Biogoriva su ona goriva koja se dobijaju preradom biomase. Njihova energija,koja je porijeklom iz svjetlosti sunčevog zračenja, usvojena je fiksacijom ugljika. Najprije je pretvorena u hemijsku, redukcijom ugljika iz zraka, prilikom sinteze organskih spojeva. Za razliku od ugljika koji se oslobađa iz fosilnih goriva, mijenjajući klimatske uvjete na Zemlji, ugljik u biogorivima dolazi iz atmosfere, odakle ga biljke uzimaju u procesu rasta, odnosnio metabolizma. Iako su fosilna goriva također nastala fiksacijom ugljika, ne smatraju se biogorivima jer sadrže ugljik koji se ne izmjenjuje u normalnom prirodnom kruženju materije i protoku energije, već nakon geološki dugog vremena.[1][2]
Biogoriva postaju popularna zbog rasta cijena nafte, potrebe za sigurnijim pribavljanjem energije, zabrinutosti zbog štetnih emisija stakleničkih plinova, ukratko iz ekonomskih i ekoloških potreba. U 2010. godini, svjetska proizvodnja biogoriva dosegla je 105 milijardi litara, s porastom od 17% u odnosu na 2009. U prometu zauzimaju 2,7%, s najvećim udjelom bioetanola i biodizela. Svjetska proizvodnja bioetanola je iznosila 86 milijardi litara, a najveći proizvođači su Sjedinjene Američke Države i Brazil (zauzimaju 90% svjetske proizvodnje). Najveći proizvođači biodizela su zemlje Europske unije s udjelom od 53% u svjetskoj proizvodnji. Prema podacima Internacionalne energetske agencije („International Energy Agency“), do 2050. godine biogoriva mogu zadovoljiti četvrtinu svjetske potrebe za gorivima u prometu. Globalno, biogoriva se najčešće koriste za prijevoz i u kućanstvu. Većina goriva za prijevozna sredstva su kapljevita jer vozila zahtijevaju veliku gustoću energije, kao što je ona koja je sadržana u kapljevinama i krutinama. Veliku gustoću energije najlakše i najefikasnije je dobiti motorom s unutarnjim izgaranjem, a on zahtijeva da gorivo bude čisto. Goriva koja najlakše izgaraju su kapljevita i plinovita (mogu se ukapljivati), praktična su za prijenos i izgaraju čisto (bez krutih produkata).
Prva biogoriva su bila pravljena a od šećera, škroba, biljnog ulja i životinjskih masti, primjenom uobičajenih tehnologija. Osnovne sirovine za proizvodnju biogoriva prve generacije bile su i žitarice i sjemenke, kao što su pšenica i kukuruz, te fermentacijom, kada je spravljan bioetanol. Korištenjem suncokretovog sjemena i uljane repice, dobija se biodizel.
Bioalkoholi
Biološki dobijeni alkoholi, najčešće etanol, rjeđe propanol i butanol, dobijaju se aktivnošću mikroorganizama i enzima, odnosno fermentacijom šećera ili škroba (najlakše), ili celuloze (što je teže).[3][4][5][6]
Bioetanol (CH3CH2OH) se proizvodi kao alternativu benzinu. U SAD-a se pretežno dobija iz kukuruza, a etanolske smjese tamo čine oko 9% ukupne godišnje prodaje benzina. Postoje pretpostavke da su američka vozila od 1979. godine do dosad prešla približno 3 milijarde kilometara upotrebom etanolskih smjesa. Većina današnjih automobila može funkcionirati na mješavine s 15% bioetanola, uz ostatak benzina. Etanol ima manju gustoću energije od benzina, pa je potrebna veća masa bioetanola da bi se dobio isti rad. Prednost etanola je veći oktanski broj što omogućava veći kompresijski omjer motora za povećanu toplotnu efikasnost. U Brazilu, koji je, po proizvodnji i primjeni etanola za vozilima, vodeća zemlja u svijetu , bioetanol se dobija iz šećerne trske. Oko 15% brazilskih vozila se kreće na čisti etanol, a preostala upotrebljavaju 20%-tnu smjesu s benzinom.[7][8][9][10][11][12]
Bioetanol se može dobivati i od ostalih žitarica kao što su pšenica i ječam, a i od krompira. Najčešća procedura dobijanja etanola ima nekoliko faza:
"Biomasa (ukuruz ili neka druga žitarica) se melje i dobiva prah.
- Mješavina tog praha, vode i enzima ulazi u visoko zagrijanu peć, gdje se pretvara u tečnost. Taj proce kataliziraju odgovarajući enzimi.
- Ohlađena tekućina se miješa se s drugim enzimom, koji pretvara škrobu šećer, uz naknadnu fermentaciju konverziju u alkohol.
- U šećernu mješavinu se dodaje kvasac da pokrene proces fermentacije. Šećer se pretvara u etanol i ugljendioksid.
- Nakon fermentacije, iz mješavine se odvaja etanol.
- Od odvojenog etanola se uklanja voda, tokom procesa dehidracije.
- U etanol se dodaje mala količina benzina da bi bio odbojan za piće (denaturirani alkohol).
Biodizel
U nekim zemljama, biodizel je jeftiniji od uobičajenog dizela iz nafte. Biodizel je metilni ester repičinog ulja. Ovo gorivo za motorna vozila se dobija od ulja uljane repice ili recikliranog otpadnog jestivog ulja. Sirovine biodizela su masti životinjskog porijekla, biljna ulja, soja, gorušica, suncokret, palmino ulje, alge, itd. Biodizel je najčešće biogorivo u Europi.
Biodizel je razgradiv i nije opasan za okruženje. Dok hektar kukuruza godišnje daje oko 2.500 litara etanola godišnje, hektar soje oko 560 litara biodizela, svaki hektar algi, teorijski može dati više od 45.000 litara biogoriva. Kukuruz ili soja daju urod jednom godišnje, a alge se mogu prikupljati svakodnevno. Hemijska pretvorba biljnog ulja za pravljenje biodizela troši manje energije nego destiliranje kukuruza u etanol. Međutim, relativna iskoristljivost i visoka cijena su jaki ograničavajući faktori. Njemačka je vodeći svjetski proizvođač koja za proizvodnji biodizela uootrebljava ulje krstašica (Crucifera). U nekim zemljama Europske Unije, dizel je u određenoj mjeri već zastupljen u gorivima, a također neka vozila već mogu voziti i na 100%-tni biodizel.[13][14]
Biodizel se dobija procesom esterifikacije, tako što biljno ulje reagira s metanolom i natrijevim hidroksidom kao katalizatorom, kada nastaje ester masnih kiselina, zajedno s ostalim nusproduktima, kao što su glicerol, gliceridski talog i sapuni. Ulja se miješaju sa natrij-hidroksidom i metanolom, kada nastaju biodizel i glicerol. Jedan dio glicerola se stvara na svakih deset dijelova biodizela. Čisti biodizel (B100), među dizelskim gorivima, ima daleko najmanje štetne emisije. Pri nižim temperaturama može postati viskozniji, što ovisi o korištenoj sirovini. U nekim zemljama proizvođači automobila čak daju garanciju za korištenje biodizela u njihovim motorima. Većina današnjih vozila imaju takve motore koji se, za korištrnjer biodizela, ne moraju prepravljati.
Biljno ulje
Jestivo biljno ulje uglavnom ne služi kao gorivo, ali manje kvalitetno se može upotrebljavati i u tu svrhu. Da bi se osiguralo da ubrizgano ulje bude pravilno raspršeno, biljno ulje se mora zagrijti da bi mu se smanjila viskoznost. Taj postupak je olakšan u toplijim klimatima. Velike korporacije kao što su MAN B & W Diesel, Wartsila i Deutz nude motore koji su prilagođeni za biljno ulje, bez potrebe dodatnih transformacija. Biljno ulje također mogu koristiti i stariji modeli dizel motora, koji ne koriste uobičajen način ubrizgavanja goriva ili se ono odvija elektronski. Zbog adekvatnog dizajna komore za izgaranje, koja omogućava posredno ubrizgavanje goriva, ovakvi motori su najpogodniji za pogon na biljno ulje. Ovaj sistem dopušta upotrebu relativno većih molekula ulja, što daje više vremena za izgaranje.
Također pogledajte
Refernce
Vanjski linkovi
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
