Biopaliwa 1 i 2 generacji

Biopaliwa 1 i 2 generacji czyli - trzcina cukrowa, kukurydza, rzepak, celuloza, biogaz, ...

Organizmy roślinne w procesie fotosyntezy kumulują energię słoneczną. W wyniku spalania, fermentacji tlenowej i beztlenowej, zgazowania lub estryfikacji  biomasy lub produktów jej rozkładu można przetworzyć zawartą w niej energię słoneczną na inne rodzaje energii - cieplną, elektryczną, a także paliwo.

Mamy dwa podstawowe typy biopaliwa: biodiesel - przetworzony chemicznie olej roślinny, oraz bioetanol - alkohol etylowy wyprodukowany z roślin w procesie fermentacji i destylacji. Obydwa paliwa mogą być stosowane w stanie czystym w odpowiednio przystosowanych silnikach lub wchodzić w skład mieszanki wraz z olejem napędowym lub benzyną.

Biopaliwa 1 generacji to rośliny uprawne, takie jak kukurydza, trzcina cukrowa, rzepak czy buraki cukrowe, z których produkuje się bioetanol (fermentacja alkoholowa) lub biodiesel (estryfikacja olejów roślinnych).

Biopaliwa 2 generacji to właściwie cała reszta. Ten szeroki termin obejmuje m.in. celulozowe resztki organiczne, mogące być uprawiane na nieużytkach niezdatnych dla innych upraw (słoma, wierzba energetyczna, miskant). Do tej kategorii zalicza się też biogaz oraz proces upłynniania biomasy, w którym jest ona najpierw zgazowywana, a gaz następnie wykorzystuje się do produkcji paliwa.

Spalanie wysuszonej biomasy jest korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych. Rośliny nie tylko nie zawierają siarki czy metali ciężkich, tak powszechnych np. w węglu czy ropie, ale też, w teorii, spalanie biomasy nie powoduje zwiększenia się ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Rośliny rosnąc "wyciągają" dwutlenek z atmosfery, który potem, spalając je, wpuszczamy do atmosfery w tej samej ilości, po czym sadzimy nowe rośliny, które znowu wyciągną z atmosfery tę samą ilość dwutlenku węgla. I tak w kółko. W sumie bilans emisji CO2 jest zerowy. Można sobie nawet wyobrazić sekwestrację dwutlenku węgla ze spalanej biomasy, co mogłoby pozwolić na ujemną emisję CO2. Szacowany potencjał energetyczny biomasy to całkiem sporo - 5000 GW.

Ilość produkcji biopaliw

Rys. Produkcja biopaliw w milionach baryłek dziennie, dla porównaniu światowe wydobycie ropy to 75 milionów baryłek.

Z pozyskiwaniem energii z biomasy są jednak pewne problemy. Po pierwsze uprawa roślin, szczególnie biopaliw 1 generacji, jest związana z wydatkowaniem energii na maszyny rolnicze, nawozy, zbieranie, transport i przetwarzanie (szczególnie energochłonne np. w przypadku produkcji etanolu z kukurydzy). Niektóre opracowania naukowców wskazują, że w pozyskanie jednostki energii z biopaliw 1 generacji trzeba włożyć niewiele mniejszą energię z paliw kopalnych - EROEI procesu niewiele przekracza 1 (a nawet może być mniejsze od 1), czyli de facto jest to przemalowywanie czarnej energii z paliw kopalnych na zielony kolor bez korzyści energetycznych. Pozytywnym wyjątkiem jest tu uprawa w Brazylii trzciny cukrowej, która zamienia w biomasę 2% energii słonecznej, daje wysokie plony i dla przetworzenia w paliwo nie wymaga wiele energii, przez co ma EROEI na poziomie 7-12, a emisje CO2 są ograniczone o ponad 80% względem ropy. Już 50% paliwa dla samochodów osobowych pochodzi z produkowanego z trzciny cukrowej etanolu, a wykorzystuje pod to jedynie 1% areału uprawnego.

Czytaj więcej o produkcji biopaliwa w Brazylii ang .

Emisje dwutlentku węgla

Rys. Emisja CO2 dla biopaliw 1 generacji w porównaniu z paliwami kopalnymi. Emisje są niewielkie jedynie dla upraw trzciny cukrowej w tropikach.

Dodatkowym problemem jest emisja CO2 związana z karczowaniem lasów, osuszaniem torfowisk i ogólnie przygotowaniem gleby pod uprawę. Szacuje się, że w Europie czy USA, oszczędności emisji z biopaliw dopiero po blisko 100 latach kompensują wyzwolony z gleby dwutlenek węgla. Dla Brazylii, w przypadku upraw zakładanych na obszarze cerrado (brazylijskiej sawanny), kompensują się po 17 latach, a w przypadku karczowania dżungli tropikalnej czy osuszania torfowisk okres ten także w Brazylii rośnie do ponad 100 lat.

Raporty naukowe, a także Banku Światowego i OECD stwierdzają, że uprawa roślin pod biopaliwa, szczególnie w USA i Europie nie rozwiązuje ani kwestii emisji CO2, ani problemu braku paliw, nasila za to kryzys żywnościowy. Biopaliwa dają dziś ekwiwalent 1.5 miliona baryłki/dzień, a już, jak szacuje Bank Światowy, zajmując grunty rolne i zastępując uprawy żywnościowe, spowodowały 75% ostatniego dramatycznego wzrostu cen żywności o kilkadziesiąt procent, wpychając dziesiątki milionów ludzi w biedę i dramatycznie obniżając poziom życia setek milionów. Aby wyprodukować etanol na jedno tankowanie baku, trzeba zużyć ilość kukurydzy, pozwalającą na zapewnienie jedzenia dla jednego człowieka przez cały rok. Dalszy wzrost areału pod biopaliwa oznaczałby katastrofę żywnościową. Produkcja biopaliw oznacza też zwiększenie presji na zasoby wodne - produkcja 1 litra biopaliw wymaga zużycia 9000 litrów wody.

W Polsce, aby pozyskiwać 20% energii z biomasy (np. przez uprawę kukurydzy), należałoby obsiać nią 10% powierzchni Polski (30 000 km2), co wymagałoby 25% całości powierzchni rolnej (120 000 km2).

Biopaliwa 1 generacji, poza trzciną cukrową w tropikach, nie sprawdziły się. Jeśli już chcemy z nich korzystać, to, zamiast produkować je w Europie lepiej jest importować je z Brazylii, nawet z uwzględnieniem transportu.

Pewnym rozwiązaniem w przyszłości mogą być biopaliwa 2 generacji, jednak jest to wciąż technologia o ograniczonej skali zastosowania, zwykle droższa i bardziej skomplikowana technicznie. Potencjał tego typu paliw jest tez dość mały w porównaniu z biopaliwami 3 generacji, produkowanymi z alg.

 Porównanie biopaliw

Rys. Porównanie cech biopaliw.

Czytaj więcej o bioenergii ang .

Czy wiesz, że algi mogą stać się źródłem paliwa? Przeczytaj następny artykuł: Biopaliwa 3 generacji (algi).

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto