Produkcja biopaliw sposobem na wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych na przykładzie Agrorafinerii, ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Produkcja biopaliwWiadomości Zootechniczne, R. XLVIII (2010), 2–3: 41–45Produkcja biopaliw sposobem na wykorzystanieenergii zeźródełodnawialnych na przykładzieAgrorafinerii w Kostkowicach należącejdo ZD IZ PIB GrodziecŚląski(2008-2010)Karol Węglarzy1,2,3Marzena Białek-Brodocz3, Julia Stekla3Instytut Zootechniki Państwowy Instytut Badawczy w Krakowie,2Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej,3Zakład Doświadczalny Instytutu Zootechniki Państwowego Instytutu Badawczegow GrodźcuŚląskim1ajbliższa perspektywa XXI wieku to szuka-nieźródełenergii odnawialnej. Dotychcza-sowe klasyczneźródłaenergii, takie jak: węgielkamienny, brunatny, ropa naftowa czy też gazziemny są praktycznie na wyczerpaniu, biorącpod uwagę ich obecną, intensywną eksploatację.Dostępna dla człowieka energia, pochodząca zeźródełodnawialnych, jest praktycznie niewy-czerpalna.Używany powszechnie zwrot biopaliwostosuje się w stosunku do takich bio-komponentów, jak: bioetanol (odwodniony al-kohol etylowy, dodawany do benzyn) i estrymetylowe lub etylowe (otrzymywane w procesieprzetwarzania rzepaku, dodawane do oleju na-pędowego). Można też spotkać się z innymiNokreśleniami, takimi jak paliwa alternatywne,odnawialne, zastępcze, biopaliwa, ekopaliwa.Często też estry nazywa się biodieslem.Działając na tłuszcze alkoholem metylo-wym w obecności katalizatorów otrzymujemyglicerynę i estry metylowe kwasów tłuszczo-wych określane jako FAME (ang. Fatty AcidMethyl Esters). Jeżeli zastosujemy alkohol ety-lowy, to otrzymamy estry etylowe, określanejako FAEE. Jest to o tyle istotne,żedyrektywaeuropejska nie przewiduje stosowania jako pa-liwa FAEE a jedynie FAME, czyli estry mety-lowe. Zdarzało się,żew polskim ustawodaw-stwie nie rozróżniano pojęcia estrów metylo-wych i etylowych, traktując je jako jedną sub-stancję.Tabela 1. Porównanie parametrów biodiesla oraz standardowego oleju napędowegoTable 1. Comparison of parameters of biodiesel and standard diesel oilParametrParameteroCiężar właściwy w 20 C −Specific gravity at 20oC(kg/m3)Lepkość kinetyczna w 20oC −Kinetic viscosity at 20oC(mm2/s)Liczba cetanowa −Cetane numberWartość kaloryczna −Calorific value(kJ/kg)Zawartość siarki −Sulphur content(%)Punkt zapłonu −Ignition pointBiodegradowalność −BiodegradabilityBiodiesel8184–65638,20,018173TAK/YESOlej napędowyDiesel oil8352–4,55342,70,2860NIE/NOPrace przeglądowe41K. Węglarzy i in.Wytwarzanie biodiesla w agrorafineriachBiopaliwo można produkować we wła-snym gospodarstwie. Z własnych roślin ole-istych, z odrobiną wiedzy i dysponując odpo-wiednimi urządzeniami możliwe jest wytwarza-nie biopaliwa do zasilania silnika wysokopręż-nego (Diesla). Proces jego otrzymywania opartyjest na bezpiecznej, niskotemperaturowej i ni-skociśnieniowej technologii.Paliwa rzepakowe (biodiesel) wytwarzasię w zakładach o charakterze usługowo-prze-twórczym, tzw. „agrorafineriach”, które wypo-sażone są w odpowiednie urządzenia składającesię na linię technologiczną. Pierwszym etapemprodukcji biodiesla jest pneumatyczne tłoczenieoleju do wanny, metodą „na zimno”, z ziarenrzepaku w prasieślimakowej.Proces ten po-przedzony jest oczyszczaniem ziaren z wykorzy-staniem sit zanieczyszczeń i magnesu. Uzyskanyw tym procesie makuch rzepakowy transporte-remślimakowympodawany jest do pomieszcze-nia sąsiedniego, gdzie jest workowany i ważony.Z wanny olejowej spod prasyślimako-wej olej jest podawany do zbiornika z miesza-dłem. Z tego zbiornika oleju niefiltrowanegopodawany jest do wirówki, a po odwirowaniupompowany do zbiorników magazynowych. Tenproces technologiczny przebiega w pomieszcze-niu tłoczni. Olej filtrowany magazynowanyw zbiornikach jest tłoczony do estryfikatora. Doestryfikatora dodaje się metanol oraz wodorotle-nek potasu jako katalizator. Proces estryfikacjii sedymentacji trwa minimum 16 godzin. Otrzy-muje się gliceryny poestryfikacyjne oraz estrymetylowe wyższych kwasów tłuszczowych. Es-ter pompowany jest do zbiornika. Proces tenprzebiega w pomieszczeniu estryfikacji z wy-dzieloną strefą nadzoru podatkowego. Zgodniez obowiązującymi przepisami, w czynnościachmających miejsce w czasie załadunku i wyła-dunku estryfikatora biorą udział celnicy z Urzę-du Nadzoru Podatkowego.Substratem w procesie produkcji biodie-sla jest olej rzepakowy tłoczony z nasion rzepa-ku. W procesie tym otrzymuje się także produk-ty uboczne w postaci makuchu rzepakowegooraz gliceryny poestryfikacyjnej. W związkuz wykorzystaniem podwójnie ulepszonych od-mian rzepaku, tzw. „00”, o obniżonej zawartościsubstancji antyodżywczych, takich jak glukozy-nolany czy kwas erukowy, wymienione produk-ty uboczne znajdują zastosowanie wżywieniuzwierząt gospodarskich.Przykładem doskonale funkcjonującejwytwórni biodiesla jest agrorafineria w Kostko-wicach, należąca do Zakładu DoświadczalnegoInstytutu Zootechniki Państwowego InstytutuBadawczego w GrodźcuŚląskim.Rocznie wy-twarza się w niej około 78 000 l biodiesla, któryjest wykorzystywany na własne potrzeby donapędzania ciągników i maszyn rolniczych. Za-kład jest jednostką badawczo-naukową, a zatemlinia technologiczna do produkcji biodiesla byłaprototypowa, a technologia doskonalona, na copozwoliła analiza otrzymywanych produktów.Schemat ideowy linii technologicznej przedsta-wiony jest na rysunku 1.…………………..Tabela 2. Informacje dotyczące produkcji biodiesla w agrorafinerii w Kostkowicach (2008–2010)Table 2. Information on biodiesel production at the Kostkowice biodiesel refinery (2008–2010)ParametrParameterZużyte nasiona rzepaku −Rapeseeds used(kg)Wyprodukowany olej surowy −Crude oil produced(l)Wyprodukowany biodiesel −Biodiesel produced(l)Wyprodukowany makuch −Rapeseed cake produced(kg)Wyprodukowana gliceryna −Glycerine produced(kg)Ilość −Output200820092010208 23066 49665 183113 88713 994207 10058 69956 591113 27318 204207 95566 54563 880113 67415 353Zgodnie z przeprowadzonymi kalkulacjami kosztwyprodukowania 1 litra biodiesla wynosi 2,80 zł,co przynosi Zakładowi zdecydowane korzyściekonomiczne, gdyż eksploatacja ciągników i ma-szyn rolniczych, w których ten biodiesel się stosu-je, jest zdecydowanie bardziej opłacalna.…….42Prace przeglądoweProdukcja biopaliwRys. 1. Schemat procesu wytwarzania biodiesla w agrorafinerii w Kostkowicach (według konstrukcji własnej)Fig. 1. Schematic diagram of biodiesel production at the Kostkowice biodiesel refinery(based on own construction)Budynek Agrorafinerii w KostkowicachThe building of the Kostkowice biodiesel refinery(fot. E. Krysta)Prace przeglądowe43K. Węglarzy i in.Linia technologiczna agrorafinerii w KostkowicachThe technological line of the Kostkowice biodiesel refinery(fot. E. Krysta)PodsumowanieRacjonalne wykorzystanie energii zeźródełodnawialnych, tj. energii rzek, wiatru,promieniowania słonecznego, geotermalnej lubbiomasy, jest jednym z istotnych komponentówzrównoważonego rozwoju przynoszącym wy-mierne efekty ekologiczno-energetyczne. Wzrostudziału odnawialnychźródełenergii w bilansiepaliwowo-energetycznymświataprzyczynia siędo poprawy efektywności wykorzystania i oszczę-dzania zasobów surowców energetycznych, po-prawy stanuśrodowiskapoprzez redukcję zanie-czyszczeń do atmosfery i wód oraz redukcję ilościwytwarzanych odpadów. W związku z tym wspie-ranie rozwoju tychźródełstaje się coraz poważ-niejszym wyzwaniem dla niemalże wszystkichpaństwświata.LiteraturaBedyk I., Oleksiak S. (2002). Biopaliwa w Unii Eu-ropejskiej – promocja i uwarunkowania. Paliwa, Ole-je i Smary w Eksploatacji, nr 101.Cieśliński M., Kucińska K., Ostrowska D.: Rzepak –biodiesel.pl/pl/mainindex.htmlCzarnecki J. (2001). Auto na rzepak. Wprost, 14: s.958.Dyrektywa 2003/30/WE Parlamentu Europejskiegoi Rady z dnia 8 maja 2003 roku w sprawie promowa-nia użycia w transporcie biopaliw lub innych paliwodnawialnych.Górski W. (2004). FAME – jako paliwo do silnikówz zapłonem samoczynnym, Nowa Encyklopedia Pa-liw, Polska Izba Paliw Płynnych.44Prace przeglądoweProdukcja biopaliwKomunikat Krajowego Zrzeszenia Producentów Rze-paku. Paliwa (2002). Paliwa, Oleje i Smary w Eks-ploatacji, nr 104, 12.Podkówka W. (2002). Rzepak jako surowiec do pro-dukcji biodiesla i pasz. Mat. konf. Nauk.: Nowocze-sne technologie w rolnictwie. Biodiesel. Łodź, ss. 6–20.Polska Norma PN-EN 14214. Paliwa do pojazdówsamochodowych. Estry metylowe kwasów tłuszczo-wych (FAME) do silników o zapłonie samoczynnym(Diesla). Wymagania i metody badań.Rozporządzenie Ministra Finansów z dnia 18 listo-pada 2004 r. zmieniające rozporządzenie w sprawiezwolnień od podatku akcyzowego (Dz. U. Nr 258 z22.11.2004 r., poz. 2492).Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9grudnia 2004 roku w sprawie szczegółowego zakresuobowiązku zakupu energii elektrycznej wytwarzanejw skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła (Dz. U. Nr 267z 9.12.2004 r., poz. 2656).Węglarzy K. (2007). Biomasa nośnikiem energii al-ternatywnej. Kalendarz Rolników na 2008 rok. Wy-dawnictwo Duszpasterskie Rolników Włocławek, s.146.Węglarzy K., Skrzyżala I. (2009). Ekologicznei ekonomiczne aspekty produkcji biopaliw na przy-kładzie Agrorafinerii Zakładu Doświadczalnego In-stytutu Zootechniki Państwowego Instytutu Ba-dawczego w GrodźcuŚląskim.J. Res. Appl. Agricult.Engin., 54 (4): 156–163.Węglarzy K., Stekla J. (2007). Dlaczego klimatycznebyć albo nie być (referat). Mat. konf. nauk.-techn.:Biopaliwa dźwignią postępu w rolnictwie; 27.11.2007,ss. 3–10.Węglarzy K., Stekla J. (2009). Czy możemy pomócklimatowi? Przyrodnik Ustroński, 8: 87–94.BIOFUEL PRODUCTION AS A WAY TO USE ENERGY FROM RENEWABLE SOURCES USINGTHE EXAMPLE OF KOSTKOWICE BIODIESEL REFINERY BELONGING TO THE GRODZIECŚLĄSKIEXPERIENTAL STATION OF THE NATIONAL RESEARCH INSTITUTEOF ANIMAL PRODUCTION (2008–2010)SummaryThe efficient use of energy from renewable sources, i.e. river, wind, solar, geothermal or biomass ener-gy is one of the important components of sustainable development that brings tangible ecological and energeticbenefits. One of the possible ways of using this energy is through biofuel production.Farmers can produce biofuels on their own farms. Using their own oilseed plants, knowledge and equ-ipment, they can produce biofuel for diesel engines. The production process is based on a safe, low-temperatureand low-pressure technology.This process produces byproducts in the form of rapeseed cake and post-esterification glycerine, whichare used to feed farm animals.One example of a successful biodiesel factory is the biodiesel refinery in Kostkowice, which belongs tothe Experimental Station of the National Research Institute of Animal Production in GrodziecŚląski.Its annualproduction is about 78 000 l of biodiesel, which is used for the station’s own needs to power tractors and farmmachinery. The cost of producing 1 l of biodiesel is 2.80 zloty, which brings definite economic benefits to theStation because it is by far more profitable to operate tractors and farm machinery running on biodiesel.Prace przeglądowe45 [ Pobierz całość w formacie PDF ]