mogucnosti koriŠcenja algi za dobijanje bio-goriva (metana, etanola i biodizela)

10
Tara, 11 – 15. septembar 2006. 1 MOGUĆNOSTI KORIŠĆENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA) Nenad Nikolić NVO "LOKALNA AGENDA 21 za Kostolac-OPŠTINA" Kostolac Jovica Veljučić Kerčulj, P.D. "TE-KO Kostolac" d.o.o. Kostolac Kristina Crnoseljanski, JP "Srbija Šume- Severni Kučaj" Kučevo; Požarevac Abstrakt Današnji svet suočen je sa smanjenjem energetske sigurnosti koja je prouzrokovana političkom destabilizacijom i elementarnim nepogodama naftom bogatih regiona. Da bi obezbedile rasteću tražnju za energentima i dostigli što veći stepen energetske nezavisnosti, razvijene države se sve više se okreće svojim (alternativnim) izvorima energije. Promenom svoje politike prema alternativnim izvorima energije. One u istom momentu rešavaju i problem globalnog zagrevanja, za koje su ustanovile da ono nije samo ekološki, već zbog povećanih potreba za energijom nastalim kao posledica ove pojave i energetski problem, što dovodi do destabilizacije makroekonomije države i smanjenaj životnog standarda potrošača (što se već odvija u SAD). Ovde treba dodati i obaveze smanjenja emisije gasova staklene bašte proistkle iz Kjoto protokola, i formiranje berze gasova prouzrokivača globalnog zagrevanja što daje još dublju ekonomsku dimenziju problemu globalnog zagrevanja (trenutna cena 1 t CO2 iznosi oko 50$ na berzi). Iz gore navedenih razloga se u svetu, a i kod nas svakodnevno niču nova postrojenja za proizvodnja biogoriva, čime se stvara sasvim nova energetska industrija. Rastom ove nove industrije povećava se i tražnja za sirovina za proizvodnju biogoriva. Dansnja proizvodnja sirovovina za proizvodnju bio-goriva uglavnom se oslanja na ratarske kulture, čija celokupna proizvodja i kvalitet nemože da zadovolji potrebe novonastale industrije. Stoga je potrebno okrenuti se alternativnim izvorima bio-gorivia, kao što su alge, koje daju veće količine sirovina po jedinici površine, i koje uz upotrebu biotehnologije (selekcije i genetskog inšenjeringa) mogu u potpunosti ispuniti uz potrebene kvaltete i količine za novonastalu industriju. 1. UVOD Nafta je osnovni pokretač današnje civilizacije - bez nje sve bi stalo. Samo transport koji je centralni kohezivni segmenat današnjeg društva i koji svakodnevno pokreće svetsku ekonomiju troši ukupno 97% energije koja potiče od nafnih derivata. Bez nafte hrana i drugi proizvodi se nebi mogli brzo prevesti iz mesta u mesto, ljudi bi manje putovali, a svet koji danas poznajemo bi nestao. Prema sadašnjem nivou potrošnje naftenih derivata stručnjaci su procenili da će svetske rezerve nafte nestati za 30 do 40 godina.Stoga smatraju da je već danas potrebno da se svet okrene alternativnim izvorima, koji bi mogli u potpunosti zameniti naftne derivate.. Povećana svesnost o smanjenjenju rezervi nafte, naročito posle energetske krize sedamdesetih godina prošlog veka, među prvima je podstaklo Ministarstvo Energetike Sjedinjenih Američkih Država (DOE), da 1978. god. pokrenule projekat istraživanja mogućnosti dobijanja biogoriva iz algi , „Aquatic Species Program“. U okviru ovoga projekta do 1982. god. rađeno na dobiijanju vodoniika uz pomoć algi. A sa početkom osamdesetih ovaj program je preorjentisa na proizvodnju biogoriva iz algi.

Upload: nenad-nikolic

Post on 27-Oct-2015

148 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Današnji svet suocen je sa smanjenjem energetske sigurnosti koja je prouzrokovanapolitickom destabilizacijom i elementarnim nepogodama naftom bogatih regiona.Da bi obezbedile rastecu tražnju za energentima i dostigli što veci stepen energetskenezavisnosti, razvijene države se sve više se okrece svojim (alternativnim) izvorima energije.Promenom svoje politike prema alternativnim izvorima energije. One u istom momenturešavaju i problem globalnog zagrevanja, za koje su ustanovile da ono nije samo ekološki,vec zbog povecanih potreba za energijom nastalim kao posledica ove pojave i energetskiproblem, što dovodi do destabilizacije makroekonomije države i smanjenaj životnogstandarda potrošaca (što se vec odvija u SAD).Ovde treba dodati i obaveze smanjenja emisije gasova staklene bašte proistkle iz Kjotoprotokola, i formiranje berze gasova prouzrokivaca globalnog zagrevanja što daje još dubljuekonomsku dimenziju problemu globalnog zagrevanja (trenutna cena 1 t CO2 iznosi oko 50$na berzi).Iz gore navedenih razloga se u svetu, a i kod nas svakodnevno nicu nova postrojenja zaproizvodnja biogoriva, cime se stvara sasvim nova energetska industrija.Rastom ove nove industrije povecava se i tražnja za sirovina za proizvodnju biogoriva.Dansnja proizvodnja sirovovina za proizvodnju bio-goriva uglavnom se oslanja na ratarskekulture, cija celokupna proizvodja i kvalitet nemože da zadovolji potrebe novonastaleindustrije. Stoga je potrebno okrenuti se alternativnim izvorima bio-gorivia, kao što su alge,koje daju vece kolicine sirovina po jedinici površine, i koje uz upotrebu biotehnologije(selekcije i genetskog inšenjeringa) mogu u potpunosti ispuniti uz potrebene kvaltete ikolicine za novonastalu industriju.

TRANSCRIPT

Page 1: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

Tara, 11 – 15. septembar 2006. 1

MOGUĆNOSTI KORIŠĆENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

Nenad Nikolić NVO "LOKALNA AGENDA 21 za Kostolac-OPŠTINA" Kostolac Jovica Veljučić Kerčulj, P.D. "TE-KO Kostolac" d.o.o. Kostolac

Kristina Crnoseljanski, JP "Srbija Šume- Severni Kučaj" Kučevo; Požarevac

Abstrakt

Današnji svet suočen je sa smanjenjem energetske sigurnosti koja je prouzrokovana političkom destabilizacijom i elementarnim nepogodama naftom bogatih regiona.

Da bi obezbedile rasteću tražnju za energentima i dostigli što veći stepen energetske nezavisnosti, razvijene države se sve više se okreće svojim (alternativnim) izvorima energije. Promenom svoje politike prema alternativnim izvorima energije. One u istom momentu rešavaju i problem globalnog zagrevanja, za koje su ustanovile da ono nije samo ekološki, već zbog povećanih potreba za energijom nastalim kao posledica ove pojave i energetski problem, što dovodi do destabilizacije makroekonomije države i smanjenaj životnog standarda potrošača (što se već odvija u SAD).

Ovde treba dodati i obaveze smanjenja emisije gasova staklene bašte proistkle iz Kjoto protokola, i formiranje berze gasova prouzrokivača globalnog zagrevanja što daje još dublju ekonomsku dimenziju problemu globalnog zagrevanja (trenutna cena 1 t CO2 iznosi oko 50$ na berzi).

Iz gore navedenih razloga se u svetu, a i kod nas svakodnevno niču nova postrojenja za proizvodnja biogoriva, čime se stvara sasvim nova energetska industrija.

Rastom ove nove industrije povećava se i tražnja za sirovina za proizvodnju biogoriva. Dansnja proizvodnja sirovovina za proizvodnju bio-goriva uglavnom se oslanja na ratarske kulture, čija celokupna proizvodja i kvalitet nemože da zadovolji potrebe novonastale industrije. Stoga je potrebno okrenuti se alternativnim izvorima bio-gorivia, kao što su alge, koje daju veće količine sirovina po jedinici površine, i koje uz upotrebu biotehnologije (selekcije i genetskog inšenjeringa) mogu u potpunosti ispuniti uz potrebene kvaltete i količine za novonastalu industriju.

1. UVOD

Nafta je osnovni pokretač današnje civilizacije - bez nje sve bi stalo. Samo transport koji je centralni kohezivni segmenat današnjeg društva i koji svakodnevno pokreće svetsku ekonomiju troši ukupno 97% energije koja potiče od nafnih derivata. Bez nafte hrana i drugi proizvodi se nebi mogli brzo prevesti iz mesta u mesto, ljudi bi manje putovali, a svet koji danas poznajemo bi nestao.

Prema sadašnjem nivou potrošnje naftenih derivata stručnjaci su procenili da će svetske rezerve nafte nestati za 30 do 40 godina.Stoga smatraju da je već danas potrebno da se svet okrene alternativnim izvorima, koji bi mogli u potpunosti zameniti naftne derivate..

Povećana svesnost o smanjenjenju rezervi nafte, naročito posle energetske krize sedamdesetih godina prošlog veka, među prvima je podstaklo Ministarstvo Energetike Sjedinjenih Američkih Država (DOE), da 1978. god. pokrenule projekat istraživanja mogućnosti dobijanja biogoriva iz algi , „Aquatic Species Program“. U okviru ovoga projekta do 1982. god. rađeno na dobiijanju vodoniika uz pomoć algi. A sa početkom osamdesetih ovaj program je preorjentisa na proizvodnju biogoriva iz algi.

Page 2: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

FORUM KVALITETA

2 Tara, 11 – 15. septembar 2006.

Kako alge (mikroalge) usvajaju oko 97% CO2 iz vodenog rastvora, pilot projekti u okviru „Aquatic Species Program“ –a su uspešno dokazali i njihove mogućnosti u smanjenjnju emisije gasova staklene bašte velikih emitera (termoelektrana,...), što bi daljim širenjem ovoga projekta dovelo do smanjivanja globalnog zagrevanja, prouzrokovanog korištenjem fosilnih goriva.

Ovog programa je pored ekonomske dobiti od proizvedenih sirovina i krajnjih produkata (bio-goriva) pokazao i postojanja novih ekonomskih dobiti koja su izražena kroz smanjenja taksi koje zagađvač plaća, a u zemalja potpisnica Kjoto protokola, prodajom svojih neiskorištenih kvota na berzi gasova staklene bašte.

Pored ekonomskih pogodnosti, države koje su se odlučile da podrže ovakav vid razvoja alternativnih oblika energije, samnuju svoju zavisnost od kalsičnih vidova tečnih i gasovitih energenata uz povećanu proizvodnju električe i toplotne energije, kao najčistijih vidova energije.

Iako uspešan, ovaj projekat nije ušao u širu praksu u SAD, iz razloga što se proizvodnja algi vršila u otvorenim bazenima, koja je automatski zavisila od klime, uticaja drugih (korovskih vrsta) algi, bolesti,..., i ostalih činioca koji su je svrstavali u rang ratarskih kultura. Imajući u vidu iskustvo iz SAD, vlade Francuske, Nemačkej i Japana su otpočele razvoje zatvorenih sistema proizvodnje algi u tzv. bioraktorima, ali ni oni nisu ušli u širu upotrebu zbog tadašnje visoke cene opreme za uzgajanje.

No kako sadašnji kvalitet sirovina dobijenih od ratarskih kultura a time i dobijenog biogoriva u većini slučajeva u potpunosti nedozvoljava standarde autoindustrije, ona se se zasad dodaju kao aditivi i mešaju sa klasičnim gorivima u malom procentu (biodizel).

Za razliku od njih alge imaju veću raznovrsnost proizvedenih ulja i masti (u zavisnosti od vrste i načina odgaivanja), koje uz sadašnji stepen razvoja biotehnologije i selekcije, moguće (kratkom vremenskom roku) selekcionisati u onakve hibride koje najviše odgovaraju u proizvodnji biogoriva.

Tabela 1: Hemiski sastav nekih algi izražen u procentima suve materije (%).

Vrsta Proteini Ugljenihidrati Masti-ulja Nukleinske kiseline

Scenedesmus obliquus 50-56 10-17 12-14 3-6

Scenedesmus quadricauda 47 - 1.9 -

Scenedesmus dimorphus 8-18 21-52 16-40 -

Chlamydomonas rheinhardii 48 17 21 -

Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22 4-5

Chlorella pyrenoidosa 57 26 2 -

Spirogyra sp. 6-20 33-64 11-21 -

Dunaliella bioculata 49 4 8 -

Dunaliella salina 57 32 6 -

Euglena gracilis 39-61 14-18 14-20 -

Prymnesium parvum 28-45 25-33 22-38 1-2

Tetraselmis maculata 52 15 3 -

Porphyridium cruentum 28-39 40-57 9-14 -

Spirulina platensis 46-63 8-14 4--9 2-5

Spirulina maxima 60-71 13-16 6-7 3-4.5

Synechoccus sp. 63 15 11 5

Anabaena cylindrica 43-56 25-30 4-7 -

Upotrebom biogoriva samo u transporu bi se značajno se smanjila emisija gasova staklene bašte, koja sada iznosi oko 25%.

Page 3: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

ELECTRA IV

Tara, 11 – 15. septembar 2006. 3

2. ALGE

Algea su fotositetski organizmi, koje putem fotosinteze (solarne energije), od ugljen dioksid i nutritienata (nitrita, nitrata, fosfata,...) iz vode stvaraju talus (biomase) i visoko vredne materije.

U sastavu biomase algi nalaze se tri glavne komponete: ugljenihidrati, proteini i prirodna ulja.

2.1. Uzgajanje algi

U svetu postoji preko 150 000 vrsta algi, od kojih prema istraživanjima Ministarstva Energetike SAD (DOE) u okviru „Aquatic Species Programa“ ,samo 300 vrsta algi moguće odmah iskoristiti u komercijalnoj proizvodnji.

Najveći broj vrsta algi koje se mogu naći kod nas, a moguće ih je koristiti u komercijalnoj proizvodnji spadaju u grupe: • Diatoma (Bacillariophyceae). Ove alge su dominantne u fitoplakntonu okeana, ali se mogu naći i

u slatkim vodama i na mestima mešanja slatke i slane vode. One skladište uglenik u formi prirodnih ulja ili ugljenohidratnog polimera - Crisolaminarina .

• Zelene alge (Chlorophyceae). One se najviše nalaza u slatkoj vodi. Mogu se pojaviti kao jednoćeliske ili kao kolonije. Zelene alge su evoluciono praroditelji današnjih modernih biljaka. One skladište ugljenik u vidu ugljenohiidratnog polimera poznatog kao skrob. A ulje mogu da proizvodu u posebnim uslovima.

Da bi smanjili širinu rada u daljem delu teksta, sve vrste alge koje se koriste u proizvodnji biogoriva možemo svrstati u grupu mikroalgi.

Mikroalge su naj primitivnije forme biljaka. Iako je mehanizam fotosinteze sličan višim biljkama, zbog njihove jednostavnije strukture one efikasnije konvertuju solarnu energiju od mlađih biljnih vrsta.

Mikroalge se uzgajaju u vodenoj suspenziji, iz koje veoma efikasno koriste vodu, CO2 i nutriente. Iz ovih razloga, su sposobne da proizvode i do 30 puta više ulja po površini zemljišta upoređujući sa klasičnim ratarskim uljaricama.

Tabela 2. Proizvodnja ulja i biodizela po jedinici površine u SAD.

Biljka Alge Kokosov orah Jatropha Uljana

repica Suncokre

t Soja

lb. ulja/acre 6,757 2,070 1,460 915 720 450

Galona biodiesela/acre 700 285 201 126 99 62

(lb. – funta=0,453 kg; acre= 0,405 ha; galon=3,785 l )

Samo uzgajanje algi možemo podeliti u dva sistema: • Uzgajanje algi na otvorenom prostoru u bazenima. • Uzgajanje algi u zatvorenim sistemima – fotobioreaktorima.

2.1.1. Uzgajanje mikroalgi na otvorenom prostoru

1960 godine, Osvald i Glouke su predstavili konceptualnu tehno-ekonomsku analizu „Biološka transformacija solarne energije“, u kojoj su predložili korištenje velikih bazena-jezera u obliku trkačkih staza za uzgoj mikroalgi na hranljivoj podlozi napravljenoj od otpadnih voda, a zatim biomasu algi putem anaerobnog vrenja pretvorili u biogas (metan,...). Metan bi se putem generatora pretvarao u elektičnu energiju, a dobijeni izduvni gasovi koji sadrže CO2 bili bi vraćeni u jezero, da bi pomogli proizvodnju algi.

Page 4: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

FORUM KVALITETA

4 Tara, 11 – 15. septembar 2006.

Slika 1. Uzgajanje algi na otvorenom prostoru u bazenima

U poslednjih četrdest godina urađen je veliki broj pilot projekata sa ovom ili sličnim sistemima za uzgoj mikroalgi i proizvodnju goriva je napravljen u SAD. Ali su do danas, najčešće ispitivani sistemi koji koriste jezera za proizvodnju mikroagi. Ovi sistemi se isovremeno koriste kao aerobni prečistači kanalizacionih i drugih otpadnih voda, uz korištenje CO2 iz termoelektrna ili toplana. U ovom postupku, mikroage obezbeđuju potreban - rastvoren kiseonik u vodi, potreban bakterijama za aerobnu razgranju ostale organske materije u bazenu. (Šema 1.)

Šema 1. Princip rada prečistača.

Veliki nedostatak ove tehnologije je relativno mala količine sirovine koje se dobija po jezercu, što povači povećanje broj jezera, a sa time i veće površine zemljišta potrebnih za proizvodnju. Zanjim je i visoka cena uklanjanja ćelija algi iz jezerske tekućine, kao i kontaminacija jezera drugim vrstama algi. Ali zbog najniže izgradnje i početnih investicija ovaj sistem je najprisutniji.

2.1.2. Uzgajanje algi u zatvorenom sistemu – fotobioreaktorima

Zbog velikih teškoća u obrzbeđivanj visoke produktivnosti na otvorenom prostoru ( klimatskih uslova, inteziteta svetla, „kontaminacijie korovskim vrstama algi“ (koje naseljavaju bazene), kao i potreba za

Page 5: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

ELECTRA IV

Tara, 11 – 15. septembar 2006. 5

velikim površinama, naučnici su počeli da razvijaju nove – zatvorene sisteme za uzgoj mikroalgi. Naročiti uspeh u ovakvom uzgoju mikroalgi imali su naučnici koje su podržali vlade Japana, Nemačke, i Francuske koje su u startu napustile sistem uzgajanja na otvorenom prostoru i uložile značajnu količinui novca u zatvorene sisteme uzgajanja algi - fotobioreaktorima.

Danas postoje mnogobrojni tipovi fotobioreaktora su preloženi ili se već koriste u uzgoju mikroalgi. Načešći su vertikalni ili horizontalni cevni ( sl.2. i sl.3.), spiralni (sl 4.)i nagnutni ili horizontalni tanki paneli (sl.5.)

Slika 2-5. Tipovi fotobioreaktora.

Kritični deo u dizajniranju fotobioreaktora je osvetljenje, tačnije kako su mikroalge fotosintetski organizmi, za njihov pravilan rast i razvoj, potrebna im je što veća površina sa što boljem osvetljenjem. Kao rezultat rešavanja ovog problema, cevi se nakrivljuju, paneli tanje, a u novje vreme ubacuju neonska svetla i optički kablovi unutar panela, kako bi alge dobile što više svetlosti (Slika 6.).

Slika 6. Tipovi veštačkog osvetljenja fotobioreaktora.

Page 6: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

FORUM KVALITETA

6 Tara, 11 – 15. septembar 2006.

Bioreaktori su odlični prečistači otpadnih gasova. Oni smanjuju koncentraciju NOx za 85.9% (+/-2.1%); CO2 za 82.3% (+/-12.5%) u sunčanim danima i 50.1% (+/-6.5%) u oblačni i kišovitim danima.

3. PROIZVODNJA BIOGORIVA IZ MIKROALGI

Kao i mnoge druge dobre ideje ( a mnoge od ovih koncepata su danas osnova u tenologiji obnovljivih izvora energije), koncept korištenja mikroalgi kao izvor goriva je mnogo stariji nego što mnogi ljudi misle. Ideja proizvodnje metana (biogasa) iz algi je predložena u ranim pedesetim godinama. Ovi rani istraživači imali su viziju procesa prerade otpadnih voda bogatim nutrientima (sa farmi, prehrambene industrije, kanalizaciona,...) bude pomoću mikroalgi, koje bi ih koristile kao sredinu za svoj razvoj i ishranu.

Ekonomija proizvodnje goriva iz algi zahteva (kao i svaka druga) kompletno iskorištavanje proizvedene biomase, u granicama mogućnosti. Da bi se to ostvarilo potrebno je najefikasnije iskombinovati sve opcije za dobijanje biogorivagoriva (biogasa, etanola i biodizela).

Najjednostavnija je proizvodnja metana (biogasa) i etanola putem organskog (metanskog i alkoholnog) vrenja u digestorima, dok je proizvodnja biodizela znatno komplikovanija.

Pojedine kombinacije u proizvodnji goriva omogućavaju i dobijanje visokovrednih nusprodukatata, kao što su visoko kvalitetna stočna hrana ili neki druga polazna komponenta za potrebe u biotehnologiji, farmaciji, hemiskoj industriji,...

Iz gore navedenih razloga mora se posvetiti posebna pažnja prilikom projektovanja sistema za proizvodnju bio-goriva iz algi.

3.1. Proizvodnja biodizela

Široko je rasprostranjeno mišljenje da je poreklo nafte u kreogenu, koji se lako pretvara u uljastu supstanciju pod uslovima visokog pritiska i temperature. Kreogen je nastao iz algi, biodegradisanih organskih jedinjenja, planktona, bakterija, biljaka,..., putem biohemiskih ili/i hemiskih reakcija kao što su diageneza ili katageneza. Nekoliko studija u kojima je sprovedena simulacija dobijanja kreogena iz organske materije dokazale su je ove tvrdnje .

Slika 7. Rudolf Dizel

Page 7: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

ELECTRA IV

Tara, 11 – 15. septembar 2006. 7

Ponalazač dizel motora Rudolf Dizel (sl.7), je u svojoj originalnoj zamisli napravio je motor sa pogonom na lokalno biljno ulje – dizel motor. On je to uradio da bi omogućio samostalnim majstorima kompeticiju sa većom industrijom.Tako je prvi dizel motor bio sagradjen sa pogonom na kikirikijevo ulje (koje se uglavnom sastoji od triglicerida).

Veliki deo prirodnih ulja stvorenih od uljarica je u formi triglicerida. Trigliceridi imaju dugačke lance masnih kiselina, zakačenih za glicerol.

U okviru projekta „Aquatic Species Program“ dokazano je da pojedine vrste algi mogu da proiyvedu i do 60% ulja od svoje ukupne težine.

Ekstrakcija ulja iz algi je slična ekstrakciji ulja iz soje i može se uraditi sličnim procesima. Najlakše se ulje iz algi ekstrahuje tako što se prvo pasta od algi, koja se zatim meša sa heksanom (ugljovodonikom dobivenom iz benzina), a zatim se njihovom destilacijom dobija ulje.

Nusprodukti dobijanja ulja od algi se kasnije mogu koristiti kao sirovina u prizviodnji alkohola, biogasa, organskih đubriva ili za druge potrebe .

Dobiveno ulje se kroz proces transesterifikacije pretvara u bidizel. Ovo je prosta hemiska reakcija koja se odvija u četiri stepena:

1. Mešanje metanola sa natrijumhidroksidom dobija se natrijum-metoksid

2. Mešanje natrijum-metoksida sa uljem

3. Dozvoliti da se reakcija odvija bar osm sati

4. Odvajanje glicerola od biodizela.

Šema 2: Dobijanje biodizela

Na kraju ove reakcije od ukupne količine ulja dobija mo 86% biodizela, 9% glicerina, 4% alkohola i 1% đubriva.

Američki strucnjaci su tokom rada na ASP-u, ustanovili 1995. god. da bi cena biodizela dobijena iz algi iznosila između 1.40 – 4.40$ po glaonu (što iznosi oko 4,5 l), čime smatramo da je njena iako primitivna proizvodnja u današnje vreme opravdana.

3.2. Proizvodnja etanola

Etanol nije novo gorivo u automobilskoj industriji. Tako je tokom druge polovine 19 veka etanol je bio glavno lako gorivo u autoindustriji. Smanjenje njegove upotrebe pocelo je tokom građanskog rata u americi kada je vlada uvela taksu na etanol, za potrebe rata, tako se nije mogao takmičiti sa drugim vrstama goriva.

Njegovo korištenje ponovo je postalo aktuelno 1908 godine, kada je Henri ford napravio svoj čuveni T-Model, koji je radio na mešavinai etanola i benzina, nazivajući ga gorivom budućnosti. Prohibicija

Page 8: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

FORUM KVALITETA

8 Tara, 11 – 15. septembar 2006.

(1919.) je zaustavila dalje širenje etanola kao goriva, ali se on ponovo vratio na velika vrata za vreme drugog svetskog rata. Posle energetske krize sedamdesetih godina prošlog veka, ponovo je povećano interesovanje za etanol, koje se manje ili više zadržalo do početka 21. veka.

Tokom svog ovog vremena, zbog svoje prisutnosti, razvijala tehnologija proizvodnja etanola iz celuloze. Sam proces dobijanja celuloze možemo podeliti u četiri dela.

1. Pretretman – da bi napravili celulozne komponete više dostupne za razgradnju i odvojili sve strane materije koje bi mogli da ugroze sledeće procese proizvodnje.

2. Hidroliza – razlaganje polimera celuloze na prostije šećere uz pomoć kiselina ili enzima.

3. Fermentacija šećera sa pet ili šest ugljenikovih atoma u etanol pomoću mikoorganizama – kom.

4. Destilacija kom-a I prikupljanje dobivenog etanola

Ostatak materije

Šema 3. Šema dobijanja etanola iz algi.

Etanol dobijen od biomase prilikom sagorevanja u motorima stvara 90% manje CO2 od benzina (glavnog uzročnika globalnog zagrevanja) i 70% manje SO2 (glavnog uzročnika kiselih kiša). Cena proiyvedenog etanola iznosi oko 0,15$/galon (4,5litara).

3.3. Proizvodnja biogasa i električne energije

Tehnološki postupak anaerobnog vrenja nespada u novije energetske tehnologije valorizacije biomase. Prvi opis proizvodnje biogasa dao je Aleksandro Volta 1776. godine. Prvo postrojenje

koje je davalo biogas za svsishodno korišćenje biomase konstruisao je 1890. godine Donlad Kameron iz Ekstera (Engleska). Postrojenje je prečišćavalo kanalizacionu vodu i anaerobnim vrenjem organskih otpadaka, stvaralo biogas (mesavina metana, ugljendioksida, ...). Dobijeni gas korišten je kao enegent za uličnu rasvetu.

Dans se tehnologije za proizvodnju biogasa su sve prisutnije u svetu kao prečistači otpadnih voda bogatih organskom materijom (otpadne vode sa farmi, kanalizacija, prehrambena industrija,...).

Na ovaj sistem moguce je veoma lako nadograditi gore navedene sisteme za proizvodnju algi.

Metansko (anaerobno) vrenje predstavlja osnovu tehnološkog procesa dobijanja biogasa. Sam proces metanskog vrenja vrši se u posudama koje se nazvaju digestori.

U zavisnosti od kvaliteta i količine supstrata, mi vršimo izbor tehnoloških procesa metanskog vrenja, kako bi se postigao što bolji rezultat sa visokim stepenom iskorišćenja organske materije i zadovoljavajućim prinosom i kvalietom biogasa.

Page 9: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

ELECTRA IV

Tara, 11 – 15. septembar 2006. 9

Šema 4. Proces proizvodnje biogasa i njegovo korištenje za proizvodnju energije

Hemiski gledano biogas se sastoji iz metana (55-70 i više %), ugljendioksida (27-44%) i ostatak vodonika, vodoniksulfida i ugljenmonoksida.

Biogas koji nastaje pri anaerobnoj razgradnji organske materije predstavlja vlažnu, zaprljanu korozivnu smešu koja sadrži korozivne, toksične i zagišljive komponente te ga je neophodno prečistiti pre uptrebe čime se povećava njegova energetska moć.Sam proces počinje odmah posle izlaska gasa iz digetora provlačenjem kroz razne prečistače. U okviru procesa prećišćavanja može se odstraniti i CO2 koji se može dalje komercijalno pakovati u boce i suvi led, ili pak ponovo koristiti za proizvodnju algi.

Ovako prečišćen biogas sa velikim procentom metana (preko 90%), smatramo da je najbolje koristiti u gorivim ćelijama za dobijanje elektrićne i toplotne energije. Interesantno je da kao produkt oksidacije biogasa u gorivim ćelijama dobijamo vodu i ugljendioksid, koji ponovo možemo da iskoristimo u proizvodnji algi, čime dobijamo energetsko postrojenje sa nultom emisijom gasova staklene bašte – zero polution.

Kao ostatakproizvodnje bio gasa ostaje anaerobno prevreli mulj i tečnost od kojih daljnijim tretmanom obezvodnjavanja mulja dobijamo visoko kvalitetno organsko djubrivo, a izbistravanjem tečnosti kvalitetnu podlogu za proizvodnju algi, čime bi se u potpunosti zatvorio proizvodni krug.

4. ZAKLJUČAK

Proizvodnja biogoriva iz algi ima veliki potencijal, koji se može ostvariti boljom biotenologijom i daljnjim razvojem tehnologije dobijanja biogoriva.

Ova “nova” tehnologija, kao i mnoge druge dobre ideje - tehnologije, zbog neznanja i nezainteresovanosti odgovornih lica, još uvek nije zakucala na naša vrata.Čime je naša zemlja osuđena na dugoročnu energetsku zavisnost (milost) od drugih.

LITERATURA:

[1] Gaćeša S., Vrbaški Lj., Baras J.,Knežić L.,Klašnja M., Zdanski F.,;BIOGAS proizvodnja i primena; 1985. Novi Sad

[2] Gaćeša S., Klašnja M.,;Tehnologija vode i otpadnih voda;1994 Beograd

[3] Pravdić V.,; Gorivni elemenit; TEHNIČKA ENCIKLOPEDIJA, Jugoslovensko leksikografski zavod „Miroslav Krleža“. 20.II 1979.god.

[4] Taiganudes E.P.; BIOGAS, 1980.Singapore

Page 10: MOGUCNOSTI KORIŠCENJA ALGI ZA DOBIJANJE BIO-GORIVA (METANA, ETANOLA I BIODIZELA)

FORUM KVALITETA

10 Tara, 11 – 15. septembar 2006.

[5] Danielo O.;An algae-based fuel;Biofutur, br. 255 / maj 2005

[6] CALIFORNIA ENERGY COMMISSION; COSTS AND BENEFITS OF A BIOMASS-TO-ETHANOL PRODUCTION INDUSTRY IN CALIFORNIA, mart 2001.god.

[7] Sheehan J., Dunahay T., Benemann J., Roessler P.;A Look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae; jul 1998.god.

[8] Nikolić N., Veljućić-Kerčulj J., Crnoseljanski K.; Dobijanje biogasa iz putem „brzih digestora“ i mogućnost njegovog iskorišćavanja u gorivim ćelijama; Regionum II; maj 2005.god.

[9] Kerstetter J.D., Ph.D. Lyons J.K., Wheat Straw for Ethanol Production in Washington: A Resource, Technical, and Economic Assessment; septembar 2001.god.

[10] Deleracija o zaštiti životne sredine Kostolca sa okolnim naseljima; 17.X 2001.god. Nevladine organizacije „Lokalna Agenda 21 za Kostolac-OPŠTINA“; Glas proizvođaća, br.1229; od 6.X 2001.god. Kostolac

[11] Internet prezentacije

[12] Arhivska dokumentacija NVO“Lokalne Agende 21 za Kostolac-OPŠTINA“ iz Kostolca