Connect with us
Energetska efikasnost

Obnovljivi izvori energije – Energija biomase

Pod energijom biomase podrazumevamo energiju koja se po pravilu osloba─Ĺa sagorevanjem raznih organskih materijala. Kada se govori o ovim izvorima energije, uglavnom se misli na biomasu (drvo, kora…), biogoriva (razna ulja i alkoholi), biogas (nusprodukti raspada- nja raznih organskih materija, naj─Źe┼í─çe na deponijama, velikim ─Ĺubri┼ítima, na farmama…).

BIOGAS je gasna me┼íavina koja se sastoji od 60ÔÇô70% metana (CH4) i 30ÔÇô40% ugljen-dioksida (CO2) i koja se dobija prilikom bakterijske razgradnje organskih materija pod anaerobnim uslovima. Pored odsustva kiseonika, neophodni uslovi su konstantna temperatura i pH vrednost od 6,5 do 7,5. Raspadanje je najefektivnije na temperaturi od 15┬░C (psihrofilne bakterije), 35┬░C (mezofilne bakterije) i 55┬░C (termofilne bakterije). U praksi se pokazalo da je zadr┼żavanje od oko 10 dana najefektivnije za termofilne bakterije, 25 do 30 dana za mezofilne i 90 do 120 dana za psihrofilne. Ve─çina postrojenja danas radi u mezofilnom temperaturnom rangu. Po┼íto se biogas proizvodi tamo gde se organski materijal razgra─Ĺuje bez vazduha, postoji ┼íirok spektar organskih materija koje su pogodne za anaerobnu razgradnju. Neke od tih materija su:

  • te─Źno i ─Źvrsto stajsko ─Ĺubrivo,
  • posebno prikupljan biolo┼íki otpad iz stambenih delova,
  • obnovljivi materijali, kao ┼íto su kukuruzna sila┼ża, semenke koje se ne koriste za ishranu itd,
  • mulj iz kanalizacije i masti,
  • kori┼í─çeni podmaziva─Źi,
  • trava (npr. u EU neobra─Ĺena zemlja); drvo nije pogodno za proizvodnju biogasa, jer bakterije koje proizvode metan ne mogu da svare lignin kojeg ima u drvetu,
  • biolo┼íki otpad iz klanica, pivara, destilerija, prerade vo─ça i proizvodnje vina, mlekara, industrije celuloze, ┼íe─çerane…

U industrijskim zemljama nastaje 300-400 kg komunalnog otpada godi┼ínje po osobi. Ovaj otpad se skuplja i odla┼że na bezbednim i sanitarnim deponijama, koje podrazumevaju za┼ítitu podzemnih voda, kao i za┼ítitu vazduha od prljavog i opasnog deponijskog gasa. Deponijski gas nastaje razgradnjom organskih supstanci pod uticajem mikroorganizama u anaerobnim uslovma. U sredi┼ítu deponije nastaje nadpritisak, pa deponijski gas prelazi u okolinu. Prose─Źan sastav deponijskog gasa je 35ÔÇô60% metana, 37ÔÇô50% ugljen-dioksida, u manjim koli─Źinama se mogu na─çi ugljen-monoksid, azot, vodonik-sulfid, fluor, hlor, aromati─Źni ugljovodonici i drugi gasovi u tragovima. Na osnovu navedenog sastava deponijskog gasa, mo┼że se uo─Źiti da je on vrlo opasan, jer je metan u odre─Ĺenim koncentracijama veoma eksplozivan. Da bi se odstranili negativni uticaji nekontrolisanog ┼íirenja deponijskog gasa, izvodi se plansko sakupljanje i prisilno usmeravanje gasa ka mestu sagorevanja, ┼íto tako─Ĺe pospe┼íuje br┼żu stabilizaciju sve┼żih delova deponije, smanjuje zaga─Ĺivanje otpadnih voda i omogu─çava kori┼í─çenje energije na deponiji (grejanje, topla voda, struja).

Da bi se spaljivanjem deponijskog gasa dobila energija, potrebno je postaviti vertikalne perforirane cevi u telo deponije i horizontalno ih povezati. Preko kompresorskog postrojenja deponijski gas se isisava, sabija, su┼íi i usmerava ka gasnom motoru. Iz sigurnosnih razloga preporu─Źuje se ugradnja visokotemperaturne baklje koja preuzima vi┼íkove proizvedenog gasa. Deponijski gas sa prose─Źnim sadr┼żajem metana od 50% ima donju toplotnu mo─ç Hd = 5 kWh/Nm┬│, ┼íto zna─Źi da 1 m┬│ biogasa sadr┼żi pribli┼żno istu koli─Źinu energije kao 0,6 litara lo┼ż ulja ili 0,65 Nm┬│ prirodnog gasa.

// Iz 1 Nm┬│ deponijskog gasa dobija se 2 kWh elektri─Źne energije, 2,15 kWh toplotne energije.

Dobijena elektri─Źna energija koristi se za vlastite potrebe ili se predaje u elektri─Źnu mre┼żu. Proizvedena toplota mo┼że se koristiti na deponiji za proizvodnju tople vode, u staklenicima i plastenicima za proizvodnju ranog povr─ça i cve─ça, u industrijskim pogonima u blizini deponije, za grejanje stambenih zgrada i kod drugih potro┼ía─Źa toplote.

BIODIZEL je komercijalni naziv za metil-ester koji se dobija esterifikacijom vi┼íih nezasi─çenih masnih kiselina i alkohola u prisustvu Na-metilata kao katalizatora. Vi┼íe masne kiseline su ulja i masti razli─Źitog porekla, a alkohol je u ovom slu─Źaju metanol. Metil-ester repi─Źnog ulja naj─Źe┼í─çe se ozna─Źava akronimima MERU ili MER, dok se metil-ester suncokretovog ulja ozna─Źava akronimom MESU.

Hemijska reakcija

Hemijska reakcija

Kao sporedni produkt ove hemijske reakcije nastaje glicerin koji se mo┼że koristiti u razli─Źite svrhe. Razdvajanje esterske (lak┼íe) i glicerinske (te┼że) faze vr┼íi se u ure─Ĺajima za talo┼żenje, prakti─Źno na granici rastvorljivosti ovih faza. Dobijena esterska faza se dalje ispira vodom radi uklanjanja zaostalog metanola, glicerina, katalizatora i sapuna. Isprani estri se su┼íe pod vakuumom i hlade. U biodizel se dodaju aditivi koji pobolj┼íavaju niskotemperaturno svojstvo, na primer kerozin, i stabilizatori (anti-oksidansi). Glicerinska faza (glicerin, metanol, katalizator) me┼ía se sa vodom iz procesa pranja metil-estera. Zaki┼íeljavanjem sa HCl, katalizator se razla┼że na rastvor kausti─Źne sode i metanol. Frakcionisanje metanola i glicerinske vode vr┼íi se u rektifikacionoj koloni. Dobijeni metanol, ─Źisto─çe 99,99% vra─ça se u proces esterifikacije i me┼ía se sa vodom.

Glicerinska voda se dalje prera─Ĺuje do tehni─Źkog glicerina. Glicerin se tako─Ĺe mo┼że prera─Ĺivati do nivoa farmaceutske ─Źisto─çe. Naj─Źe┼í─çe kori┼í─çena sirovina za dobijanje biodizela su razli─Źita biljna ulja (dobijena iz uljane repice, soje, suncokreta, palme, ricinusa, kikirikija i drugih uljarica), ┼żivotinjska mast i reciklirano jestivo ulje (iz restorana i doma─çinstava).

// Ispitivanja su pokazala da dizel motori sa pogonom na biodizel imaju zna─Źajno manju emisiju dima i ─Źestica. Smanjenje emisije u proseku iznosi oko 47%.

Ni┼ża emisija dima i ─Źestica posti┼że se i pri primeni me┼íavine konvencionalnog dizel goriva i MER-a. Sli─Źni rezultati se dobijaju i u pogledu redukcije emisije ugljenmonoksida (smanjenje oko 48%) i ugljovodonika (smanjenje oko 67%). Emisija oksida azota pri pogonu dizel motora na biodizel ve─ça je u proseku za oko 10%. Uzrok ovoj pojavi je hemijski vezan kiseonik u molekulima MER-a.

Zna─Źajno je ista─çi i da je emisija policikli─Źnih aromati─Źnih ugljovodonika, izrazito kancerogenih frakcija ─Źesti─Źne emisije, ni┼ża za oko 80%. Sagorevanje biodizela u motorima ne pove─çava emisiju ugljen-dioksida u odnosu na emisiju koja bi nastala u prirodnom ┼żivotnom ciklusu uljane repice. Zato je u pogledu doprinosa efektu staklene ba┼íte biodizel neutralan.

// Biodizel je ekonomski jeftiniji od komercijalnog fosilnog goriva za oko 10%, a ekološki je neuporedivo zdraviji i isplativiji.

Više o obnovljivim izvorima energije:
Obnovljivi izvori energije – osnovna podela
Obnovljivi izvori energije – Solarna energija
Obnovljivi izvori energije – Eolska energija
Obnovljivi izvori energije – Kretanje morske vode i geotermalna energija
Obnovljivi izvori energije – Nuklearna fuzija na Zemlji

Autori:
Prof. dr D. Škobalj,
┼Ż. ─Éoki─ç, dipl. in┼ż.