Biocombustibili obtinuti din biomasa. Bioetanol de generatia IStudent :Mitruti Alexandru-Daniel Profesor indrumator: Prof. Dr. Lucia DUMITRESCU

BiomasaBiomasa, ca energie solara acumulata sub forma chimica in materie de origine vegetala sau animala reprezinta sursa regenerabila de energie cea mai abundenta de pe pamant. Biomasa poate fi convertita direct in energie sau in produse energetice (biocombustibili) prin combustie directa, piroliza, gazeificare, fermentare anaeroba, hidroliza chimica si biochimica.

Biocombustibili de prima generatieSunt biocombustibili fabricati din zahr, amidon, ulei vegetal sau grsimi animale folosind tehnologii conventionale. Materiile prime de baz pentru productia de biocombustibili din prima generatie sunt de regul seminte (soia), cereale (cum ar fi grul, care produce amidon, care este fermentat n bioetanol). Aceste materii prime sunt i resurse alimentare pentru animal sau om, i n conditiile n care populatia la nivel mondial este n cretere, utilizarea lor n productia de biocombustibili a fost criticat deoarece ar putea s conduc la penuria de alimente.

Ce este bioetanolul?Bioetanolul este alcool pur, numit si alcool etilic. (H3C-CH2OH) Bioetanolulsau doar "etanol" este o sursade energie 100% bio siregenerabila, este produs din fermentarea de componente de zahar si amidon de plante, n principal, trestie de zahar si culturi, cum ar fi cereale, folosind drojdie, porumb, cartofi, lapte, orez, struguri sfecla si, recentsfecla,in functie de economia agricolaa tarii.

ProprietatiCaracteristicile fizice si chimice ale sale, se refera la densitatea energetica, la caldura de vaporizare, raportul molecular dintre reactanti si produsii de combustie, energia specifica, limita de imflamabilitate, viteza de transmitere a scantei si temperatura acesteia, la continutul de hidrogen si carbon.

Tehnologii de obtinere a bioetanol de prima generatieMateria prima utilizata pentru producerea bioetanolului de prima generatie se refera in primul rand la sursa de biomasa care, de asemenea, este sursa pentru nutritia oamenilor si animalelor. Materia prima ce are la baza sucroza provine in principal din trestie de zahar, sfecla de zahar si sorg zaharat, in timp ce materia prima cu continut bogat in amidon provine din culturile cerealiere precum porumb, grau, orz, ovaz, secara si culturile amidonoase cartof.

Culturi energetice utilizate la obtinerea bioetanolului de prima generatie

Schema fluxului tehnologic pentru obtinerea bioetanolului

Procesarea materiei primeMateria prima sorgul zaharat va fi receptionat, depozitat in silozuri.In timpul depozitarii se vor asigura conditii de preintampinare a procesului de putrezire, se va asigura o aerisire permanenta, si o temperatura constanta.Pregatirea melasei in vederea fermentatiei cuprinde urmatoarele operatii necesare pentru transformarea melasei intr-un mediu fermentabil:

Fermentatia melaseiFermentarea este operatia tehnologica prin care zaharoza din melasa este transformata de catre drojdii in alcool si dioxid de carbon ca produse principale, iar ca produse secundare se obtin aldehide, esteri, alcooli superiori, alcool metilic, glicerina.Printre factorii de care depinde calitatea si randamentul de obtinere a bioetanolului, alaturi de calitatea materiei prime, alegerea si respectarea celui mai adecvat proces tehnologic, un rol deosebit il are drojdia utilizata la fermentarea plamezilor.

Conversia glucozei la etanol se realizeaza dupa cum urmeazaGlucozaEtanolDioxid de carbon

Distilarea bioetanoluluiAlcoolul etilic si alti componenti volatili din plamada se separa prin operatia de distilare. Distilarea se realizeaza prin incalzirea pana la fierbere a plamezilor fermentate in instalatii speciale, prin care alcoolul etilic si alti componenti volatili trec in faza de vapori si sunt apoi condensati prin racire cu apa.Pentru a obtine un produs cu un continut ridicat in etanol sunt necesare distilari repetate si odata cu cresterea continutului in alcool al lichidului supus distilarii se realizeaza o concentrare din ce in ce mai redusa

Rafinarea bioetanoluluiIn urma distilarii rezulta ca produs intermediar alcoolul brut, care are o concentratie alcoolica de 8085% vol. si contine o serie de impuritati, fie provenite din plamada fermentata, fie formate chiar in cursul procesului de distilare. Rafinarea reprezinta operatia de purificare si concentrare a alcoolului brut, in vederea obtinerii unui produs de puritate superioara.Pentru a se realiza o purificare avansata a alcoolului este necesar ca la rafinare sa se aiba in vedere doua aspecte principale: temperaturile de fierbere ale impuritatilor si solubilitatile lor in amestecul de alcool apa.

Anhidrizarea bioetanoluluiOperatia de anhidrizare este obligatorie pentru utilizarea bioetanolului ca biocarburant, apa continuta de alcoolul rectificat diminuand performantele in procesul de combustie.Anhidrizarea bioetanolului se poate realiza prin urmatoarele procedee:Distilare azeotropacu benzen, tricloretilena, dietileter, n pentan;Distilare extractivacu etilenglicol sau benzina;Pervaporatieprin procedee membranare.

Utilizari ale bioetanoluluiUtilizarea bioetanolului drept carburant pentru motoarele cu ardere interna nu este o inventie recenta, fiind practicata de aproape un secol si jumatate. Ideea folosirii bioetanolului drept carburant pentru motoarele cu aprindere prin scanteie dateaza din primele decade ale secolului al XIX-lea. In 1860 Nicolaus A. Otto a utilizat etanolul pentru alimentarea prototipului motorului sau, precursorul motoarelor cu aprindere prin scanteie de azi. "Reinventarea" in ultimii ani a bioetanolului ca si carburant s-a datorat necesitatii de gasire a unor surse de energie alternative care sa inlocuiasca treptat resursele minerale.

Utilizari ale bioetanoluluiExista urmatoarele alternative de utilizare a bioetanolului:- aditiv pentru benzine (ETBE);- folosirea unor amestecuri de benzina si bioetanol in diferite proportii. Bioetanolul este utilizat pentru cresterea cifrei octanice si imbunatatirea calitatii benzinei;- biocombustibil pentru celulele de combustie;- in diverse alte domenii ale industriei chimice, spre exemplu ca solvent sau ca reactiv.

Avantajele bioetanoluluiTrebuie subliniat faptul ca bioetanolul este un combustibil regenerabil si nu este un contributor net la emisiile de gaze cu efect de sera. Acest lucru se datoreaza faptului ca biomasa cultivata pentru bioetanol este capabila sa reabsoarba (prin fotosinteza) dioxidul de carbon produs in timpul arderii bioetanolului .Astfel, principalul avantaj al biocombustibililor este faptul ca sunt neutri din punct de vedere al efectului de sera.

Avantajele bioetanoluluiSe vorbeste despre bioetanol ca despre solutia energetica a viitorului, deoarece constituie o alternativa viabila la combustibilul conventional (benzina). Un alt avantaj este faptul ca are cifra octanica mai mare decat a benzinei, ceea ce se traduce prin ardere mai eficienta si, implicit, emisii toxice mai reduse.

Dezavantajele bioetanoluluiDesi bioetanolul este considerat o alternativa verde, prietenoasa cu mediul, utilizarea lui la o scara din ce in ce mai mare la nivel global poate crea probleme legate de defrisari si siguranta alimentara a populatiei. Astfel, multe din culturile agricole destinate pentru consum sunt convertite in culturi destinate pentru biocombustibil.De asemenea, bioetanolul pur (E100) poate porni autovehiculul mai greu la temperaturi scazute, de aceea cel mai raspandit bioetanol se gaseste in amestec (etanol+benzina in diferite proportii).

ConcluzieLumea crede c biocombustibilii sunt un lucru bun, deoarece reduc nivelul de dioxid de carbon din atmosfer, chiar daca pot avea totodat un efect nociv asupra calitii aerului.

Bibliografiehttp://biofuels.dbioro.eu/http://www.biofuelenergy.ro/http://semineebio.ro/

*