Transcript Βιοαιθανόλη

Ημερίδα: «Παραγωγή
Βιοαιθανόλης από Γλυκό Σόργο»
EKETA
Διαδικασία Μετατροπής Γλυκού
Σόργου σε Βιοαιθανόλη
&
Ανάλυση του Κύκλου Ζωής
Βιοαιθανόλης από Σόργο
Δρ. Στέλλα Μπεζεργιάννη
Χημικός Μηχανικός - Ερευνήτρια
ΕΚΕΤΑ
Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης
Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών
Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων
Ευρωπαϊκή Αγορά Βιοκαυσίμων

Βιοκαύσιμα στην ΕΕ (1ης Γενιάς)
–
–
–
–


Βιοαιθανόλη
Βιοντίζελ
Βιοαιθανόλη
Φυτικά έλαια
Βιοαέριο
Φυτικά έλαια/
Βιοαέριο
9.8%
15.2%
Εύρος ΕΕ βιοκαυσίμων > 5 δις €
Ρυθμός ανάπτυξης > 50% ετησίως
Παραγωγή
Κατανάλωση
Βιοντίζελ
5.713
5.774
Βιοαιθανόλη
1.708
1.166

Βιοντίζελ
75.0%
Προβλήματα
– Διαθεσιμότητα α’ ύλης
– Υψηλό κόστος παραγωγής
(κυρίως βιοαιθανόλης)
* Χιλιάδες τόνους
Το 2007 η κατανάλωση βιοκαυσίμων στην ΕΕ αντιστοιχεί στο 2,6% της ευρωπαϊκής κατανάλωσης
βενζίνης και ντίζελ, ενώ η ΕΕ (EU Summit mtg, 8&9 March 2007) στοχεύει στο 10% μέχρι το 2020
Data from EurObserv’ER, Observatoire des énergies renouvelables, " Le baromètre des Biocarburants", n° 185 (Juin 2008)
Ελληνική Αγορά Βιοκαυσίμων

Ελληνική παραγωγή
βιοκαυσίμων:
– Αποκλειστικά βιοντίζελ
– Μικρή ποσότητα στερεών
καυσίμων (πελλέτες)
– Προοπτική παραγωγής
βιοαιθανόλης


Ελληνική παραγωγή βιοντίζελ ~
164,000 m3 (2010)
– Ποσόστωση σε 12 επιχειρήσεις (ΚΥΑ
ΥΠΕΚΑ/Δ1/Α/15555/04.08.2010)

Προοπτική διπλασιασμού παραγωγής
λόγω αύξησης ποσοστού ανάμιξης σε
10% (2020)
ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ
0
Πηγή: ΚΥΑ 2007
Βιοαιθανόλη


Το βιοκαύσιμο για αντικατάσταση βενζίνης
Παραγωγή από βιομάζα
– Ζαχαροκάλαμο, ζαχαρότευτλο, γλυκόσοργο, καλαμπόκι, σιτάρι,
πατάτα, στέλεχος ρυζιού, γεωργικά απόβλητα κτλ
» Απόδοση 210-560 λίτρα ανά στρέμμα


Εκτιμάται ότι καταναλώνονται 100 Joule ενέργειας για
παραγωγή αιθανόλης που θα αποδώσει 135 Joules ενέργειας
ως καύσιμη ύλη
Χρησιμοποιείται ήδη σε μεγάλη κλίμακα ως καύσιμο σε
μηχανές εσωτερικής καύσης
– Βραζιλία: Χρήση καθαρής αιθανόλης ή μιγμάτων Ε10 (gasohol)
– ΗΠΑ: E10 αποτελεί πάνω από το 1/8 της αγοράς βενζίνης
» Όλα τα αυτοκίνητα (μετά το 1970) είναι συμβατά με Ε10
– Ε85 ιδανικό μίγμα αιθανόλης βενζίνης
» Χρησιμοποιείται σε FFV (Flexible Fuel Vehicles)
» Πολλά αυτοκίνητα κατασκευασμένα μετά το 1999 είναι συμβατά με Ε85
Ιδιότητες Βιοαιθανόλης

Χρησιμοποιείται ως ένα πρόσθετο βενζίνης για
αύξηση του αριθμού οκτανίου και βελτίωση των
οικολογικών ιδιοτήτων της βενζίνης
– Παρόμοια απόδοση καύσης συγκριτικά με βενζίνη
– Μείωση ατμοσφαιρικών ρύπων
» CO, NOx,υδρογονάνθρακες
– Υψηλότερος αριθμός οκτανίου
» Χρησιμοποιείται για βελτίωση αριθμού οκτανίου βενζίνης
– Χαμηλότερο σημείο ανάφλεξης
» Αύξηση θερμικής απόδοσης κινητήρα
– Μίγματα αιθανόλης-βενζίνης απαιτούν
υψηλή καθαρότητα αιθανόλης
» 99.5-99.9%
Παραγωγή Βιοαιθανόλης
Βιομάζα
Μηχανική
Κατεργασία
Υδρόλυση
Νερό, ένζυμα
Μαγιά
Ζύμωση
Απόσταξη
Βιοαιθανόλη
11 + H 2 O  C
6H
C
O3
O
O
6H
1124H2224
14
2124
36 + C
14
2124
36
Μετατροπή σακχάρων και
αμύλου σε αιθανόλη
φρουκτόζη
σάκχαρα
γλυκόζη
C
O
6H
3 CH
2 OH
14
2124
36  2CH
14
4
24
4
3 + 2CO 2
Φρουκτόζη/γλυκόζη
Υδρογονάθρακες (% ισοζύναμο σακχάρων)
Αιθανόλη
Μη-υδρογονάθρακες
Γλυκόζη
Μανόζη
Γαλακτόζη
Ξυλόζη
Αραμπινόζη
Λιγνίνη
Στάχτη
Καλαμπόκι
39.0
0.3
0.8
14.8
3.2
15.1
4.3
Στέλεχος σιτηρών
36.6
0.8
2.4
19.2
2.4
14.5
9.6
Στέλεχος ρυζιού
41.0
1.8
0.4
14.8
4.5
9.9
12.4
Φλοιός ρυζιού
36.1
3.0
0.1
14.0
2.6
19.4
20.1
Κατάλοιπο αποχύμ.
38.1
NA
1.1
23.3
2.5
18.4
2.8
Σκληρό ξύλο
40.0
8.0
NA
13.0
2.0
20.0
1.0
Μαλακό ξύλο
50.0
12.0
1.3
3.4
1.1
28.3
0.2
Κάθε τροφοδοσία
έχει διαφορετική
περιεκτικότητα σε
κυτταρίνη,
ημικυτταρίνη και
λιγνίνη
Παραγωγή Βιοαιθανόλης
από Γλυκό Σόργο
Σόργο
Διαχωρισμός
CO2
Εκχύλιση
Στελεχών / Σπόρων
Σπόροι
Άλεση
Υδρόλυση
Ζύμωση
Ενζυματική/
Χημική
Απόσταξη
Bagasse
Stillage
Κυτταρινούχα
υπολείμματα
Λιγνίνες
Διαχωρισμός
Υδρόλυση
Λιγνινών / Κυτταρινών
Κυτταρινών
Μονάδα
Συμπαραγωγής
Ενέργειας
Ατμός &
Ηλεκτρισμός
(βιοαέριο)
Φυγοκέντριση
Εξάτμιση
Ξήρανση
Ζωοτροφή
Σ. Μπεζεργιάννη και Π. Χριστοδούλου, Η Ανταγωνιστικότητα Παραγωγής Βιοαιθανόλης
με Ελληνικές Πρώτες Ύλες, 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Αθήνα 2006
(DDGS)
Ξήρανση
Μετουσίωση
Αποθήκευση
Βιοαιθανόλη

Case study:
Γερμανία
– H βιοαιθανόλη δεν
είναι ανταγωνιστική
βάσει του κόστους
παραγωγής της
– Ωστόσο είναι
ανταγωνιστική βάσει
των τιμών της
αντίστοιχης αγοράς

Μεγάλη ανάπτυξη
της βιομηχανίας
παραγωγής
βιοαιθανόλης
Κόστος αιθανόλης σε διυλιστήριο του Ρότερνταμ (€-cent/L)
Κόστος & Τιμή Βιοαιθανόλης
στο Διυλιστήριο
70
>61
60
48
50
38.5
40
30
20
10
0
Γερμανική
ΒΙομηχανία
Τιμή αγοράς
Graf, T., Options for utilizing plants for energy purposes in Germany–An
overview, Sugar Industry/Zuckerind, 131(6), p.405-410, 2006
Βραζιλία
Σενάριο ‘02
Παραγωγή
Δασμός
Βραζιλία
Τιμή αγοράς ‘06
Μεταφορά/
Επεξεργασία
Προοπτικές στην ΕΕ

Στην ΕΕ υπάρχουν 13
μονάδες σε λειτουργία και
29 υπό σχεδιασμό
– Πρώτες ύλες: σιτάρι,
κριθάρι, τεύτλο

Για την Γερμανία από το
2007 έως το 2009 η
υποχρέωση ανάμιξης
βιοαιθανόλης στην
βενζίνη είναι 2% και από
το 2010 3%
– Θερμιδική αναλογία ~4.7%
κατ’ όγκο
– 1,000,000 m3 βιοαιθανόλη
Σε λειτουργία
Υπό σχεδιασμό
Πηγή: Nordzucker
Περιβαλλοντικές & Ενεργειακές
Προκλήσεις στην Ελλάδα
Εκπομπές CO2 αναμένονται να
αυξάνονται με υψηλούς
ρυθμούς (κυρίως λόγω
μεταφορών)
Προβλέπεται αύξηση της
κατανάλωσης πετρελαϊκών
προϊόντων με συνεπακόλουθη
αύξηση των εισαγωγών
πετρελαίου και προϊόντων
Πηγή: ΥΠΕΧΩΔΕ/ΥΠΕΚΑ
Ημερίδα: «Παραγωγή
Βιοαιθανόλης από Γλυκό Σόργο»
EKETA
Διαδικασία Μετατροπής Γλυκού
Σόργου σε Βιοαιθανόλη
&
Ανάλυση του Κύκλου Ζωής
Βιοαιθανόλης από Σόργο
Δρ. Στέλλα Μπεζεργιάννη
Χημικός Μηχανικός - Ερευνήτρια
ΕΚΕΤΑ
Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης
Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών
Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων
Τί είναι Αειφορία;
Η Αειφορία ορίζεται ως μία προσπάθεια να ικανοποιήσουμε τις σημερινές ανάγκες
μας, χωρίς να επηρεαστεί η δυνατότητα των επόμενων γενεών να ικανοποιήσουν τις
δικές τους ανάγκες (Brunel, S., Le développement durable, Presses Universitaires de France, 2007).
Η Αειφορία διασφαλίζεται όταν εναρμονίζονται η οικονομία, η ισότητα και το
περιβάλλον.
Η Αειφορία αποτελεί ένα νέο πόλο ανάπτυξης που θεωρεί τη Γη ως ένα σύστημα με
εσωτερικές αλληλεπιδράσεις. Επομένως θα πρέπει να θεωρούμε όλες τις
μακροπρόθεσμες επιπτώσεις των ανθρωπίνων δραστηριοτήτων.
Η Αειφορία συνδέεται στενά με τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) όπως η
βιομάζα και τα βιοκαύσιμα. Για να αναπτυχθεί ή να αξιολογηθεί μία νέα παραγωγική
διαδικασία βιοκαυσίμων, θα πρέπει η αειφορία της να εκτιμηθεί και αν είναι δυνατόν
να ποσοτικοποιηθεί για όλα τα στάδια της.
Αξιολόγηση Αειφορίας

Ποιοτική
– Εμπειρική αξιολόγηση των διαφόρων κριτηρίων αειφορίας

Ποσοτική
– Χρήση εργαλείων όπως Ανάλυση Κύκλου Ζωής Άνθρακα
(Life Cycle Analysis, LCA)
– Υπολογισμός ενέργειας που καταναλώνεται σε όλα τα
στάδια της παραγωγής ( CO2)
– Προσδιορισμός λοιπών αερίων θερμοκηπίου που
εκπέμπονται στα διάφορα στάδια παραγωγής
Κριτήρια Αειφορίας

Παραγωγή βιομάζας
Άρδευση
Λίπανση
Σπορά / καλλιέργεια / συγκομιδή
Ευαισθησία καλλιέργειας
Επιδράσεις καλλιέργειας
Ανταγωνισμός με διατροφικές καλλιέργειες /
απόδοση
Κριτήρια Αειφορίας (συνέχεια)

Μεταφορά
Μεταφορά βιομάζας
Μεταφορά βιοκαυσίμων

Μετατροπή βιομάζας σε βιοκαύσιμα
Παραγωγή βιοκαυσίμων (βιοντίζελ,
βιοαιθανόλης) και βιοχημικών
Δευτερογενή προϊόντα (ατμός, ηλεκτρισμός,
DDGS*)
*DDGS = Dried Distillates Grains and Solubles
Ποιοτική Αξιολόγηση
Παράδειγμα
Τρέχουσες Τεχνολογίες
Μελλοντικές Τεχνολογίες
Ζαχαροκάλαμο
Τεύτλο
Σόργο
Σιτάρι
Αγγινάρα
Άχυρο
1
1
1
1
0
2
0
0
0
2
2
2
2
1
0
1
2
2
0
0
0
1
2
1
2
2
2
2
0
1
2
2
1
2
2
0
2
0
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
0
0
1
0
0
60%
65%
75%
45%
70%
65%
Παραγωγή Βιομάζας
1. Άρδευση
2. Λίπανση
3. Όργωμα/καλλιέργεια/συγκομιδή
4. Ευαισθησία καλλιέργειας
5. Επιπτώσεις καλλιέργειας
6. Σύγκριση με διατροφικές καλλιέργειες/απόδοση
Μεταφορά
7. Μεταφορά βιομάζας
8. Μεταφορά βιοαιθανόλης
Μετατροπή βιομάζας σε βιοκαύσιμα/βιοχημικά
9. Παραγωγή βιοαιθανόλης/βιοχημικών
10. Δευτερογενή προϊόντα
Συνολικός Δείκτης Αειφορίας
[ 0 : χαμηλή αειφορία
1 : μέση αειφορία
2 : υψηλή αειφορία]
Christodoulou P, Kazantzi V, Bezergianni S, Gounaris K. The sustainability of beet
sugar production in comparison with other sugar crops, Proceedings of the 1st
European Society for Sugar Technology (ESST) Conference, Rotterdam, 18-20
May 2009
10
ΔείκτηςΑειφορίας(%) 
x
i 1
20
i
100
Ποσοτική Αξιολόγηση
Παράδειγμα
http://www.dft.gov.uk/pgr/roads/environm
ent/rtfo/govrecrfa.pdf
Τα βιοκαύσιμα...
Ημερίδα: «Παραγωγή
Βιοαιθανόλης από Γλυκό Σόργο»
EKETA
Ευχαριστώ για την
προσοχή σας
Δρ. Στέλλα Μπεζεργιάννη
Χημικός Μηχανικός - Ερευνήτρια
Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης
Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών
Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίμων & Υδρογονανθράκων
Τηλ:2310-498-315 / Email:[email protected]