Konwersja biomasy do bioetanolu. Dlaczego warto?

Sukcesywne zmniejszenie światowych rezerw konwencjonalnych surowców energetycznych, tj. ropy naftowej, gazu ziemnego i węgla kamiennego, związany z tym wzrost cen paliw kopalnianych oraz troska o zrównoważony rozwój, bezpieczeństwo zapewnienia energii i globalne zmiany klimatyczne skłaniają do poszukiwania alternatywnych źródeł energii odnawialnej.

Istotne znaczenie odgrywają biopaliwa, czyli ciekłe lub gazowe paliwa dla transportu produkowane z  biomasy, za którą zgodnie z  ustawą o  biokomponentach i  biopaliwach ciekłych (Dz. U. 2006 nr 169 poz. 1199) uważa się

„ulegające biodegradacji części produktów, odpady lub pozostałości pochodzenia biologicznego z  rolnictwa, łącznie z  substancjami roślinnymi i zwierzęcymi, leśnictwa i  rybołówstwa oraz powiązanych z  nimi działów przemysłu, w  tym z  chowu i  hodowli ryb oraz akwakultury, a także ulegająca biodegradacji część odpadów przemysłowych i komunalnych, w tym z instalacji służących zagospodarowaniu odpadów oraz uzdatniania wody i  oczyszczania ścieków”.

Wśród biopaliw płynnych należy zwrócić uwagę na bioetanol produkowany z  odpadów przemysłu rolnospożywczego, drzewnego, papierniczego, a także z  surowców ligninocelulozowych. 

Wśród roślin energetycznych wyróżnić należy trawy (np. sorgo, proso rózgowate, miskant olbrzymi, trzcina pospolita, ślazowiec pensylwański), szybko rosnące rośliny drzewiaste (np. topola, wierzba), byliny (np. komosa ryżowa, rdest, lucerna).

Biomasa na cele energetyczne

Roczna światowa produkcji biomasy wykorzystywanej na cele energetyczne jest szacowana na 100-200 mld t rocznie, a energia zawarta w biomasie ok. 10-krotnie przekracza jej zużycie. Energia pozyskiwana z odnawialnej biomasy ma więc szansę stać się jednym z podstawowych źródeł energii, o  ile uda się opracować efektywne i tanie technologie wstępnego przygotowania surowca do fermentacji.

Kompleks ligninocelulozowy stanowi bowiem skomplikowany układ frakcji celulozowej, hemicelulozowej oraz ligninowej, których skład jest zmienny, w zależności od surowca. Z tego powodu przetwarzanie biomasy do bioetanolu nie jest zagadnieniem łatwym. Produkcja etanolu z  biomasy roślinnej obejmuje etapy wstępnej obróbki surowca, wraz z  jego rozdrobnieniem, wysokotemperaturową prehydrolizę chemiczną, hydrolizę enzymatyczną, fermentację, destylację oraz odwadnianie etanolu.

W Katedrze Technologii Fermentacji Zbóż Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu od lat prowadzone są badania nad możliwością obniżenia kosztów produkcji etanolu z  surowców ligninocelulozowych.

Oprócz badań w ramach projektu NCBiR „Agrotechniczne, środowiskowe i  technologiczne aspekty nawożenia sorga cukrowego” PBS1/A8/11/2013, w  którym m.in. oceniano przydatność do sorga cukrowego Sucrosorgo 304 do produkcji etanolu, wykonano liczne doświadczenia z  wykorzystaniem wybranych frakcji komosy ryżowej (całe rośliny, drobne pędy, pędy oraz liście i  nasiona), różnych rodzajów słomy (zbożowa, rzepakowa, kukurydziana i  z  sorgo) oraz roślin energetycznych takich,  jak miskant, wierzba energetyczna oraz spartina preriowa.

Jak badano surowce?

Surowce były podawane wysokotemperaturowej prehydrolizie kwasowej lub zasadowej, a  następnie hydrolizie enzymatycznej z  użyciem przemysłowych preparatów enzymatycznych oraz fermentacji z  użyciem przemysłowych drożdży gorzelniczych. Wyniki badań wykazały potencjalne możliwości produkcji etanolu z prezentowanych surowców.

Na koszt produkcji etanolu istotnie wpływa cena handlowych preparatów enzymatycznych, dlatego też podjęto próby wykorzystania enzymów o charakterze celulaz i ksylanaz produkowanych w  warunkach laboratoryjnych, między innymi na odpadach z przemysłów fermentacyjnych.

Joanna Chmielewska 
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Katedra Technologii Fermentacji i Zbóż

Józef Sowiński 
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Katedra Szczegółowej Uprawy Roślin

Zdjęcie: Pixabay.com

 

Chcesz wiedzieć więcej? Zamów prenumeratę!

Wypełnij formularz poniżej – my zajmiemy się resztą!

Pola oznaczone gwiazdką * są obowiązkowe.