Производство на керосин от отпадъци - портал за защита на климата

Боклукът и отпадъците се намират в големи количества по целия свят, независимо дали са под формата на битови битови отпадъци или като остатъци или странични продукти, които се появяват при производството на стоки и нямат по-нататъшна употреба. Повечето отпадъци съдържат изкопаеми въглеводороди, като пластмасови отпадъци. Ако това се използва като основа за производството на керосин, за разлика от растенията, които изгарят неутрално CO2, става въпрос за многократно използване на изкопаеми въглеводороди.

отпадъци

Съответно има опити за генериране на нова енергия от материали като битови отпадъци и отработени газове. Например с алтернативни горива от битови отпадъци може да се спестят до 80 процента въглероден диоксид, както показва компанията Fulcrum в САЩ. В Германия и САЩ промишлеността и научните изследвания също поемат по друг път: произвеждат алтернативни горива от отработените газове на стоманодобивната фабрика - с помощта на бактерии. Отпадъците също се генерират в селското стопанство, които могат да се използват като биомаса за производството на алтернативни авиационни горива.

Битовите отпадъци като енергиен източник

Изхвърлянето на битовите отпадъци е едно от основните предизвикателства пред нашето общество - също като доставката на енергия. Fulcrum е пионер в превръщането на отпадъците в гориво, което е предназначено за задвижване на самолети и вече се използва в САЩ.

Несортираните битови отпадъци са добри за превръщане в гориво, защото се състоят предимно от органични съединения - точно като керосин. За разлика от растенията, той не трябва да расте първо, но се предлага в големи количества и не се конкурира с производството на храна. Американската компания използва термохимичен процес за превръщане на битовите отпадъци в авиационно гориво. Всичко започва с превръщането на битовите отпадъци в газова смес, състояща се от въглероден окис, въглероден диоксид и водород чрез нагряването им в отсъствието на въздух. След това този синтез-газ се превръща в предшественици на керосина, използвайки процеса на Fischer-Tropsch. С полученото алтернативно авиационно гориво могат да се спестят повече от 80 процента въглероден диоксид в сравнение с продукт, направен от суров нефт.

През юни 2015 г. United Airlines обяви дял от 30 милиона долара във Fulcrum. В САЩ ще бъдат построени до пет рафинерии за биогорива, които ще произвеждат до 680 милиона литра алтернативно гориво годишно. Юнайтед има възможността да купува поне 340 милиона литра гориво годишно през следващите 10 години на цени, които са конкурентни на конвенционалния керосин. Първата пратка Fulcrum гориво се очаква през 2018 г. От 2019 г. Fulcrum планира да започне мащабно производство. В момента се изгражда съответният завод, заводът Sierra BioFuels в Невада.

От 2016 г. United Airlines се снабдява с устойчиво авиационно гориво от AltAir Fuels на летище Лос Анджелис. United Airlines ще закупи над 57 милиона литра от него за период от три години. Това е достатъчно за 12 500 полета от Лос Анджелис до Сан Франциско. Керосинът се зарежда с примес от 30 процента алтернативно авиационно гориво. Това гориво намалява емисиите на въглероден диоксид с 60% през целия жизнен цикъл и се предлага на конкурентна цена. Основата за устойчивото авиационно гориво е биомасата от естествени масла, които са негодни за консумация и са направени от селскостопански отпадъци.

Превръщането на битовите отпадъци в гориво

Индустриални отработени газове като задвижване

Стоманодобивните заводи се нуждаят от много енергия, за да произвеждат и отделят много големи количества въглероден диоксид. Изследванията се занимават с производството на алтернативни горива от тези отработени газове.

Различни партньори, включително Институтът за молекулярна биология и приложна екология на Фраунхофер IME в Аахен, за околната среда, безопасността и енергийните технологии UMSICHT в Оберхаузен и за химическите технологии ICT в Pfinztal, използват бактерии за превръщане на отработените газове в гориво. Тези генетично модифицирани микроорганизми превръщат отработените газове в алкохол и ацетон в процеса на ферментация. По-късно от тези два междинни продукта може да се получи керосин. Понастоящем това работи като патентован процес в лабораторен мащаб. Изследователите предполагат, че само въглеродният диоксид от стоманодобивната фабрика в Дуисбург би бил достатъчен, за да покрие консумацията на керосин от голяма авиокомпания. В момента те работят по по-внимателно проучване на процесите, за да могат да произвеждат в по-големи количества в следващата стъпка. Целта е също така алтернативните горива да бъдат сертифицирани за използване на практика. Но дотогава ще отнеме време.

Този метод се използва и в САЩ: Компанията LanzaTech използва бактерии за производство на алтернативни авиационни горива от отработени газове от стоманодобивната фабрика. Компанията приема, че тази технология може да се използва в 65 процента от всички стоманодобивни заводи по света. Етанолът, произведен от LanzaTech, може да намали емисиите на парникови газове с до 70 процента от източника до резервоара. В световен мащаб емисиите на CO2 могат да бъдат намалени с до 150 милиона тона, ако отработените газове от производството на стомана се използват повторно за производството на етанол.

Алтернативни горива от отработени газове от стоманодобивна фабрика

Алтернативен керосин от селскостопански остатъци

Отпадъците се генерират и в селското стопанство. Те включват например растителни остатъци като зеле или грудки. Това е биомаса, която може да се използва и като суровина за производството на алтернативни авиационни горива. През 2011 г. Gulfstream беше първата авиокомпания, която лети със смес от 50% изкопаеми и 50% алтернативно гориво от Honeywell от САЩ през Атлантическия океан до Европа. През 2015 г. Gulfstream подписа тригодишен договор с енергийния доставчик World Fuel Services за доставка на над милион литра алтернативно авиационно гориво, произведено от селскостопански отпадъци, намалявайки емисиите на CO2 въз основа на емисиите от жизнения цикъл с 50 процента може да намали. Съотношението на смесване е 30 процента алтернативно гориво и 70 процента конвенционален керосин. Керосинът също отговаря на стандарта RSB.

Наличност на отпадъци и остатъци

Много отпадъци и остатъци са подходящи за производството на алтернативни горива. Те включват например остатъци от биомаса като дървесина и горски остатъци, странични продукти от селското стопанство, но също така и битови отпадъци и промишлени остатъци. Но важен въпрос за производството на алтернативни горива от тези ресурси е колко висока е наличността, тъй като в Германия много от тези вещества вече се използват по други начини.

В Германия има общ теоретичен потенциал за остатъци от биомаса от 151,1 милиона тона TS (сухо вещество). Този потенциал се разделя, както следва:

  • 43 процента са дървесни и горски остатъци
  • 43 процента са дървесни и горски остатъци
  • Страничните продукти от селското стопанство представляват 30 процента
  • 12 процента се състоят от битови отпадъци
  • 9 процента от промишлени остатъци и
  • 6 процента са остатъци от други райони.

Съществуват обаче някои ограничения при управлението на отпадъците и остатъците, така че от теоретичния потенциал за остатъци от биомаса не могат да се използват приблизително 43,1 милиона тона сухо вещество (DM) - т.е. около 29 процента. Техническият, т.е. реално наличният потенциал е около 98 милиона тона DM, от които около 70 процента вече са в материална или енергийна употреба. Това оставя около 30 милиона тона TS, които са неизползвани или за които не е известна употреба. Този дял се разпределя почти еднакво върху остатъчната горска дървесина, животински екскременти и житна слама. В Германия почти няма потенциал за битови отпадъци и промишлени остатъци, тъй като стриктните задължения за обезвреждане и рециклиране в тази страна не оставят почти никакви количества. Следователно отпадъците и остатъчните материали имат ограничен потенциал за производство на алтернативни авиационни горива в Германия, тъй като те вече се рециклират до голяма степен и се използват в други области.

Важен аспект, който влиза в игра при наличието на отпадъци и остатъци в Германия, е, че за повечето видове суровини, които могат да се използват за алтернативни авиационни горива, вече има изградени мрежи за производство и осигуряване на суровини в земеделието, горите и управлението на отпадъците, на разположение. Първо ще трябва да се приспособят към новите структури на клиентите или сами да станат оператори на системи.

Така че могат да бъдат идентифицирани три фактора, които ограничават използването на отпадъци и остатъци, поне в Германия:

  • Отпадъците и остатъчните материали обикновено са достъпни само в ограничена степен, тъй като те не са конкретна производствена цел в даден процес, но са случайни.
  • Отпадъците и остатъчните материали обикновено са достъпни само в ограничена степен, тъй като те не са конкретна производствена цел в даден процес, но са случайни.
  • Много от наличните остатъци вече се използват, така че трябва да се спазват механизмите за изместване и конкуренция.
  • Остатъците, които възникват в горското и селското стопанство и все още не се използват икономически, трябва да се разглеждат от екологична гледна точка: хумусният баланс, но също така биологичното разнообразие и хранителният цикъл в гората не трябва да се ограничават.