Comunicare Articol bibliografic

Inventarierea celor Patru Generaii de Biocombustibili SN Sonia*, Carmen SOCACIU, Simion SCRIDON

Universitatea de tiine Agricole i Medicin Veterinar Cluj Napoca, Facultatea de Agricultur, Str. Mntur nr. 3 5, 400372 Cluj Napoca, Romania

Primit n data de 11 mai 2011; primit n forma final dup recenzie n 22 mai 2011; acceptat n 28 mai 2011 Disponibil online din 1 iunie 2011

Rezumat

Utilizarea biocombustibililor este n prezent extins pe tot globul, deoarece ofer mai multe avantaje dect combustibilii fosili (sunt netoxici, biodegradabili i regenerabili). Argumente pro i contra biocombustibililor sunt discutate n contextul unor probleme internaionale, inclusiv reducerea de emisii de carbon i nivelurile preului petrolului, "alimente versus combustibil", producia durabil a combustibilului, defriarea i eroziunea solului, impactul asupra resurselor de ap, potenialul de reducere a srciei, echilibrul i eficiena energetic, precum i producia centralizat versus cea descentralizat.

Cuvinte cheie: biocombustibili, biodiesel, biocombustibili avansai

1. Introducere

Potrivit unui studiu publicat de Institutul European pentru Politici de Mediu (IEEP) strategia Uniunii Europene cu privire la promovarea utilizrii biocombustibililor ca surs de energie regenerabil risc s genereze efectul invers celui scontat, adic o cretere nominal a emisiilor de gaze cu efect de ser la nivelul ntregii UE. Prognozele realizate de reeaua de cercettori europeni parteneri ai IEEP arat c modul n care rile UE intenioneaz s pun n aplicare directiva CE/28/2009 cu privire la introducerea biocarburanilor va duce la extinderea suprafeelor exploatate i astfel la pierderea unor habitate precum pduri, lunci sau puni care absorbeau i nmagazinau n mod eficient dioxid de carbon - gazul cu efect de ser produs cu predilecie n activitile umane.Adoptat ca parte a cadrului general de politici pentru combaterea nclzirii globale i de promovare a independenei energetice, CE/28/2009 prevede ca pn n anul 2020 10% din necesarul de carburani pentru transport s fie produs din surse regenerabile.

* Autorul cruia i se va adresa corespondena. Tel.: 0040 264 596384 ; Fax: 0040 264 593792 e-mail: sonia@usamvcluj.ro

Cu alte cuvinte, din anul 2020 orice litru de benzin sau motorin vndut n UE va trebui s conin o proporie de etanol sau, respectiv, de derivate din uleiuri vegetale pentru ca emisiile rezultate la ardere s fie mai curate, dar i pentru a reduce dependena UE de importurile de petrol. Imediat dup publicarea studiului IEEP, Comisia European a inut s resping concluziile, atrgnd atenia c CE/28/2009 stipuleaz restricii clare cu privire la zonele n care vor putea fi nfiinate noile culturi, interzicnd despduririle. Studiul IEEP arat ns c, sub presiunea datei-limit 2020, dar i a creterii preurilor la alimente, productorii agricoli vor opta pentru schimbarea destinaiei culturilor deja existente de gru, porumb sau soia n culturi pentru biocombustibil i vor renfiina culturile alimentare pe terenuri care n prezent nu sunt utilizate n agricultur [6].Experii IEEP estimeaz c, n urma creterii cererii de biocarburani, n ntreaga UE vor trebui introduse n circuitul agricol ntre 4,1 i 6,9 milioane de hectare care astzi nu sunt exploatate. n final, dac statele membre nu modific Planurile Naionale de Aciune pentru Resurse de Energie Regenerabile trimise deja Comisiei Europene, va avea loc o cretere considerabil a emisiilor cu efect

Disponibil online la adresa

www.proenvironment.ro

ProEnvironment

ProEnvironment 4 (2011) 147 - 150

147

SN Sonia i col./ProEnvironment 4(2011) 147 - 150

148

de ser, a cror cantitate ar urma s fie cu 80% pn la 160% mai mare dect utilizarea combustibililor convenionali pe baz de petrol, conform IEEP. Pentru a evita o astfel de situaie, IEEP sugereaz cel puin dou soluii: introducerea accelerat a automobilelor electrice, dar mai ales trecerea la urmtoarele generaii" de biocarburani [6].n pofida denumirii, acetia vor fi, n mare, aceiai compui chimici - etanol i uleiuri vegetale -, ns modul lor de producere, prin descompunerea enzimatic a deeurilor agricole (paie, coceni, rumegu etc.), va elimina necesitatea unor noi culturi, utiliznd eficient o resurs astzi cvasiignorat.

2. Descrierea celor 4 generaii de biocombustibili Datele bibliografice enumer patru generaii de biocombustibili:

2.1. Biocombustibili de prim generaie sunt biocombustibili fabricai din zahr, amidon, ulei vegetal sau grsimi animale folosind tehnologii convenionale [8]. Materiile prime de baz pentru producia de biocombustibili din prima generaie sunt de regul semine (soia), cereale (cum ar fi grul, care produce amidon, care este fermentat n bioetanol) sau semine de floarea-soarelui, care sunt presate pentru a obine ulei vegetal care poate fi folosit n biodiesel. Aceste materii prime sunt i resurse alimentare pentru animal sau om, i n condiiile n care populaia la nivel mondial este n cretere, utilizarea lor n producia de biocombustibili a fost criticat deoarece ar putea s conduc la penuria de alimente. Cei mai comuni biocombustibili din aceasta generaie sunt: uleiurile vegetale, biodisel, bioalcooli (etanolul), biogazul.

Tabelul 1. Prima generaie de biocarburani (dup Daniela Mihilescu, 2008) [9] Biocarburani

Nume specific Materie prim-biomas Proces de fabricare

Bioetanol

Bioetanol convenional Sfecla de zahr, cereale Hidroliz i fermentare

Ulei vegetal pur

Ulei vegetal crud (PPO-pure plant oil)

Culturi oleaginoase (ex. Semine de rapi) Presare la rece/extracie

Biodiesel

Biodiesel din culture energetice

Metil ester din seminte de rapi

(RME)-Acid gras metal/ester (FAME/FAEE)

Culturi de oleaginose (de ex. Semine de rapi)

Presare la rece/extracie i transesterificare

Biodiesel

Biodiesel din deeuri (FAME/FAEE) Deeuri de la gtit/prjit Transesterificare

Biogaz

Biogaz purificat Biomas (umed) Digestare Bio-ETBE Bioetanol Sintez chimic

2.2. A doua generaie de biocombustibili includ biomasa din paie, coceni, plante nefurajere i nealimentare, deeuri. Muli biocarburani din a doua generaie sunt n curs de dezvoltare, cum ar fi biohidrogen, biometanolul, DMF, Bio-DME, Fischer-Tropsch, amestec de alcooli etc.

Producerea de etanol din celuloz este o problem tehnic dificil de rezolvat. n laboratoare, procese experimentale diverse sunt n curs de dezvoltare. Astfel, procedeul dezvoltat la USAMV Timioara presupune prehidroliza acid diluat n co-curent a biomasei lignocelulozice (BLC) nsoit de zaharificarea enzimatic a celulozei reziduale i co-fermentarea glucozei i xilozei rezultate la etanol.

n sistem aplicativ-industrial, pe lng elaborarea procedeului de baz de conversie a BLC la etanol, este necesar i precizarea metodelor de manipulare i stocare a BLC, purificarea produsului, tratarea apelor reziduale, arderea ligninei reziduale, stocarea produsului i alte activiti adiacente [5].

Descoperirea recent a ciupercii Gliocladium roseum conduce spre producia de aa-numit myco-diesel din celuloz. Acest organism a fost recent descoperit n pdurile tropicale din nordul Patagoniei i are capacitatea unic de a transforma celuloza n hidrocarburi de lungime medie, care se gsesc de obicei n biodiesel [4].

SN Sonia i col./ProEnvironment 4(2011) 147 - 150

149

Tabelul 2. Generaia a doua de biocombustibili (dup Daniela Mihilescu, 2008) [9] Biocarburani

Nume specific

Materie prim-biomas

Process de fabricare

Bioetanol

Bioetanol celulozic Material lignocelulozic Hidroliz avansat i fermentaie

Biocarburani sintetici

Biomas transformat n lichid (BTL) Diesel Fischer-Tropsch

(Bio)diesel sintetic Biometanol

Amestecuri de alcooli superiori Biodimetileter (Bio-DME)

Material lignocelulozic Gazificare i sintez

Biogaz

Gaz natural sintetic (SNG) Material lignocelulozic Gazificare i sintez Biohidrogen

- Material lignocelulozic Gazificare i sintez sau process biologic

2.3. A treia generaie de biocombustibili. Combustibilul din alge este, de asemenea, ncadrat n clasa biocombustibililor de nou generaie. Algele sunt materii prime cu de mare randament de a produce biocombustibil.

Ele produc de 30 de ori mai mult energie pe mp dect culturile pe teren [10]. Lund n calcul preurile tot mai mari ale combustibililor fosili (petrolul), exist un interes tot mai crescut n cultura algelor pentru producere de biocombustibil.

n Statele Unite se estimeaz c n cazul n care combustibilul din alge nlocuiete tot petrolul, ar fi nevoie 38.849 km2 cultur de alge, care ar fi aproximativ dimensiunea statului Maryland [1].

2.4. A patra generaie de biocombustibili reprezint un pas nainte fa de biocarburanii de generaia a treia. O a patra generaie de biocombustibili include microorganisme modificate genetic pentru a produce combustibil direct din dioxid de carbon la scar industrial [9].

Cuvintele-cheie sunt "captarea i stocarea carbonului (CSC)", att la nivel de materii prime i/sau tehnologia de procesare. Materia prim este adaptat nu numai pentru a mbunti eficiena de prelucrare, dar este, de asemenea, proiectat pentru captarea a mai mult dioxid de carbon [3].

Metodele de prelucrare (n principal termochimice) sunt, de asemenea, cuplate la "captarea i stocarea carbonului", tehnologii care filtreaz dioxidul de carbon generat n formaiuni geologice (stocri geologice, de exemplu, n campurile de petrol epuizate) sau prin depozite minerale (cum ar fi carbonaii).

n acest fel, biocombustibili din a patra generaie contribuie la o mai buna reducere a emisiilor gazelor cu efect de ser. Biocombustibili a patra generaie rezuma conceptul de "bioenergie cu stocare de carbon". [2].

3. Concluzii Biocarburanii de prima i a doua generaie cum ar fi biodiesel i etanol au un numr de limitri inerente care i face mai puin ideali ca nlocuitori pe termen lung pentru petrol. Materii prime pentru etanol (porumb i trestia de zahar) i biodiesel (rapi, soia i de palmier) sunt toate culturile alimentare pe baz care concureaz pentru terenurile agricole limitate, ap i ngrminte. Aceti combustibili nu pot fi utilizai n motoarele nemodificate i nu sunt aplicabili pieei de combustibili pentru avioane.

n timp ce biocarburanii din prima i a doua generaie dein peste 99% din producia curent de biocombustibil la nivel mondial - iar SUA folosete deja 30% din stocul de porumb pentru a nlocui aproximativ 6% din consumul de benzin - un numr de tehnlogii importante sunt pe punctul de a comercializa carburani cu aceleai caracteristici chimice ca i petrolul.

Oportunitile pe care le prezint biocombustibilii avansai sunt n mare msur nenelese, att de factorii de decizie politic ct i de finanatori. n timp ce porumbul, zahrul, etanolul celulozic i biodieselul sunt ceea ce majoritatea oamenilor cred despre atunci cnd aud termenul "biocombustibili", nici unul dintre aceti combustibili nu sunt candidai potrivii pentru a dezva societatea de dependena de petrol. n schimb, biocombustibilii din cea de-a treia i a patra generaie ar putea deveni alternative viabile la petrol n anii urmtori, n condiiile n care se va investi mai mult n cercetarea din acest domeniu.

Bibliografie

[1] Hartman E., 2008, A Promising Oil Alternative: Algae Energy. Washington Post

SN Sonia i col./ProEnvironment 4(2011) 147 - 150

150

[2] Venter C., 2008, On the verge of creating synthetic life. TED Talk

[2] Yusuf C., 2007, Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Advances, 25, 294 - 306

[3] ***, http://biopact.com//10/quick-look-at-fourth-generation. html

[4] ***, http://news.mongabay.com/bioenergy/2007/10/ quick-look-at-fourth-generation.html)

[5] ***, http://news.sciencemag.org/sciencenow/2008/11 /03-01.html

[6] ***, http://www.biocombustibil-tm.ro/pdf/Rezultate% 20finale.pdf

[7] ***, http://www.romanialibera.ro/actualitate/europa/ strategia-ue-pentru-biocombustibili-dauneaza-mediului-205331.html

[8] ***, http://www.urtp.ro/library/evenimnte1/06_iunie_ 2008/prezentari/Biocombustibilii-generatia2si3_Mihaile scu. pdf

[9] **, 2008,UN biofuels report. ESA. United Nations. December 13