Biotechnologie pozyskiwania rde energii odnawialnej Biologiczne rda energii

Biotechnologie pozyskiwania źródeł energii odnawialnej

Biologiczne źródła energii, paliw gazowych i ciekłych

Sposoby pozyskiwania energii z surowców biologicznych

Źródło Typ paliwa Organizm Wydajność (sm/ha/rok) Drzewa leśne Drzewa szybkorosnące Drewno Różne gatunki Wierzba Topola Miscanthus sp. Hemmthria Pennisetum Łodygi trzciny cukrowej Słoma kukurydziana, ryżowa, jęczmienna itp. . Trzcina cukrowa Buraki cukrowe Kukurydza Ziemniaki Rzepak Słonecznik Soja Lilia wodna Tatarak Cyjanobakterie, Mikroglony Botryococcus braunii 10 – 35 6 – 15 10 – 17 20 7 – 22 34 – 55 Słoma Trawy wieloletnie Odpady ze zbóż Odpady komunalne Rośliny uprawiane Odpady Sacharoza Skrobia Olej Rośliny wodne Drobnoustroje Materiał roślinny Wodór Olej 20 36 – 70 8 – 15 26 5 – 21 2– 3 52 – 100 8 - 34

Fermentacja metanowa Przekształcenie związków organicznych o różnym stopniu utlenienia do metanu i CO 2 w warunkach beztlenowych. Proces jest kilkuetapowy, prowadzony przez konsorcjum bakterii. Ostatni etap – bakterie metanowe Produkt końcowy – biogaz, zawierający 55 – 75% metanu, 20 – 40% CO 2, 2 - 3 % wodoru

Fermentacja metanowa Współzależność bakterii acetogennych i metanowych

Rodzaje reaktorów i techniki fermentacji anaerobowej

Schemat przydomowej wytwornicy biogazu

INSTALACJA DO WYTWARZANIA BIOGAZU Z ORGANICZNYCH ODPADÓW STAŁYCH (SALZBURG, AUSTRIA) W instalacji przerabianych jest rocznie 20 000 ton odpadów w jednofazowym procesie fermentacji beztlenowej. Odpady rozdrobnione do 40 mm są transportowane do dozownika, mieszane ze szlamem fermentacyjnym. i podgrzewane do 55 C, a następnie wprowadzane do bioreaktora. Wydajność 135 m 3 biogazu/T odpadów. Przetworzenie na energię elektryczną – 250 k. Wh ze 135 m 3 biogazu.

Schemat instalacji wykorzystującej odpady browarnicze do wytwarzania energii w obiegu zamkniętym

Wytwarzanie oleju przez rośliny Roślina Wydajność (kg/ha/rok) Wieloletnie Kakaowiec Drzewo oliwne Awokado Palma kokosowa Palma makauba Palma olejowa 860 1 019 2 217 2 260 3 775 5 000 Roczne Kukurydza Bawełna Soja Słonecznik Orzeszki ziemne Rzepak Rycyna Jojoba 145 273 375 800 890 1 000 1 188 1 528

Oleje wytwarzane biologicznie Organizmy wytwarzające i akumulujące oleje mogące znaleźć zastosowanie jako paliwo Rośliny Hevea brasiliensis (kauczukowiec) 3 – 10 t/ha/rok Eucalyptus globus Drobnoustroje Glony (oleje terpenoidowe) Botrycoccus braunii Chlorella vulgaris Phaedodactylum tricornutum 53 – 75% s. m. 40 – 58% s. m. 31% s. m. Hydrokraking i destylacja oleju z Botrycoccus braunii daje 62% benzyn, 15% paliwa lotniczego, 15% oleju napędowego, 3% olejów cięzkich Drożdże Apiatrichium curvatum (triacyloglicerole) do 80% s. m.

Komórki drożdży Apiatrichium curvatum wytwarzające i magazynujące duże ilości lipidów

Biodiesel Porównanie właściwości oleju napędowego, olei roślinnych i modyfikowanych olei roślinnych Cecha Olej napędowy Olej rzepakowy Olej słoneczniko wy Olej sojowy Krakowany olej sojowy Modyfikowa ny olej kokosowy Gęstość (kg/l) 0, 85 0, 78 – 0. 91 0, 86 – 0, 92 0, 88 – 0, 91 0, 88 0, 81 Lepkość (c. St) 2, 8 – 3, 5 37 – 47 34 – 46 33 – 45 7, 74 2, 58 Punkt 64 – 80 zapłonu ( C) 246 – 273 183 – 274 178 – 254 Brak danych BD Liczba cetanowa 48 – 51 38 – 50 37 – 49 38 – 45 43 60, 5 Wartość energetycz na (MJ/kg) 38 - 45 37 - 40 33 - 40 40, 6 47, 5

Porównanie właściwości oleju napędowego i estrów z olei roślinnych Cecha Olej napędowy Estry metylowe z oleju rzepakowego Estry etylowe z oleju rzepak. Estry metylowe z oleju słoneczn. Biodiesel EN 14214 Gęstość (kg/l) 0. 85 0, 77 -0, 88 0, 89 0, 88 Lepkość (c. St) 2, 8 -3, 5 6, 1 -7, 2 6, 2 4, 3 3, 5 -5, 0 Punkt zapłonu ( C) 64 -80 170 -185 124 110 >101 48 -51 52 -54 60 47 >51 38, 5 -46 35 -40 40, 5 40 Brak danych Liczba cetanowa Wartość energetyczn a (MJ/kg)

Wytwarzanie wodoru w układach biologicznych Szlaki wytwarzania wodoru przez drobnoustroje fotosyntetyzujące a/ szlak bezpośredni; w warunkach niskiego poziomu siarki; b/ szlak pośredni c/ szlak z wykorzystaniem fotosystemu