JAKA WARTOŚĆ DRZEMIE W ZIEMI?

Dane statystyczne GUS dotyczące uprawy rzepaku i rzepiku podają obecną produkcję w ilości ok. 960 000 ton. Ilość ta jest przeznaczona na zużycie spożywcze, zaś w bardzo znikomej, minimalnej ilości jest zużywana w innych gałęziach przemysłu.

Zakładając średnią wydajność plonów rzepaku z hektara w wielkości 2,5 tony, potrzebny areał na obecną produkcję nie przekracza 4 000 km2.
Wg udostępnionych danych statystycznych ilość paliwa dieslowego zużywana w kraju jest rzędu 2 430 000 ton. Możliwości zastąpienia obecnego paliwa dieslowego olejem roślinnym, rzepakowym są ogromne. Przy założeniu 40% ilości oleju w ziarnach rzepaku, z jednego hektara produkcji można uzyskać 1 000 litrów paliwa.
Wypierając obecne paliwo dieslowe rzepakowym, należałoby zająć około 30 000 km2 pól uprawnych włączając obecne spożywcze zapotrzebowanie. Obszar ten stanowi 10% powierzchni kraju i jest nieco mniejszy od podwojonej powierzchni uprawnej województwa wielkopolskiego. Zatem istnieje potrzeba siedmiokrotnego powiększenia uprawnej powierzchni rzepaku. Wartość rocznego zapotrzebowania na paliwo rzepakowe oscyluje wokół siedmiu miliardów (7 000 000 000) złotych.
Idea używania oleju rzepakowego w zasilaniu pojazdów i maszyn jest związany nie tylko z poprawą ekonomiczną w rolnictwie i całej gospodarce kraju, ale także z ochroną środowiska naturalnego. Ta sama ilość węgla wydalanego do atmosfery w procesie spalania jest absorbowana rok po roku przez rośliny podczas okresu wegetacji i produkcji nowych nasion zawierających olej.
Dane statystyczne dotyczące zużycia paliwa benzynowego informują o rocznym zużyciu 5 000 000 ton. Znaczącą cześć tego paliwa można zastąpić dodatkiem etanolu jako produktu pochodzenia roślinnego.
Etanol albo alkohol etylowy jest produktem zawierającym tlen i dodaje się go do paliwa benzynowego od lat 1970. jako środek podnoszący liczbę oktanową i redukujący zanieczyszczenie pochodzące z tlenku węgla. Każda firma produkująca samochody i silniki spalinowe zaleca używanie paliwa zawierającego alkohol. Używanie w paliwie benzynowym alkoholu eliminuje dodawanie bardzo szkodliwych substancji typu MTBE. Np. na Filipinach paliwo benzynowe o nazwie Gasanol zawiera 20% benzyny z 5% nafty i aż 75% alkoholu etylowego.
Niemieckie paliwo benzynowe Dynakol zawiera 70% benzyny, 30% alkoholu i benzenu.
20% zawartość alkoholu etylowego w paliwie benzynowym mogłaby zwiększyć zapotrzebowanie na produkcje zbóż. W kraju 20% ilość etanolu jest o wiele większa niż obecnie stosowana i często sprowadzana z zagranicy.
Większa zawartość etanolu dochodząca do 20% może przynieść zapotrzebowanie w ilości 1,000,0000 ton tego produktu rocznie, co stanowi wartość 3,75 miliarda złotych.
Z takiej ilości potrzeby etanolu wynika prawie 30% zwiększenie zasiewów zbóż.
Zakładając, ze jedna tona zboża, np. pszenicy czy żyta daje 375 litrów etanolu, ilość zboża potrzebna do produkcji dodatku paliwowego wynosi 3 400 000 ton, co w przypadku pszenicy wymaga uprawy o powierzchni 10 000 km2.
Obecna krajowa produkcja pszenicy jest rzędu 8 500 000 ton (24 300 km2 uprawy) i żyta 4 003 000 ton (16 000 km2 uprawy), także dodatkowy areał na produkcję etanolu jest znaczący.
Należy dodać, że podczas produkcji paliwowej istnieje możliwość zagospodarowania odpadów jako paszy oraz do produkcji czystego, spożywczego dwutlenku węgla o dużej wartości przemysłowej.
Oprócz korzyści ekonomicznej związanej z produkcją paliw odnawialnych i zastąpieniem tradycyjnych paliw pochodzenia ropy naftowej, istnieje możliwość sprzedawania kredytu środowiskowego na arenie międzynarodowej.
Wg. publikacji wydanej przez amerykańska agencję ochrony środowiska EPA (U.S. Environmental Protection Agency), o adresie http://www.epa.gov/otaq/consumer/f00013.htm można dowiedzieć się o ilości zanieczyszczenia w postaci wydalanego dwutlenku i tlenku węgla podczas spalania paliwa benzynowego w samochodach.
I tak przy rocznym przebiegu samochodem 12 500 mil (20 000 km), zdolnym do przebiegu 21,5 mil (34,5 km) na jednym galonie czyli 3,78 litra paliwa, przy rocznym zużyciu paliwa 581 galonów (2196 litrów), każdy litr paliwa benzynowego produkuje 2,5 kg zanieczyszczeń, albo na każdy kilogram paliwa przypada 3,5 kilograma zanieczyszczeń związanych z wydalaniem węgla.
W przypadku krajowego częściowego zastąpienia paliwa benzynowego alkoholem istnieje możliwość zmniejszenia rocznej emisji węgla w ilości około 3 500 000 ton.
Biorąc pod uwagę wprowadzenie paliwa rzepakowego i dla uproszczenia zakładając taką samą ilość zanieczyszczeń wydalanych podczas spalania co w przypadku paliwa benzynowego, roczne zmniejszenie ilości emisji węgla może dojść do 8 200 000 ton.
Razem, można uzyskać wartość kredytu emisyjnego dochodzącego do 12 500 000 ton dwutlenku i tlenku węgla.
Wartość tego rocznego kredytu na międzynarodowej aukcji może być sprzedana w realnej wysokości 80 zł. za tonę, czyli cała wartość kredytu środowiskowego może wynosić 1 miliard złotych. Wartość ta stanowi ok. 12% wartości możliwej ilości spalanego biopaliwa.
Wartość dodatkowego kredytu środowiskowego można uzyskać poprzez uprawy w polskim klimacie szybko rosnącej wierzby czy malwy jako materiałów opałowych stosowanych do ogrzewania domostw.

Marek Ficiński
mficinski@earthlink.net

PRĄD Z MARCHEWKI I INNE

Ile kalorii ma marchewka? Zastanawia się nad tym każdy, kto jest na diecie. Czy komuś przyszłoby jednak do głowy, że za pomocą energii uzyskanej z marchewki można oświetlić pokój?

Jak podaje "New Scientist" z 10.10.2002 naukowcy z University West of England w Bristolu skonstruowali ogniwo elektryczne zasilane resztkami pożywienia. Podobne bakteryjne ogniwa paliwowe (MFC) znano już w przeszłości, były jednak mało wydajne i bardzo kosztowne. Na szczęście Chrisowi Melhuishowi i jego współpracownikom udało się zbudować proste urządzenie, którego koszt wynosi tylko 10 funtów.

Na razie ogniwa można zasilać tylko kostkami cukru, które nie pozostawiają prawie żadnych odpadków. Naukowcy mają jednak zamiar sprawdzić wydajność energetyczną ogniwa przy użyciu marchewki.

W środku baterii o wielkości walkmana, kolonia bakterii Escherischia Coli produkuje enzymy rozkładające węglowodany, uwalniając atomy wodoru. Ogniwo zawiera także substancje chemiczne, które wymuszają oderwanie elektronów od atomów wodoru i przemieszczenie ich na anodę. Dzięki temu powstaje napięcie, które wymusza przepływ prądu w obwodzie.

Po połączeniu kilku takich ogniw szeregowo, prądem uzyskanym z rozłożenia 50 g cukru można zasilać przez 8 godzin 40-watową żarówkę.
Przełom w tworzeniu efektywnych ogniw badacze uzyskali dzięki zrezygnowaniu z energochłonnych filtrów i pomp. Eksperymentując z różnorodnymi materiałami na anodę, naukowcy zoptymalizowali cały proces: umieścili bakterie i środki chemiczne bezpośrednio w ogniwie. Dzięki temu, nowe urządzenie produkuje 8 razy więcej energii niż poprzednie modele MFC. Badacze z University West of England zapowiadają dalszy wzrost wydajności.

TEORETYCZNA ENERGIA ZE ŚCIEKÓW
Dla odmiany, naukowcy z Warwick University szukają sposobu uzyskania wodoru ze ścieków fabrycznych. Warunkiem jest, aby odpady zawierały sporą ilość wody. Idealne do tego celu są np.: pozostałości poprodukcyjne z papierni. Ashok Bhattacharya z Warwick twierdzi, że jego zespołowi udało się podwoić wydajność w porównaniu z obecnie stosowanymi rozwiązaniami. Dotychczas używane instalacje posiadały wydajność rzędu 20%.

Innowacyjny proces rozpoczyna się od rozkładu "biomasy" na wodór, metan, wodę, tlenek węgla oraz dwutlenek węgla przy użyciu standardowej metody zgazyfikowania w wysokiej temperaturze i pod ciśnieniem. Następnie jednak wodór uzyskuje się także z rozłożonego metanu i wody w obecności nanokrystalicznego katalizatora. Proces esktrahowania wodoru może zachodzić nieprzerwanie aż do końca cyklu. Czysty wodór przechodzi w jednym kierunku przez półprzepuszczalną ceramiczną membranę, która zatrzymuje inne gazy.

Nowa metoda pozwoli na przemysłową produkcję wodoru, z przeznaczeniem na paliwo dla ogniw paliwowych w nowych samochodach koncepcyjnych lub stosowanych do ogrzewania domów.

Jak na razie należy jednak miarkować optymizm, gdyż prace nie wyszły poza fazę badań laboratoryjnych. Bhattacharya przyznaje, że prawdziwa wydajność modelu będzie znana po zbudowaniu prototypu.

Pełni optymizmu naukowcy zapowiadają już, że w 2005 r. powstanie instalacja pozwalająca na produkcję ilości paliwa wodorowego równoważnej zasobom konwencjonalnej stacji benzynowej.
Najważniejsze, że grupa naukowców z Warwick otrzymała już z Unii Europejskiej dotację w wysokości 2,5 mln funtów.

PRAKTYKA NA LOTNISKU
Amerykanie skupili się na zastosowaniach praktycznych przełomowej technologii. Jak podaje "Waste Age" Lotnisko w Los Angeles (LAX) będzie poligonem doświadczalnym dla programu przetwarzania odpadków żywnościowych w energię. Sześciomiesięczny program pilotażowy ma na celu zbadanie efektywności procesu. Inicjatorami są: departament robót publicznych w Los Angeles oraz Los Angeles World Airports (LAWA) - właściciel LAX.

W ramach programu trzy razy w tygodniu Gate Gourmet, firma cateringowa współpracująca z lotniskiem przewozić będzie od 23 do 34 kg odpadków żywnościowych do należącej do departamentu fabryki. Tam będą one obrabiane i przekształcane w energię. W fabryce żywność jest rozdrabniana, i mieszana z wodą. Powstała zawiesina jest umieszczana w komorze fermentacyjnej, gdzie podgrzewa się ją aby przyspieszyć organiczny rozkład na metan i dwutlenek węgla. Metan pompowany jest do pobliskiej elektrowni gazowej, gdzie uzyskuje się energię elektryczną, sprzedawaną później w publicznej sieci energetycznej. Pozostałości po procesie fermentacyjnym stosuje się do nawożenia terenów lotniska, natomiast odzyskaną wodę wykorzystuje do nawadniania. Na razie, w fazie pilotażowej projektu ważne jest, aby odpadki pochodziły z jednego źródła, tak aby można było na podstawie ich ilości przewidywać ilość metanu uzyskanego w trakcie przetwarzania. Jak dotąd na terenie lotniska do niwelowania terenów używano rocznie około 80 tys. ton odpadków żywnościowych. Właściciel lotniska zapowiada, że 12 do 15 firm cateringowych i 80 linii lotniczych obecnych na lotnisku będzie dostarczać resztki w jedno miejsce, które w fabryce będą przetwarzane na energię. Jak dotąd należąca do departamentu robót publicznych fabryka Hyperion przerabiała ścieki, od niedawna natomiast przygotowuje się do przyjmowania resztek żywności. Szef Hyperionu zapewnia, że w porównaniu ze ściekami, żywność pozwoli na wyprodukowanie większych ilości metanu. Co ciekawsze, pomoc członka rady miejskiej Marka Ridleya-Thomasa pozwoliła na sfinansowanie ze środków państwowych takich elementów wyposażenia jak zbiorniki, rury i system przetwarzania biomasy.

Kiedy w fabryce Hyperion rozpocznie się produkcja metanu, nie będzie konieczne utylizowanie tak dużych ilości odpadków przy niwelacji terenu. Nie trzeba będzie także, co za tym idzie, poszukiwać nowych obszarów, gdzie można by wysypywać resztki, a poszukiwania coraz odleglejszych miejsc siłą rzeczy muszą wiązać się ze zwiększonymi kosztami transportu..

Projekt pilotażowy daje szanse szybkiego zwrotu inwestycji - 300 tys. ludzi przewijających się dziennie przez lotnisko - pasażerów, gości oraz pracowników - pozostawia po sobie ogromne ilości pożywienia, które warto rozsądnie wykorzystać. Inicjatorzy zapowiadają już, że jeśli tylko projekt odniesie sukces, rozszerzą działalność także na restauracje i hotele zlokalizowane w pobliżu lotniska. Pozostaje więc trzymać kciuki i mieć nadzieję, że za kilka lat, kiedy technologia ta stanie się popularna w Stanach Zjednoczonych, ktoś może wpadnie na pomysł, aby zastosować ją także i w Polsce. Czekamy na to z niecierpliwością.

Daniel Bienkiewicz

Na podstawie:
"Waste Age", 1.1.2001, "New Scientist", 10.10.2002, "New Scientist", 29.4.2002.