1 Biotechnologie pozyskiwania źródeł energii odnawialnej

2 Biologiczne źródła energii, paliw gazowych i ciekłych

3 Sposoby pozyskiwania energii z surowców biologicznych

4 Źródło Typ paliwa Organizm Wydajność (sm/ha/rok) Drzewa leśne Drzewa szybkorosnące Trawy wieloletnie Odpady ze zbóż Odpady komunalne Rośliny uprawiane Rośliny wodne Drobnoustroje Drewno Słoma Odpady Sacharoza Skrobia Olej Materiał roślinny Wodór Różne gatunki Wierzba Topola Miscanthus sp. Hemmthria Pennisetum Łodygi trzciny cukrowej Słoma kukurydziana, ryżowa, jęczmienna itp.. - Trzcina cukrowa Buraki cukrowe Kukurydza Ziemniaki Rzepak Słonecznik Soja Lilia wodna Tatarak Cyjanobakterie, Mikroglony Botryococcus braunii 10 –35 6 – 15 10 – 17 20 7 – 22 34 – 55 36 – 70 8 – 15 26 5 – 21 2 – 3 52 – 100 8 - 34

5 Fermentacja metanowa Przekształcenie związków organicznych o różnym stopniu utlenienia do metanu i CO2 w warunkach beztlenowych. Proces jest kilkuetapowy, prowadzony przez konsorcjum bakterii. Ostatni etap – bakterie metanowe Produkt końcowy – biogaz, zawierający 55 – 75% metanu, 20 – 40% CO2, % wodoru

6 Fermentacja metanowa Współzależność bakterii acetogennych i metanowych

7 Rodzaje reaktorów i technikifermentacji anaerobowej

8 Schemat przydomowej wytwornicy biogazu

9 INSTALACJA DO WYTWARZANIA BIOGAZU Z ORGANICZNYCH ODPADÓW STAŁYCH (SALZBURG, AUSTRIA) W instalacji przerabianych jest rocznie ton odpadów w jednofazowym procesie fermentacji beztlenowej. Odpady rozdrobnione do 40 mm są transportowane do dozownika, mieszane ze szlamem fermentacyjnym. i podgrzewane do 55 C, a następnie wprowadzane do bioreaktora. Wydajność 135 m3 biogazu/T odpadów. Przetworzenie na energię elektryczną – 250 kWh ze 135 m3 biogazu.

10 Schemat instalacji wykorzystującej odpady browarnicze do wytwarzania energiiw obiegu zamkniętym

11 Wytwarzanie oleju przez roślinyRoślina Wydajność (kg/ha/rok) Wieloletnie Kakaowiec 860 Drzewo oliwne Awokado Palma kokosowa Palma makauba Palma olejowa Roczne Kukurydza 145 Bawełna Soja Słonecznik 800 Orzeszki ziemne 890 Rzepak Rycyna Jojoba

12 Oleje wytwarzane biologicznieOrganizmy wytwarzające i akumulujące oleje mogące znaleźć zastosowanie jako paliwo Rośliny Hevea brasiliensis (kauczukowiec) 3 – 10 t/ha/rok Eucalyptus globus Drobnoustroje Glony (oleje terpenoidowe) Botrycoccus braunii 53 – 75% s.m. Chlorella vulgaris 40 – 58% s.m. Phaedodactylum tricornutum 31% s.m. Hydrokraking i destylacja oleju z Botrycoccus braunii daje 62% benzyn, 15% paliwa lotniczego, 15% oleju napędowego, 3% olejów cięzkich Drożdże Apiatrichium curvatum (triacyloglicerole) do 80% s.m.

13 Komórki drożdży Apiatrichium curvatum wytwarzające i magazynująceduże ilości lipidów

14 Biodiesel Porównanie właściwości oleju napędowego, olei roślinnych i modyfikowanych olei roślinnych Cecha Olej napędowy Olej rzepakowy Olej słonecznikowy Olej sojowy Krakowany olej sojowy Modyfikowany olej kokosowy Gęstość (kg/l) Lepkość (cSt) Punkt zapłonu (C) Liczba cetanowa Wartość energetyczna (MJ/kg) 0,85 2,8 – 3,5 64 – 80 48 – 51 0,78 – 0.91 37 – 47 246 – 273 38 – 50 0,86 – 0,92 34 – 46 183 – 274 37 – 49 0,88 – 0,91 33 – 45 178 – 254 38 – 45 0,88 7,74 Brak danych 43 40,6 0,81 2,58 BD 60,5 47,5

15 Porównanie właściwości oleju napędowego i estrów z olei roślinnychCecha Olej napędowy Estry metylowe z oleju rzepakowego Estry etylowe z oleju rzepak. Estry metylowe z oleju słoneczn. Biodiesel EN 14214 Gęstość (kg/l) Lepkość (cSt) Punkt zapłonu (C) Liczba cetanowa Wartość energetyczna (MJ/kg) 0.85 2,8-3,5 64-80 48-51 38,5-46 0,77-0,88 6,1-7,2 52-54 35-40 0,88 6,2 124 60 40,5 0,89 4,3 110 47 40 3,5-5,0 >101 >51 Brak danych

16 Wytwarzanie wodoru w układach biologicznychSzlaki wytwarzania wodoru przez drobnoustroje fotosyntetyzujące a/ szlak bezpośredni; w warunkach niskiego poziomu siarki; b/ szlak pośredni c/ szlak z wykorzystaniem fotosystemu