műanyag ragasztó, festék üzemanyag, műanyag festék, ragasztó kemikália, gyógyszer kozmetikum, mosószer kenőanyag, üzemanyag műanyag

28 Növényi nyersanyagok felhasználása (USA 1989) Növényi nyersanyagok felhasználásaaz USA-ban (1986) mennyiség (millió tonna) Fa (papír, karton)(92,4%) 80,9 Cellulóz (polimerek, textilszálak, fermentációs termékek) 0,5 Lignin (vanillin, ragasztók, diszpergálószerek) 0,2 Fa kivonatok (gumi, olajok) 0,9 Növényi olajok (Felületaktív anyagok, festékoldók, gyanták, ragasztók)1,0 Ipari keményítő (polimer komponens, gyanták, ragasztók) 3,0 Természetes kaucsuk (autógumik, tartós és háztartási cikkek, o- polimer gyanták)1,0 Összesen87,55

29 Mezőgazdasági melléktermékek (USA 1986) Rendelkezésre álló mennyiség (millió tonna/év) Kukoricacsutka13,5 Egyéb kukorica részek55,6 Búzaszalma31,2 Maghéjak20,0 Fűrészpor 7,0 Más fa maradékok47,2 Növényi olaj hulladék 2,7 Kommunális hulladék (cellulóz rész)46,5 Papírgyári lignin19,0 Papírgyári szulfitos szennyvíz60,8 Melasz 5,1 Tejsavó28,4 Mogyoró-, dió-. stb. héj 3,2 Egyéb 7,3 Összesen 347,56

30 A növényi alapanyagok különböző termékekben (USA 1989) ¤ Termelés (USA 1989)ebből növényi ¤ millió tonna% Fal festékek7,8 3,5 Egyéb festékek22,4 6,0 Tinták2,4 2,0 Detergensek3,5 7,0 Felületaktív anyagok3,535,0 Ragasztók 5,040,0 Műanyagok30,01,8 Lágyítók0,815,0 Ecetsav2,317,5 Furfurol0,317,0 Zsírsavak2,540,0

31 gázosítás Biogáz