Homepage Slider

You are here

Η έρευνα για το βιοντίζελ στην Ελλάδα

Στην Ελλάδα η έρευνα που είχε πραγματοποιηθεί μέχρι το 2001 για την παραγωγή βιοντίζελ ήταν πολύ περιορισμένη, παρόλο που υπήρχαν και υπάρχουν μεγάλες πηγές ελαιούχου βιομάζας και ιδιαίτερα φυτικών ελαίων. Εντοπίζοντας την ανάγκη για ανάπτυξη της έρευνας στην Ελλάδα για την παραγωγή βιοντίζελ, τόσο για τη βελτίωση των διεργασιών παραγωγής του όσο και για την διερεύνηση της αξιοποίησης ελληνικών ελαιούχων πρώτων υλών, η καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY ξεκίνησε το 2001, στη Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π., τη συστηματική ανάπτυξη όλης της απαραίτητης υποδομής και της δυνατότητας παραγωγής και διαχείρισης πιστοποιημένου βιοντίζελ πρώτης, δεύτερης και τρίτης γενιάς, με πρώτες ύλες διάφορα φυτικά έλαια (ηλιέλαιο, βαμβακέλαιο, σογιέλαιο, κραμβέλαιο, φοινικέλαιο, πυρηνέλαιο κ.ά.) και ζωικά λίπη, ραφιναρισμένα ή μη, χαμηλού και αρνητικού κόστους χρησιμοποιημένα φυτικά λάδια (π.χ. τηγανέλαια) και ζωικά λίπη, όξινα και υπερόξινα απόβλητα και υπολειμματικά φυτικά λάδια και ζωικά λίπη, λιπαρά οξέα, ολεΐνες κ.ά..

Στα πλαίσια της έρευνας αυτής αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε η κλασική μέθοδος παραγωγής του βιοντίζελ, μελετήθηκαν όλα τα είδη των πρώτων υλών που είναι κατάλληλες για τις κλασικές διεργασίες, οι ιδιότητές τους, η ποιότητά τους και οι τρόποι παρασκευής τους, αποκτήθηκε πλήρης τεχνογνωσία για τα πρόσθετα βελτίωσης των ιδιοτήτων του βιοντίζελ, αναπτύχθηκε ένα μοναδικό δίκτυο προσδιορισμού και πιστοποίησης του βιοντίζελ σύμφωνα με το ΕΝ-14214, αποκτήθηκε πλήρης γνώση και δυνατότητα παρακολούθησης των ενδιάμεσων σταδίων των αντιδράσεων μετεστεροποίησης και εστεροποίησης και γενικότερα της παραγωγικής διαδικασίας καθώς και δυνατότητα αναμόρφωσης και εκμετάλλευσης της ακατέργαστης γλυκερίνης με διάφορους τρόπους.
 
Η μέθοδος που εφαρμόστηκε ήταν αυτή της αλκοόλυσης (μετεστεροποίησης) των τριγλυκεριδίων και της εστεροποίησης των ελεύθερων λιπαρών οξέων. Ως διεργασίες χημικής μετατροπής εξετάσθηκαν τόσο οι συμβατικές διεργασίες όσο και διεργασίες νέας γενιάς.
 
Στα πλαίσια των νέων διεργασιών παραγωγής βιοντίζελ αναπτύχθηκε και διερευνάται περαιτέρω η χρήση διαφόρων τύπων στερεών ετερογενών καταλυτών, με σκοπό την παραγωγή βιοντίζελ κυρίως από την απόβλητη και υπολειμματική ελαιούχο βιομάζα, όπως από τα μη ραφιναρισμένα φυτικά έλαια και ζωικά λίπη, από χρησιμοποιημένα, υπολειμματικά και απόβλητα φυτικά λάδια και ζωικά λίπη κακής ποιότητας (όξινα και υπερόξινα με σημαντική περιεκτικότητα σε νερό), από ολεΐνες, από ελεύθερα και άλλα λιπαρά οξέα κ.ά..
Παράλληλα, αναπτύχθηκε και η θερμική μετεστεροποίηση σε υψηλές θερμοκρασίες απουσία καταλύτη, η οποία συμβάλλει σε συνδυασμό με τις νέες διεργασίες.
 
Στόχος της έρευνας των επιστημόνων της AGROENERGY ήταν η σημαντική μείωση του κόστους παραγωγής βιοντίζελ με τη βελτίωση, βελτιστοποίηση και ανάπτυξη χημικών διεργασιών που θα μπορούν, καταρχήν, να μετατρέπουν υπολειμματική και απόβλητη, χαμηλού ή και αρνητικού κόστους, ελαιούχο βιομάζα σε βιοντίζελ και επιπλέον να είναι φιλικές προς το περιβάλλον, με χαμηλές απαιτήσεις σε ενέργεια και όσο το δυνατόν πιο συμβατές με τον όρο «βιοκαύσιμα».
 
 
 
   
     Απομάκρυνση
     Γλυκερίνης
          Συλλογή
          Βιοντίζελ
Το πρώτο βιοντίζελ
     που παράχθηκε στην Ελλάδα
     τον Ιούνιο του 2004
     στο ΕΜΠ
     σε ημιπιλοτική κλίμακα
 
Εστεροποίηση
των ελεύθερων λιπαρών οξέων
όξινων ελαιούχων υλών
με τη βοήθεια ενός τυπικού
στερεού όξινου ετερογενούς καταλύτη
στο ΕΜΠ
σε ημιπιλοτική κλίμακα
 
Τα αποτελέσματα της ερευνητικής αυτής δραστηριότητας ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικά, αφού, εκτός των άλλων, σε πολύ μικρούς χρόνους αντίδρασης είναι δυνατή πλέον η μετατροπή σε βιοντίζελ πρώτων υλών χαμηλού ή και αρνητικού κόστους, χωρίς οποιαδήποτε προεπεξεργασία της πρώτης ύλης και χωρίς τη δημιουργία των ανεπιθύμητων παραπροϊόντων και αποβλήτων των κλασικών διεργασιών που επιβαρύνουν το περιβάλλον.
 
Ιδιαίτερη επιτυχία παρουσίασε ένας τυπικός στερεός βασικός ετερογενής καταλύτης, στον οποίο δόθηκε το κωδικό όνομα HAS. Ενώ όλοι οι βασικοί ετερογενείς καταλύτες που χρησιμοποιήθηκαν έδειξαν πολύ καλή συμπεριφορά στα ραφιναρισμένα έλαια, αλλά όχι στα όξινα, με τα οποία σε ορισμένους μάλιστα παρατηρήθηκε σημαντική μείωση της δραστικότητάς τους, ο HAS ήταν ο μόνος που παρουσίασε αυξημένη δραστικότητα με την παρουσία των ελεύθερων λιπαρών οξέων στο λάδι. Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιήθηκε κυρίως ραφιναρισμένο και εργαστηριακά παραγόμενο όξινο βαμβακέλαιο. Σε κάθε περίπτωση, ο HAS ήταν ο μόνος βασικός ετερογενής καταλύτης που έδωσε πλήρη μετατροπή των τριγλυκεριδίων, σε χρόνο μάλιστα μικρότερο των τριών (3) ωρών, η συμπεριφορά του δε αυτή παρέμεινε αμετάβλητη ακόμα και παρουσία σημαντικών ποσοτήτων νερού στο λάδι. Επιπλέον, τόσο οι μεθυλεστέρες όσο και η γλυκερίνη παράγονται σε κατάσταση υψηλής καθαρότητας αμέσως μετά την αντίδραση, οπότε δεν χρειάζεται να υποστούν περαιτέρω όλη εκείνη την επεξεργασία που απαιτούν οι κλασικές διεργασίες. Αποτέλεσμα όλων αυτών είναι, το συνολικό κόστος παραγωγής του βιοντίζελ και διαχείρισης των παραπροϊόντων της παραγωγικής διαδικασίας να είναι κατά πολύ μικρότερο από το αντίστοιχο κόστος των κλασικών διεργασιών.
Στον επόμενο πίνακα αναφέρονται επιγραμματικά τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της νέας διεργασίας με καταλύτη τον HAS σε σύγκριση με τις κλασικές διεργασίες παραγωγής βιοντίζελ που εφαρμόζονται έως σήμερα.
 
Πρώτες ύλες
Κλασικές διεργασίες
Κλασικές διεργασίες
με προ-επεξεργασία
Νέα διεργασία
Ραφινέ έλαια
Ναι
Ναι
Ναι
Τηγανέλαια (1% οξύτητα) 
Ναι (μικρή απόδοση)
Ναι
Ναι
Τηγανέλαια (2-5% οξύτητα)
Όχι
Ναι
Ναι
100% ζωικό λίπος
Όχι
Ναι (ασύμφορο οικονομικά)
Ναι
50% ζωικό λίπος
Όχι
Ναι (απώλειες σε σαπούνι)
Ναι
10% ζωικό λίπος
Όχι
Ναι (απώλειες σε σαπούνι)
Ναι
<10% FFAs
Όχι
Ναι (απώλειες σε σαπούνι)
Ναι
>30% FFAs
Όχι
Όχι
Ναι
100% FFAs
Όχι
Όχι
Ναι
Μεθανόλη 99,9%
Ναι
Ναι
Ναι
Αιθανόλη 98%
Όχι
Όχι
Ναι
Βιοαιθανόλη (95%)
Όχι
Όχι
Ναι
5% υγρασία
Όχι
Όχι
Ναι
>5% υγρασία
Όχι
Όχι
Ναι
Καθαρή γλυκερίνη
Όχι
Όχι
Ναι
Μη επικίνδυνος καταλύτης
Όχι
Όχι
Ναι
Εξουδετέρωση καταλύτη
Ναι
Ναι
Όχι
 
 
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον αποτελεί η ενζυμική παραγωγή βιοντίζελ, στα πλαίσια της οποίας διεξήχθησαν πειράματα μετεστεροποίησης ραφιναρισμένων ελαίων με τη χρήση ειδικού ενζύμου ως βιοκαταλύτη, σε χαμηλές θερμοκρασίες (35ο- 40οC) και με στοιχειομετρικές μοριακές αναλογίες μεθανόλης/ελαίου (1:1 σε κάθε στάδιο της αντίδρασης). Το ένζυμο που χρησιμοποιήθηκε ήταν η λιπάση Β του μικροοργανισμού Candida Αntarctica. Οι λιπάσες ανήκουν στη κατηγορία των υδρολυτικών ενζύμων (υδρολάσες) και συγκεκριμένα στις υδρολάσες των καρβοξυλεστέρων. Δηλαδή, τα ένζυμα αυτά επιδρούν στους εστερικούς δεσμούς των γλυκεριδίων (μονο-, δι- και τργλυκεριδίων) των ελαίων και λιπών υδρολύοντάς τους. Σε συστήματα όπου η περιεκτικότητα σε νερό είναι πολύ χαμηλή (μη συμβατικά συστήματα) και παρουσία οργανικών διαλυτών έχει διαπιστωθεί ότι οι λιπάσες μπορούν να καταλύουν αποδοτικά αντιδράσεις μετεστεροποίησης γλυκεριδίων και εστεροποίησης λιπαρών οξέων με κάποια αλκοόλη. Στη βιβλιογραφία αναφέρονται περιπτώσεις ενζυμικής μεθανόλυσης φυτικών ελαίων και χωρίς τη χρήση οργανικών διαλυτών, με ή χωρίς την προσθήκη νερού. Μάλιστα, η πραγματοποίηση της αντίδρασης αυτής χωρίς την παρουσία κάποιου οργανικού διαλύτη είναι μεγάλης βιομηχανικής σημασίας, καθώς στο τελικό στάδιο αποφεύγονται οι δαπανηρές διεργασίες διαχωρισμού και ανάκτησης του διαλύτη.
Τα πλεονεκτήματα της διεργασίας αυτής είναι η χρήση μεθανόλης σε στοιχειομετρικές αναλογίες οπότε δεν απαιτείται ανάκτηση της όποιας περίσσειας, η αντίδραση σε χαμηλές θερμοκρασίες, η παραγωγή προϊόντων υψηλής καθαρότητας, η δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης του καταλύτη κ.ά..
Τα πιο σημαντικά μειονεκτήματα είναι η υψηλή τιμή του ενζύμου και γενικά των ενζύμων και η απαίτηση χρήσης εξευγενισμένων ελαίων ως πρώτη ύλη για την αποφυγή της αποδραστικοποίησης του βιοκαταλύτη.
Στον επόμενο πίνακα γίνεται μία σύγκριση της βασικής ομογενούς κατάλυσης με την ενζυμική κατάλυση της αντίδρασης μετεστεροποίησης.
 
Παράμετροι
Βασική (Αλκαλική) κατάλυση
Ενζυμική κατάλυση
Θερμοκρασία αντίδρασης
60 - 70oC
30 - 40oC
Ελεύθερα λιπαρά οξέα
Σχηματισμός σαπώνων
Σχηματισμός μεθυλεστέρων
Νερό
Επηρεάζει τη αντίδραση
Καμιά επίδραση
Περιεκτικότητα σε μεθυλεστέρα
Φυσιολογική
Υψηλή
Ανάκτηση γλυκερίνης
Δύσκολη
Εύκολη
Καθαρισμός μεθυλεστέρων
Επανειλημμένα πλυσίματα
Κανένας
Κόστος παραγωγής καταλύτη
Χαμηλό
Εξαιρετικά υψηλό
 
 
Η πιλοτική μονάδα παραγωγής βιοντίζελ του ΕΜΠ
 
Οι περισσότερες από τις παραπάνω διεργασίες μπορούν να αναπτυχθούν σε πιλοτική κλίμακα στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ (παραγωγή 150 lt βιοντίζελ την ημέρα), με τη βοήθεια της πρώτης πιλοτικής μονάδας παραγωγής βιοντίζελ στην Ελλάδα, την οποία σχεδίασε και κατασκεύασε η καρδιά της επιστημονικής ομάδας της AGROENERGY στην Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων της Σχολής. Η συγκεκριμένη μονάδα έχει τη δυνατότητα να παράγει βιοντίζελ από κάθε είδους έλαια και λίπη. Τα δεδομένα από τη λειτουργία της μονάδας μπορούν να συνδυαστούν με τις υπάρχουσες τεχνολογικές λύσεις για την κλιμάκωση μεγέθους, τον σχεδιασμό, την ολοκλήρωση και την υποστήριξη οποιασδήποτε βιομηχανικής μονάδας παραγωγής βιοντίζελ. Παράλληλα, η συγκεκριμένη πιλοτική μονάδα παραγωγής βιοντίζελ μπορεί να βοηθήσει στη διεξαγωγή πιλοτικών πειραμάτων κάθετης αξιοποίησης ενεργειακών καλλιεργειών ελαιούχων σπόρων.
 
Η πιλοτική αυτή μονάδα λειτούργησε στα πλαίσια σχετικού ερευνητικού προγράμματος της Γενικής Γραμματείας Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ), στο οποίο συμμετείχαν το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΓΠΑ), το Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), τα ΕΛΠΕ, η Μότορ Όϊλ, η Μινέρβα, οι Μύλοι Σόγιας και η ΔΕΗ, με ανάδοχο του έργου τη Μονάδα Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων του ΕΜΠ και επιστημονικό υπεύθυνο του έργου τον καθηγητή κ. Νίκο Παπαγιαννάκο.
 
 
Στόχοι του προγράμματος ήταν η ανάπτυξη τεχνογνωσίας παραγωγής και διάθεσης βιοντίζελ κυρίως από ελληνικές πρώτες ύλες που είναι διαθέσιμες ή μπορούν να παραχθούν, η δυνατότητα εφαρμογών ευρείας έκτασης του ελληνικού βιοντίζελ και η διερεύνηση της οικονομικότητας και του κόστους παραγωγής βιοντίζελ στην Ελλάδα. Το παραγόμενο στην πιλοτική μονάδα βιοντίζελ χρησιμοποιήθηκε ως πρόσθετο καύσιμο κίνησης και ως πρόσθετο καύσιμο στατικής μονάδας ηλεκτροπαραγωγής της ΔΕΗ, στα πλαίσια του έργου. Περισσότερα από 25 βαρέλια βιοντίζελ διατέθηκαν στα ελληνικά διυλιστήρια, σε ινστιτούτα, σε ερευνητικά εργαστήρια και σε άλλους ενδιαφερόμενους. Ως πρώτες ύλες χρησιμοποιήθηκαν βαμβακέλαιο προερχόμενο από τη Μινέρβα, ηλιέλαιο και σογιέλαιο προερχόμενα από τους Μύλους Σόγιας και χρησιμοποιημένα λάδια από τη Μινέρβα. Το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο πραγματοποίησε δύο πιλοτικές καλλιέργειες ηλίανθου σε δύο διαφορετικές περιοχές της χώρας μας συνολικής έκτασης δεκαπέντε (15) στρεμμάτων και το λάδι που παρήχθη μετατράπηκε σε βιοντίζελ στην πιλοτική μονάδα. Επίσης, αναπτύχθηκε ένα δίκτυο προσδιορισμού των ιδιοτήτων του παραγόμενου στην πιλοτική μονάδα βιοντίζελ σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά Πρότυπα ΕΝ 14214, ΕΝ 116 και ΕΝ 590, όπου συμμετείχαν όλοι σχεδόν οι φορείς του έργου. Παράλληλα, στα πλαίσια του προγράμματος, ερευνήθηκαν και αναπτύχθηκαν νέες διεργασίες παραγωγής βιοντίζελ από φθηνές πρώτες ύλες, δηλ. από χρησιμοποιημένα φυτικά έλαια, φυτικά έλαια υψηλής οξύτητας και απόβλητα ζωικά λίπη.
Οι πρώτες ποσότητες βιοντίζελ, που παρήχθησαν στην πιλοτική μονάδα, μεταφέρθηκαν στα ΕΛΠΕ και τη Μότορ Όϊλ, όπου δοκιμάστηκαν σε μίγματα με το συμβατικό ντίζελ, ενώ άλλες ποσότητες δοκιμάστηκαν σε κινούμενο όχημα στη Θεσσαλονίκη από το ΕΚΕΤΑ. Παράλληλα, έγιναν δοκιμές του παραγόμενου βιοντίζελ στο Εργαστήριο Μηχανών Εσωτερικής Καύσεως της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ. Στα πλαίσια του πιλοτικού αυτού έργου έγινε πιλοτική διάθεση μίγματος βιοντίζελ - ντίζελ σε πρατήρια καυσίμων μέσω των ΕΛΠΕ.

περισσότερα...

 
Το βασικό αντικείμενο της έρευνας που πραγματοποιήθηκε στα εργαστήρια της Μονάδας Μηχανικής Διεργασιών Υδρογονανθράκων και Βιοκαυσίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ, εκτός των άλλων, ήταν η ανάπτυξη και αριστοποίηση νέων, οικονομικά αποδοτικών και ευέλικτων διεργασιών παραγωγής βιοντίζελ δεύτερης γενιάς, με τη χρήση διαφόρων νέων καταλυτών (στερεών ετερογενών καταλυτών), με σκοπό το περιορισμένο κόστος παραγωγής, χρησιμοποιώντας ως πρώτες ύλες κάθε είδος ελληνικού φυτικού ελαίου και ζωικού λίπους. Η έρευνα μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους τομείς που απαιτούνται για την ανάπτυξη μιας βελτιωμένης διεργασίας μετατροπής της ελαιούχου βιομάζας για την παραγωγή εμπορεύσιμου και φιλικού προς το περιβάλλον βιοντίζελ. Επίσης, η έρευνα μπορεί να εμπλακεί σε όλα τα στάδια από την πιλοτική παραγωγή ελαιούχων πρώτων υλών στην Ελλάδα μέχρι τη διάθεση του νέου προϊόντος ως μεταφορικό καύσιμο και ως καύσιμο σε βιομηχανίες και σε στάσιμες μηχανές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (στη ΔΕΗ). Ειδική έμφαση μπορεί να δοθεί στην ανάπτυξη διεργασιών ως μέσο για την οδήγηση της χώρας μας σε ηγετική θέση ανάμεσα στις ανεπτυγμένες χώρες της Ε.Ε. και στην παρουσίαση της παραγωγής του βιοντίζελ στην Ελλάδα με σύγχρονες τεχνολογίες νέας γενιάς.
 
Undefined

Page Back


Κατασκευή Ιστοσελίδων GIM Greek Internet Marketing