Kerozin előállítása hulladékokból - klímavédelmi portál
A szemetet és hulladékot nagy mennyiségben találják meg az egész világon, legyen szó mindennapi háztartási hulladékokról, vagy maradványokról vagy melléktermékekről, amelyek az áruk gyártása során keletkeznek, és amelyeket tovább nem használnak. A legtöbb hulladék fosszilis szénhidrogéneket tartalmaz, például műanyag hulladékot. Ha ezt használják a kerozin előállításának alapjául, ellentétben a CO2-semlegesen égő növényekkel, akkor a fosszilis szénhidrogének többszörös felhasználásáról van szó.
Ennek megfelelően próbálnak új energiát előállítani olyan anyagokból, mint a háztartási hulladék és a kipufogógázok. Például a települési hulladékból származó alternatív üzemanyagokkal akár 80 százalékos szén-dioxid is megtakarítható, amint azt az amerikai Fulcrum cég is mutatja. Németországban és az USA-ban az ipar és a kutatás is más utat választ: alternatív üzemanyagokat állítanak elő az acélmű kipufogógázaiból - baktériumok segítségével. A mezőgazdaságban is keletkezik olyan hulladék, amelyet alternatív repülőgép-üzemanyagok előállításához biomasszaként lehet felhasználni.
A háztartási hulladék, mint energiaforrás
A háztartási hulladék ártalmatlanítása a társadalmunk egyik legnagyobb kihívása - akárcsak az energiaellátás. A Fulcrum úttörő szerepet játszik a hulladék üzemanyaggá történő átalakításában, amelyet repülőgépek hajtására szánnak, és amelyet az Egyesült Államokban már használnak.
A válogatás nélküli háztartási hulladék jó az üzemanyaggá történő átalakításhoz, mert nagyrészt szerves vegyületekből áll - akárcsak a kerozin. A növényekkel ellentétben nem először kell növekednie, de nagy mennyiségben kapható, és nem versenyez az élelmiszertermeléssel. Az amerikai vállalat termokémiai eljárással alakítja a háztartási hulladékot repülőgép-üzemanyaggá. Minden azzal kezdődik, hogy a háztartási hulladékot levegő hiányában melegítik szénmonoxidból, szén-dioxidból és hidrogénből álló gázkeverékké. Ezt a szintézisgázt ezután a petróleum prekurzortermékeivé alakítják a Fischer-Tropsch-eljárás segítségével. A kapott alternatív repülőgép-üzemanyag felhasználásával a nyersolajból készült termékhez képest több mint 80 százalékos szén-dioxid-megtakarítás érhető el.
2015 júniusában a United Airlines 30 millió dolláros részesedést jelentett be Fulcrumban. Legfeljebb öt bioüzemanyag-finomítót építenek az USA-ban, amelyek évente akár 680 millió liter alternatív üzemanyagot is termelnek. A Unitednek lehetősége lesz a következő 10 évben évente legalább 340 millió liter üzemanyagot vásárolni olyan árakon, amelyek versenyképesek a hagyományos kerozinnal. A Fulcrum üzemanyag első szállítmánya 2018-ban várható. 2019-től a Fulcrum nagyüzemi gyártás megkezdését tervezi. A megfelelő üzem, a nevadai Sierra BioFuels üzem jelenleg épül.
A United Airlines-ot 2016 óta rendszeresen szállítják fenntartható repülőgép-üzemanyaggal az AltAir Fuels-től a Los Angeles-i repülőtéren. A United Airlines három év alatt több mint 57 millió litert vásárol belőle. Ez elegendő 12 500 járathoz Los Angeles és San Francisco között. A petróleumot 30% alternatív repülőgép-üzemanyag keverékével táplálják. Ez az üzemanyag a teljes életciklus alatt 60 százalékkal csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást, és versenyképes áron is elérhető. A fenntartható repülőgép-üzemanyag alapja a természetes olajokból származó biomassza, amely ehetetlen és mezőgazdasági hulladékból készül.
A háztartási hulladék üzemanyaggá történő átalakítása
Ipari kipufogógázok hajtásként
Az acélgyáraknak nagyon sok energiára van szükségük, hogy nagyon nagy mennyiségű szén-dioxidot termeljenek és bocsássanak ki. A kutatások alternatív üzemanyagok előállításával foglalkoznak ezekből a kipufogógázokból.
Különböző partnerek, köztük az aacheni Fraunhofer Molekuláris Biológiai és Alkalmazott Ökológiai Intézet, az Oberhauseni UMSICHT környezetvédelmi, biztonsági és energiatechnológiai, valamint a Pfinztalban működő kémiai technológiai ICT baktériumok használják a kipufogógázok üzemanyaggá történő átalakítását. Ezek a géntechnológiával módosított mikroorganizmusok a kipufogógázokat erjedési folyamat során alkoholokká és acetonná alakítják. A petróleum később ebből a két köztitermékből nyerhető. Ez jelenleg laboratóriumi szinten szabadalmaztatott folyamatként működik. A kutatók feltételezik, hogy csak a duisburgi acélművek szén-dioxidja lenne elegendő egy nagy légitársaság kerozinfogyasztásának fedezésére. Jelenleg a folyamatok alaposabb vizsgálatán dolgoznak annak érdekében, hogy a következő lépésben nagyobb mennyiségben tudjanak előállítani. A cél az is, hogy a megszerzett alternatív tüzelőanyagokat tanúsítsák a gyakorlatban történő felhasználásra. De addig idő kell.
Ezt a módszert az USA-ban is használják: A LanzaTech vállalat baktériumokat használ alternatív repülőgép-üzemanyagok előállítására acélgyár kipufogógázaiból. A vállalat feltételezi, hogy ez a technológia a világ összes acélgyárának 65 százalékában alkalmazható. A LanzaTech által előállított etanol akár 70 százalékkal is csökkentheti az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását a forrástól a tartályig. Világszerte a CO2-kibocsátás akár 150 millió tonnával is csökkenthető lenne, ha az acélgyártásból származó kipufogógázokat újrafelhasználnák etanolgyártáshoz.
Alternatív üzemanyagok acélmalom kipufogógázaiból
Mezőgazdasági maradványokból származó alternatív kerozin
A mezőgazdaságban is keletkezik hulladék. Ide tartoznak például a növényi maradványok, például a káposzta vagy a gumó. Ez a biomassza, amelyet alternatív repülőgép-üzemanyagok előállításához nyersanyagként is fel lehet használni. 2011-ben a Gulfstream volt az első légitársaság, amely 50% fosszilis és 50% alternatív üzemanyag keverékével repült az USA-ból származó Honeywelltől az Atlanti-óceánon át Európába. 2015-ben a Gulfstream hároméves szerződést írt alá a World Fuel Services energiaszolgáltatóval, hogy jóval több mint egymillió liter mezőgazdasági hulladékból előállított alternatív repülőgép-üzemanyagot szállítson, ami 50 százalékkal csökkenti az életciklus-kibocsátáson alapuló CO2-kibocsátást csökkentheti. A keverési arány 30 százalék alternatív üzemanyag és 70 százalék hagyományos petróleum. A kerozin az RSB szabványnak is megfelel.
Hulladék és maradványok rendelkezésre állása
Számos hulladék és maradék alkalmas alternatív üzemanyagok előállítására. Ide tartoznak például a biomasszából származó maradványok, mint például a fa és az erdő maradványai, a mezőgazdaság melléktermékei, de a települési hulladék és az ipari maradványok is. De fontos kérdés az alternatív üzemanyagok előállítása során ezekből az erőforrásokból az, hogy mennyire magas a rendelkezésre állás, mert Németországban ezeket az anyagokat sokan más módon használják.
Németországban az összes elméleti biomassza-maradvány potenciál 151,1 millió t TS (szárazanyag). Ez a lehetőség a következőképpen oszlik meg:
- 43 százaléka fa- és erdőmaradvány
- 43 százaléka fa- és erdőmaradvány
- A mezőgazdaságból származó melléktermékek 30 százalékot tesznek ki
- 12 százaléka kommunális hulladékból áll
- 9 százalék az ipari maradványokból és
- 6 százaléka más területekről származó maradvány.
A hulladék- és szermaradvány-gazdálkodásban azonban vannak bizonyos korlátozások, így az elméleti biomassza-szermaradvány-potenciálból kb. 43,1 millió t szárazanyag (DM) nem használható fel - azaz körülbelül 29 százalék. A műszaki, vagyis a ténylegesen rendelkezésre álló potenciál körülbelül 98 millió tonna szárazanyag, amelynek körülbelül 70 százaléka már anyagiakat vagy energiát használ. Ez körülbelül 30 millió t TS-t hagy maga után, amelyek nincsenek felhasználva, vagy amelyek felhasználása nem ismert. Ez a részarány szinte egyenlően oszlik meg az erdőmaradványokra, az állati ürülékre és a gabona szalmára. Németországban szinte nincs potenciális települési hulladék és ipari maradvány, mivel az ebben az országban alkalmazott szigorú ártalmatlanítási és újrafeldolgozási kötelezettségek szinte semmilyen mennyiséget nem hagynak maguk után. A németországi hulladékoknak és maradványoknak ezért korlátozott az alternatív repülőgép-üzemanyagok előállításának lehetősége, mivel ezeket már nagyrészt újrahasznosítják és más területeken használják.
Fontos szempont, amely hozzáadódik a hulladék és maradványok elérhetőségéhez Németországban, hogy az alternatív repülőgép-üzemanyagok számára alkalmas nyersanyagok legtöbb típusához már léteznek kiépített hálózatok az alapanyag-előállításhoz és -ellátáshoz a mezőgazdaságban, az erdészetben és a hulladékkezelésben, elérhető. Először alkalmazkodniuk kell az új ügyfélstruktúrához, vagy maguknak kell a rendszerek üzemeltetőivé válniuk.
Tehát három tényező azonosítható, amelyek korlátozzák a hulladékok és maradványok felhasználását, legalábbis Németországban:
- A hulladékok és a maradék anyagok általában csak korlátozott mértékben állnak rendelkezésre, mivel ezek nem egy konkrét termelési cél egy folyamatban, hanem mellékhatások.
- A hulladékok és a maradék anyagok általában csak korlátozott mértékben állnak rendelkezésre, mivel ezek nem egy konkrét termelési cél egy folyamatban, hanem mellékhatások.
- A rendelkezésre álló szermaradványok közül sokat már használnak, ezért be kell tartani a kiszorítási és verseny mechanizmusokat.
- Az erdészetben és a mezőgazdaságban felmerülő és gazdaságilag még nem használt maradványokat ökológiai szempontból kell szemlélni: nem szabad korlátozni a humuszmérleget, de nem szabad korlátozni az erdő biológiai sokféleségét és tápanyagciklusát sem.