Definicja

Biopaliwa należą do odnawialnych źródeł energii. Dzielimy je na stałe, ciekłe i gazowe.

Biopaliwa stałe produkowane są z takich materiałów, jak: kłody, zrębki, brykiety, pelety, trociny, słoma i siano. Biopaliwa gazowe produkowane są z takich materiałów, jak: biogaz (biometan), gaz drzewny i wodór wytwarzane w procesie przetwarzania biomasy i krakingu powstających węglowodorów.

Biopaliwa ciekłe znalazły zastosowanie w transporcie – miesza się je z tradycyjnymi paliwami kopalnymi – tj. benzyną i olejem napędowym. W różnych krajach UE są one mieszane w różnych proporcjach. Biopaliwa ciekłe obejmują: bioetanol, ETBE, oleje roślinne i biodiesel. Nasz słowacki sektor biopaliwowy produkuje biopaliwa ciekłe tzw. „pierwszej generacji”, wytwarzane z kukurydzy, słonecznika i rzepaku, które są również nazywane uprawami „energetycznymi” lub „przemysłowymi”. Gdzie indziej na świecie biopaliwa ciekłe pierwszej generacji produkowane są również z oleju sojowego lub palmowego.

Obecnie trwają prace nad rozwojem technologii biopaliw „drugiej generacji”, które są wytwarzane z celulozy, pozostałości rolniczych, czy nawet z odpadów.  Jednak biopaliwa „drugiej generacji” nie są jeszcze produkowane na skalę przemysłową, ponieważ ich wytwarzanie jest zbytkosztowne. Biopaliwa „trzeciej generacji”, które mogłyby być produkowane z alg, również zaczynają być badane w laboratoriach. Jednak od wprowadzenia do obrotu biopaliw II i III generacji dzieli nas prawdopodobnie jeszcze kilkadziesiąt lat, gdyż badania i komercyjne

Zalety biopaliw

• mniejsze wartości emisji gazów cieplarnianych powstających w związku z transportem
• w dłuższej perspektywie są ważnym odnawialnym źródłem energii
• można je wytwarzać bezpośrednio w Słowacji, z naszych upraw roślinnych, w przeciwieństwie do ropy naftowej i gazu ziemnego, które musimy importować
• podczas gdy ropa naftowa jest zasobem wyczerpywalnym, uprawy roślinne przeznaczone na biopaliwa są odnawialne i różnorodne

Trzy generacje

Biopaliwa I. generacji

Produkowane są na drodze fermentacji cukrów i skrobi lub transestryfikacji olejów i tłuszczów. Biopaliwa I. generacji można wytwarzać z upraw roślin cukrowych (burak cukrowy, trzcina cukrowa), roślin skrobiowych (ziemniaki, zboża) oraz roślin oleistych i tłuszczów zwierzęcych (rzepak, soja, słonecznik, palma olejowa, tłuszcz wieprzowy). Przeciwnicy biopaliw twierdzą, że to właśnie wykorzystanie nasion oleistych i zbóż do produkcji biopaliw I. generacji przyczynia się do wzrostu cen żywności, lecz faktem jest to, że tylko 3% gruntów ornych na całym świecie jest obecnie wykorzystywane do produkcji przemysłowych roślin energetycznych.

Biopaliwa II. generacji

Kolejnym źródłem substratów dla wytwarzania biopaliw są tzw. surowce lignocelulozowe, dokładniej mówiąc drewno, odpady leśne, liście, kora, słoma. Surowce te można przetwarzać stosując różne procesy i technologie, od hydrolizy, przez gazyfikację, aż po kraking. Ich zaletą jest to, że nie konkurują z uprawami roślinnymi do celów spożywczych, można je uprawiać nawet na glebach gorszej jakości, dodatkowym plusem jest fakt, że całość uprawy może być wykorzystana do produkcji biopaliw, a nie tylko jej część. Obecnie jednak biopaliwa II. generacji są wciąż tylko na etapie badań i mogą mieć realny wpływ na sektor transportu dopiero za około 10 lat.

Biopaliwa III. generacji

W przyszłości powinny być stosowane również biopaliwa wytwarzane z wodorostów lub sinic. Ich wielką zaletą, zdaniem naukowców, będą wysokie plony z jednostki powierzchni, co oznacza, że np. z powierzchni dwóch miejsc parkingowych uzyskamy tyle samo biokomponentu, co z pola soi wielkości boiska do piłki nożnej.  Glony są najszybciej rosnącymi roślinami i są bardzo wydajne. W przyszłości rozważana jest ich uprawa w basenach lub specjalnych bioreaktorach.

Biopaliwa ciekłe

Bioetanol

Bioetanol był jednym z pierwszych biopaliw stosowanych w silnikach samochodowych. Na dużą skalę był stosowany podczas II wojny światowej w Niemczech, Brazylii, na Filipinach i w Stanach Zjednoczonych. W okresie powojennym produkty ropopochodne stały się bardziej cenowo przystępne i dostępne, dlatego zapotrzebowanie na bioetanol spadło. Jednak wskutek wahań podaży na rynku ropy produkcja bioetanolu ponownie wzrosła w ostatnich dziesięcioleciach. Bioetanol to etanol produkowany z surowców odnawialnych, który jest wykorzystywany jako paliwo. Powstaje on na drodze fermentacji alkoholowej biomasy, do której głównym surowcem są rośliny o podwyższonej zawartości skrobi (kukurydza, zboża, ziemniaki) i węglowodanów (trzcina cukrowa lub buraki cukrowe). Podczas jego produkcji powstaje DDGS jako produkt uboczny, który wykorzystywany jest jako wysokiej jakości pasza. Bioetanol lub jego pochodne są obecnie stosowane jako 5-10% domieszka w paliwach konwencjonalnych, dzięki czemu obniża się koszt produkcji paliwa, zwiększa się jego liczba oktanowa oraz zmniejsza się ilość emisji CO2.

Zalety

• istnieje bogaty wachlarz surowców wejściowych do jego produkcji
• wspiera lokalnych producentów rolnych
• umożliwia wyższą efektywność spalania w silniku
• jest chemicznie podobny do benzyny, dzięki czemu może być stosowany w samochodach bez konieczności modyfikacji silnika
• pozytywnie wpływa na zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza
• bezpieczeństwo energetyczne – zmniejsza zależność państwa od ropy naftowej

ETBE

Eter etylowo-tert-butylowy (ETBE) jest stosowany jako dodatek utleniający do benzyny, zwiększający jej liczbę oktanową (118 ETBE). W praktyce oznacza to wzrost efektywności spalania silnika. ETBE powstaje w wyniku reakcji etanolu z izobutenem w obecności kwaśnego katalizatora i w podwyższonej temperaturze, będąc paliwem wytwarzanym na bazie bioetanolu.

Zalety

• ogranicza powstawanie CO₂ i emisję spalin
• ma wyższą wartość opałową przy niższej prężności par
• lepiej miesza się z benzyną, tworząc stabilną mieszaninę

Oleje roślinne

Pozyskuje się je z nasion oleistych, głównie rzepaku lub słonecznika, ale można również użyć oleju sojowego lub palmowego. W pierwszym etapie nasiona oleiste poddawane są tłoczeniu, podczas którego wyciska się z nich około 20% oleju, który po degumingu (odśluzowanie, usunięcie fosforu i przemycie w wodzie), fizycznej rafinacji, filtracji i wysuszeniu, jest wykorzystywany jako podstawowy surowiec do produkcji estru metylowego oleju rzepakowego (MERO), czyli biodiesla.

Zalety

• oleje roślinne należą do grupy najtańszych biopaliw
• mają one wysoką regionalną wartość dodaną, co jest zaletą zwłaszcza dla rozwoju obszarów wiejskich
• są prostą i cenowo przystępną postacią paliw płynnych

Biodiesel (bioolej napędowy)

Wytwarzany jest w 100% na bazie surowców pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, przy czym podczas procesu produkcji nie używa się żadnych składników kopalnych. Podstawowym surowcem jest olej roślinny – słonecznikowy, sojowy, rzepakowy, palmowy, jak również inne oleje roślinne (czyste lub palone pochodzące z gospodarstw domowych i zakładów gastronomicznych) lub tłuszcze zwierzęce. Najczęstszym procesem technologicznym wykorzystywanym do produkcji biodiesla jest transestryfikacja estrów kwasów tłuszczowych, które występują w olejach roślinnych lub tłuszczach zwierzęcych.

Zalety

• lepiej wypala się w procesie spalania, co ogranicza emisję szkodliwych substancji przedostających się do powietrza
• posiada wysokie właściwości smarne, co zmniejsza stopień zużycia silnika
• jest łatwy w przechowywaniu, jego ewentualny wyciek do wody nie spowoduje obciążenia mikrobiologicznego, będąc nieszkodliwym dla ryb
• szybko rozkłada się w glebie, nie powodując jej zanieczyszczenia