BioetanolBioetanol

Lenka SmržováVáclav Kos

Jakub Šťastný

Co je bioetanolBioethanol je ethanol vyrobený technologií

alkoholového kvašení* z biomasy

C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH

→ →

* alkoholická glykolýza = anaerobní rozklad mono- a disacharidů (sacharóza, maltóza, glukóza, fruktóza, manóza)

Z čeho se vyrábí…?Materiály jsou:• škrobové - kuřice, obilí a brambory.

• cukrové - cukrová třtina a cukrová řepa.

• odpadní - pšeničná sláma drcená, kukuřičné oklásky, odpad ze zeleně, smrkové dřevo, travní hmota, papír z odděleného domácího sběru

K čemu slouží, výtěžnost,+ x -, atd.

Využití:• vodnatý ethanol (95%) obsahuje vodu a slouží přímo jako náhražka

benzínu v automobilech s upraveným motorem• bezvodý (dehydrovaný) ethanol (min.99%), se mísí s běžným

palivem v poměru od 5 (E5) do 85 (E85) procent. Palivo E5 lze využívat v moderních motorech bez úpravy, směsi s vyšším procentem bioethanolu již vyžadují úpravu motoru, jaká se provádí u takzvaných vozidel na flexibilní palivo.

• také při výrobě ETBE (ethyl-tercium-butyl-ether), aditiva do konvenčního benzínu.

Teoretická výtěžnost:• 1 kg cukru → 0,65 l čistého etanolu

V praxi:• energetická výtěžnost 90 až 95 %• 1 litr bioetanolu výhřevností nahradí 0,64 litru benzinu

Klady a zápory:

+ ekologická čistota a antidetonační vlastnosti

- je schopnost vázat vodu a působit korozi motoru → odstranit přidáním antikorozních přípravků

Volvo XC60

Výroba„klasický způsob“- obilná biorafinérie CCB (Cereale com

biorafinery): využívá škrobnaté části rostlin; zpracování vlhkého kukuřičného zrna fruktózový sirup kvašení bioetanol.

nové způsoby

biorafinerie typu LCF (Lignocellulose Feedstock Biorafinery): využívají suchou biomasu a odpady celulózní a lignocelulózní

zelené biorafinérie GBR (Green BioRefinery): zpracovávají trávy a víceleté pícniny

využívají fyzikálně chemické procesy, konkrétně fermentační procesy rozkládající celulózu na glukózu, hemicelulózy na pentosy (xylóza); konečnými produkty jsou např. bioetanol, fural, čistý lignin

biorafinerie (zelená) Havellandského typu: složitější způsob zpracování trávy; luční tráva s 19% obsahem sušiny se lisuje na hydraulickém lisu, přičemž vylisovaná šťáva obsahuje cca 5,5% sušiny a filtrační koláč 33%.

filtrační koláč – celulóza, škrob, hodnotná barviva, léčivé látky a další fenolické a polyfenolické látky

vylisovaná šťáva - cukry, proteiny, aminokyseliny, organické kyseliny, barviva, enzymy, suroviny pro výrobu léků a látky minerální [+ fermentačně (kyselina méčná, lyzin aj.)].

Schéma zelené biorafinerie Havellandského typu

Princip výrobního procesuTeoretický základ: hydrolýza odpadních hmot na bázi rostlinných tkání prováděná při teplotě 180 - 210°C a při tlaku 1,1 - 1,6 MPa v kyselém prostředí rozštěpení lignocelulózového komplexu přeměna celulózy na glukózové sacharidy a hemicelulóz na zkvasitelné hemicelulózové cukry

Vedlejšími produkty: surový lignin, fural a organické kyseliny.

získaný cukerný roztok zpracovává klasickým lihovým kvašením

Bioetanolová situace ve světě• USA - hlavní světový výrobce. Očekávaný rozsah (Svaz výrobců

etanolu v USA)výroby v roce 2007 byl 24,6 mil. m3 (17,22 mil. tun) proti roku 2006 s 18,6 mil. m3 (13,0 mil. tun).

Nejrozsáhlejší trh s etanolem na světě.

Údaje MZe USA: ↑ pěstební plochy kukuřice na 36,6 mil. ha = 316 mil tun zrna.

Plán vlády USA: spotřeba benzinu z ropy, (činí 136 mil. m3) (tj. 100 mil. tun), se sníží během příštích l0 let o 20 %.

US energetická agentura (EIA) předpokládá, že do roku 2017 se bude spotřebovávat jako pohonná látka asi 133 mil. m3 (93,1 mil tun) etanolu; náhrada za 84,7 mil. m3 (62,4 mil. tun) benzinu (5x více než dnes), že 90 % etanolu se bude vyrábět z kukuřičného zrna, kterého bude zapotřebí 310 mil. tun.(zbytek z celulózy)

Výroba etanolu v Brazílii by měla v roce 2007 dosáhnout

asi 20 mil. m3 (14 mil. tun) proti 18 mil. m3 (12,6 mil tun) v roce 2006.

To ovlivní zejména tyto tři faktory:

• Očekávaná rekordní sklizeň cukrové třtiny v sezóně 2007 – 2008.

• Nové továrny na zpracování cukrové třtiny už vyrábějí výhradně etanol.

• Nízké světové ceny cukru umožňují efektivní výrobu etanolu.

Kde uplatnit takové množství brazilského etanolu?

V Brazílii → konkurenceschopné ceny, zvýšení % povinného přimíchávání etanolu do pohonných hmot ze 23 na 25 %.

Evropa – předpoklad: v roce 2007 vzrůst na 4,1 mil. m3 (2,9 mil. tun) proti 3,4 mil. m3 (2,4 mil. tun) v roce 2006. Největší podíl

právě etanol jako pohonná hmota, která by měla dosáhnout v roce 2007 2,3 mil. m3 (1,6 mil. tun), zatímco v roce 2006 to bylo jen 1,6 mil. m3 (1,12 mil tun). Přírůstky výroby etanolu však nejsou rovnoměrně rozloženy mezi všemi evropskými státy.

Francie - očekávají největší přírůstky výroby etanolu, kde se v r. 2007 má vyrobit 0,7 mil m3 (0,5 mil. tun) za podmínek daňových výhod.

Španělsko - výroba bioetanolu mohla v roce 2007 vzrůst o l0 % a to je výrazně pomaleji než tomu bylo v předchozích

létech.

Německo - navýšení výroby etanolu v roce 2007 o dalších 0,1 mil. m3,(0, 7 mil. tun)

Asie - v roce 2007 nárůst na 7,6 mil. m3 (5,3 mil tun) ze 6,5 mil. m3 (4,6 mil. tun) v roce 2006. Příčiny malého nárůstu – omezené programy k výrobě etanolu ve většině zemí, vysoká cena surovin.

Indie – snaha o zavedení směrnice E-10 (10% etanolu + 90% benzinu), zatím zavedena jen směrnice E-5 jen ve 12 provinciích.

Thajsko - podle údajů Thajského svazu výrobců etanolu činí výrobní kapacita asi 0,8 mil. m3 (0,6 mil tun), ale možnosti odbytu jsou jen asi polovina, 0,4 mil. m3 (0,3 mil. tun). Thajský etanol také nedosahuje požadované kvality na světovém trhu a nedá se použít k výrobě nápojů a upravovat jako průmyslový alkohol.

Čína - výroba etanolu má podle oficiálních čínských údajů růst v příštích 5 létech každoročně asi o 1,2 mil m3 (0,84 mil. tun). S ohledem na napjatou bilanci zrnin v Číně se předpokládá, že nové lihovary budou spíše zpracovávat jiné suroviny jako je sladký čirok, kasava nebo cukrová třtina.

Bioetanol v ČR„tradiční“ – Rakousko-Uhersko a předválečná ČSR → podpora lihovarů

- 1932 zákon → 20% podíl v benzínové PH → přes 1 mil. hl (dnes cca 600 tis. hl) → 60% do PH

- I. a II. Svět. vál. náhrada jiných paliv - stagnace až do „dnešních dní“

do 2010 → podíl bioetanolu z celkové spotřeby paliv 3 % poté 5%

od 2010 → stabilizace produkce na 1,34 mil. hl – stát.garance výkupu (40 – 80 tis. ha obilovin a 15 tis ha cukrovky)

Výroba bezvodého bioetanolu v ČR dosáhla v roce 2006 0,015 mil. m3 (10 500 tun), na rok 2007 se počítalo s výrobou 0,1 mil. m3 (70 000 tun) (předpoklad 1 mil. tun cukrovky).

Legislativa v oblasti výroby a použití bioetanolu

• Směrnice 2003/30/EC, „na podporu použití biopaliv nebo dalších obnovitelný paliv v dopravě“.

• Vyhláška MPO 229/2004, kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti.

• ČSN EN 228 „Motorová paliva-Bezolovnaté automobilové benziny“.

• Zákon č. 92/2004 Sb., o ochraně ovzduší stanovuje povinnost přidávat biopaliva do minerálních paliv:

• Zákon č. 353/2003 Sb., o spotřebních daních podle §45 a §54 umožňuje, pokud minerální palivo obsahuje do 5% bioetanolu nebo do 15% ETBE, vrátit podle obsaženého množství bioetanolu příslušnou část spotřební daně na benzin

Použitá literatura1. http://www.chemagazin.cz/Texty/CHXVII_5_cl10.pdf2. http://www.vpagro.cz/files/articles/bioet.pdf3. http://biom.cz/clanky.stm?x=20169384. http://www.stary.biom.cz/sborniky/sb98PrPetr/sb98PrPetr_kunt.html5. http://biom.cz/clanky.stm?x=20169386. VÁŇA, Jaroslav: Biorafinerie - zařízení pro trvale udržitelný život na této planetě. Biom.cz

[online]. 2004-06-23 [cit. 2007-05-02]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=187626>. ISSN: 1801-2655

7. VÁŇA, Jaroslav: Trvale udržitelná výroba bioetanolu. Biom.cz [online]. 2006-05-02 [cit. 2007-05-02]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=1853105>. ISSN: 1801-2655.

8. Andersen,-M; Kiel,-P: Integrated utilisation of green biomass in the green biorefinery; Industrial-Crops-and-Products. 2000; 11(2/3): 129-137; ISSN: 0926-6690

9. Ohshima,-M.; Proydak,-N.I.; Nishino,-N.: Effect of addition of lactic acid bacteria or previously fermented juice on the yield and the nutritive value of alfalfa [Medicago sativa] leaf protein concentrate coagulated by anaerobic fermentation; Animal-Science-and-Technology (Japan). (Sep 1997). v. 68(9) p. 820-826; ISSN: 0918-2365

10. Starke,-Ines [Author]; Holzberger,-Anja [Author]; Kamm,-Birgit [Author]; Kleinpeter,-Erich [Reprint-author]: Qualitative and quantitative analysis of carbohydrates in green juices (wild mix grass and alfalfa) from a green biorefinery by gas chromatography/mass spectrometry; Fresenius'-Journal-of-Analytical-Chemistry. 2000; 367(1): 65-72; ISSN: 0937-0633

11. DIVIŠ, Josef: Biopaliva - poněkud odlišný pohled. Technický týdeník 25/2006 cit.2007-05-02. Dostupné z WWW: http://www.techtydenik.cz/detail.php?action=show&id=1754&mark=biopaliva

12. CHOTĚBORSKÁ, Pavla: Komplexní využití zemědělských surovin pro výrobu Bioetanolu, Disertační práce, 2003, VŠCHT Praha cit. 2007-05-02 Dostupné z WWW: https://www.vscht.cz/obsah/fakulty/fpbt/studium/absolventi/choteborska.pdf

13. http://www.cappo.cz/veletrh2004/cionova.html

Děkujeme za pozornost

Děkujeme za pozornost