Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΊΟΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝΤΟΜΕΑΣ IV, ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΏΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΜΑΚΡΗΣ Β., ΚΕΚΟΣ Δ., ΧΡΙΣΤΑΚΟΠΟΥΛΟΣ Π.

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Υγρό βιοκαύσιμο (οινόπνευμα) υψηλής ενεργειακής περιεκτικότητας, καθαρότερο περιβαλλοντικά από τη βενζίνη

Καύσιμη στερεά, υγρή ή αέρια ύλη που παράγεται από βιομάζα

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΖΥ

ΜΩ

ΣΗ

CO2

θερμότητα

ΗO2

Κ.Κ.

ηλεκτρισμό

H2

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Γιατί βιοαιθανόλη;

Β. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ1. Ανανεώσιμη πρώτη ύλη (βιομάζα)2. Σημαντική ελάττωση ρύπανσης

Λιγότερες εκπομπές: CO2 , CO, υδρογονανθράκων, κλπ.

1. Μείωση ενεργειακής εξάρτησηςΑ. ΠΟΛΙΤΙΚΟ-ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

2. Υπεραξία αγροτικών πρώτων υλών3. Αύξηση θέσεων εργασίας και αγροτικού εισοδήματος4. Συγκράτηση αγροτικού πληθυσμού

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ

Τεχνολογικά χαρακτηριστικά

Μεγαλύτερη τάση ατμών από τη βενζίνη

Παραγωγή από γεωργικά προϊόντα & υποπροϊόντα

Υποπροϊόντα: Λιγνοκυτταρινούχα κατάλοιπα. Δυσκολίες υδρόλυσης λιγνοκυτταρίνης. Δυσκολίες συλλογής, μεταφοράς και αποθήκευσης τους (ογκώδη)

Προϊόντα: Υψηλό κόστος σακχαρούχων και αμυλούχων προϊόντων (τεύτλα, καλαμπόκι, κ.ά.) που χρησιμοποιούνται ανταγωνιστικά για την παραγωγή τροφίμων (καύσιμα αντί τρόφιμα)

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη 0

5

10

15

20

25

30

35

1999 2000 2001ΕΤΟΣ

ΔΙΣ

ΕΚ

ΑΤ

ΟΜ

ΥΡ

ΙΑ Λ

ΙΤΡ

Α

C., Berg. 2001. World Ethanol Production 2001

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

+ 860%

+ 75%

+ 11%

2001 2006

ΑΛΛΕΣ ΧΩΡΕΣΗΠΑ

ΒΡΑΖΙΛΙΑ

ΕΤΟΣ0

15

30Δ

ΙΣΕ

ΚΑ

ΤΟ

ΜΥ

ΡΙΑ

ΛΙΤ

ΡΑ

C., Berg. 2001. World Ethanol Production 2001

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

1. ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΙΣ ΗΠΑ ΚΑΙ ΒΡΑΖΙΛΙΑ

2. ΑΠΟΦΑΣΗ ΓΙΑ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΗ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ (Οδηγία 2003/30/EC, ΜΑΙΟΣ 2003): Μέχρι το 2005: 2.0% (3,25% κατ’ όγκο) Μέχρι το 2010: 5.75% (9,34% κατ’ όγκο)3. ΕΤΟΙΜΑΖΟΝΤΑΙ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΙ ΧΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ

4. ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΤΑΠΟΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΙΣΠΑΝΙΑΣ

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΣΤΟΧΟΙ Παραγωγή αιθανόλης

(276.000 τόνοι ΕΤΒΕ) για λόγους :

Περιβαλλοντικούς : Ελάττωση CO2, θείου,

ΥδΑ, ρύπανσης εδάφους, κ.ά.Οικονομικούς :

Αύξηση γεωργικού εισοδήματος

Συγκράτηση αγροτικού πληθυσμού

Μείωση ενεργειακής εξάρτησης

Επιστροφή πάνω από 90% των απαλλαγών φόρων λόγω αύξησης της τοπικής οικονομικής δραστηριότητας

http://lasen.epfl.ch/

Σπορέλαια Σακχαρούχαφυτά

(τεύτλα, γλυκόσόργο, κ.ά.)

Αμυλούχαφυτά

(αραβόσιτοςσίτος, κ.ά.)

Λιγνοκυτ/χαφυτά(ξύλα

άχυρα, κ.ά.)

Εκχύλιση

Καθαρισμός ΖΥΜΩΣΗ Καθαρισμός

Υδρόλυση

Προκατεργασία

Αεριοποίηση

Εστεροποίηση ΑπόσταξηΑφυδάτωση

Καταλυτικήσύνθεση

Καθαρά έλαια ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗ ΜΕΘΑΝΟΛΗ

ΕΤΒΕ ΜΤΒΕ

Πρώ

τες

ύλες

Διε

ργασ

ίαμε

τατρ

οπής

Τελι

κό

Ενερ

γεια

κό π

ροϊό

ν

ΓλυκόζηΓλυκόζη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΠροκατεργασίαΈνζυμα

+

Γλυκόζη

Ενζυμικήυδρόλυση

Διήθηση

Γλυκόζη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη Σπόρος (μ.ό.): 1.1 τον / στρέμμα Άμυλο (μ.ό.): 620 Kg / στρέμμα ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ: ≈ 440 λίτρα/στρέμμα

Σπόρος

Υπόλειμμα (μ.ό.): ≈ 1.1 τον / στρέμμα ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ

≈ 300 λίτρα /στρέμμα

Υπόλειμμα

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη Απόδοση (μ.ό.): 6.4 τον / στρέμμα Σάκχαρο (μ.ό.): 900 Kg / στρέμμα ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ: ≈ 510 λίτρα / στρέμμα

Σακχαρότευτλα

,Πούλπα

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Απόδοση νωπών στελε-χών (μ.ό.): 10 τον /στρέμμαΣάκχαρα (μ.ό.): 12.7%ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ:

10 x 12.7 = 1270 Kg σακχαρόζη ≈ 650 λίτρα αιθανόλη / στρέμμα

Νωπάστελέχη

Βαγάση (μ.ό.): 1.2 τον / στρέμμα ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ

≈ 350 λίτρα / στρέμμα

Ξηρήβαγάση

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Χώρες καλλιέργειας και στρεμματική απόδοση

νωπής βιομάζας(ΚΑΠΕ 1996)

Κατώτερη Ανώτερη

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Νότια Ελλάδα (Πύργος)Βόρεια Ελλάδα (Θράκη)

Νότια Ιταλία Νότια Ισπανία

ΠορτογαλίαΒόρεια Ιταλία

ΓαλλίαΚεντρική Ισπανία

Βέλγιο

ΑΠΟΔΟΣΗ (τόνοι / στρέμμα)

ΝΩΠΗ ΒΙΟΜΑΖΑ (%, β/β) Υγρασία 70.9Σακχαρόζη 11.0Γλυκόζη 1.7Κυτταρίνη 4.8Ημικυτταρίνη 4.3

Ζυμωτήρας

Εμβόλιο:

ΣΕΝΑΡΙΟ 2αS. cerevisiae

Χυμός(52%)

Εμβόλιο:Μικτή καλλιέργεια

ΣΕΝΑΡΙΟ 2β

ΖυμωτήραςF. oxysporumS. cerevisiaeΣτερεά

(48%)

Τεμάχιασόργου

ΣΕΝΑΡΙΟ 3αΖυμωτήρας F. oxysporum

Εμβόλιο:

Τεμαχισμός

Εκχύμωση

6.1

8.8

Εκχύλισμα

Εκχύλιση

Εμβόλιο:

ΣΕΝΑΡΙΟ 1Ζυμωτήρας S. cerevisiae

4.4

10.5

ΣΕΝΑΡΙΟ 3β

F. oxysporumS. cerevisiae

Εμβόλιο:Μικτή καλλιέργεια

10.3

Ζυμωτήρας

ΑΙΘΑΝΟΛΗ (λίτρα/100 Kg

νωπού σόργου)7.7

Στελέχη σόργου

ΣΥΣΤΑΣΗ (%, β/β) Υγρασία 70.9Σακχαρόζη 11.0Γλυκόζη 1.7Κυτταρίνη 4.8Ημικυτταρίνη 4.3

12.7 9.1

1050 λ / στρέμ.

770 λ / στρέμ.

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ ΝΟΜΟΣΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΜΕΝΗΕΚΤΑΣΗ (βαμβάκι +καλαμπόκι, 2003)

(στρέμματα)

ΕΚΤΑΣΗ ΠΡΟΣΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΜΕ ΣΟΡΓΟ (στρέμματα)

ΜΕΓΙΣΤΗ ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΕΡΓΟΣΤΑΣΙΩΝ

(x 1000 m3 / έτος)

ΘΡΑΚΗΈβρου

ΞάνθηςΡοδόπηςΔράμας

ΠέλληςΚιλκίς

ΗμαθίαςΚαβάλας

50

Σερρών

100 150

200 250

ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ

Καρδίτσας

ΘΕΣΣΑΛΙΑ

360.000 308.000200.000 154.000285.000 231.000220.000 154.000213.000 154.000184.000 154.000138.000 77.000273.500 231.000570.000 385.000660.000 385.000

Μαγνησίας 118.500 77.000

ΠΕΛΟΠ/ΣΟΣ Ηλείας 185.000 154.000

Τρικάλων 250.000 231.000

Λαρίσης 760.000 385.000

ΑΤΤΙΚΗ Βοιωτίας 215.000 154.000

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ ΝΟΜΟΣΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΜΕΝΗΕΚΤΑΣΗ (βαμβάκι +καλαμπόκι, 2003)

(στρέμματα)

ΕΚΤΑΣΗ ΠΡΟΣΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΜΕ ΣΟΡΓΟ (στρέμματα)

ΜΕΓΙΣΤΗ ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΕΡΓΟΣΤΑΣΙΩΝ

(x 1000 m3 / έτος)

ΘΡΑΚΗΈβρου

ΞάνθηςΡοδόπηςΔράμας

ΠέλληςΚιλκίς

ΗμαθίαςΚαβάλας

50

Σερρών

100 150

200 250

ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ

Καρδίτσας

ΘΕΣΣΑΛΙΑ

360.000 308.000200.000 154.000285.000 231.000220.000 154.000213.000 154.000184.000 154.000138.000 77.000273.500 231.000570.000 539.000660.000 616.000

Μαγνησίας 118.500 77.000

ΠΕΛΟΠ/ΣΟΣ Ηλείας 185.000 154.000

Τρικάλων 250.000 231.000

Λαρίσης 760.000 693.000

ΑΤΤΙΚΗ Βοιωτίας 215.000 154.000

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

ΑΥΣΤΡΑΛΙΑ (σακχ/μο)

ΒΡΑΖΙΛΙΑ (σακχ/μο)

ΤΑΥΛΑΝΔΗ (κασάβα)

ΚΙΝΑ (αραβόσιτος)

ΗΠΑ (αραβόσιτος)

ΕΕ (σίτος, μικρό εργ.)

ΕΕ (σίτος, μεγάλο εργ.)ΚΑΘ

ΑΡΟ

ΚΟ

ΣΤΟ

Σ Β

ΙΟΑΙ

ΘΑ

ΝΟ

ΛΗΣ

(€ /

λίτρ

ο)

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Προϊόντα ξύλου, ενέργεια,

τρόφιμα / ζωοτροφές,χημικά προϊόντα

Βιοκαύσιμα,βιοπροϊόντα,

ενέργεια

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΦΥΤΕΙΑ ΣΟΡΓΟΥ

ΕΝΕΡΓΟΣΑΝΘΡΑΚΑΣ

ΑΝΘΡΑΚΑΣ

ΖΩΟΤΡΟΦΗ ΒΙΟΜΟ- ΝΩΤΙΚΑΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ

ΗΛΕΚΤ-ΡΙΣΜΟΣ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΥΔΡΟΓΟΝΟ

ΜΕΘΑΝΟΛΗ

ΣΥΝΘΕΣΗΑΕΡΙΟΥ

ΒΑΓΑΣΣΗΕκχύμωση

CO2

ΑΙΘΑΝΟΛΗ

ΣΠΟΡΟΣ

ΠΑΡΑΠΡΟΪΟΝΤΑΑΠΟΣΤΑΞΗΣ(ΖΩΟΤΡΟΦΗ)

ΦΥΛΛΑ

ΑΙΘΑΝΟΛΗ

Ελληνικήτεχνολογία

ΣΤΕΛΕΧΗ

ΑΙΘΑΝΟΛΗ + CO2

Χυμός

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΤΕΧΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ1. Έκταση καλλιέργειας σόργου (στρέμματα): 154.000 2. Βιοαιθανόλη (m3): 100.000 3. Ξηρή βαγάση για ηλεκτρισμό (τόνοι): 80.0004. Ξηρή βαγάση για βιομονωτικά υλικά (τόνοι): 80.000ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ € Α. ΚΟΣΤΟΣ ΕΠΕΝΔΥΣΗΣ1. Επένδυση (Ερ. βιοαιθανόλης & βιομονωτικών) 80.000.000 2. Επιδότηση (50%) 40.000.000 ΣΥΝΟΛΟ 40.000.000 Β. ΕΤΗΣΙΕΣ ΔΑΠΑΝΕΣ1. Παραγωγή σόργου + μεταφορά (154.000 στρ. x 260 € / στρ.) 40.040.000 2. Εργασία 1.000.000 3. Διάφορα (χημικά βιομονωτικών, κλπ) 15.000.000 4. Κόστος κεφαλαίου (40.000.000 x 0.15) 6.000.000 ΣΥΝΟΛΟ 62.040.000 Γ. ΕΤΗΣΙΑ ΑΚΑΘΑΡΙΣΤΑ ΕΣΟΔΑ1. Βιοαιθανόλη (100.000 m3 x 200-500 € / m3) 20.000.000-50.000.000 2. Ηλεκτρισμός από 80.000 τον. βαγάση (84.080.000 KWh) 5.044.8003. Βιομονωτικές πλάκες (1.000.000 m3 x 40 €/m3) 40.000.000 ΣΥΝΟΛΟ 65.044.800-95.044.800 Δ. ΕΤΗΣΙΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ1. Δαπάνες 62.040.000 2. Ακαθάριστα έσοδα 65.044.800-95.044.800 ΚΕΡΔΗ 3.004.800-33.004.800

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΣΤΟΧΟΣΠαραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας από βιοαιθανόλη γεωργικών προϊόντων (γλυκό σόργο) υψηλής απόδοσης και μηδενικής ρύπανσης στα πλαίσια της αειφόρου ανάπτυξης

C2H5OH

Ζύμωση σε αιθανόληΚυψέλες καυσίμου

H2O

Γεωργικάπροϊόντα

(γλυκό σόργο)

Αιθανόλη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη 0

100

200

300

400

500

2005 2006 2007 2008 2009 2010

ΕΤΟΣ

ΒΙΟ

ΑΙΘ

ΑΝ

ΟΛΗ

( x

103 m

3 )

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη 0

2

4

6

8

10

12

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ΕΤΟΣ

ΒΙΟ

ΑΙΘ

ΑΝ

ΟΛΗ

( x

106 m

3 )

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

Καύση Τουρμπίνες Ενέργεια

Αεριοποίηση Σύνθεση Μεθανόλη

Πυρόλυση Έλαια, αέρια, πίσσα

Ζύμωση

Αναερόβιαχώνευση

Εκχύλιση Έλαια

Βιοαιθανόλη

Μεθάνιο

Βιοντίζελ

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

1. Χημική σύνθεση. Από προϊόντα πετρελαίου

3. Μικροβιακή ζύμωση. Μικροβιακή ζύμωση διαλύματος σακχάρων σε αιθανόλη

(7% της παγκόσμιας παραγωγής)

(93% της παγκόσμιας παραγωγής)

2. Θερμοχημική διεργασία. Αεριοποίηση σε υδρογόνο και οξείδια του άνθρακα και μετατροπή σε αιθανόλη με ανόργανους καταλύτες (Δεν παράγεται βιομηχανικώς)

Σάκχαρα(γλυκόζη)

Ζύμη

Βιοαιθανόλη

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΑΠΟΔΟΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ: ΕΚΧΥΛΙΣΜΑ: 870 ΛΙΤΡΑ / ΣΤΡΕΜΜΑ ΝΩΠΟΥ ΣΟΡΓΟΥΧΥΜΟΣ: 680 ΛΙΤΡΑ / ΣΤΡΕΜΜΑ ΝΩΠΟΥ ΣΟΡΓΟΥ

ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗ

ΖΥΜΩΣΗS. cerevisiae

ΑΠΟΣΤΑΞΗ

20-25 MW (100.000 m3)

ΝΕΡΟ

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΣΤΑΔΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣΚΑΙ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ

ΑΠΟ ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΥ ΣΟΡΓΟΥ

ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΉ ΧΥΜΟΣΣΟΡΓΟΥ

ΣΟΡΓΟ

Βιοκαύσιμα

Βιοαιθανόλη

ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗ

ΖΥΜΩΤΗΡΑΣ ΕμβόλιοF. oxysporum

Εμβόλιοζύμης

ΑΠΟΔΟΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ: 1100 ΛΙΤΡΑ / ΣΤΡΕΜΜΑ ΝΩΠΟΥ ΣΟΡΓΟΥ

ΧΥΜΟΣΣΟΡΓΟΥ

ΖΥΜΩΣΗS. cerevisiae ΑΠΟΣΤΑΞΗ

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΣΤΑΔΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣΑΠΟ ΧΥΜΟ ΚΑΙ ΒΑΓΑΣΗ ΓΛΥΚΟΥ ΣΟΡΓΟΥ

ΣΟΡΓΟ

Βιοκαύσιμα

ΒιοαιθανόληΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗ

ΑΠΟΔΟΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ: 910 ΛΙΤΡΑ / ΣΤΡΕΜΜΑ ΝΩΠΟΥ ΣΟΡΓΟΥ

ΣΟΡΓΟ

Εμβόλιοζύμης

ΖΥΜΩΤΗΡΑΣ

ΕμβόλιοF. oxysporum

ΑΠΟΣΤΑΞΗ

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΣΤΑΔΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣΑΠΟ ΝΩΠΟ ΓΛΥΚΟ ΣΟΡΓΟ