Producția de kerosen din deșeuri - portalul pentru protecția climei

Gunoaiele și deșeurile se găsesc în cantități mari în întreaga lume, fie ele sub formă de deșeuri menajere cotidiene sau ca resturi sau subproduse care apar în producția de bunuri și care nu mai sunt folosite. Majoritatea deșeurilor conțin hidrocarburi fosile, cum ar fi deșeurile din plastic. Dacă acest lucru este utilizat ca bază pentru producerea de kerosen, spre deosebire de plante, care ard CO2 neutru, este vorba de utilizări multiple ale hidrocarburilor fosile.

În consecință, există încercări de a genera energie nouă din materiale precum deșeurile menajere și gazele de eșapament. Cu combustibilii alternativi din deșeurile municipale, de exemplu, se poate economisi până la 80% dioxid de carbon, așa cum arată compania Fulcrum din SUA. În Germania și SUA, industria și cercetarea adoptă, de asemenea, o altă abordare: produc combustibili alternativi din gazele de eșapament ale siderurgiei - cu ajutorul bacteriilor. Deșeurile sunt generate și în agricultură, care poate fi utilizată ca biomasă pentru producerea de combustibili alternativi pentru aviație.

Deșeurile menajere ca sursă de energie

Eliminarea deșeurilor menajere este una dintre provocările majore cu care se confruntă societatea noastră - la fel ca aprovizionarea cu energie. Fulcrum este un pionier în transformarea deșeurilor în combustibil, care este destinat alimentării aeronavelor și este deja utilizat în Statele Unite.

Deșeurile menajere nesortate sunt bune pentru transformarea în combustibil, deoarece constă în mare parte din compuși organici - la fel ca kerosenul. Spre deosebire de plante, nu trebuie să crească mai întâi, dar este disponibil în cantități mari și nu concurează cu producția de alimente. Compania americană folosește un proces termochimic pentru a transforma deșeurile menajere în combustibil pentru aviație. Totul începe cu conversia deșeurilor menajere într-un amestec de gaze care constă din monoxid de carbon, dioxid de carbon și hidrogen prin încălzirea acestuia în absența aerului. Acest gaz de sinteză este apoi transformat în produse precursoare pentru kerosen utilizând procesul Fischer-Tropsch. Cu combustibilul alternativ pentru aviație obținut, mai mult de 80% din dioxid de carbon poate fi economisit în comparație cu un produs fabricat din țiței.

În iunie 2015, United Airlines a anunțat o participație de 30 de milioane de dolari la Fulcrum. În SUA vor fi construite până la cinci rafinării de biocombustibili, care vor produce până la 680 milioane de litri de combustibil alternativ pe an. United va avea ocazia să achiziționeze anual cel puțin 340 de milioane de litri de combustibil în următorii 10 ani la prețuri competitive cu kerosenul convențional. Prima livrare de combustibil Fulcrum este așteptată în 2018. Din 2019, Fulcrum intenționează să înceapă producția pe scară largă. Fabrica corespunzătoare, fabrica Sierra BioFuels din Nevada, este în prezent construită.

United Airlines a fost alimentată în mod regulat cu combustibil de aviație durabil de la AltAir Fuels pe Aeroportul Los Angeles din 2016. United Airlines va achiziționa peste 57 de milioane de litri din acesta pe o perioadă de trei ani. Acest lucru este suficient pentru 12.500 de zboruri de la Los Angeles la San Francisco. Kerosenul este alimentat cu un amestec de 30% combustibil alternativ pentru aviație. Acest combustibil reduce emisiile de dioxid de carbon cu 60% pe parcursul întregului ciclu de viață și este, de asemenea, disponibil la un preț competitiv. Baza combustibilului durabil pentru aviație este biomasa din uleiuri naturale, care nu sunt comestibile și sunt fabricate din deșeuri agricole.

Conversia deșeurilor menajere în combustibil

Gazele de eșapament industriale ca motor

Oțelarii au nevoie de multă energie pentru a produce și a emite cantități foarte mari de dioxid de carbon. Cercetările se referă la producerea de combustibili alternativi din aceste gaze de eșapament.

Diverși parteneri, inclusiv Institutul Fraunhofer pentru Biologie Moleculară și Ecologie Aplicată IME din Aachen, pentru tehnologia de mediu, siguranță și energie UMSICHT din Oberhausen și pentru Chemical Technology ICT din Pfinztal, folosesc bacterii pentru a transforma gazele de eșapament în combustibil. Aceste microorganisme modificate genetic transformă gazele de eșapament în alcool și acetonă într-un proces de fermentare. Kerosenul poate fi obținut ulterior din aceste două produse intermediare. Acest lucru funcționează în prezent ca un proces brevetat la scară de laborator. Cercetătorii presupun că doar dioxidul de carbon din siderurgia Duisburg ar fi suficient pentru a acoperi consumul de kerosen al unei mari companii aeriene. În acest moment, ei lucrează la examinarea mai atentă a proceselor pentru a putea produce în volume mai mari în etapa următoare. Scopul este, de asemenea, ca certificarea combustibililor alternativi obținuți să fie utilizată în practică. Dar va dura timp până atunci.

Această metodă este utilizată și în SUA: compania LanzaTech folosește bacterii pentru a produce combustibili alternativi de aviație din gazele de eșapament ale fabricii de oțel. Compania presupune că această tehnologie poate fi utilizată în 65% din toate siderurgiile din întreaga lume. Etanolul produs de LanzaTech poate reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu până la 70% de la sursă la rezervor. La nivel global, emisiile de CO2 ar putea fi reduse cu până la 150 de milioane de tone dacă gazele de eșapament provenite din producția de oțel ar fi refolosite pentru producția de etanol.

Combustibili alternativi din gazele de eșapament ale fabricii de oțel

Kerosen alternativ din reziduuri agricole

Deșeurile sunt generate și în agricultură. Acestea includ, de exemplu, reziduuri de culturi, cum ar fi varza sau tuberculii. Aceasta este biomasă, care poate fi utilizată și ca materie primă pentru producerea de combustibili alternativi pentru aviație. În 2011, Gulfstream a fost prima companie aeriană care a zburat cu un amestec de 50% combustibil fosil și 50% combustibil alternativ de la Honeywell din SUA de peste Atlantic până în Europa. În 2015, Gulfstream a semnat un contract de trei ani cu furnizorul de energie World Fuel Services pentru a furniza peste un milion de litri de combustibil alternativ pentru aviație produs din deșeuri agricole, reducând emisiile de CO2 pe baza emisiilor ciclului de viață cu 50% poate reduce. Raportul de amestecare este de 30% combustibil alternativ și 70% kerosen convențional. Kerosenul respectă, de asemenea, standardul RSB.

Disponibilitatea deșeurilor și reziduurilor

Multe deșeuri și reziduuri sunt potrivite pentru producerea de combustibili alternativi. Acestea includ, de exemplu, reziduuri din biomasă, cum ar fi reziduuri din lemn și pădure, subproduse ale agriculturii, dar și deșeuri municipale și reziduuri industriale. Dar o întrebare importantă pentru producerea de combustibili alternativi din aceste resurse este cât de mare este disponibilitatea, deoarece în Germania multe dintre aceste materiale sunt deja utilizate în alte moduri.

În Germania există un potențial teoretic total de reziduuri de biomasă de 151,1 milioane t TS (substanță uscată). Acest potențial este împărțit după cum urmează:

43 la sută sunt reziduuri din lemn și pădure
43 la sută sunt reziduuri din lemn și pădure
Subprodusele din agricultură reprezintă 30%
12 la sută constă din deșeuri municipale
9 la sută din reziduuri industriale și
6 la sută sunt reziduuri din alte zone.

Cu toate acestea, există anumite restricții în gestionarea deșeurilor și a reziduurilor, astfel încât din potențialul teoretic de reziduuri de biomasă, aproximativ 43,1 milioane de tone de substanță uscată (DM) nu pot fi utilizate - adică în jur de 29%. Potențialul tehnic, adică efectiv disponibil, este de aproximativ 98 de milioane de tone de substanță uscată, din care aproximativ 70% sunt deja în uz material sau energetic. Acest lucru lasă în jur de 30 de milioane de TS care sunt neutilizate sau pentru care utilizarea nu este cunoscută. Această pondere este distribuită aproape în mod egal lemnului rezidual de pădure, excrementelor de animale și paiului de cereale. Aproape că nu există potențial pentru deșeurile municipale și reziduurile industriale în Germania, deoarece obligațiile stricte de eliminare și reciclare din această țară nu lasă aproape nicio cantitate rămasă. Deșeurile și materialele reziduale din Germania au, prin urmare, un potențial limitat pentru producerea de combustibili alternativi pentru aviație, deoarece acestea sunt deja în mare parte reciclate și utilizate în alte zone.

Un aspect important care se adaugă disponibilității deșeurilor și reziduurilor în Germania este că pentru majoritatea tipurilor de materii prime care sunt potrivite pentru combustibili alternativi de aviație, există deja rețele stabilite pentru producerea și furnizarea de materii prime în agricultură, silvicultură și gestionarea deșeurilor, disponibil. Mai întâi, ar trebui să se adapteze la noile structuri ale clienților sau să devină ei înșiși operatori de sisteme.

Așadar, pot fi identificați trei factori care restricționează utilizarea deșeurilor și reziduurilor, cel puțin în Germania:

Deșeurile și materialele reziduale sunt disponibile în general doar într-o măsură limitată, deoarece nu reprezintă un obiectiv specific de producție într-un proces, ci sunt întâmplătoare.
Deșeurile și materialele reziduale sunt disponibile în general doar într-o măsură limitată, deoarece nu reprezintă un obiectiv specific de producție într-un proces, ci sunt întâmplătoare.
Multe dintre reziduurile disponibile sunt deja utilizate, astfel încât mecanismele de deplasare și concurență trebuie respectate.
Reziduurile care apar în silvicultură și agricultură și care nu sunt încă utilizate economic trebuie luate în considerare din punct de vedere ecologic: echilibrul humusului, dar și biodiversitatea și ciclul nutrienților din pădure nu trebuie restricționate.