Kierunki rozwoju produkcji paliw niszowych

wydany w Czysta Energia – 2010-12
  DRUKUJ

 

Ten artykuł jest dostępny dla wszystkich.
Zapotrzebowanie na olej napędowy ciągle wzrasta. W każdym sektorze gospodarczym zarówno transport, jak i ciężkie prace w terenie wykonywane są przez monstrualne maszyny wymagające użycia produktów ropopochodnych do ich zasilania.
 
Produkcja biopaliw płynnych do silników wysokoprężnych oparta jest na konwersji oleju roślinnego do estrów metylowych, w Polsce głównie oleju rzepakowego. Analizując dalej całą technologię produkcji, począwszy od wytłoczenia poprzez estryfikację i rafinację produktu poreakcyjnego, można zaobserwować pewną niedorzeczność, a mianowicie przerabianie wysokoenergetycznego paliwa płynnego na „to samo”. Koszty związane z estryfikacją olejów rzepakowych, zdaniem autora, są zbędne, gdyż czysty olej sam w sobie jest atrakcyjnym paliwem do silników spalinowych. Należy również stwierdzić, że potencjał produkcyjny roślin oleistych uzależniony od powierzchni upraw i nie jest wystarczająco duży, aby zastąpić paliwa kopalne.
W Polsce obecnie produkcja rzepaku to ok. 1,2 mln ton rocznie na cele energetyczne, co w przybliżeniu przekłada się na 500 tys. ton oleju rzepakowego. Ilość ta wystarczy na pokrycie ok. 6% zapotrzebowania na olej napędowy, sięgającego prawie 9 mln ton rocznie. Należy również zwrócić uwagę na fakt, że jest to produkt rolniczy i najefektywniej będzie wykorzystany w tym sektorze działalności gospodarczej.
 
Paliwo dla rolnika 
 
W rolnictwie głównym kosztem produkcji jest zakup oleju napędowego, którego ceny wahają się w ciągu roku. Przemysł rolniczy, bo tak należy traktować tą dziedzinę działalności, opiera się na rocznym lub kilkuletnim planie strategicznym. Przy zmiennych cenach paliw trudno określić koszty związane z jego realizacją. Producenci maszyn rolniczych już dawno doszli do wniosku, że rolnik ma dużą szansę na swobodę energetyczną. Spełnia wszystkie niezbędne wymagania, a mianowicie jest producentem biomasy i ma zdolność do jej przetwarzania. Od wielu lat prowadzone są badania nad systemami zasilającymi silnika wysokoprężnego, umożliwiającymi pracę wyłącznie na oleju roślinnym. Z dotychczasowej wiedzy skorzystali inżynierowie firmy John Deere, którzy aktualnie testują prototypowe wersje ciągników rolniczych (16 maszyn eksploatowanych przez trzy lata) zasilanych wyłącznie czystym olejem roślinnym. Firma John Deere już dziś zdaje sobie sprawę z wymogów ekologicznych, które aktualnie są wyśrubowane dla samochodów osobowych, zwłaszcza w zakresie emisji spalin, a po pewnym czasie będą dotyczyć pojazdów rolniczych.    
W Polsce w okresie od 2004 do 2006 r. zaobserwowano wzmożone zainteresowanie rolników maszynami do wytwarzania biopaliw na własne potrzeby (estry metylowe). Wprowadzone na rynek urządzenia były wzorowane na tym pionierskim, wykonanym w PIMR w Poznaniu. Maszyny te miały zrewolucjonizować polskie rolnictwo z energetycznego punktu widzenia. Wytwarzanie biopaliw wymagało stosowania alkoholu metylowego, katalizatorów alkalicznych, ponadto powstający odpad glicerynowy w wyniku reakcji estryfikacji stanowił duże zagrożenie dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Dlatego dobrze się stało, że produkcja paliwa przez rolników na własne potrzeby nie udała się.
Producent rolny, zgodnie z obowiązującym prawem, ma możliwość wytwarzania biopaliw płynnych na własne potrzeby w ilości nieprzekraczającej 100 litrów na ha powierzchni gospodarstwa (jeżeli będzie spełniał wszystkie warunki prowadzenia tego typu działalności). Średni plon rzepaku z hektara to ok. 2,5-3 ton, co pozwala na wytworzenie ok. 1000 litrów oleju roślinnego. Teoretycznie 10% powierzchni uprawy obsianej rzepakiem uniezależni gospodarstwo od dostaw oleju napędowego.
Ciekawym kierunkiem rozwoju biopaliw płynnych w rolnictwie byłoby wytwarzanie oleju roślinnego jako czystego paliwa do zasilania maszyn rolniczych. Produkcja tego rodzaju paliwa jest bezodpadowa, ponieważ wytłoki rzepakowe są wysokobiałkowym (ponad 20% białka) dodatkiem do paszy treściwej przeżuwaczy. Wychodząc z teoretycznego założenia, że 10% powierzchni upraw rzepaku wystarczy na uniezależnienie rolnictwa od dostaw oleju napędowego, zapotrzebowanie na niego wynosiłoby ok. 1,6 mln litrów (16 mln ha upraw rolnych w Polsce).
Produkcja oleju roślinnego jest niezwykle prosta i bezpieczna, prasy ślimakowe do tłoczenia oleju nie wymagają dużego zaangażowania personalnego, a wydajność tego urządzenia zaczyna się od 6 kg oleju na godzinę. Najprostszy zestaw do produkcji oleju roślinnego to wydatek ok. 5000 euro. Jeżeli maszyny na olej roślinny będą ogólnie dostępne, a cena oleju napędowego nie przestanie rosnąć, nabycie takiego urządzenia będzie dobrym rozwiązaniem. W Instytucie Technologiczno-Przyrodniczym w Poznaniu prowadzone są prace nad mikroinstalacją do tłoczenia oleju roślinnego o wydajności 6-12 kg oleju na godzinę, spełniającego wymagania jakości stawiane przez firmę John Deere.
 
Biopaliwa z oleju posmażalniczego
 
Kolejnym ciekawym zagadnieniem jest produkcja biopaliw z oleju posmażalniczego i tłuszczów odpadowych. Już dawno dowiedziono, że estry metylowe z tych odpadów są porównywalne do estrów metylowych z oleju rzepakowego. Istnieją także przemysłowe rafinerie do ich wytwarzania, których problemem jest pozyskiwanie tego rodzaju surowca. Krajem pionierskim w wytwarzaniu biopaliw z tłuszczów odpadowych jest Austria, gdzie statystycznie otrzymuje się tam 5 kg/osobę oleju posmażalniczego rocznie. Dla porównania w Hiszpanii pozyskuje się ok. 3 kg/osobę, a we Francji 2,5 kg/osobę. W Polsce sytuacja jest nieco inna. Co prawda nie ma oficjalnych badań statystycznych określających ilość wytwarzania oleju posmażalniczego, ale szacuje się zbiór na poziomie ok. 10 000 ton rocznie, czyli w przeliczeniu na jednego mieszkańca ok. 0,28 kg/osobę.
Surowiec z ekonomicznego punktu widzenia jest niezwykle atrakcyjny pod warunkiem sprawnego i logistycznie dopracowanego systemu pozyskiwania. Źródłem jego wytwarzania są głównie lokale gastronomiczne i prywatne gospodarstwa domowe, czyli punkty o dużym rozproszeniu. Jak wynika z opinii jednej z firm zajmujących się skupem tych odpadów, atrakcyjnymi regionami do ich zbioru są duże miasta i regiony turystyczne. Co ważne, tego rodzaju odpady są niezwykle „cennym” surowcem. Punkty gastronomiczne oddają je do utylizacji, ale za określoną cenę, która jest ustalana w zależności od ilości ich wytwarzania.  Według wiedzy autora ceny oleju posmażalniczego z punktów gastronomicznych wahają się w granicach od 0,40 zł/kg do nawet 1,60 zł/kg. Po uwzględnieniu kosztów transportu i filtracji (odseparowanie wody, zanieczyszczeń stałych itp.) i tak ten surowiec odznacza się niższą ceną niż olej roślinny (prawie 3 zł/kg).
Teoretycznie szacuje się, że wielkość wytwarzania tłuszczów posmażalniczych osiąga poziom ok. 90 000 ton/rok, co w przeliczeniu na jednego Polaka daje ok. 2,5 kg rocznie, podobnie jak we Francji. Jednak zbiórka takich ilości będzie możliwa po uwzględnieniu gospodarstw domowych, w których tego rodzaju odpady są wprowadzane do ścieków. Podstawowym problemem przy utylizacji tego tłuszczu jest brak dostępu do punktów zbioru, a nawet skupu. Przykładowo po rodzinnym obiedzie przygotowanym we frytkownicy (ok. 3 litry oleju) olej trafia albo do śmietnika w butelce albo do kanalizacji. Poszukiwania punktu skupu tego rodzaju odpadu  np. na terenie Poznania, niestety, nie przyniosły efektu. Należałoby podjąć działania zarówno legislacyjne, jak i organizacyjne w tym sektorze w celu usprawnienia systemu pozyskiwania tego surowca z podwójną korzyścią.
 
Kierunki rozwoju paliw ciekłych
Zarówno w nauce, jak i w praktyce zaobserwowano dwa kierunki rozwoju paliw ciekłych do silników wysokoprężnych. Są to produkcja oleju roślinnego jako paliwa pędnego i utylizacja olejów posmażalniczych na drodze ich estryfikacji. W obu przypadkach w Polsce, zdaniem autora, pozostaje jeszcze dużo do zrobienia. W skrócie można powiedzieć, że brakuje logicznych przepisów umożliwiających tego typu działania. Przykładowo w rolnictwie produkcja oleju roślinnego z formalnego punktu widzenia jest równie trudna, a nawet niebezpieczna, jak wytwarzanie estrów metylowych.  Ponadto gotowym surowcem energetycznym jest olej posmażalniczy, jednak jego pozyskiwanie okazuje się niezwykle kłopotliwe. Brak punktów zbiorczych (kolektorów) do tego oleju nie pozwala na gromadzenie go w gospodarstwach domowych, a wytwarzany w restauracjach nie jest odpadem, tylko „cennym produktem”.

 dr inż. Wojciech Golimowski,

Instytut Technologiczno-Przyrodniczy Oddział Poznań

     Dofinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
Ten artykuł jest dostępny dla wszystkich

Z prenumeratą cyfrową lub papierową uzyskasz
bezpłatny dostęp do wszystkich treści.

Sprawdź ofertę prenumeraty

Zaloguj się  |  Prenumerujesz? – otrzymaj dostęp

Zobacz także

comments powered by Disqus