Mezőgazdasági (növénytermesztés, állattartás, erdészeti) hulladékok kezelése és hasznosítása
Dr. Czupy Imre, Vágvölgyi Andrea (2011)
Tartalom
Hétköznapi értelemben a motorhajtóanyagokat gyakran üzemanyagoknak nevezik, pedig ezek csak az egyik csoportját alkotják az üzemanyagoknak, igaz a legjelentősebbet.
Az üzemanyag, a belsőégésű motorok működéséhez szükséges hajtó-, kenő- és hűtőanyagokat üzemanyagoknak nevezzük.
A motorhajtóanyagok folyékony vagy gáz halmazállapotú szénhidrogének. A hagyományos motorhajtóanyagokat elsősorban kőolaj lepárlásával állítják elő. (motorbenzin, gázolaj)
A következő táblázat a biológiai eredetű üzemanyagokat mutatja be.
7.1. táblázat - Biológiai eredetű üzemanyagok
| 1. Generációs motorhajtó-anyagok | 2. Generációs motorhajtóanyagok | 3. Generációs üzemanyagok |
|---|---|---|
| 1.1 Nyers növényi olajok (átalakítás nélkül); 1.2 Biodiesel (RME, SME, PME, AME, TFME) /észterezett növényi olajok/ | 2.1 Szintetikus motorhajtóanyagok szintézis gázból (BTL, BFTD, BioFT, Bio DME, bio-metanol) | 3.1 Hidrogénnel üzemelő tüzelőanyag-cellás/tüzelőanyag-elemes rendszerek |
| 1.3. Biogázolaj / bioalapolaj (katalitikus átalakítással izomreizáló hidrogénezéssel) | 2.2 lignocellulóz etanol (enzimes eljárással IOGE,NOVOZYME tech.) | Sűrített hidrogénnel (450 Wh/kg); Metanol / etanol folyékony üzemanyaggal, ill. biogázból nyert metánnal (1000Wh/kg); Tüzelőanyag reformerekből nyert hidrogénnel (1500 Wh/kg) |
| 1.4 ioetanol (keményítő és cukorbázisok fermentációjával) | 2.3 Szilárd biomasszák elfolyosításával ( Shell HTU, Flash Pyrolyse) | 1,59 |
| MA | HOLNAP | JÖVŐ |
A gázolajok helyettesítésére szóbajövő növényi olajok két kategóriába sorolhatók: a tiszta növényi olajok és ezek észterezett származékai.
A legkedvezőbb tulajdonságú olajnövények: repce, a napraforgó, a szója és egyes pálmafajták.
Az európai kontinensen: a repce és a napraforgó jöhet számításba, mellette állati zsiradékok, használt sütőolajok is felhasználhatók.
A repcéből és a napraforgóból kinyert olaj (triglicerid) közvetlenül is felhasználható motorikus üzemanyagként, viszont ennek elég sok hátránya van: motor átalakítás, magas üzemanyag viszkozitás, megnő a motor fogyasztása, bonyolult a szabványosítása. Ha azonban megtörténik az átészterezés folyamata melynek során a repce- (ill. napraforgó-) olajat (triglicerid) lúgos közegben metanollal reagáltatják és termékként repce (vagy napraforgó) olajmetilésztert (RME) és glicerint kapnak, jobbak a felhasználási lehetőségek.
A növények magjának 44-50 % olajat tartalmaz, melynek 85-92 %-a nyerhető ki a megfelelő technológiával, a többi olajpogácsában marad vissza.
A növényi olajok tulajdonságai függenek a növény fajtájától, a termőhely adottságaitól (talaj, éghajlat, tápanyag utánpótlás, stb.), a termőhely adottságaitól, évjárattól, a termesztés és a kinyerés technológiájától, az utókezelésektől és nem utolsósorban az állásidőtől.
A növényi olajokat dízelmotorok hajtására csak tisztított, gyantamentes állapotban lehet használni. A hagyományos finomítással kapott biodízel ("zöld dízel") mellett metanollal észteresített változatát (repceolaj esetében: RME, szójaolajnál: SME) is előállítják.
Első lépés a tárolás a folyamatos alapanyagellátás miatt szükséges, ennek hiányában kihasználhatatlanná válik a gépsor, ez jelentősen megdrágíthatja a technológiát.
Tisztítás, ennek hiányában szerkezeti károsodás következhet be a bekerülő kő, fém stb. esetén, valamint a kisajtolt olaj újra megkötése és a szűrő eltömődése (por, szerves anyag) is veszélyt jelenthet.
A kondícionálás fázisa történhet hőkezeléssel (80-90°C-on), vagy mechanikai úton (roppantás, aprítás, hántolás) A művelet célja az alapanyag fajsúlyának, olajtartalmának és puhaságának növelésével a jobb olajkinyerés, a prés teljesítményének és élettartalmának növelése.
Télen a termény előmelegítése (25-30 °C) is szükség lehet, a dermedés elkerülése miatt.
A préselés műveletében nagy fordulatszám alkalmazásakor az alapanyag olajtartalma egy, vagy két lépcsőben 8-12 %-ra csökken, közben az olaj 55-75 °C-ra melegszik (meleg sajtolás). Hideg sajtolás estén a termék 50 °C-os hőmérsékletű, ezt étkezési célú felhasználásnál és adalékanyag nélkül érdemes végezni. Ebben az esetben az olaj, vitamin, tápanyagtartalom nem károsodik, jobb minőségű olajpogácsa marad vissza, viszont a prés teljesítménye és az olajtartalom kinyerhetősége csökken. az olajpogácsa értékes fehérjedús takarmányként, de energetikai célra is alkalmazható.
A szűrés folyamata a biodízel minőségét és az észterezésnél felhasznált adalékanyagok mennyiségét befolyásolja (vertikális lemezes szűrők a leghatékonyabbak)/
A technológia alkalmazása során kapott finom olaj nehezen éghető, lerakódásokat okozhat, ezért szükséges még egy észterezési folyamatot is beiktatni.
Melynek során: Növényi olaj+3 metanol= 3 biodízel +Glicerin
Az észterezés mellékterméke a glicerin, mely vegyipari, vagy energetikai célra hasznosítható.
a fosszilis üzemanyagoknál sokkal kisebb mértékben terheli a környezetet, ezáltal hozzájárul a Kiotóban vállalt kötelezettség betartásához, lassítja a globális felmelegedést;
hozzájárul a nemzetközi piacokon értékesíthető CO2 megtakarítás keletkezéséhez (CO2-ból csak annyit b°Csát ki, amennyit az alapanyagként felhasznált növény növekedése során felvett);
mivel előállítása kevesebb energiát igényel, a gyártás során kevesebb az energiafelhasználás és a CO2 kibocsátás;
nem toxikus anyag, így az emberek, az állatok egészségére nem ártalmas;
30%-os bekeverési arányig nincs szükség a jármű alkatrészeinek kicserélésére;
forgalmazásához nem kell a jelenlegi kúthálózatokat átalakítani;
forráspontja 150°C, így sokkal biztonságosabb, mint a dízel üzemanyag (77°C);
bár energiatartalma alacsonyabb, teljesítménye csupán 5-10%-kal marad el a dízelétől;
a CO és a HC emissziói a személyautónál közel megegyeznek a dízel emissziójával, a haszongépjárműveknél többnyire jóval alacsonyabbak;
az RME oxigéntartalmának köszönhetően a korom mennyisége gyakorlatilag a felére vagy még kevesebbre csökken;
a teljes részecske-emisszió is jelentősen csökken a hagyományos dízel kibocsátásához képest;
mindössze a nitrogén-oxidok kibocsátási értéke növekszik valamelyest;
a biodízel- szintén rendkívül értékes - kénmentessége révén az oxidációs katalizátorok és hasonló kipufogógáz utókezelő rendszerek hatását kiválóan és tartósan ki lehet használni.