Biodegviela: kas tā ir, veidi, ražošana un pielietojums

Uzzini visu par biodegvielu: veidi, ražošanas metodes (etanols, biodīzeļs, biomasas tehnoloģijas) un praktisks pielietojums ilgtspējīgai enerģijai.

Biodegviela ir degviela, kas iegūta no nesen nedzīva vai dzīvā bioloģiskā materiāla. Tā atšķiras no fosilās degvielas, kas iegūta no sen miruša bioloģiska materiāla. Biodegviela var būt cietā, šķidrā vai gāzes veidā.

Biodegvielu parasti izmanto automobiļu darbināšanai, mājokļu apsildīšanai un ēdiena gatavošanai. Biodegvielas uzņēmumi galvenokārt ir no Eiropas, Āzijas un Amerikas. Los Alamosas Nacionālajā laboratorijā izstrādātās tehnoloģijas ļauj pat piesārņojumu pārvērst atjaunojamā biodegvielā. Agrodegviela ir biodegviela, ko ražo no konkrētiem augiem, nevis no atkritumiem, piemēram, atkritumu poligonā vai no pārstrādātiem materiāliem.

Ir divi izplatīti veidi, kā augus pārvērst gāzveida un šķidrā kurināmajā. Viens no tiem ir audzēt kultūraugus ar augstu cukura (piemēram, cukurniedres) vai cietes saturu (piemēram, kukurūzu) un pēc tam ar rauga palīdzību raudzēt etilspirtu (etanolu). Otrais veids ir audzēt augus, kas satur lielu daudzumu augu eļļas, piemēram, palmu eļļu, sojas pupas un aļģes. Uzkarsējot šīs eļļas, to viskozitāte samazinās, un tās var tieši sadedzināt dīzeļdzinējos vai ķīmiski pārstrādāt, lai iegūtu degvielu, piemēram, biodīzeļdegvielu. Jau tūkstošiem gadu koksne un tās blakusprodukti tiek pārstrādāti biodegvielās, piemēram, kokoglēs, koksnes gāzē, metanolā vai etanola degvielā. Celulozes etanolu ir iespējams ražot arī no neēdamu augu daļām, taču tas var būt dārgi.

Izmanto arī cieto biomasu. Malka tiek izmantota jau tūkstošiem gadu. Daudzus materiālus, piemēram, koksni un zāli, var kaltēt, granulēt un sadedzināt, un to var izmantot enerģijas ražošanai.

Biodegvielu galvenie veidi

• Šķidrās biodegvielas: bioetanols (raudzēts no cukuriem/starches), biodīzeļdegviela (transesterificētas augu eļļas vai dzīvnieku tauki), hidrotrajota biodegvielas (HEFA/HC) un sintētiskās degvielas, kas iegūtas no biomasas konversijas.
• Gāzveida biodegvielas: biogāze (metāna bagāta gāze no anaerobas fermentācijas), biometāns (attīrīts un uzpumpēts līdz dabasgāzes īpašībām), bio-LNG un bio-CNG.
• Cietas biodegvielas: malka, koksnes granulās, briķetes, torreficēta biomasa un biokoks.

Ražošanas procesi

• Fermentācija: cukuri un cietes pārvērš etanolā, izmantojot raugu vai citas mikrobiālās kultūras.
• Transesterifikācija: augu eļļas vai dzīvnieku taukus ķīmiski pārveido par biodīzeļdegvielu (metilesteriem).
• Anaeroba fermentācija: organiskie atkritumi, kūtsmēsli vai notekūdeņi ražo biogāzi (CO2 + CH4).
• Pirolīze un torrefikācija: termiska degradācija bez skābekļa, lai iegūtu šķidrus (bio‑eļļas), gāzveida vai cietus produktus.
• Gāzifikācija + Fischer–Tropsch: biomasu pārveido sintētiskā gāzē (syngas), ko tālāk var pārveidot šķidrā degvielā.
• Hidroprocesēšana (HEFA): augu eļļas hidrokrakē un pārvērš aviācijas vai dīzeļdegvielā ar augstu kvalitāti.
• Celulozes 2. paaudzes tehnoloģijas: priekšapstrāde un enzīmatiskā hidrolīze, lai atdalītu saharīdus no lignocelulozes un raudzētu etanolu.

Izejvielas (feedstocks)

Biodegvielu ražošanai izmanto ļoti dažādus materiālus:

• kultūraugi ar augstu cukura vai cietes saturu (piem., cukurniedres, kukurūza),
• eļļas augu sēklas un augi (piem., rapša, sojas, palma),
• pārtikas pārpalikumi un lietotas cepamās eļļas,
• lauksaimniecības atliekas (salmi, stiebri), meža atkritumi un koksnes atlikumi,
• municipālie organiskie atkritumi (MSW),
• aļģes un mikroalģas, kas ir perspektīvas augstas blīvuma izejvielas,
• enerģētiskie krūmi un speciāli audzēta biomasas kultūra (agrodegviela).

Pielietojums

• Transportā: benzīna un dīzeļa maisījumi (piem., E10, B7), biodegvielas aviācijā (sustainable aviation fuel — SAF), kuģniecībā un smagajā transportā.
• Elektroenerģijā un siltumapgādē: biomasas kogenerācijas stacijas, apkure ar pellets vai malka.
• Rūpniecībā: biodegvielas kā ķīmisko vielu izejviela vai kurināmais rūpnieciskajos procesos.
• Mājsaimniecībās: ēdiena gatavošana un apkure, īpaši reģionos bez piekļuves gāzei.

Ieguvumi

• Biodegvielas var samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas, ja izejvielas un ražošanas ķēdes ir ilgtspējīgas.
• Samazina atkarību no fosilajiem resursiem un var veicināt vietējo ekonomiku (lauksaimniecību, rūpniecību).
• Pārstrādājot atkritumus un lietotas eļļas, samazinās poligonu slogs un piesārņojums.

Riska faktori un trūkumi

• Pārtikas vs degviela: audzējot ēdamus kultūraugus biodegvielai, var palielināties pārtikas cenas un traucēt pārtikas pieejamību.
• Zemes izmantošana un bioloģiskā daudzveidība: plaša mēroga monokultūras var izraisīt mežu izciršanu un biotopu zaudēšanu.
• Ūdens un mēslojuma patēriņš: dažas izejvielas prasa daudz ūdens un ķīmisku mēslojumu.
• Netiešā zemes lietojuma maiņa (ILUC): var vairot siltumnīcefekta gāzu emisijas, ja tiek nocirsti meži vai degradētas zemes.

Regulācija un ilgtspēja

Biodegvielu izmantošanu ietekmē valstu un reģionālie noteikumi, piemēram, obligātie maisījumu procenti, subsīdijas un emisiju tirdzniecības sistēmas. Ilgtspējas sertifikāti un audits (piem., starptautiski standarti) palīdz novērtēt, vai biodegviela patiešām samazina emisijas un nekaitē videi vai cilvēku tiesībām.

Praktiski aspekti — uzglabāšana un drošība

• Biodīzeļdegviela var absorbēt ūdeni un veicināt mikrobu augšanu; nepieciešama laba uzglabāšanas prakse un filtrācija.
• Dažām biodegvielām ir sliktāks aukstās plūsmas rādītājs — nepieciešami piedevas vai maisījumi aukstai videi.
• Uzglabāšanas tvertnes, transportēšana un apstrāde jāveic saskaņā ar drošības un vides prasībām.

Nākotnes virzieni

Attīstās otrās un trešās paaudzes biodegvielas (no lignocelulozes, algām un atkritumiem), kā arī sintētiskie “e‑kurināmie”, kas ražoti ar elektroenerģijas palīdzību no atjaunojamiem avotiem. Integrācija ar oglekļa uztveršanas tehnoloģijām un rūpniecisku atkritumu pārstrāde var padarīt biodegvielas vēl ilgtspējīgākas.

Apkopojot — biodegviela ir daudzveidīgs jēdziens, kas aptver cietas, šķidras un gāzveida kurināmās vielas no bioloģiskiem avotiem. Tās potenciāls samazināt emisijas un nodrošināt vietējos resursus ir liels, taču galvenā nozīme ir ilgtspējīgai izejvielu izvēlei, pārredzamai ražošanai un atbilstošai regulēšanai.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir biodegviela?

J: Kādas formas var būt biodegvielas?

J: Kur atrodas lielākā daļa biodegvielas uzņēmumu?

J: Kā Los Alamosas Nacionālajā laboratorijā piesārņojumu pārvērš atjaunojamā biodegvielā?

J: Kas ir agrodegviela?

J: Kā augus pārvērš gāzveida un šķidrā degvielā?

J: Kā koksni un tās blakusproduktus jau tūkstošiem gadu izmanto kā enerģijas avotu?

Meklēt pēc burta