Energiahatékonyabb lesz az etanol-gyártás?

2010. október 22. péntek - 16:31 / Kriston László
  •    

Az etanol-gyártás fejlődésének új tendenciája, hogy fotoszintézissel próbálnak folyékony szénhidrogént előállítani. A sok fejlesztőcég egyike olyan genetikailag módosított baktériumot használ, mely a napfényt és a CO2-t alakítja az üzemanyagok alkotóelemévé, kikerülve több energiaigényes és drága fázist a bioüzemanyag-előállításban.

A kukoricából előállított amerikai etanol esetében a befektetett és megtérülő energia aránya (EROEI: Energy Return on Energy Invested) 0,36 és 1,18 között változik, attól függően az USA mely államában gyártják a bioüzemanyagot, állapította meg David Murphy és kutatócsoportja. Texas déli részén 0,36 volt az EROEI, míg Nebraskában 1,18 – vagyis sehol sem volt elég magas az energiamegtérülés ahhoz, hogy az amerikai etanol energiamérlegét igazán pozitívnak lehessen minősíteni. A nemzeti átlag 1,01, tehát 1 százalékkal több a kinyert energia, mint a befektetett. Összességében véve több energiát visz el az etanol gyártása, mint amennyit ad a nemzetgazdaságnak.

Korábban is jutottak vizsgálatok erre a konklúzióra (Pimentel, Patzek). Más szerzők (Wang, Shapouri, Graboski, Oliveira, Farrell) 1999 és 2007 között publikált eredményei azonban ennél jóval kedvezőbb összképet mutattak, 1,08-1,45 közötti EROEI-értékeket.

A legkedvezőbb arányt adó államban is 7,5 liter etanol volt szükséges ahhoz, hogy nettó egy liter kerüljön a jármű tankjába. A 6,5 litert ugyanis a termelési folyamat (a gépek, üzemek) energiaigénye viszi el. De ha nulla összegű, tehát úgymond rentabilis lenne az előállítás energiamérlege, akkor sincs megoldva a világ egyre növekvő energiaigényének fedezése.

Államilag támogatott innovációk
Az amerikai Energiaügyi Minisztériumon belül létrehozták az Alkalmazott Kutatásprojektek Ügynökségét, melynek feladata rátalálni az energiatechnológiai innovációk legígéretesebb irányvonalaira.
A szövetségi büdzséből két évre 400 millió dollárt kapott az ügynökség, hiszen a cél nem kevesebb: több tízmillió motor üzemanyag-szükségletét megoldani, az olaj helyett megújuló forrásokból, méghozzá úgy, hogy az alternatív üzemanyaggal közlekedő kocsik akár 480 kilométert is képesek legyenek megtenni egy tankolással vagy akku-feltöltéssel.

Energiamegtérülés

A fák és bokrok sokkal több energiát tárolnak magukban, mint amennyi egy gépjármű meghajtásához szükséges. Az energiát a légkörben lévő karbonból (CO2-ből) nyerik, és évmilliókon át alakítják, őrzik, leginkább cellulóz formájában, mely a növény szárát képezi. Csakhogy a cellulózt nehéz olyan cukrokra bontani, amiből már üzemanyag készíthető. Ezt vagy biológiailag, erjesztéssel; vagy kémiai úton, katalizáló elemek hozzáadásával érik el.

A lebontó enzimeket általában génmódosított baktériumok vagy gombák adják, és nagyban hasonlítanak a termeszhangyák nyálához, ami legendásan jó cellulóz-lebontó. Az ilyesfajta, biológiai folyamatokat hasznosító "technológiák" azonban még nincsenek olyan szinten, hogy tömegtermelést tennének lehetővé. Több vállalkozás próbálkozik különféle fejlesztésekkel, melyek úgynevezett "második generációs" alternatív üzemanyagokat eredményeznek:

  • A dán Novozyme cég biomasszát evő baktériumot használ arra, hogy alapelemeire bontsa a celluloidot.
  • Az amerikai Xethanol a citrusfélék maradékát alakítja át enzimekkel és erjesztéssel, hogy az így kapott cukorból etanolt állítson elő (2007-ben 1,9 millió liter üzemanyagot állítottak elő e módszerrel Floridában.)
  • Az amerikai International Energy zöldalgák fotoszintézisén keresztül állít elő bioüzemanyagot, és állítólag a megemésztett biomassza 30 százalékát képes üzemanyaggá alakítani.

Etanolt gyártanak a növények!

Az alga kivonása a vízből, majd az üzemanyag alap kivonása az algából megannyi energiát igénylő lépés.

Az energiavesztés kiküszöbölésére a tudósok egy ideje már próbálják lemásolni a természetet: a járművek üzemanyagát természetes anyagcsere folyamattal, fotoszintézissel kívánják előállítani. Az a növény, mely egymaga elvégzi a kiválasztást, megspórol néhány fázist a "gyártásban".

  • Az Agrivida cég a fű és a cirok génállományát módosítja, hogy azok olyan enzimeket fejlesszenek magukban, mely "jelszóra" beindítja a cellulóz-lebontást ("jelszóra", mert a növény belsejében lévő enzim a hő és a savasság változására aktivizálódik és bontja szét a növény sejtfalait). Az eredmény: lebontja növényi önmagát és barna cukorváladékot hagy maga után, amiből aztán gázolajat lehet létrehozni. Az Energiaügyi Minisztérium 4,6 millió dollár támogatást ítélt meg a cégnek.
  • A Joule olyan baktériumtörzset produkált, amely külső beavatkozás nélkül etanolt produkált, állítja a massachussets állambeli cég. A baktérium más variációi képesek polimert (műanyagot) és egyéb kemikáliákat előállítani, amit egyébként olajból szoktak kivonni. A cyanobacterium  kékalgaként ismeretes, de tulajdonképpen nem alga: vízből, széndioxidból és napfényből állít elő cukrot és más elemeket, ám anyagcseréje sajátossága, hogy szénhidrogén-molekulákat is produkál magából (alként), amik kémiailag megegyeznek az olajfinomítókban termelt elemekkel, állítja a New York Times. Ez az (ál)alga koszos vízben él vagy termelésre alkalmatlan földön. A cég levédette szabadalmát a napfényből egyenesen üzemanyagot előállító "technológiára".
  • A kaliforniai Aurora Algae, az Amyris Biotechnologies és az LS9 szintén algákkal kísérleteznek, melyek amint cellulózt tartalmazó elemeket juttatnak beléjük (pl. cukor, gabona), megkezdik azt a folyamatot, amelynek végén üzemanyag áll elő. A Joule baktériuma azonban még cukrot sem igényel. A vállalat jövőre kezdi meg saját eljárása ipari szintű használatát és 2012-ben üzembe helyezi új algatelepét, amely várhatóan 56 700 liter üzemanyag előállítására lesz képes évente. Alapterületét számítva ez jóval magasabb "terméshozam", mint amilyen hektárra jutó átlagot az első generációs etanol-fajtákkal eddig elértek.

Vajból etanol

Minden évben vajba öntik Benjamin Franklin alakját egy pennsylvaniai amerikai mezőgazdasági vásáron. A versenyen megmérettetésre kerülő vajszobrokat azonban egy idő után le kell bontani. A pazarlás helyett Dr. Michael J. Haas kiötlötte, hogy bioüzemanyagot állítanak elő a nagy vajtömbökből, mert korábban ilyesmire nem történt példa – bár főzőolajból már készítettek másutt üzemanyagot.

A philadelphiai BlackGold Biofuels csapata a professzorral együtt megalkotott egy olyan eljárást, amely lehetővé teszi a vaj üzemanyaggá alakítását, akárcsak az ehetetlen, alacsony tápértékű anyagokét (mint amilyen az állati háj és zsiradék). A glicerinben gazdag hájban metanol molekula veszi át a glicerin szerepét, és gázolajat gerjeszt. A BlackGold Biofuels szerint az általuk kifejlesztett termelési folyamat többféle alapanyagnál is alkalmazható, melyeknél a zsír elsavasodik. A Benjamin Franklin arcából elkent, 360 kilogramm vajból végül 283,5 liter alacsony kvalitású üzemanyagot tudtak készíteni. Az étkezésre alkalmas vaj előállítási költsége túl nagy ahhoz, hogy etanol-forrásként szóba jöhessen. De a farmokon keletkező mezőgazdasági "szemét", mint például a megavasodott, romlott tej szolgálhat üzemanyag-alapként, ahelyett, hogy kiöntenék.

Etanol világtérkép
Etanol: növényi cukrokból és keményítőből vonják ki
Biodízel: növényi és állati olajból készítik
Első generációs etanolgyárak:
  • 1040 üzem, ebből 575 etanolt, 465 biodízelt állít elő
  • Összkapacitás: 102,1 milliárd liter etanol, 80,1 milliárd liter biodízel
  • 63 országban működnek, 7,3 milliárd dolláros befektetést képviselnek
  • Befektetőik között megtalálhatók: Royal Dutch Shell, BP, Daimler, General Motors, Volkswagen
  • 2007-ben a bioüzemanyag eladások 25,4 milliárd dollárt tettek ki (a szélenergia például 30 milliárdot)
  • 2006-ban a globális üzemanyagtermelés 2,6 százalékát adták bioüzemanyagok
Első generációs etanol:
  • Cukor: Brazília, India, Pakisztán
  • Kukorica: USA, Kína
  • Búza: Németország, Spanyolország, Franciaország
  • Egyéb növények: Kína, Afrika, Thaiföld
  • Szója: USA, Brazília, Argentína
  • Repce: EU, Oroszország, Ukrajna
  • Napraforgó: EU, Oroszország, Ukrajna
  • Olajpálma: Indonézia, Malajzia, Thaiföld
  • Hulladékolaj: Kína, USA
  • Jatropha-bokor: India, Burma, Afrika

(Forrás: Financial Times)

Segítünk kiszámolni

EKÁER kalkulátor

kalkulátor

Céges bankszámla

kalkulátor

Pályázatkereső

kalkulátor