Instalatii pentru obtinerea biocombustibililor ecologici prin valorificarea unor deseuri si subproduse

Criza energetica si efectul de sera provoaca probleme majore atat pe plan national cat si international de aceea este necesara reorientarea tehnologilor chimice existente care se bazeaza prea mult pe utilizarea petrolului.

Protocolul de la Kyoto obligă ţările industrializate, la finanţarea unor programe pentru reducerea emisiilor poluante.

Proiectele care vizeaza utilizarea combustibililor neconvenţionali prezintă următoarele avantaje: – culturile de plante consumă CO2 din atmosferă şi stochează energie în biomasa plantei; – plantele contribuie atat la îmbunătăţirea calităţii apei şi a aerului cat si la conservarea solului, concomitent cu reducerea proceselor de eroziune a acestuia; – noile plantaţii pot servi ca habitat pentru animalele sălbatice, ducând la creşterea biodiversităţii; – investiţiile în plantaţii determină dezvoltarea economică şi pot duce la reabilitarea terenurilor degradate.

Contextul actual din Europa porneşte de la aserţiunea că jumătate din consumul energetic provine din combustibili fosili de import.

Dacă tendinţa actuală se păstrează, în anul 2030 mai mult de două treimi din consumul energetic din UE va proveni din importuri din afara Uniunii.

Principalele aplicaţii ale combustibililor neconvenţionali vizează consumul acestora pentru producerea de energie, necesară pentru încălzire, apă caldă menajeră, energie electrică, motoarele autovehiculelor etc.

Tehnologiile utilizate in procesarea resurselor naturale pentru transformarea lor in surse de energie nefiind extrem de dezvoltate presupun costuri ridicate fapt pentru care doar o parte din acestea sunt valorificate :- plantele, care înmagazinează în creşterea şi dezvoltarea lor cantităţi mari de energie; - energia solară (lumina şi căldura); - energia eoliană (dată de curenţi şi vânturi); - energia solului şi a apelor termale; -biomasa.

Conform reglementarilor existente numai produsele prezentate mai jos pot fi considerate ca biocombustibili: ”bioetanolul”: etanol produs prin fermentatie din biomasa si/sau din partea biodegradabila a

deseurilor; ”biodiesel”: un metil-ester produs prin transesterificare din ulei vegetal sau animal, de

calitatea dieselului; ”biogaz”: un combustibil gazos rezultat din biomasa si/sau din partea biodegradabila a

deseurilor care poate fi purificat la calitatea gazului (natural) pur, ”biometanol”: metanol produs prin fermentatie din biomasa  si/sau din partea biodegradabila

a deseurilor;

biodimetileter”: dimetilester produs din biomasa; ”bio-ETBE (etil-terto-butil-ester)”: ETBE este produs pe baza de bioetanol; ”bio-MTBE (metil-terto-butil-eter)”: un combustibil pe baza de biometanol; ”biocombustibilii sintetici”: hidrocarburi sintetice sau amestecuri de hidrocarburi sintetice

care au fost produse din biomasa; ”biohidrogen”: hidrogen extras din biomasa si/sau din partea biodegradabila adeseurilor, pentru a fi folosit ca biocombustibil; “ulei vegetal crud”; ulei vegetal produs din culturile oleaginoase, prin presare, extractie sau proceduri comparabile, brut sau rafinat, dar nemodificat chimic, atunci când este compatibil cu motoarele la care este folosit si când este conform cerintelor normelor privind noxele.

Este important faptul că, în prezent, se cunosc mare parte din plantele cu potenţial energetic, unele care acumulează în diferite organe uleiuri, altele care acumulează hidraţi de carbon cu valoare energetică mare.

Principalele categorii de plante din care se pot obţine uşor etanol sau metanol utilizate ca biocombustibil sunt:-plantele oleaginoase, aproape în totalitatea lor

-plantele producătoare de hidraţi de carbon, din care fac parte porumbul, sorgul zaharat, din grupa cerealelor, trestia şi sfecla-de-zahăr, care acumulează cantităţi mari de zaharuri (hidraţi de carbon).

Alături de aceste grupe de plante, de obicei cultivate, mai sunt o serie de specii de plante care pot fi utilizate pentru producţia de energie din biomasa purtătoare de bioenergie, specii de salcie, plop sau resturi şi reziduuri lemnoase, care se pot constitui în surse sigure pentru producţia de bioenergie.

Exista grupe de plante cultivate care, la această dată, este aproape sigur că poat constitui o nouă sursă de biocombustibil pentru motoarele cu ardere internă de tip diesel. Este vorba despre grupa plantelor furnizoare de grăsimi vegetale. Aceste grăsimi vegetale se pot utiliza, în egală măsură, în alimentaţia omului, în industrii pentru realizarea unei mari diversităţi de produse şi pentru producerea de biocombustibili.

Plantele oleaginoase sunt cunoscute de om de mii de ani. Ele au însuşirea de a acumula în diverse ţesuturi (seminţe, fructe, tuberculi) grăsimi, care sunt cele mai energetice produse realizate în procesele complexe de fotosinteză. Este de reţinut faptul că grăsimile vegetale au o valoare energetică mai mare de 9000 cal/molgr, aproape dublă faţă de cea produsă de hidraţii de carbon (peste 4000 cal/molgr).

În natură sunt extrem de multe specii de plante care acumulează grăsimi (uleiuri), în diverse organe. Acestea încă nu sunt suficient de mult cunoscute sau, dacă sunt cunoscute, nu sunt folosite: uleiul din fructul de fag (jirul), din ghinda de stejar. Nu se utilizează la potenţial superior nici uleiurile cunoscute care ar putea fi extrase din nucă, sâmburii de viţă-de-vie, din alunele sălbatice, seminţele rozaceelor etc. Acesta este un motiv pentru a afirma că o lărgire a domeniului de utilizare a uleiurilor cunoscute pentru producţia de biocombustibili sau pentru alte forme de energie nu va pune omenirea într-o situaţie de criză, sub aspectul nevoilor alimentare.

‘Descrierea celor 4 generatii de biocombustibiliDatele bibliografice enumeră patru generatii de biocombustibili:

Biocombustibili de primă generatie sunt biocombustibili fabricati din zahăr, amidon, ulei vegetal sau grăsimi animale folosind tehnologii conventionale . Materiile prime de bază pentru productia de biocombustibili din prima generatie sunt de regulă seminte (soia), cereale (cum ar fi grâul, care produce amidon, care este fermentat în bioetanol) sau seminte de floarea-soarelui, care sunt presate pentru a otine ulei vegetal care poate fi folosit în biodiesel. Aceste materii prime sunt si resurse alimentare pentru animal sau om, si în conditiile în care populatia la nivel mondial este în crestere, utilizarea lor în productia de biocombustibili a fost criticată deoarece ar putea să conducă la penuria de alimente. Cei mai comunibiocombustibili din aceasta generatie sunt: uleiurile vegetale, biodisel, bioalcooli (etanolul), biogazul.

A doua generatie de biocombustibili includ biomasa din paie, coceni, plante nefurajere si nealimentare, deșeuri. Multi biocarburanti din adoua generatie sunt în curs de dezvoltare, cum ar fi biohidrogen, biometanolul, DMF, Bio-DME, Fischer-Tropsch, amestec de alcooli etc.

Producerea de etanol din celuloză este o problemă tehnică dificil de rezolvat. În laboratoare,procese experimentale diverse sunt în curs de dezvoltare.

În sistem aplicativ-industrial, pe lângă elaborarea procedeului de bază de conversie a BLC la etanol, este necesară si precizarea metodelor de manipulare si stocare a BLC, purificarea produsului,tratarea apelor reziduale, arderea ligninei reziduale, stocarea produsului si alte activităti adiacente .

Descoperirea recentă a ciupercii Gliocladium roseum conduce spre productia de asanumitmyco-diesel din celuloză. Acest organism a fost recent descoperit în pădurile tropicale din nordul Patagoniei si are capacitatea unică de a transforma celuloza în hidrocarburi de lungime medie, care se găsesc de obicei în biodiesel.

A treia generatie de biocombustibili.Combustibilul din alge este, de asemenea, încadrat în clasa biocombustibililor de nouă

generatie.Algele sunt materii prime cu de mare randament de a produce biocombustibil.

Ele produc de 30 de ori mai multă energie pe mp decât culturile pe teren . Luând în calculpreturile tot mai mari ale combustibililor fosili (petrolul), există un interes tot mai crescut în culturaalgelor pentru producere de biocombustibil. În Statele Unite se estimează că în cazul în care combustibilul din alge înlocuieste tot petrolul, ar fi nevoie 38.849 km2 cultură de alge, care ar fi aproximativ dimensiunea statului Maryland.A patra generatie de biocombustibili reprezintă un pas înainte fată de biocarburantii de generatia a treia. O a patra generatie de biocombustibili include microorganisme modificate genetic pentru a produce combustibil direct din dioxid de carbon la scară industrială .Cuvintele-cheie sunt "captarea si stocarea carbonului (CSC)", atât la nivel de materii prime si/sau tehnologia de procesare. Materia primă este adaptată nu numai pentru a îmbunătăti eficienta deprelucrare, dar este, de asemenea, proiectată pentru captarea a mai mult dioxid de carbon .

Metodele de prelucrare (în principal termochimice) sunt, de asemenea, cuplate la "captarea si stocarea carbonului", tehnologii care filtrează dioxidul de carbon generat în formatiuni geologice (stocări geologice, de exemplu, în campurile de petrol epuizate) sau prin depozite minerale (cum ar fi carbonatii).În acest fel, biocombustibili din a patra generatie contribuie la o mai buna reducere a emisiilor gazelor cu efect de seră. Biocombustibili a patra generatie rezuma conceptul de "bioenergie cu stocare de carbon". ’Inventarierea celor Patru Generatii de Biocombustibili-SÂNĂ Sonia*, Carmen SOCACIU, Simion SCRIDONUniversitatea de StiinŃe Agricole si Medicină Veterinară Cluj – Napoca, Facultatea de Agricultură, Str. Mănăstur nr. 3 – 5,400372 Cluj – Napoca, Romania

Cei mai utilizati biocombustibili din prezent sunt uleiul crud (pentru motoarele diesel neperfectionate, de pe autocamioane si tractoare); biodieselul (pentru motoarele diesel cu rampa comuna sau cu pompa duza); bioetanolul (pentru motoare Otto sau pentru amestecul cu motorina sub forma de E-diesel); biometanolul (pentru motoare Otto si pentru producerea de biodiesel).

Acesti combustibili de transport lichizi au capacitatea de a înlocui, în mare masura, motorina si benzina. Acestia pot fi utilizati pentru motoarele masinilor moderne (nemodificati pentru amestecurile joase sau cu modificari minore pentru amestecurile înalte) si distribuiti prin intermediul infrastructurilor existente. Cercetarea este pe cale sa descopere tehnici de productie „de a doua generatie” care pot produce biocombustibili din materiale lemnoase, din ierburi si unele tipuri de deseuri.

In figura este prezentata diagrama obtinerii acestor biocombustibili.

Diagrama obtinerii principalilor biocombustibili.

In acest tabel sunt prezentate tipuri de combustibili alternativi şi caracteristicile lorBiocombustibil Caracteristici AvantajeEtanol din biomasăagricolă

-alcool obţinut prinfermentarea cerealelor,plantelor tehnice şi altorsurse vegetale

-combustibil cu cifrăoctanică mare şi emisiireduse de gaze cu efectde seră

Etanol din biomasălignocelulozică

-alcool obţinut princonversia biomaseilignocelulozice laglucide fermentescibile urmată de fermentareaacestora la etanol

-combustibil cu cifrăoctanică mare şi emisiireduse de gaze cu efectde seră-nu utilizează materiiprime alimentare saufurajere

Biogaz -amestec de gaze în carepredomină metanul,obţinut prin fermentareaanaerobă a gunoiuluisau altor deşeuri sausubproduse agricole,menajere sau industriale

-materia primă estenevaloroasă- rol important înmanagementuldeşeurilor-poate fi o sursă deenergie în comunităţirurale, sau zone săraceale globului.

Biodiesel -un carburantasemănător motorinei,obţinut din uleiuri

-reduce emisiile-este lubrifiant pentrumotoare

vegetaleMotorină regenerabilă -un carburant

asemănător motorinei,obţinut din grăsimivegetale şi hidrocarburi

-corespundestandardelor pentrumotorină cu conţinutfoarte scăzut de sulf şiadaos de grăsimianimale.

Biobutanol -combustibil alcoolic,asemănător etanolului

-mai uşor de transportat,mai puţin coroziv înconducte decât etanolul

“Bioetanolul este un biocombustibil cu cifră octanică înaltă, care confera motoarelor performanţe superioare.El poate fi obtinut din plantele bogate in amidon, cum ar fiporumbul, orzul, sorgul şi grâul. Amidonul din aceste materii prime este convertit la zaharuri fermentescibile, care sunt ulterior transformate în alcool de către drojdie.

Porumbul şi grâul sunt două materii prime agricole specifice României şi care fac parte din categoria aşa-numitelor “energy crops”. Termenul de “energy crops” acoperă toate tipurile de biomasă cultivată în scopuri energetice.

Producerea de “energy crops” este condiţionată de condiţiile de mediu într-o regiune dată şi de managementul agricol, care poate asigura producţii mari şi constante la hectar, cu disponibilităţi pentru bioetanol.

Producerea de “energy crops”, care pentru România este reprezentată în primul rând de porumb, prezintă o serie de avantaje, aşa cum sunt:- porumbul reprezintă o producţie specifică pentru România, practicabilă la scară largă şi care este regenerabilă;- borhotul poate fi utilizat in furajarea anumitor categorii de animale, la o paritate de 0,8 / 1 (borhotul rezultat de la prelucrarea porumbului de pe 1 hectar echivalează ca valoare nutritivă cu porumbul de pe o suprafaţă de 0,8 hectare).

Pentru anul 2007, culturile energetice pentru România sunt declarate rapiţa, floarea soarelui, soia şi porumb .

La elaboarea procedeului tehnologic de obţinere a bioetanolului din porumb, am utilizat urmatoarele materii prime:- porumb boabe din producţie indigenă;- drojdie Saccharomyces cerevisiae (drojdie de panificaţie), sub formă de drojdie comprimată (cca. 30% substanţă uscată);- preparate enzimatice industriale

Procesul tehnologic de producere a bioetanolului din porumb cuprinde următoarele operaţii tehnologice principale:- recepţia materiilor prime şi materialelor auxiliare;- depozitarea materiilor prime şi materialelor auxiliare;- măcinarea uscată a porumbului;- dextrinizarea – lichefierea amidonului;- zaharificarea amidonului dextrinizat;- fermentarea alcoolică a plămezilor pe bază de porumb;

- distilarea şi rafinarea alcoolului etilic;- eliminarea apei remanente în alcool, folosind site moleculare.

Recepţia calitativă constă in determinarea principalelor caracteristici de calitate ale materiei prime şi anume:- umiditatea;- conţinutul de corpuri străine;- conţinutul de amidon;- gradul de infestare.

Dextrinizarea este operaţia tehnologică prin care macromoleculele de amidon sunt transformate, sub acţiunea preparatelor enzimatice industriale, în compuşi cu greutate moleculară mai mică (dextrine). In paralel, se reduce vâscozitatea plămezii (fenomen numit, practic, fluidizarea sau lichefierea amidonului).

Zaharificarea este operaţia tehnologică prin care amiloglucozidaza acţionează asupra dextrinelor formate în faza anterioară, cu producere de glucoza.

Fermentarea plămezilor zaharificate este centrul de greutate al procesului tehnologic şi oglinda mersului fermentaţiei într-o fabrică de alcool.

Caracteristic unei fermentaţii bune este transformarea totală a zahărului fermentescibil de către drojdii, în alcool şi bioxid de carbon ca produse principale.

Prin distilare se extrag din plămada fermentată alcoolul şi alte substanţe volatile sub formă de vapori. In continuare, vaporii sunt condensaţi prin răcire cu apă şi aduşi în stare lichidă. Spre deosebire de procedeul tehnologic clasic de producere a alcoolului etilic, producerea bioetanolului implică o modificare majoră şi anume: înlocuirea fazei de rafinare cu una de uscare a etanolului, respectiveliminarea apei din alcoolul brut sub formă de vapori. Acest proces se realizează utilizând site moleculare.” Este raţională utilizarea cerealelor la obţinerea bioetanolului ?I. Stroia, Mihaela Begea, P. Begea-Institutul de cercetări alimentare, Bucureşti

Dintre plantele de cultura de mai sus conditiile cele mai favorabile le au în România floarea-soarelui (Helianthus annuus L.) si porumbul (Zea mays L.) Floarea-soarelui însa produce un ulei alimentar cu o buna acceptanta în rândul populatiei, iar excedentul de seminte îsi gaseste rapid valorificarea pe pietele externe. Porumbul are de asemenea multe alte întrebuintari, iar interesul pentru producerea de bioetanol este mic atât în rândul producatorilor de combustibili cât si al agricultorilor. Considerente fiscale (nivelul ridicat de accizare al alcoolului, lipsa unor structuri eficiente de colectare a veniturilor statului) fac ca bioetanolul sa nu beneficieze înca de nici un fel de facilitati fiscale - ceea ce reduce din start interesul pentru acest biocombustibil.

In lume principalele tari producatoare de bioetanol sunt: Brazilia (bioetanol din trestie de zahar); SUA (bioetanol din porumb); China (bioetanol din sorg);

Principalele tari producatoare de biocombustibili.

Definitia tehnică a biodieselului este: combustibil adecvat pentru utilizarea în aprindere prin compresie (diesel) care este facut din acizi grasi, mono-alchil esteri derivati din uleiuri produse pe cale biologică sau grăsimi, inclusiv uleiuri vegetale, grăsimi animale si microalge.

Biodiesel-ul este considerat unul din combustibilii viitorului, în principal datorităabundenţei resurselor prime naturale din care se poate produce. Materia primă utilizatăpentru obţinerea de biodiesel este reprezentată de uleiurile vegetale şi grăsimileanimale. Cele mai utilizate materii prime vegetale sunt: boabele de soia, canola (plantăasemănătoare rapiţei), floarea-soarelui, seminţele de bumbac şi seminţele de rapiţă.

Rapita este cea mai convenabila planta pentru producerea de Biodiesel. Semintele de rapita au un continut de ulei de 40 pâna la 45%. Uleiul de rapita este obtinut prin presarea semintelor de rapita si din punct de vedere al compozitiei el contine acizi grasi cu lantul de carbon de diferite lungimi.

În România rapita s-a cultivat pe suprafete mai mari înainte de primul razboi mondial si între cele doua razboaie mondiale. Astfel, în anul 1913, ea a ocupat 80,38 mii ha, iar în anul 1930 cca. 77,32 mii ha. Dupa 1948, suprafetele au variat de la un an la altul, trecând putin peste20 mii ha doar în anii 1953, 1955, 1956. În anul 1935 anuarul statistic al României mentioneaza 5,9 mii ha.

Tarile din Europa de Est, care se afla în procesul de integrare în Comunitatea Europeana, dispun de suprafete cu potential agricol ridicat. În conditiile unor productii medii agricole comparabile cu cele din Comunitatea Europeana, acest potential ar putea fi folosit pentru producerea de culturi cu un real potential energetic.

În aceasta situatie se afla si România, care în perspectiva integrarii în UE si a diminuarii importului de produse energetice, trebuie sa dezvolte o noua categorie de combustibili, care se regenereaza an de an, spre deosebire de combustibilii din hidrocarburi, ce, odata scosi din scoarta Terrei, de la adâncimi din ce în ce mai mari, nu se mai regenereaza.

Pentru industria din România productia de biodiesel constituie un element de noutate. Combustibilul biodiesel se poate obtine din uleiuri vegetale cum ar fi: uleiul de rapita,

ulei de arahide, ulei de floarea soarelui, ulei de soia etc. precum si din uleiuri uzate alimentare si grasimi animale.

Rapita este cea mai convenabila planta pentru producerea de Biodiesel. Semintele de rapita au un continut de ulei de 40 pâna la 45%. Uleiul de rapita este obtinut prin presarea semintelor de rapita si din punct de vedere al compozitiei el contine acizi grasi cu lantul de carbon de diferite lungimi.

În România rapita s-a cultivat pe suprafete mai mari înainte de primul razboi mondial si între cele doua razboaie mondiale. Astfel, în anul 1913, ea a ocupat 80,38 mii ha, iar în anul 1930 cca. 77,32 mii ha. Dupa 1948, suprafetele au variat de la un an la altul, trecând putin peste 20 mii ha doar în anii 1953, 1955, 1956. În anul 1935 anuarul statistic al României mentioneaza 5,9 mii ha.

Tarile din Europa de Est, care se afla în procesul de integrare în Comunitatea Europeana, dispun de suprafete cu potential agricol ridicat. În conditiile unor productii medii agricole comparabile cu cele din Comunitatea Europeana, acest potential ar putea fi folosit pentru producerea de culturi cu un real potential energetic.

În aceasta situatie se afla si România, care în perspectiva integrarii în UE si a diminuarii importului de produse energetice, trebuie sa dezvolte o noua categorie de combustibili, care se regenereaza an de an, spre deosebire de combustibilii din hidrocarburi, ce, odata scosi din scoarta Terrei, de la adâncimi din ce în ce mai mari, nu se mai regenereaza.

Procedee de producere a Biodieselului

Procedee discontinue

Cea mai simpla metoda pentru producerea biodieselului este procedeul discontinuu ( pe sarje) folosind un bioreactor cu amestecatore mecanica. Ratiile molare întâlnite variaza de la 4 :1 la 20 :1, cea mai folosita fiind cea de 6 :1. reactorul poate fi închis sau echipat cu un condensator de reflux. Hidroxidul de sodiu este încarcat în cantitati de 0,3-1,5% raportate la cantitatea de ulei.

Cu toate ca la începutul reactiei este necesara o amestecare puternica pentru a aduce în contact uleiul, catalizatorul si alcoolul. La sfârsitul reactiei, o amestecare mai usoara mareste randamentul reactiei, datorita separarii glicerolului. Randamentele sunt de 85-95%.

Unele linii de productie sunt construite în doua etape, cu eliminarea glicerolului care actioneaza ca inhibitor al reactiei si astfel reactia poate decurge cu randamente de peste 95%. Randamentul se poate mari si prin marirea temperaturii si a cantitatii de alcool adaugate. Timpul de reactie este variabil de la 20 minute la 60 minute sau chiar mai mult .

Primul este adaugat uleiul, dupa care catalizatorul si metanolul. Amestecul este agitat în timpul reactiei, dupa care agitarea înceteaza. La unele procese, amestecul este lasat sa se separe, pentru a realiza o separare initiala a esterilor si glicerolului. În alte procese amestecul este pompat întrun vas de separare sau separat cu ajutorul unei centrifuge.

Alcoolul este eliminat din sistem cu ajutorul unui evaporator. Esterii sunt neutralizati utilizând apa încalzita si putin acida pentru a elimina reziduul de metanol si sarurile, dupa care sunt uscati. Biodieselul final este transferat în tancuri de depozitare.

Glicerolul este neutralizat si spalat cu apa, dupa care este transmis sectiunii de distilare (rafinare).

În figura. se prezinta diagrama fluxului tehnologic pentru obtinerea biodieselului.

. Diagrama fluxului tehnologic de obtinere a biodiseluluiPentru grasimea provenita de la animale, sistemul este modificat partial pentru adaugarea

în fluxul de productie a unui vas de esterificare cu acid si un vas pentru depozitarea acidului. Materia prima trebuie uneori uscata, pâna la 0,4% apa si filtrata înaintea introducerii în vasul de esterificare. Acidul sulfuric si metanolul este adaugat si sistemul este agitat. Temperaturile folosite sunt aceleasi ca la esterificare si sistemul este uneori este presurizat, reactia are loc fara producerea de glicerol. Daca este folosit un sistem în doua etape, amestecarea este oprita si faza de metanol este separata si eliminata, dupa care se adauga metanol si acid sulfuric proaspat si amestecarea este reînceputa.

Procedee continue

Procedeul continuu este o variatie a procesului pe sarje si foloseste mai multe reactoare cu amestecator în serie. Aceste reactoare pot avea volume diferite pentru a permite o mentinere mai îndelungata a amestecului si, deci un timp de reactie mai mare. Randamentul reactiei în primul reactor este de obicei destul de mare, iar în cel de-al doilea reactia este foarte rapida, cu transformare de peste 98%.

Un element esential în dimensionare bioreactoarelor continue cu amestecare este fluxul de materie prima, care va trebui sa mentina o concentratie (compozitie) relativ constanta în

interiorul acestuia, acest lucru duce la o amestecare a glicerolului în faza de esteri si induce un timp de separare mai îndelungat.

Exista mai multe procedee ce utilizeaza amestecarea intensa cu ajutorul pompelor sau amestecatoarelor fixe pentru a initia reactia de esterificare. Tipul de reactor folosit este unul tubular, ceea ce duce la un flux continuu prin acesta, iar pe directia axiala amestecarea este aproape inexistenta.

Rezultatul este un sistem continuu care are nevoie de timpuri relativ mici pentru realizarea reactiei : 6-10 minute. Reactorul tubular poate fi construit în etape, pentru a permite decantarea glicerolului. Acest tip de reactor opereaza la temperaturi si presiuni ridicate pentru a mari randamentul reactiei. Un astfel de sistem este prezentat în figura urmatoare:

Obtinerea biodieselului

Biodieselul se formeaza ca urmare a unei reactii chimice numita transesterificare, ceea ce înseamna ca glicerolul din ulei e substituit de alcool în prezenta unui catalizator. Cu ajutorul metodei se produce un biodiesel de calitate. Succesul însa depinde de utilizarea corespunzatoare a kitului de biodiesel, cunostinte acumulate si nu în ultimul rând de îndemânare.

Compozitia chimica În functie de soi si conditiile de vegetatie, compozitia chimica a semintelor, se caracterizeaza printr-un continut de:

33-49% grasimi; 19-20% proteina bruta; 17-18% extractive neazotate. La soiurile cultivate în tara noastra continutul de ulei în seminte este de 44,5-45,8%. În general continutul de ulei la semintele de rapita sunt cuprinse între 43-48%. In uleiul de rapita se vor regasi aceste grasimi sub forma de trigliceride ale acizilor grasi. Aceste trigliceride sunt folosite si transformate în reactia de transesterificare prin care se obtine biodieselul. Cultivarea rapitei cu scopul de a obtine combustibil biodiesel poate ajuta economiatarii. În figura urmatoare se prezinta drumul parcurs de semintele de rapita din momentul în care au fost recoltate si pâna ajung sa fie transformate în combustibil biodiesel.

Biodieselul se fabrică din grăsimi vegetale sau animale, extrase direct sau recuperate, reciclate, pe baza reacţiei de esterificare cu metanol (schema tehnologică generală din figura:

Pentru a obtine un produs final valoros,uleiul vegetal trebuie să fie de puritate mare . În cazul biodieselului, materia primă cea mai utilizată este reprezentată de ulei vegetal si

grăsime animală. Există o mare diversitate de specii de plante (peste 50) care pot fi utilizate ca materii prime, potrivite pentru producerea de biodiesel. Acestea contin cantităti mari si valoroase de uleiuri extractibile. Principalele plante folosite pentru producerea de biocombustibil sunt: soia, rapita (canola), seminte de floarea soarelui, fructe sau miez de palmier, nucă de cocos etc .

In reactia de transesterificare de mai sus se pot utiliza o mare varietate de catalizatori cum ar fi: catalizatori acizi, enzime, saruri metalice sau catalizatori alcalini. Se prefera catalizatorii alcalini ca hidroxizii de sodiu sau de potasiu sau alcoxizi, datorita faptului ca sunt eficienti, se separa usor din produsul de reactie si sunt compatibili cu sistemele tehnologice conventionale.

Glicerina bruta rezultata din procesul de tranesterificare se poate acidula, degresa si usca partial sau complet. Calitatea glicerinei se poate îmbunatati prin distilare cu vapori, distilare la vid, decolorare pe carbune etc. Procedeele sunt însa costisitoare si energofage (din apele glicerinoase se elimina apa prin fierbere). Producerea de glicerina la fabricarea biodieselului a dezechilibrat deja piata de glicerol datorita excedentului introdus pe piata. Sunt necesare noi utilizari pentru glicerina pentru a limitat efectele dezechilibrului produs pe piata datorita producerii de biodiesel.

Cercetarile privind obtinerea combustibilului biodiesel s-au axat în principal pe transesterificare grasimilor cu metanol, utilizarea etanolului pentru producerea de biodiesel prin tranesterificare fiind putin studiata.

Metanolul (de obicei, produs de sinteză din gaze naturale) reactionează cu ulei/grăsime animală si conduce la obtinerea de mono-alchil esteri (combustibil biodiesel) si glicerină. Biodieselului produs (monoalchil ester) trebuie să fie supus unei serii de procese de purificare înainte de a fi livrat de la linia tehnologică . Există o serie de optiuni tehnologice (proceduri) pentru obtinerea de biodiesel: metoda catalitică, metoda continuă,metoda cu catalizator acid, metoda necatalitică .

Produsul biodiesel care rezultă din procesele tehnologice trebuie să fie evaluate în vederea acordării conformitătii, respective certificarea pentru puritate si cerintele internationale de calitate.

În functie de natura materiei prime, puritatea materiei prime si de tipul de esterificare practicat în proces, continutul de energie al biodieselului variază între 88% - 99% din continutul de energie de motorină. Este folosit ca biocombustibil pur sau amestecat cu diesel fosil, in proportie de 5 - 20%

Produsii secundari rezultati de la fabricarea biodieselului sunt, de obicei, glicerină, acizi grasi, îngrăsăminte si făină din seminte de oleaginoase.

Schema de principiu a producerii biodieselului

Biodieselul este utilizat datorită următoarelor raţiuni: - poate fi utilizat pentru orice motor diesel, fără modificarea acestuia; - poate fi stocat oriunde, similar motorinei din petrol; - reduce emisiile de dioxid de carbon, cauza principală a efectului de seră, cu aproape

100%;- poate fi folosit singur sau în orice amestec cu combustibilul de tip motorină din petrol; - creşte durata de utilizare a motoarelor, datorită faptului că este un lubrifiant mai bun

decât motorina; - scade considerabil celelalte emisii poluante; - este biodegradabil şi netoxic, este sigur de transportat şi nu este considerat un material cu risc crescut; - oferă independenţă faţă de creşterea preţului materiilor prime petroliere de pe piaţă; - convine, corespunde introducerii măsurilor politice şi directivelor aparţinând diferitelor organisme, guverne şi instituţii; - are un impact ecologic care satisface îmbucurător directivele Protocolului de la Kyoto.

Cele mai moderne tehnologii de fabricare a biodieselului presupun utilizarea unor instalaţii complexe, de tip modular, pregătite la o pornire imediată pentru a produce în orice fel de condiţii, cu capacităţi până la 8000 t/an.

Astfel de instalaţii şi tehnologii prin descentralizare reduc costurile produsului final.

Pentru obţinerea biocombustibililor, în special a biodisel-ului, mai pot fi folosite şianumite specii de alge marine.

Cel mai mare avantaj al algelor este că se poate obţine de 30 de ori mai multbiodiesel pe hectar decât din porumb sau soia. Datorită faptului că algele cresc în apă sărată,cea mai abundentă substanţă pe Pământ, algele marine pot deveni o alternativă lapetrol.

Speciile de alge alese pentru obţinerea biodiesel-ului sunt cele capabile să sintetizezecantităţi mari de lipide (substanţe grase), pentru că din aceste substanţe se poate obţine,printr-un proces chimic – transesterificare-, preţiosul combustibil.

O astfel de specie este Bothryococcus braunii, care, în mod special este „predispusăla îngrăşare“, şi a fost deja cultivate experimental într-o zonă deşertică. Poziţiataxonomică a acestei alge a fost schimbătoare. Prezenţa resturilor pereţilorcelulari în masa gelatinoasă a coloniei, structura celulară şi a pereţilor celulari,prezenţa pirenoidului şi a amidonului justifică situarea lui în Încrengătura Chlorophyta.

Formează colonii mari, de culoare verde, care adesea par diseminate în formă de granule, pe suprafaţa apei. Porţiunile de tal, ca nişte ciorchine, sunt unite prin nişte benzi gelatinoase, asemănătoare unor pâlnii sau cornete radiare, de centrul coloniei.

Celulele sunt condensate la periferie, astfel că interiorul coloniei pare omogen. Produsele de asimilaţie sunt amidonul şi uleiul. Fiind mai uşoare decât apa, coloniile plutesc la suprafaţă şi adesea formează „înfloriri”.

Algele verzi produc, în urma procesului de fotosinteză, substanţe lipidice – uleiuri vegetale. Aceste uleiuri pot fi folosite la obţinerea de combustibil biodiesel, pentru alimentarea oricărui motor diesel.

Avantajele utilizării algelor în defavoarea plantelor terestre sunt:• necesităţile lor vitale sunt mai mici şi mai uşor de satisfăcut• nu au nevoie decât de apă, de soare şi de dioxid de carbon, iar acestea sunt mai uşor de

procurat; absorbind dioxid de carbon, algele pot contribui la reducerea concentraţiei

de CO2 în aer, deoarece ele elimină aceeaşi cantitate pe care au absorbit-o în timpul creşterii

• nu au nevoie nici de lucrări agricole complicate şi costisitoare, nici de suprafeţe foarte mari de teren arabil, care în unele zone este puţin şi trebuie folosit la maximum pentru cultivarea lantelor comestibile

• algele pot creşte în bazine sau chiar în saci de plastic, iar aceste recipiente ar putea fi instalate şi în locuri unde cultivarea unor plante terestre nu ar da rezultate

• spre deosebire de recolta terestră, cea acvatică depinde mult mai puţin de condiţiile climatice, iar randamentul e mai mare. Celulele algale, avâd o suprafaţă mare în raport cu volumul, absorb rapid nutrienţii şi, astfel, cresc şi se înmulţesc rapid

• elimină o cantitate mică de dioxid de carbon, aceasta fiind egală cu cantitatea absorbită în perioada creşterii

• sunt biodegradabile, deci nu afectează mediul înconjurător, chiar putând fi utilizate în hrănirea animalelor.

Procesul de transformare a algelor în biocomustibili este redat în fig.

- Algele verzi produc, în urma procesului de fotosinteză, substanţe lipidice – uleiuri vegetale. Aceste uleiuri pot fi folosite la obţinerea de combustibil biodiesel, pentru alimentarea oricărui motor diesel- Avantajele utilizării algelor în defavoarea plantelor terestre sunt: necesitatile lor vitale sunt mai mici si mai usor de satisfacut, n-au nevoie decat de apa, de soare si de dioxid de carbon, iar acestea sunt mai usor de procurat, nu au nevoie nici de lucrari agricole complicate si costisitoare,nici de suprafete foarte mari de teren arabil, care in unele zone este putin si trebuie folosit la maximum pentru cultivarea plantelor comestibile.

Algele pot creste in bazine sau chiar in saci de plastic, iar aceste recipientear putea fi instalate si in locuri unde cultivarea unor plante terestre n-ar da rezultate- Un avantaj utilizării biocombustibililor produşi în urma proceselor de transformare a algelormarine este acela că elimină o cantitate mică de dioxid de carbon, aceasta fiind egală cu cantitatea absorbită în perioada creşterii.Un alt avantaj major este acela că sunt biodegradabile, astfel că nu afectează mediul înconjurător, din contră, chiar putând fi utilizate în hrănireaanimalelor

Emisii specifice rezultate la utilizarea Biodieselului

Dioxid de carbon (CO2): fiecare tona de carburant Diesel fosil emite aproximativ 2,8 tone de CO2 în atmosfera. Continutul specific de carbon la o tona de biodiesel este usor mai scazut, de aproximativ 2.4 tone de CO2. Se poate crede ca acest CO2 va fi recaptat si refolosit de noua cultura de rapita refacând ciclul carbonului în natura. De aceea emisiile de la combustibilul Biodiesel pot fi considerate ca fiind nule.

Oxizii de sulf (SOx): în prezent combustibil Diesel conventional contine în medie 350 ppm sulf. Când combustibilul Diesel este ars, sulful este eliberat în atmosfera sub forma de oxizi de sulf, contribuind la formarea ploilor acide. Combustibilul Biodiesel nu contine aproape deloc sulf (0-0.0024 ppm).

Oxizii de azot (NOx): emisiile de NOx de la combustibilii Biodiesel pot creste sau descreste fata de combustibilii fosili, dependent de tipul motorului si de procedurile de testare. Emisiile de NOx de la Biodieselul pur cresc cu aproximativ 6% fata de combustibilii Diesel fosili. În orice caz, lipsa componentilor cu sulf din combustibilul Biodiesel permite folosirea tehnologiilor de controlare a emisiilor de NOx, tehnologii care nu pot fi folosite la combustibilii fosili. Deci, atunci când este folosit combustibil Biodiesel pur emisiile de NOx pot fi eliminate.

Monoxidul de carbon (CO): Biodieselul contine compusi oxigenati, care îmbunatatesc procesul de combustie si diminueaza emisia de CO cu pâna la 20%.

Particulele materiale (PM): Inspirarea de particule materiale s-a dovedit a fi o problema foarte serioasa pentru sanatatea umana. Evacuarea emisiilor de particule materiale de la combustibilii Biodiesel este mult mai scazuta (peste 40%) fata de emisiile totale de la combustibilii Diesel fosili.

Biodegradabilitatea: Combustibilii Diesel fosili se degradeaza în proportie de numai50% în primele 21 de zile dupa evacuare, în timp ce biodieselul este În proportie de 98% inofensiv dupa aceeasi perioada. Utilizarea unui combustibil pur reduce riscurile de cancer pâna la 94%, iar folosirea unui amestec cu 20% Biodiesel reduce riscul de cancer cu 27%.

Biodiselul poate fi folosit ca atare sau în amestec cu motorina, amestecurile dintre biodiesel si motorina fiind notate în felul urmator: pentru un amestec de 20% biodiesel cu 80% motorina el se numeste B20. se mai utilizeaza amestecuri B50, B70 etc., în functie de ce cantitate de biodiesel folosim în amestec. Cu B100 se noteaza biodieselul pur.

Noxa emisă în gazele de eşapament

Emisiile de noxe, %

Motorinăpetrolieră

Amestec20%biodiesel-80%motorină(B20)

100% biodiesel(B100)

Monoxid de carbon 100 -12.6 -43.2

Hidrocarburi nearse 100 -11 -56.3

Particule în suspensie 100 -18 -55.4

Oxizi de azot 100 1.2 5.8

Toxine în aer 100 -12…-20 -60…-90

Efecte mutagenice 100 -20 -80…-90

Oxizi de sulf 100 -20 -100 (lipsa)

Sulfaţi 100 -20 -100 (lipsa)

Compararea emisiilor provenite de la Biodieselul pur cu emisiile provenite de la un amestec de Biodiesel cu motorina si motorina

Utilizarea biodieselului ca si combustibil de transport are o serie de avantaje ,desi o problemă serioasă în utilizarea biocarburantilor la scară largă este costul de productie. Un motiv este costul prohibitiv de scump al majoritătii materiilor prime din care uleiul este extras.

Cealălalt este utilizarea celor mai recente si mai moderne tehnologii în procesele de productie. Acesta este motivul pentru care se desfăsoară o intensă muncă de cercetare pentru a găsi solutii mai putin costisitoare tehnologice pentru producerea de biocombustibil cu aceeasi eficientă. Astfel, este nevoie să caute noi modalităti de aface productia de combustibil biodiesel mai atractivă punct de vedere economic.

În ciuda constrângerilor de ordin financiar, în ultimii ani, autoritătile nationale si tot mai multr de tări au promovat productia de biodiesel la scară industrială .

Un aspect important de producere a biodieselului este reprezentat de posibilitătile de crestere a venitului populatiei rurale din zonele marginale, în special. În zonele rurale, unde rata somajului este o problemă importantă si posibilităŃile de utilizare a terenurilor marginale pentru cultura de materii prime destinate productiei de biocombustibili există, aceasta poate fi o optiunevaloroasă social.

Emisiile de sulf (SO si sulfati) sunt eliminate.Ozonul format din biodiesel si hidrocarburi este cu aproximativ 50% mai redus decât din

combustibili fosili.Hidrocarburile nearse, CO si PM se reduc atunci când se foloseste biodiesel

CO (gaz toxic) sub formă de emisii, este cu aproximativ 48 % mai redus decâtîn cazul dieselului.

Particulele Materiale din biodiesel sunt cu aproximativ 47 % mai scăzute în comparaŃie cu cele provenite de la combustibilul tradiŃional (diesel).

Hidrocarburile (un factor care contribuie la localizarea formării smogului si ozonului) sunt în medie cu 67 % mai scăzute pentru biodiesel.Emisiile de NOx rezultate de la biodiesel cresc sau scad în funcŃie de natura motorului si de rrocesul de funcŃionare a acestuia. Biodieselul reduce riscurile associate cu dieselul provenit din petrol, pentru sănătate. Niveluri mai scăzute de PAH si nPAH (substante cancerigene), au fost identificate în cazul utilizării biodieselului. Producerea biocombustibililor implica un lant întreg, care porneste cu fermierul are cultiva planta energetica si sfârseste la pompa de combustibil.

Avantaje si dezavantaje producere biodieselAvantaje

Piata -ofera o piata pentru productia suplimentara de uleiuri vegetale si grasimi animale. Reduce dependenta de petrol -reduce dependenta unei tari de importul petrolului. Poate

avea un impact surprinzator asupra mentinerii stabile a preturilor la combustibil, desi biodieselul poate inlocui doar anumite cote din nevoile de petrol.

Biodieselul reduce emisiile -atunci cand biodieselul inlocuieste petrolul, acesta reduce emisiile de gaze ale incalzirii globale, cum este dioxidul de carbon (CO2). Atunci cand cresc plantele, precum soia, acestea iau CO2 din aer pentru a face tulpina, radacina, frunze si seminte (de soia). Dupa ce uleiul a fost extras din soia, acesta este convertit in biodiesel si cand este ars se produce CO2 si alte emisii, care se intorc in atmosfera. Acest ciclu nu se adauga la concentratia neta de CO2 din aer, deoarece urmatoarea cultura de soia va reutiliza CO2 pentru a creste.

Proprietati de lubrifiere -biodieselul are proproietati excelente de lubrifiere. Chiar si adaugat combustibilului diesel obisnuit in cantitate de 1-2%, poate converti combustibilul cu proprietati modeste de lubrifiere, cum este combustibilul diesel modern cu continut de sulf ultra scazut, in combustibil acceptabil.

Biodieselul si sanatatea umana - unele emisii de PM si HC din arderea combustibilului diesel sunt toxice sau sunt suspectate a fi cauza cancerului si altor boli care ameninta viata. Prin utilizarea B100 se poate elimina aproape 90% din aceste “toxine”. B20 reduce toxinele din aer cu 20% pana la 40%.

Dezavantaje

Din pacate, majoritatea testelor efectuate asupra emisiilor din biodiesel au aratat o usoara crestere a oxizilor de azot (NOx). Aceasta crestere a NOx poate fi eliminata printr-o usoara reglare a duratei injectiei la motor, desi cu evidentierea unei reduceri a macro particulelor.

Biodieselul este in prezent prea scump pentru a concura direct cu combustibilul diesel, cu exceptia acelor cazuri unde avantajele de mediu sau altele justifica costul suplimentar. In Europa, biodieselul a fost considerabil sustinut de faptul ca nu este taxat ca si combustibilii pe baza de petrol.

Biodieselul contine cu 8% mai putina energie per galon fata de dieselul tipic: 12,5% mai putina energie per pound. Diferenta dintre aceste doua masuratori este cauzata de faptul ca biodieselul este usor mai dens decat combustibilul diesel, deci intr-un galon de combustibil intra mai multi pounds.

Proprietatile de curgere in perioada de frig sunt mai putin favorabile, comparativ cu dieselul. Proprietatile de curgere la rece, ale biodieselului cat si ale dieselului fosil, sunt extrem de importante. Spre deosebire de benzina, dieselul fosil si biodieselul pot incepe sa inghete sau sa gelifieze, pe masura ce temperatura devine mai rece. Daca combustibilul incepe sa gelifieze, acesta poate bloca filtrele sau eventual poate deveni suficient de gros incat sa nu poata fi nici macar pompat de la rezervorul de combustibil la motor.

O altă categorie importantă de biocombustibili o reprezintă biogazul. Soluţiile tehnice actuale cunosc mai multe variante de obţinere a biogazului. În schema

din figura 2 se prezintă o schemă generală de obţinere şi valorificare eficientă a biogazului. Cele mai bune randamente de transformare se obţin la exploatarea unor sisteme prin

cogenerare care furnizează energie electrică dar şi termică (apă caldă şi căldură). Se face precizarea că în blocul de conversie energetică poate fi utilizat drept combustibil

şi uleiul vegetal, care nu corespunde ca materie primă pentru biodiesel.

Schema generală de obţinere şi valorificare a biogazului.

Producerea biogazului prin AD (Digestie Anaerobă) este utilizată pe scară largă de către societatea modernă, pentru tratamentul gunoiului de grajd şi altor reziduuri. Scopul este de a produce energie regenerabilă şi de a îmbunătăţi calităţile acestor materiale ca îngrăşăminte. În ţările cu producţie agricolă importantă, consolidarea legislaţiei de mediu şi a regulamentărilor cu privire la gunoiul de grajd şi la reciclarea deşeurilor vegetale au crescut interesul pentru AD, ca o soluţie ieftină şi „prietenoasă” cu mediul. Cele mai recente evoluţii în Europa, Statele Unite ale Americii şi alte părţi ale lumii au arătat interesul în creştere în rândul agricultorilor pentru cultivarea de culturi energetice, utilizate ca materie primă pentru producerea de biogaz. AD reprezintă astăzi o tehnologie standard pentru stabilizarea nămolurilor de epurare primare şi secundare, de tratare a deşeurilor industriale organice din industriile de prelucrare a alimentelor şi de produse fermentate, precum şi pentru tratarea fracţiunii organice a deşeurilor municipale solide. O aplicaţie specială este recuperarea biogazului de la gropile de gunoi existente.

Tipuri de instalaţii de biogaz Proiectarea si tehnologia pentru instalaţiile de biogaz diferă de la o ţară la alta, în funcţie

de condiţiile climatice şi de cadrele naţionale (legislaţia şi politicile energetice), disponibilitatea şi accesibilitatea energiei. În funcţie de dimensiunea relativă a acestora, şi de localizarea lor, instalaţiile agricole AD pot fi clasificate astfel: • instalaţiile de biogaz de nivel familial (la scară foarte mică); • instalaţiile de biogaz la nivel de fermă (mici, mijlocii, sau la scară mare); • instalaţii centralizate / unificate de co-digestie (medii, sau la scară mare).

Instalaţii de biogaz agricol Există mai multe tipuri şi conceptele pentru instalaţiile de biogaz agricol din întreaga lume. În Europa, ţări precum Germania, Austria şi Danemarca sunt printre pionierii producţiei de biogaz agricol. Interesul agricultorilor europeni în aplicaţiile AD este în creştere în zilele noastre, nu numai pentru că producţia de biogaz agricol transformă deşeurile în produse valoroase şi produce îngrăşământ de înaltă calitate, dar, de asemenea, deoarece creează noi oportunităţi de afaceri pentru fermieri şi le dă un nou statut, ca furnizori de energie regenerabilă.

Experienţa din ultimii 20 de ani a demonstrat că cel mai bun mod de a realiza o instalaţie de biogaz, ce foloseşte gunoi ca substrat major, produse alimentare şi suplimentar culturi energetice. Fiecare dintre aceste instalaţii trebuie să fie compusă din componente standard, calculate în conformitate cu activitatea fermei şi montate individual. Pentru a reduce costurile, în medie cu până la 30%, lucrările pot fi efectuate de către proprietarul fermei însuşi. Recent, s-a realizat o standardizare suplimentară per fermă, pentru instalaţiile de biogaz, prin care agricultorii cu abilităţi tehnice reduse pot produce, de asemenea, biogaz, în instalaţii low cost „la cheie”.

Tipic, aceste instalaţii au un principiu comun: gunoiul este colectat intr-un rezervor de pre-depozitare, în apropiere de digestor şi pompat în digestor, care este un rezervor etanş de gaz, din otel sau beton, izolat pentru a menţine o temperatură de proces constantă. Timpul mediu de retenţie (HRT) este de obicei între 20 şi 40 de zile, în funcţie de tipul de substrat şi de temperatura de digestie. Digestatul este utilizat ca îngrăşământ pe exploataţie, iar surplusul este vândut la fermele din zona din apropierea instalaţiei. Biogazul produs este utilizat într-un motor

cu gaz, pentru producerea de electricitate şi căldură. 10 până la 20% din căldura şi energia electrică produse este utilizată pentru funcţionarea instalaţiei de biogaz şi pentru nevoile interne ale agricultorului, iar surplusul este vândut la companiile de electricitate şi, respectiv, la consumatorii de căldură vecini.

a)Instalaţie de tip fermier standard

a)Schemă a unei instalaţii de biogaz fermier cu digestor orizontal din oţel

b)Schema unui digestor agricol obişnuit

Toate digestoarele standard europene sunt constituite dintr-un recipient de beton deasupra solului, prevăzut cu un capac de cauciuc. Fie au o membrană cu o singură foaie din EPDM (cauciuc de clasa M, propilen-etilen-dienic), fie o membrană dublu-strat. Membrana interioara flexibilă, este cea care ţine etanş gazul, ca şi capacul cu o singură foaie, iar membrana exterioara este pentru protecţie împotriva intemperiilor. Acesta din urmă este în formă de minge datorită unei insuflări de aer mentine o uşoară suprapresiune. Dimensiunile standard sunt cuprinse între 500 şi 1500 m3, cu o înălţime tipică de 5 sau 6 m şi diametre între 10 şi 20m. Sistemele de amestecare sunt aceleaşi ca şi pentru cele de tip îngropat.

Digestoarele de dimensiuni mari au de obicei două sau chiar trei mixere atunci când sunt încărcate cu co-substraturi solide. Dimensiunile acestora sunt între 800 şi 3000m3. Unele dintre digestoare sunt construite din beton însă cele mai multe dintre ele sunt realizate din oţel acoperit cu email sau sticlă (cum sunt Harvestor, Permastor sau altele la fel). Înălţimea standard este de 10 - 15m şi diametre între 10 şi 18m, cu un raport diametru : înălţime de 2:1 - 3:01. Toate aceste digestoare mari prezintă un agitator central şi eventual un agitator suplimentar pentru a preveni formarea de spumă sau sedimente.

Instalaţii centralizate (unificate) cu co-digestie Co-digestia centralizată este un concept bazat pe fermentarea gunoiului de grajd şi a

reziduurilor, colectate de la mai multe ferme, într-o instalaţie de biogaz central, în zona de colectare a gunoiului de grajd. Locaţia centrală a instalaţiei de biogaz are scopul de a reduce costurile, timpul şi forţa de muncă pentru transportul de biomasă la şi de la instalaţia de biogaz. Instalaţiile centralizate cu co-digestie (numite şi instalaţii unificate cu co-digestie) au fost dezvoltate şi sunt în mare măsură utilizate în Danemarca, dar şi în alte regiuni ale lumii, cu crerştere intensivă a animalelor.

Digestatul pompat din digestor, este transferat prin conducte la rezervoarele de stocare temporară. În multe cazuri, aceste rezervoare sunt acoperite cu o membrana impermeabilă pentru gaz, pentru colectarea producerii suplimentare de biogaz (până la 15% din total), care are loc la temperaturi mai scăzute.

Înainte de a părăsi instalaţia de biogaz, digestatul este analizat şi stabilită concentraţia de nutrienţi (DM – materia uscată, VS – substanţe volatile, N, P, K, şi pH-ul). Furnizorii de gunoi de grajd pot lua înapoi numai cantitatea de digestat, care li se permite prin lege să fie împrăştiată pe terenurile lor. Excesul este vândut ca îngrăşământ agricultorilor pentru culturile din zone apropiate. În toate cazurile, digestatul este integrat în planul de fertilizare a fermei, în locul îngrăşămintelor minerale, pentru închiderea ciclului carbonului şi reciclarea nutrienţilor. Din ce în ce mai multe instalaţii de biogaz sunt, de asemenea, echipate cu instalaţii de separare a digestatului în fracţiuni lichide şi solide.

Conform legislaţiei europene, trebuie să fie efectuat un proces controlat de salubrizare a anumitor tipuri de substrat de origine animală, înainte de introducerea în digestor, care prevede

reducerea efectivă a agenţilor patogeni şi a seminţelor de buruieni şi asigură reciclarea în condiţii de siguranţă a digestatului.

Conceptul integrat al unei instalaţii de co-digestie centralizate

Instalaţiile de biogaz industrial oferă un număr de beneficii la nivelul societăţii, dar şi al industriilor respective, astfel: oValoare adăugată prin reciclarea nutrienţilor şi reducerea costurilor de eliminare a deşeurilor. oBiogazul este utilizat pentru generarea energiei de procesare. oTratamentul deşeurilor îmbunătăţeşte imaginea de mediu a industriilor respective.

Instalaţii pentru recuperarea gazului de la gropile de gunoi Gropile de gunoi pot fi considerate nişte instalaţii anaerobe mari, cu diferenţa că procesul de descompunere este mai puţin continuu şi depinde de vârsta acestora. Recuperarea gazului de la gropile de gunoi este esenţială pentru protecţia mediului, în principal pentru că reduce emisiile de metan şi alte gaze nocive în atmosferă. Gazul de la gropile de gunoi reprezintă o sursă de energie ieftină, cu o compoziţie similară cu cea a biogazului produs în instalaţiile de biogaz. Gazul de la gropile de gunoi poate conţine şi gaze toxice, rezultate prin descompunerea substanţelor din deşeurile depozitate.

Recuperarea gazului de la gropile de gunoi poate fi optimizată printr-un management corespunzător al acestora, precum: tăierea deşeurilor, recircularea fracţiei organice şi tratarea gropii de gunoi ca pe un bioreactor. Un bioreactor - groapă de gunoi este, în mod obişnuit, împărţit în mai multe celule şi este prevăzut cu un sistem de colectare a reziduurilor lichide de la baza acestora, colectate şi pompate la suprafaţă, fiind apoi distribuite peste toate celulele componente ale bioreactorului. Acest lucru transformă groapa de gunoi într-un digestor de dimensiuni foarte mari pentru deşeuri solide.

Energie din biogaz şi căile sale de utilizare Componentele principale ale biogazului: 50 – 75 % metan (determină conţinutul energetic!) 20 – 45 % CO2 Urme de alte gaze, hidrogen şi vapori de apă Conţinutul de energie al biogazului: 1 m³ biogaz = 5,0 – 7,5 kWh = 1,5 – 3.0 kWhel 1 m³ biogaz este echivalent cu cca. 0,6 litri de combustibil greu 1 m³ biometan = 9 - 11 kWh Instalaţiile de co-generare (CHP) produc electricitate până la 7 500 – 8 000 ore pe an

Căile de utilizare a biogazului 1) combustia directă pentru producerea de căldură; 2) generarea combinată de căldură şi electricitate (CHP); 3) purificarea şi injectarea în reţeaua naţională de gaze naturale şi/sau utilizarea pentru:

combustibil auto, generarea de căldură şi electricitate, generarea de căldură.

Combustia directă şi utilizarea căldurii -Biogazul poate fi ars direct în boilere sau arzătoare -Cale de utilizare foarte răspândită de la digestoare familiale, ex. in China -Biogazul nu necesită nicio îmbunătăţire -Biogazul poate fi ars loco sau transportat prin conducte la consumatorul final

Generarea combinată de căldură şi electricitate (CHP) -Reprezintă utilizarea standard a biogazului în multe ţări (care au tarife feed-in) -Uscarea biogazului înainte de conversia CHP -Instalaţiile energetice CHP bazate pe motoare pot avea o eficienţă de 90% -Motoarele sunt în mod obişnuit motoare cu injecţie de gaz: Otto-gaz, Diesel-gaz sau Pilot-gaz -Alternative: turbine Micro-gaz, motoare Stirling şi pile de combustie -Utilizarea căldurii reziduale produse este importantă pentru eficienţa energetică şi economică!

Generarea combinată de căldură şi electricitate (CHP)

Electricitateo Electricitatea produsă poate fi utilizată ca energie de proces şi comercializată la reţeaua electricăo 7-10 % din electricitatea produsă este utilizată ca energie de proceso Datorită unor tarife feed-in mari toată electricitatea produsă este vândută, iar energia de process cumpărată

Căldurăo În mod obişnuit, 1/3 din căldură este utilizată pentru încălzirea digestoarelor (căldură de proces)o 2/3 poate fi utilizată pentru necesităţi externeo Transportul căldurii prin sisteme centralizate de transport al călduriio Alternativă: micro-reţele de gaz, cu co-generare CHP la locul de utilizare a călduriio Cuplarea electricitate-încălzire-răcire

Biogazul îmbunătăţit la biometan Recuperarea energiei conţinute în biogaz este în general minimă atâta timp cât căldura

reziduală rezultată din producerea de electricitate nu este de obicei folosită. Asta înseamnă ca până la două treimi din totalul de energie conţinut de biogas se pierde. Altfel spus, generarea de electricitate din biogas este adesea, în termeni energetici, un process foarte inefficient.

Pentru îmbunătăţirea biogazului brut rezultat prin digestie anaerobă sunt necesare 3 operaţii principale:

oDesulfurareaoUscareaoÎndepărtarea CO2 Îndepărtarea CO2 este principala sarcină pentru îmbunătăţirea biogazului cu scopul de a

atinge indicele Wobbe cerut pentru gaz. Biometanul poate fi injectat în reţeaua de gaze naturale ca înlocuitor al gazului natural

sau să fie direct comprimat şi utilizat ca bio-comnustibil auto.Proprietăţile biometanuluioConţinut de metan 80 – 99 %oConţinut de energie 9 - 11 kWh/m³

Producerea altor biocombustibili (lichizi) se bazează doar pe culturi, iar eficienţa acestora raportată la suprafaţă este semnificativ mai mică decât în cazul biogazului .

Beneficiile biogazului

Sursă regenerabilă de energie

În prezent, producerea la nivel global a energiei este în mare măsură dependentă de sursele de energie fosilă (petrol brut, lignit, antracit, gaze naturale). Aceste surse sunt rezultatul fosilizării resturilor plantelor şi animalelor moarte, care au fost expuse la presiune şi temperatură în scoarţa terestră timp de sute de milioane de ani. Din această cauză, combustibilii fosili reprezintă surse neregenerabile de combustibili, ale căror rezerve sunt consumate mult mai repede decât sunt formate cele noi.

După diferiţi cercetători, producţia de vârf a petrolului a fost deja atinsă, sau urmează să fie atinsă în următoarea perioadă. Faţă de combustibilii fosili, biogazul rezultat prin AD este regenerabil în mod permanent, pe măsură ce este produs din biomasă, care nu reprezintă altceva decât stocarea actuală a energiei solare prin procesul de fotosinteză. Biogazul produs prin procesul AD nu numai că va îmbunătăţi bilanţul energetic al unei ţări, ci va aduce şi o contribuţie importantă la conservarea resurselor naturale şi la îmbunătăţirea condiţiilor de mediu.

Reduce dependenţa de importuri de combustibili fosili

Combustibilii fosili reprezintă resurse limitate, concentrate în puţine zone geografice de pe planeta noastră. Acest lucru creează, pentru ţările situate în afara acestor areale, o stare permanentă şi nesigură de dependenţă de importul de resurse energetice. Cele mai multe ţări europene sunt foarte puternic dependente de importurile de energie fosilă din regiuni bogate în surse de combustibili fosili, precum Rusia şi Orientul Mijlociu. Dezvoltarea şi implementarea sistemelor de energie regenerabilă, cum este biogazul de provenienţă AD, bazate pe resurse naţionale şi regionale, vor creşte sustenabilitatea şi siguranţa rezervelor naţionale de energie şi vor reduce dependenţa de importul de energie.

Contribuţie la ţintele UE pentru energie şi mediu

Lupta împotriva încălzirii globale reprezintă una dintre principalele priorităţi ale politicilor europene pentru energie şi mediu. Directivele europene referitoare la producţia de energie regenerabilă, la reducerea emisiilor de GES şi la managementul sustenabil al deşeurilor se bazează pe angajamentul statelor membre de a implementa măsuri potrivite în scopul îndeplinirii acestora. Producerea şi utilizarea biogazului din AD are potenţialul de a satisface toate cele trei directive, simultan.

Reducerea deşeurilor Unul dintre principalele avantaje ale producerii biogazului este capacitatea de a

transforma deşeurile în resurse valoroase, prin utilizarea acestora ca materii prime pentru procesul AD. Multe ţări europene se confruntă cu probleme uriaşe, asociate unei supraproducţii a deşeurilor organice rezultate din industrie, agricultură, precum şi din activităţile casnice. Producerea biogazului reprezintă o cale foarte bună de satisfacere a reglementărilor naţionale şi europene din ce în ce mai restrictive din acest domeniu şi de utilizare a deşeurilor organice pentru producerea de energie, urmată de reciclarea acestora ca îngrăşăminte. Tehnologiile de producere a biogazului contribuie la reducerea volumului de deşeuri, precum şi a costurilor determinate de înlăturarea acestora.

Crearea de locuri de muncă Dezvoltarea unui sector naţional în domeniul biogazului stimulează constituirea unor noi

întreprinderi cu potenţial economic semnificativ, care vor creşte veniturile din zonele rurale şi vor crea noi locuri de muncă. Comparativ cu utilizarea combustibililor fosili importaţi, producerea de biogaz prin tehnologia AD necesită o forţă de muncă mult mai numeroasă pentru procesul de producţie, pentru colectarea şi transportul materiilor prime necesare, fabricarea echipamentului tehnic, execuţia lucrărilor de construcţii şi exploatarea instalaţiilor de biogaz..

Utilizare flexibilă şi eficientă a biogazului Biogazul este o sursă flexibilă de energie, potrivită multor aplicaţii. În ţările dezvoltate, una dintre cele mai simple aplicaţii ale acestuia o reprezintă gătitul şi iluminatul. În multe dintre ţările europene, biogazul este folosit pentru co-generarea energiei termice şi electrice (CHP). De asemenea, biogazul este îmbunătăţit şi folosit pentru alimentarea reţelei de gaze naturale, utilizat drept combustibil pentru autovehicule sau în tehnologiile pilelor electrice.

Inputuri mici de apă Prin comparaţie cu alţi biocombustibili, biogazul necesită cele mai scăzute aporturi de

apă tehnologică. Acest lucru este important, din punct de vedere al eficienţei energetice a biogazului, din cauza preconizatei crize a apei, prevăzută în multe regiuni ale lumii. Venituri adiţionale pentru fermierii implicaţi

Producerea materiilor prime, combinată cu activitatea instalaţiilor de biogaz, fac tehnologiile biogazului atractive din punct de vedere economic şi contribuie la creşterea veniturilor fermierilor. În plus faţă de veniturile suplimentare, aceştia obţin noi şi importante funcţii sociale, precum cele de furnizori de energie şi de operatori pentru tratarea deşeurilor.Potenţialul de biogaz al UE

În figura de mai jos este prezentată producţia actuală de electricitate din biogaz în 2010. Culoarea albastră reprezintă producţia, extrasă din PNAER a fiecărui stat membru. Culoare roşie reprezintă potenţialul realist în 2020 extras din profilurile de ţară IEE pentru 2009. Referitor la aceste profiluri de ţară, puteţi vedea că toţi membrii UE alături de Germania şi Marea Britanie au realizat o mică parte din potenţialul lor privind producţia de energie din biogaz.

Biogazul, sursă regenerabilă de energie .Trinergi Grup, România

Indiferent de sistemul adoptat productia de biocarburanti presupune în mod obligatoriu parcurgerea mai multor etape: 1. etapa I: productia agricola; 2. etapa II: extragerea uleiului; 3. etapa III: degumarea uleiului; 4. etapa IV: filtrarea uleiului; 5. etapa V: esterizarea; 6. etapa VI: depozitarea uleiului/esterului.

Producerea de biocarburanti din uleiuri vegetale

Cele mai mari cantităţi de ulei vegetal se realizează de la câteva culturi: soia, palmier, rapiţă, floarea-soarelui, arahide, bumbac etc.

Din totalul de ulei realizat la plantele oleaginoase, la nivel mondial, ponderea o deţin câteva specii: 28% din soia, 22% din palmier, 14% din rapiţă, 10,5% din floarea-soarelui, 5,2% din alunele de pamânt şi 4,7% din bumbac.

Cele şase specii de plante cultivate asigură 86,1% din întreaga producţie de ulei vegetal obţinută la nivel mondial.

Formarea şi acumularea substanţelor de rezervă în diferite organe ale plantelor este strâns legate de: - intensitatea şi frecvenţa luminii, - capacitatea plantelor de a valorifica energia lumi-noasă dată de soare prin suprafaţa frunzelor (indicele foliar).

După utilizarea lor, plantele care acumulează ulei se împart în: 1. Plante tipice pentru producţia de ulei, precum:

- rapiţa, - măslinul, - susanul, - şofrănelul, - ricinul, - floarea-soarelui, - crambe, - perila,- camelina, - lalemanţia. 2. Plante cu utilizare mixtă:

- soia, - bumbacul, - macul,- inul, - cerealele (porumb, sorg), - nucul,- alunele de pământ, - dovleacul, - pomii fructiferi- cânepa,- viţa-de-vie şi unele plante oleo-eterice.

Grăsimile vegetale se acumulează de regulă în :– seminţe, la: susan, rapiţă, muştar, ricin, mac, bumbac, bostan, viţa-de-vie, pomi fructiferi;

– fructe: măslin, coctier, palmier, floarea-soarelui, şofrănel, porumb, sorg etc.; perila, lalemanţia etc.; – tuberculi: migdalele de pământ.

Chiar dacă momentan se întâmpină anumite dificultăţii tehnice în utilizarea uleiurilor vegetale drept combustibili pentru motoarele cu ardere internă, viitorul este al acestor uleiuri precum şi al plantelor din care se obţin acestea.

Potenţialul de a produce substanţe energetice al acestor plante, prin mijloace naturale, va trebui să fie perfecţionat în viitor prin crearea de soiuri şi hibrizi a căror bază genetică să susţină acumularea uleiurilor.

România, aflată la jumătatea distanţei dintre Ecuator şi Polul Nord, are condiţiile climatice excelente pentru a cultiva un număr impresionant de plante cu potenţial energetic. Se pot cultiva cu succes: floarea-soarelui, soia, rapiţa, şofrănelul, cânepa, macul, ricinul şi chiar bumbacul.

Pe solurile nisipoase din sudul ţării există condiţii pentru cultivarea arahidelor. Dacă la acestea se adaugă şi plantele cu conţinut mare de hidraţi de carbon precum: porumbul, sorgul, sfecla-de-zahăr şi cartoful observăm că România se înscrie printre ţările cu cel mai mare biopotenţial energetic de la nivel continental şi chiar mondial.

AvantajePrin utilizarea combustibililor proveniti din uleiuri vegetale s-a demonstrat ca pentru

regiile locale de transport biocombustibilii sunt o solutie mai economica decât combustibilii conventionali. Celalalt avantaj este reducerea cu circa 70% a emisiilor de gaze cu efect de sera. Trebuie avute însa în vedere problemele legate de: mono-culturi; defrisarea suprafetelor forestiere pentru a face loc culturilor pentru biocombustibili; impactul acestora asupra biodiversitatii si asupra structurii culturilor pentru obtinerea de alimente; eliminarea organismelor modificate genetic.

Rapita se situeaza pe locul cinci, sub aspectul productiei de ulei comestibil, între plantele oleaginoase. Uleiul de rapita are largi utilizari industriale si alimentare.

În România, pe piata abia descoperita a carburantilor din uleiuri vegetale, “biodieselul” este înca incredibil de ieftin, nefiind accizat. În timp ce gigantii petrolieri pregatesc investitii în fabrici de producere a motorinei vegetale, micii producatori profita deja de materia prima excedentara.

Un litru de biodiesel se vinde pe piata cu 2,6-3 lei, adica este mai ieftin si decât uleiul comestibil, nu numai fata de motorina clasica.

Conform Departamentului pentru Agricultura al Statelor Unite, rapita a fost, cantitativ, a 3-a sursa de ulei vegetal de pe Glob în anul 2000, dupa soia si uleiul de palmier, si de asemenea a doua sursa de proteine, desi a reprezentat doar o cincime din productia de soia. Productia mondiala creste rapid, 36 de millioane de tone de rapita au fost produse în sezonul 2003-2004 si 46 de milioane de tone în sezonul 2004-2005. În Europa, rapita este cultivata de principiu pentru hranirea animalelor si este o alternativa de succes pentru produsele modificate genetic.

Din uleiul de rapita se produce cel mai bun biocarburant.

Boabe de rapita

Un avantaj al cultivarii rapitei este acela ca cheltuielile/ha pentru înfiintarea acestui tip de cultura sunt mai mici decât la grâu si orz. De asemenea, un mare avantaj al rapitei este acela ca poate fi cultivata si iarna.

Rapiţa prezintă şi unele neajunsuri, dintre care mai important îl constituie nesiguranţa culturii, fiind considerată de unii specialişti „cultură riscantă”. Acestea se referă la răsărirea defectuoasă, rezistenţa slabă la iernare, sensibilitatea la brumele din perioada de îmbobocireînflorire, rezistenţa slabă la scuturare, atacul unor dăunători. În prezent, această nesiguranţă a culturii este în bună parte eliminată prin irigaţii, crearea de soiuri cu rezistenţă bună la iernare şi scuturare şi prin aplicarea corectă a măsurilor tehnologice. Ca urmare a eforturilor ştiinţifice şi tehnologice, producţia de rapiţă la hectar a crescut de aproape trei ori în ultimii ani, existând încă un potenţial însemnat de majorare a acesteia.

Evolutia suprafetelor cultivate (fig.5) rapita denota un interes crescut al fermierilor români pentru aceasta cultura. Desi riscul compromiterii culturii în iernile fara zapada si cu geruri puternice (cum s-a întâmplat si ianuarie 2006) este foarte mare, cererea din ce în ce mai crescuta a determinat cresterea suprafetelor cultivate cu rapita în România.

Este de asteptat ca suprafetele cultivate cu rapita sa se extinda si mai mult în viitor si din aceasta perspectiva este necesara o evaluarea corespunzatoare a impactului produs de aceasta extindere asupra mediului în general si asupra solului, în special.

Dinamica suprafetelor cultivate cu rapita în ultimii 10 ani în România.Impactul producerii de biocombustibili asupra solului.

Uleiurile vegetale uzate (arse) pot avea caracteristici fizico-chimice mult diferite de cele din tabel, deoarece prin încalzire au loc procese de descompunere ce au drept consecinta cresterea continutului de acizi grasi liberi. Datorita acestui fapt, la procesarea uleiurilor vegetale arse cantitatea de catalizator trebuie marita fata de cantitatea stabilita pentru uleiurile crude, în vederea neutralizarii aciditatii suplimentare.

Culturile cuprinse în tabelul alaturat acopera toate zonele climatice ale Terei, ceea ce creeaza premise deosebit de favorabile utilizarii pe scara larga a biodieselului, în sensul oferirii unei alternative viabile combustibililor minerali.

Biomasa reprezintă întregul material (ţesut) al plantelor sau vegetaţia, fie în stare crudă fie procesată, din plante salbatice sau cultivate, copaci, arbuşti sau ierburi care cresc repede,reziduuri agricole (uleiuri vegetale uzate, paiede cereale), reziduuri lemnoase (hârtii, rumeguş, aşchii), metan captat din bazinele staţiilor de tratare ale oraşelor şi ale fermelor zootehnice. Culturi ca porumbul, sfecla de zahăr, grânele, algele marine pot fi cultivate special pentru generarea energiei. Culturile, care constituie o sursă bună de energie, au o producţie mare de material uscat şi utilizează teren minim. Cultura trebuie să genereze mai multă energie decât consumă producerea ei.

Esenţial este că biomasa stochează energie solară pe care omul o poate converti înelectricitate, combustibil sau căldură. Prin fotosinteză, energia soarelui este stocată înlegăturile chimice din ţesutul plantelor.

Numeroase procese precum cogenerarea, gazeificarea şi fermentaţia pot deriva spreaceastă sursă de energie pentru a produce energia necesară consumului uman.Biomasa este, sub rezerva unei exploatări durabile a acesteia, o energie regenerabilă, care furnizează biocombustibili, în general sub formă solidă şi biocarburanţi, în general sub formă lichidă.

România are un potenţial energetic ridicat de biomasă, evaluat la aproximativ 7.600 t/an (tone echivalent petrol), adică aproape 19% din consumul total de resurse primare la nivelul anului 2000. Astfel, 54% din căldura produsă pe bază de biomasă se obţine din arderea de reziduuri forestiere sau 89% din căldura necesară încălzirii locuinţelor şi prepararea hranei (mediul rural)este rezultatul consumului de reziduuri şi deşeuri vegetale.

Deşi biomasa este una dintre principalele resurse de energie regenerabilă ale României, în prezent ţara noastră îşi obţine cea mai mare parte din energia verde din resurse hidro.

Exploatarea biomasei câştiga însă tot mai mult teren şi la noi.Pe termen mediu şi lung, creşterea cantităţii de biomasă se poate asigura din

plantaţii (arbori şi arbuşti cu perioadă redusă de creştere) pe suprafeţe degradate, terenuri

agricole dezafectate sau scoase din circuitul agricol.

biomasa

Pădurea reprezintă nu numai un simplu ecosistem ci şi una dintre cele mai importante resurse regenerabile. Deci se poate afirma că pădurea reprezintă o componentă majoră foarte importantă pentru aşa numitul capital natural ce trebuie utilizat întotdeauna în concepţia dezvoltării şi gestionării durabile.

Datorită biodiversităţii foarte ridicate, dimensiunilor impresionante ale arborilor şi longevităţii lor destul de mari pădurea are o nebănuită capacitate de adaptare la condiţiile de mediu şi în consecinţă o stabilitate ecologică foarte ridicată precum şi o perenitate greu de atins de alte ecosisteme.

Biomasa din lemn

Cea mai comună utilizare a biomasei lemnoase pentru producerea de energie termică o constituie lemnul de foc (lemn rotund, cu coajă). In ultimii 10 ani şi în România a crescut ponderea utilizării biomasei lemnoase sub formă de brichete şi peleţi, în principal datorită legislaţiei de protecţia mediului care obligă societăţile comerciale să valorifice deşeurile lemnoase de la prelucrarea lemnului.

Utilizarea biomasei pentru încălzire are un mare potenţial dacă sunt disponibile surse de biomasă. Biomasa poate cuprinde reziduuri care ar putea deveni altfel deşeuri şi poate înlocui cererea pentru combustibili fosili ne-regenerabili ca petrolul sau gazul. Utilizarea biomasei necesită planificare la nivel local şi instalarea de infrastructuri pentru producţie şi aprovizionare.

Centrala termica pe biomasa (coaja de lemn rezultata din procesul de prelucrare a lemnului

Biomasa reprezentata de mateiile organice cum sunt lemnul si reziduurile organice agricole este una din cele mai vechi si raspandite surse de energie. Si in zilele noastre biomasa si mai ales bimasa din lemn constituie unul din cei mai populari combustibili din lume mai ales in prezent cand pretul combustibililor fosili este in crestere. Fie sub formă de rumeguş, talaj, resturi de lemn, coajă, sau alţi combustibili biogeni

Potentialul energetic de biomasa al Romaniei

Utilizarea biomasei este avantajoasă pentru protecţia mediului nu numai din cauza poluării reduse. Obţinerea de energie din biomasă previne irosirea surplusurilor alimentare, gestionează deşeurile produse de industria forestieră şi de ferme şi reciclează deşeurile urbane

Faptul ca masa lemnoasa are capacitate regenerativa confera un avantaj major asupra celor mai multe tehnologii termice si de producere a energiei care folosesc combustibili conventionali (gaz metan, pacura, carbune etc). Biomasa solida prezenta sub forma bustenilor de foc, sub forma de tocatura sau aschii de lemn din resturi de masa lemnoasa sau peletii rezultati in urma proceselor de igienizare sau exploatare a fondului forestier precum si a capacitatilor industriale de prelucrare a lemnului reprezenta o varianta viabila si de lunga durata pentru criza energetica.

Deseurile din lemn rezultate din procesul de obtinere a cherestelei, mobilierului paletilor si hartiei reprezinta cam 50% din materialul lemnos recoltat, constituind astfel o vasta materie prima pentru fabricarea materialului lemnos utilizat pentru incalzit (pelete, brichete, aschii de lemn). Producătorii sistemelor de încălzire cu lemne, în special cei care fabrică dispozitive de mărimi mici până la medii, au nevoie ca aceşti combustibili disponibili pe piaţă să îndeplinească standardele de calitate conform cărora au fost testate şi certificate instalatiile de încălzire .

Tocatura (aschiile din lemn) sunt bucati mici de lemn carora de obicei li se reduce umiditatea. Tocatura sau aschii de lemn se obtine cu ajutorul utilajelor de aşchiat care sunt special construite pentru a mărunţi lemnul sub formă de aşchii şi poate fi fie staţionar, fie montat pe un şasiu, o remorcă ori un camion sau pe cuplajul în trei puncte din spatele unui tractor

Brichete din masa lemnoasa Densitatea brichetelor este cu putin mai mica decat cea a peletelor deoarece materia prima are dimensiuni mai mari si datorita coeficientului de compactare –comprimare mai mic al acestora.Procesul de formare este asemanator cu al peletelor dar la scara mai larga . in acest proces nu se foloseste adeziv , lignina din lemn face ca particolele sa adere intr-un corp solid. Avantajele se refera, in principal, la faptul ca, in comparatie cu alti combustibili, rumegusul este net superior. De exemplu, pentru incalzit, este nevoie de o cantitate de brichete de doua ori mai mica decat de lemne, deoarece puterea calorica a rumegusului brichetat este de 4.200-5.500 kcal/kg, fata de cea a lemnului folosit pentru foc, 1.600-2.800 kcal/kg. Avantajul cel mai mare, insa, consta in faptul ca materia prima se procura fara dificultati

Principalele avanteje ale valorificarii deseurilor lemnoase- biomasa lemnoasa sunt:– valorificarea produsului rezultat prin comercializarea sa atat pe piata interna, cat si la export;– aplicarea standardelor de calitate si de mediu existente la nivel european;– realizarea unei alternative simple pentru producerea caldurii in domeniul casnic sau in intreprinderi din mica industrie;– eliminarea deseurilor de material lemnos de pe suprafetele de depozitare;– asigurarea unei protectii ecologice eficiente ;– reciclarea materialelor;– accelerarea alinierii legislatiei ecologice din tara noastra la cea existenta in domeniu la nivelul UE.

-asigurarea unor performante de ardere superioare a produselor peletizate, sub aspectul duratei mai mari de ardere a aceluiasi volum de material, precum si a unei cantitati de caldura recuperate mai mari;– utilizarea eficienta a deseurilor de material lemnos rezultate prin prelucrarea lemnului;– reducerea volumului de depozitare a materialelor combustibile, tinand seama ca volumul unei brichete este de circa sapte-opt ori mai mic decat volumul ocupat de aceeasi cantitate de rumegus inainte de brichetare.

ASPECTE CU PRIVIRE LA UTILIZAREA DESEURILOR REZULTATE DIN EXPLOATEREA LEMNULUI, PENTRU OBTINEREA DE BIOCOMBUSTIBILIGrigore VLAD,*Corina BERKESY*, Mihaela BEGEA*,Laszlo BERKESY***S.C. ICPE Bistriţa S.A, **UBB-Cluj-Napoca-Facultatea de Stiinta si Ingineria Mediului

2.     Impactul biocombustibililor asupra mediuluiAvand in vedere faptul ca exista solutii si in materie de mediu prin care sa minimizam emisia de diozid de carbon sau de alte noxe periculoase s-au propos cateva alternative in acest sens de cei abilitati  prin creerea unor produsi organici care sa inlocuiasca combustibili fosili actuali cu uni mai putin poluanti si care pe viitor sa ofere solutia ideala in materie de energie si in alte domeni nu numai in domeniul auto. Uniunea Europeana intentioneaza pe viitor, ca sa inlocuiasca din combustibilul utilizat de autovehicule cu biocombustibili. Dar, un studiu al companiei de asigurari Co-op Insurance Society arata ca urmarile acestui obiectiv ar putea avea drept consecinta un grav impact asupra mediului inconjurator. Documentul s-a publicat la cateva zile dupa ce Organziatia Natiunilor Unite a avertizat ca biocombustibilii sunt mai utili pentru incalzire si producerea de energie, decat pentru transport. Biocombustibilii sunt considerati o posibila solutie pentru problema legata de schimbarile climatice, deoarece pot reduce emisiile de gaze cu efect de sera. În activităţile noastre cotidiene  cu timpul constatatunci când aprindem lumina, folosim un fierbător sau conducem maşina – generăm emisii de gaze cu efect de seră, care determină încălzirea globală. Fenomenul presupune crearea unei bariere formate din gazele emise (precum dioxidul de carbon), care captează radiaţia solară în interiorul atmosferei, încălzind suprafaţa Pământului şi modificând clima. Pentru ca încălzirea globală să nu atingă limite periculoase, trebuie să reducem drastic aceste emisii. UE s-a angajat să scadă emisiile de gaze cu efect de seră cu cel puţin 20% până în 2020 (faţă de nivelurile din anii 1990) şi chiar cu 30%, dacă se ajunge la un acord internaţional satisfăcător în acest sens. Principalul instrument utilizat de UE pentru a combate schimbările climatice este sistemul de comercializare a certificatelor de emisii. Ţările îşi pot comercializa certificatele de emisii, cu condiţia să se încadreze în limita globală stabilită pentru Europa. Sistemul (primul de acest tip) le permite statelor participante să-şi reducă emisiile de gaze cu efect de seră într-un mod rentabil. Acesta se aplică atât în statele membre ale UE, cât şi în Norvegia, Islanda şi Liechtenstein. În prezent, acoperă 10 500 de instalaţii din sectorul energetic şi industrial, responsabile pentru 40% din totalul emisiilor de gaze cu efect de seră din UE. Aşadar, acţiunile noastre pot avea un impact cu adevărat semnificativ. UE a extins obiectul acestui sistem, astfel încât să includă mai multe gaze cu efect de seră, precum oxizii de azot (din îngrăşăminte) şi perfluorocarburile (rezultate din producţia de aluminiu) şi să implice toate unităţile industriale care generează cote importante de emisii, precum centralele electrice. În timp ce sistemul se limitează la anumite sectoare

economice, politica europeană vizează şi alte activităţi generatoare de emisii de gaze cu efect de seră, precum agricultura, construcţiile, gestionarea deşeurilor şi transportul. Fiecare ţară participantă va avea un obiectiv naţional, astfel încât sarcina să fie distribuită echitabil. Deşi aceste măsuri ar putea fi suficiente pentru a garanta că temperatura medie anuală la suprafaţa Pământului nu va depăşi nivelurile preindustriale cu mai mult de 2°C, este nevoie de acţiuni suplimentare pentru ca UE să-şi poată reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu 50%, până în 2050. BIOCOMBUSTIBILUL(Referat)-Student: Sandru Beniamin

CONCLUZIIPrin obţinerea bioetanolului nu este afectată capacitatea de asigurare cu cerealele

menţionate pentru scopuri alimentare sau furajere, ci dimpotrivă, se creează disponibilităţi energetice atât pentru motoarele cu ardere internă, cât şi pentru centralele termice care folosesc combustibil solid.

Materia primă de bază pentru producerea bioetanolului in România,considerată cultura energetică, este porumbul.

Atunci când se pune problema dezvoltării producţiei de porumb, trebuie să se aibă în vedere dacă suprafeţele destinate acestei producţii nu sunt destinate altor scopuri (reîmpăduriri, producţii suplimentare vegetale in scopuri alimentare, aceasta din urma categorie incluzând şi porumbul destinat furajării), ţinând cont de faptul că pe plan mondial necesarul pentru consumul uman este dependent decreşterea populaţiei şi de modificările viitoare de dietă.

Producerea de “energy crops” este, desigur, condiţionată de managementul agricol, care poate asigura producţii mari şi constante la hectar, cu disponibilităţi pentru bioetanol.

Industria fermentativă de producere a alcoolului din cereale poate fi modernizată cu investiţii relativ reduse pentru obţinerea bioetanolului. Prin tehnologiile aplicate în prezent în România, sunt generate deşeuri care poluează intens mediul (indeosebi apele de suprafaţă, solul şi aerul), afectând dezvoltarea durabilă şi care, datorită caracteristicilor acestora, pot fi greu şi în mică măsură neutralizate.

ESTE RAŢIONALĂ UTILIZAREA CEREALELOR LAOBŢINEREA BIOETANOLULUI ?I. STROIA, Mihaela BEGEA, P. BEGEA

Institutul de Cercetări Alimentare, Bucureşti

Nevoia cercetării şi a găsirii de soluţii biotehnice determina: - creşterea producţiei de biomasă, - creşterea conţinutului de substanţe şi principii active necesare atât alimentaţiei umane cât şi producerii de energie sau alte produse, precum medicamentele.

Este nevoie de a găsi căile de rupere a unor corelaţii care reglează proporţia dintre grupe de substanţe sintetizate şi acumulate în anumite organe ale plantelor (exemplu, cantitate mai mică de ulei din bobul de soia, în care predomină substanţele azotate). S-ar putea realiza soiuri de soia în care proporţia de ulei în seminţe să fie mai mare decât cea de proteine, realizând astfel soiuri de soia tipice pentru ulei, aşa cum este şi cazul florii-soarelui. S-ar putea mări conţinutul de ulei al seminţelor de bumbac. Este necesar în acest caz de surse financiare care să susţină programe de cercetare serioasă în domeniu.

Trebuie să precizăm că, datorită condiţiilor pedoclimatice, biomasa realizată în România şi, mai ales, potenţialul energetic al acesteia sunt cu circa 30-40% mai mari decât cele realizate în Germania.

Acest lucru poate mări randamentele de valorificare a biomasei realizate pe teritoriul României, cu condiţia asigurării tuturor factorilor care contribuie la creşterea acesteia (factori biologici – soiuri, hibrizi; factori tehnologici – tehnologia de cultivare).

PLANTELE, SURSE DE PRODUCŢIE PENTRU BIOCOMBUSTIBIL

Prof. dr. Valeriu TABĂRĂ, conf. dr. Georgeta POP, drd. Wagner LADISLAU, drd. Cosmin Gabriel TABĂRĂ, drd. Ioana Maria MATEAŞ, drd. Monica Daniela PRODAN- Buletinul AGIR nr. 3/2007 ● iulie-septembrie

Folosirea combustibililor neconvenţionali oferă soluţii interesante, nu doar pentru salvarea planetei, ci şi pentru afaceri profitabile.

O analiză strategică a aplicaţiilor posibile, corelată cu resursele existente, indică pentru România ca optime aplicaţiile din domeniul hidrocentralelor, dar şi al utilizării lemnului şi resturilor vegetale, precum şi al potenţialului agricol pentru plantele tehnice oleaginoase, soluţiile prezentate în lucrare putând constitui un suport fezabil.

Buletinul AGIR nr. 3/2007 ● iulie-septembrie COMBUSTIBILII NECONVENŢIONALI – O SOLUŢIE PENTRU ENERGIA

DURABILĂ

Prof.dr.ing.ec. Dumitru ŢUCU, Universitatea „Politehnica” – Timişoara

Prof.dr.ing.ec. Dumitru MNERIE Universitatea „Politehnica” – Timişoara

Concluzii

Avantajele biocombustibilului obtinut din ulei de rapita sunt urmatoarele: producerea resurselor renovabile si folosirea pamântului nearabil, securitatea ecologica, cel mai mic cost din toate combustibilele alternative cunoscute.

Dezavantajele tin de calitate, mai inferioara, consumul se majoreaza cu 10%, apare necesitatea de a modifica injectorul motorului; se accelereaza corodarea metalului si îmbatrînirea cauciucului; schimbarea frecventa a uleiului în motor; distrugerea de suprafete imense de paduri tropicale pentru a obtine terenuri pentru agricultura.

Cu la toate acestea, producerea biocombustibilului din uleiul de rapita sporeste, se elaboreaza tehnologii avansate care îi îmbunatatesc caracteristicile.

Pentru producerea si utilizarea biocombustibilului din ulei de rapita este necesar de selectionat noi soiuri, de selectat semintele, de obtinut ulei de calitate, prelucrat în biocombustibil, ciclul încheindu-se cu o retea de statii de alimentare. Obtinerea biodieselului din rapita.docx-scribd

  

Producerea de bicombustibili nu este o activitate care prezinta numai efecte pozitive. Un exemplu deja mentionat este cel al dezechilibrarii pietelor agroa-alimentare si ale produselor derivate. Producerea de bioetanol din sfecla de zahar de catre Brazilia a determinat o crestere usoara a pretului zaharului. Mult mai grav este impactul produs de utilizarea porumbului de catre SUA pentru producerea de bioetanol, impact care a dus la reducerea rezervei mondiale de cereale si la reaparitia spectrului foametei.

In afara de dezechilibrarea pietelor traditionale ale produselor agricole si a derivatelor lor, unul dintre efectele negative cele mai pregante este asupra solului datorita:

.          Posibilele practici de monocultura rezultate din cultivarea plantelor energetice, periculoase pentru viitorul utilizarii terenului agricol (mai ales sub aspectul epuizarii solului si al protectiei plantelor);

.          Poluarea rezultata din utilizarea în exces a fertilizantilor si pesticidelor pentru o cultura non-alimentara, în care nu se aplica restrictiile de randament agricol si de contaminare impuse culturilor alimentare;

Dezechilibre produse de subprodusele rezultate la fabricarea biocombustibililor. La fabricarea biocombustibililor rezulta urmatoarele produse secundare:

Biodiesel din rapita:-          glicerina;-          sroturi de rapitaBioetanol din sorg zaharat-          bagasa de sorg (tulpini de sorg stoarse de zahar);-          drojdie de fermentatie / borhotBioetanol din porumb-          borhot de porumb-          drojdie de fermentatie

Impactul asupra mediului. Biocarburanţii prezintă un avantaj major: producerea şi utilizarea lor duce la

diminuarea emisiilor de gaze cu efect de seră, cu procente variabile faţă de carburanţii convenţionali (funcţie de materia primă utilizată) dar legislaţia europeană prevede un procent de max.35%. Pe lângă îmbunătăţirea randamentului vehiculelor, biocarburanţii constituie una din puţinele soluţii care oferă perspectiva practică a reducerii emisiilor de gaz în sectorul transporturilor.

CONCLUZII

În privinţa energiilor regenerabile concluziile sunt următoarele: România dispune de un potenţial agricol important pentru cultura materiilor prime

necesare fabricării de biocarburanţi. Culturile de rapiţă, soia, sfeclă de zahăr sau sorg zaharat sunt cele mai adecvate pentru producţia de biodiesel şi bioetanol. Cultivarea

rapiţei sau a sfeclei de zahăr va reprezenta în scurt timp o afacere pentru agricultorii români. Mâna de lucru ieftină comparativ cu celelalte ţări din UE, costurile de producţie foarte avantajoase şi, nu în ultimul rând, solul şi clima, care sunt atuuri extrem de importante, vor putea face din România un jucător important pe piaţa biocarburanţilor din UE.

România îşi poate acoperi din resurse interne, cantitatea de biocarburanţi recomandată de Directiva europeană pentru anul 2010 şi, în plus, dispune de un potenţial de materii prime pentru realizarea unei producţii de biocarburanţi, în măsură să acopere până la 8% din necesarul european. De asemenea, producţia de biocarburanţi oferă oportunităţi de export şi reprezintă o alternativă pentru dezvoltarea agriculturii şi folosirea terenurilor neutilizate.

Potenţialul cel mai important al României este în biomasă agricolă, nu în lemn, pentru care în România nu există practici organizate de colectare.În ţările dezvoltate, resturile agricole sunt utilizate în unităţi mici de co-generare –

instalate la nivelul comunelor - cu care se acoperă necesarul energetic local. În acest fel, comunele îşi fac inclusiv managementul deşeurilor. Valorificarea potenţialului neutilizat de producţie a biomasei poate deveni o sursă importantă de biocarburanţi şi reprezintă o oportunitate importantă pentru România, îndeosebi pentru dezvoltarea rurală.

Promovarea unor tehnologii de producere şi utilizare a biocombustibililor la nivel de fermă, în sistem descentralizat47 va reprezenta o provocare importantă pentru viitor, sub mai multe aspecte:- va rentabiliza producţia agricolă prin modernizarea tehnicilor de cultură;- va permite utilizarea unor tehnologii care să nu provoace dezechilibre ecologice;- va permite reciclarea unor produse secundare (deşeuri din zootehnie, reziduuri

agricole);- va reduce dependenţa de energiile clasice;- va permite realizarea unui sistem integrat sol-plante-animale-om.

Biocombustibili

1. http://biofuels.dbioro.eu/biodiesel.php

2. http://www.scritube.com/tehnica-mecanica/Biocombustibili55479.php

Culturile energetice Culturile energetice sunt culturile agricole utilizate pentru obtinerea de biocarburanti si de energie prin biomasa, In UE sunt folosite cu precadere pentru productia de biocarburanti si mai putin pentru productia de energie electrica sau termica.

UE produce 75% din cantitatea mondiala de biodiesel. Germania este lider al pietei în acest sector, cu peste 50% din productia de biodiesel a UE, adica 1,03 milioane tone la nivelul anului 2004.Biodiesel Biodieselul este un combustibil ecologic ce se obtine din uleiuri vegetale (soia, rapita, floarea-soarelui, palmier) prin reactia de esterificare, ce poate fi amestecat cu motorina, rezultatul fiind un combustibil mai putin poluant.

Biodieselul reprezinta un echivalent al motorinei, un combustibil procesat din surse biologice regenerabile, destinat tuturor tipurilor de motoare Diesel.

Biocarburantii pot fi utilizati în forma pura sau în amestec la autovehiculele existente si pot folosi actualul sistem de distributie al carburantilor conventionali.

Utilizarea lor asigura furnizarea de carburanti în conditii de siguranta si protectia mediului si promovarea resurselor regenerabile de energie.dieselul petrolier. Este obtinut din uleiuri vegetale, uleiuri alimentare reciclate sau din grasimi animale. Biodieselul este un combustibil diesel doar ca este produs organic. Biodieselul apartine unei familii de metil esteri de acizi grasi, caracterizati de lanturi legate de lungime medie ale acidului gras C16-18.

Din punct de vedere chimic, biodieselul este descris ca fiind un mono alchil ester. În timpul unui proces chimic de transesterificare uleiurile si grasimile reactioneaza cu metanolul având ca si catalizator hidroxidul de sodiu sau potasiu (NaOH sau KOH) rezultând metilesteri de acizi grasi împreuna cu co-produsii: glicerina, reziduuri de glicerina, carbonat de potasiu solubil si sapunuri.Pentru obtinerea biodieselului prin transesterificarea uleiurilor se pot utiliza ca materii prime uleiuri vegetale crude de floarea soarelui, soia, rapita, palmier sau uleiuri uzate (arse) de floarea soarelui si soia. Uleiuri vegetale folosite în volume mai mari pentru producerea de biodiesel în momentul de fata sunt: uleiul de floarea soarelui (Franta de Sud si Italia) si uleiul de soia (S.U.A.), în timp ce uleiul de palmier a fost ales pentru producerea biodieselului care sa alimenteze autobuzele din Kuala Lumpur (Malaezia).

Biocombustibili Prof. dr. ing. Ioan Vida-Simiti

În loc de concluziiCresterea poluării aerului datorată gazelor cu efect de seră, în principal rezultate din trafic

a determinat o îngrijorare generală la nivel mondial. Rezultatul a fost o preocupare tot mai mare la nivel international, ceea ce determină starea autoritătile nationale să ia măsuri în scopul de a rezolva problemele de mediu cauzate de utilizarea combustibililor fosili. În acest sens, au fost elaborat o serie de portofolii naionale de acte legislative, nu numai în statele membre ale UE, ci în toată lumea. Această abordare juridică include, de asemenea, o serie deacorduri legislative internationale adoptate cu scopul de a reduce poluarea aerului rezultată din folosirea de combustibili traditionali în zonele cu trafic urban intens, în întreaga lume. Astfel, utilizarea energiei regenerabile, care include biodieselul, rămâne o optiune de valoare, cu perspectivă bună în practică, în ciuda costurilor de productie ridicate.Articol bibliograficBiodieselul – o Reală SoluŃie pentru Reducerea PoluăriiAerului ?ODAGIU Antonia*, I. OROIAN, Sonia SANĂ, D.I. VÂRBAN, P. BURDUHOSUniversitatea de StiinŃe Agricole si Medicină Veterinară Cluj – Napoca, Facultatea de Agricultură, Str. Mănăstur nr. 3 – 5,400372 Cluj – Napoca, Romania