PAGRINDIN ĖS BIODEGALŲ MOKSLINIŲ TYRIMŲ KRYPTYS

1. PAGRINDINĖS BIODEGALŲ MOKSLINIŲ TYRIMŲ KRYPTYS P.P.Janulis 2007 03 21

2. Problemos aktualumas • Pasirašius Kioto protokolą ir kitus su klimato kaita susijusius dokumentus, didelis dėmesys ES šalyse skiriamas energijos gamybai iš atsinaujinančių energijos išteklių, ypač transporto sektoriuje • Biodegalų gamybos plėtra ir jos sprendimų naujumas reikalauja išsamių mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros • Biodegalų gamybos plėtrą skatina šios priežastys: • senkančios iškastinio kuro, ypač naftos, atsargos ir todėl augančios jo kainosbei politinė priklausomybė • žemės ūkio produkcijos maisto reikmėms perteklius ES ir kitose išsivysčiusiose šalyse • socialinės problemos žemės ūkyje, kurias kelia augantis derlingumas ir ribota maisto produktų paklausa • kintanti proporcija tarp skirtingų kuro ir degalų rūšių

3. Naujos žaliavos biodyzelino gamybai • Augalinis maistinis aliejus: palmių, sojų, saulėgrąžų, sėmenų • Aliejus iš “naujų” sėklų: abisiniškos garstyčios, judra, kufėja (atogrąžų augalas) • Vienaląsčių aliejus: mielės, grybai, dumbliai • Genetiškai modifikuotų sėklų aliejus • Netinkamų maistui sėklų aliejus (jatrofos, ricinų) • Gyvūniniai riebalai: galvijiniai, kiauliniai riebalai, kritusių gyvulių atliekos • Atliekinis aliejus ir riebalai, muilai, laisvosios riebalų rūgštys

4. Rapsų aliejus iš nemaistinių sėklų • Gliukozinolatai ir eruko rūgštis – vertingi produktai • Gliukozinolatai padidina žieminių rapsų atsparumą šalčiui ir ligoms • Izotiocianatai, likę aliejuje, padidina aliejaus ir, tuo pačiu, RRME oksidacinį atsparumą • Auginant “laukinius” žieminius rapsus galima tikėtis vidutinio 3,5-4,0 t/ha derlingumo

5. Balža (Crambe) • Balžos lipidų pritaikymas bioalyvų gamyboje biotechnologiniais būdais: • Ilgos grandinės jojobų tipų vaškai-C40-42 • Šakotos grandinės vaškai C22-30 • Hidroksi tipo vaškai C38-40-OH

6. Bioetanolio šalutinių produktų - žlaugtų potencialas Lietuvoje ir jo augimo perspektyvos

7. Sausų žlaugtų gamyba Žlaugtaipo etanolio distiliavimo (5-10 % s.m.) Separavimas Tirštoji fazė (25 % s.m.) Skystoji fazė (8,5 % s.m.) Nugarinimas Džiovinimas Sirupas (25 % s.m.) Sausi žlaugtai (90 % s.m.) Džiovinimas Sausi žlaugtai (90 % s.m.)

8. GRŪDŲ PARUOŠIMAS MISOS PARUOŠIMAS FERMENTAVIMAS DISTILIAVIMAS ETANOLIS GARAS KATILINĖ VANDUO 820 m3/h KOGENERATORIUS BIODUJŲ GAMYBA EL. ENERGIJA 11600 kg/h į vandenvalą Principinė etanolio gamybos schema žlaugtus panaudojant biodujų gamybai Gaminant 10 tūkst. t etanolio per metus ir visus žlaugtus panaudojant biodujų gamybai, o jas – garo ir elektros energijos gamybai, įmonė sutaupytų 500 MWh elektros energijos ir 3050 t mazuto

9. Šalutinių biodyzelino gamybos produktų panaudojimas Glicerolio fazės panaudojimo galimybės: • iš glicerolio fazės išskirtas laisvasias riebalų rūgštis tikslinga grąžinti į biodyzelino gamybą jas esterinant metanoliu su rūgštiniu katalizatoriumi • 1,3-propandiolio (1,3-PD) gamyba biotechnologiniais metodais • medžio drožlių ir šiaudų briketų bei granulių gamyba • biodujų gamyba • kuro emulsijų gamyba

10. Rapsų išspaudos ar rupiniai • Pašarams naudojimas ribotas • Tikslinga naudoti proteinų izoliatų, amino rūgščių ir amino plastikų gamybai • Naudoti kaip kietą kurą galima tik mišiniuose su kitomis biokuro rūšimis (medienos atliekos, šiaudai) dėl padidinto azoto kiekio • Energetinėms reikmėms geriausiai naudoti biodujų gamybai kartu su mėsos kaulų mase apdorota fosforo rūgštimi, gliceroliu, mėšlu ir pan. Kartu gaunant efektyvias organines trąšas

11. Biotechnologinių metodų taikymas biodyzelino gamyboje Privalumai: • didelis katalizinis aktyvumas, nebūtini tirpikliai • esterinimas ir peresterinimas galimi vienoje stadijoje • didelė konversija taip pat ir su etanoliu • paprastas atskyrimas ir produkto valymas • cheminių medžiagų taupymas Trūkumai: • mažas reakcijos greitis • didelė enzimų kaina • enzimų inaktyvacija gliceroliu • ištirtas tik periodinis peresterinimo būdas Ateities perspektyvos: • nepertraukiamas aliejaus ir kitų riebalingųjų žaliavų peresterinimas • tiesioginis RRME gavimas iš aliejingųjų sėklų naudojant ekstrakciją pagamintų produktų ir imobilizuotus enzimus

12. Aliejaus ir riebalingųjų atliekų esterinimo ir peresterinimo metanoliu principinė technologinė schema cheminės technologijos metodais

13. Aliejaus vienos stadijos peresterinimas superkrizinėmis sąlygomis Rapsų aliejus Metanolis:aliejus  3,5:1 – 42:1 mol/mol Reakcijos laikas: 0,5 – 60 min Temperatūra: 200 – 500 oC Slėgis: 70 – 1000 bar Aliejaus dviejų stadijų peresterinimas superkrizinėmis sąlygomis 1. Trigliceridų hidrolizė TG + vanduo  riebalų rūgštys + DG DG + vanduo  riebalų rūgštys + MG MG + vanduo  riebalų rūgštys + glicerolis TG + 3vanduo  3 riebalų rūgštys + glicerolis Superkrizinio vandens panaudojimo sąlygos: 270 oC ir 20 min 2. Metilo esterio gavimas iš riebalų rūgščių riebalų rūgštys + metanolisRRME + vanduo

14. Biobutanolis vietoj bioetanolio

15. Naujos kryptys: sintetiniai biodegalai • Degalai gauti anglies turinčios masės suskystinimo būdu : • bet kokie anglies ištekliai :plastikai, popierius, nuotekų dumblas • pirolizė su/be katalizatoriaus • Kocho metodu gaminamas sintetinis biodyzelinas • Skystieji degalai iš dujų • dujos skystiems degalams • ištekliai: gamtinės dujos, biodujos, sintezės dujos • sintezės produktai: metanolis, dimetiloeteris, benzinas, dyzelinas • hibridinės technologijos, naudojančios gamtines ir biodujas • Skystieji degalai iš biomasės • biomasė skystiems degalams: mediena, šiaudai, durpės • biomasės dujinimas į sintezės dujas • sintezės produktai: Fišerio-Tropšo biodyzelinas, biometanolis, bio DME

16. Bioetanolio: gavimas CO2 + H2O O2 • celiulozės CO2 + saulės šviesa • rūgštis • mech.ardymas • distillacija • nugarinimas • vienalaikė cukraus sudarymas ir fermentacija • genetiškai modifikuoti organizmai • pentozės fermentacija

17. AČIŪ UŽ DĖMESĮ! LŽŪU prof. P. Janulis E-mail. agrotech@lzua.lt Tel./Fax.: +370 37 752292