Je zřejmé, že tradiční fosilní paliva je třeba postupně nahrazovat obnovitelnými či alternativními zdroji. K řešení může přispět i vývoj tzv. biorafinerií, což jsou zařízení na komplexní zpracování biologicky rozložitelných materiálů. Biorafinérie budou i významnou součástí tzv. oběhového hospodářství. Propojení obou koncepcí přispěje i k rozvoji výroby motorových biopaliv 2. generace.
Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 2/2018.
Tradiční odpadové hospodářství je neodvratně na ústupu a začíná se prosazovat ekonomicky i ekologicky výhodnější koncept předcházení odpadů a pokud možno úplného využití surovin (paradigma nulový odpad – zero waste). Hospodářství s nulovým odpadem se ale v mnoha případech jeví jako prakticky nedosažitelné. Efektivní recyklaci bioodpadů může významně přispět propojení s konceptem biorafinérií.
Koncept biorafinérií
Biorafinérii lze definovat jako zařízení pro ekonomicky a ekologicky udržitelnou konverzi biomasy na komerčně využitelné produkty (chemikálie, aditiva pro chemický průmysl, biomateriály atd.) a na bioenergii (biopaliva, elektřinu, teplo atd.). Pojmy „odpad“ a „odpadové hospodářství“ jsou nahrazeny pojmy „užitečný výrobek“ a „oběhové hospodářství“. Biorafinerie v autonomním uspořádání využívají „zbytky“ ze své výroby (tuhé a kapalné odpady a vedlejší produkty) i k pokrytí svých energetických potřeb. Ideálním modelem průmyslového závodu však jsou biorafinerie integrované.
Integrovaná biorafinérie je založena na spolupráci různých autonomních výrobních jednotek, při níž vedlejší produkty a energetické toky jedné jednotky poskytují materiál a energii pro ostatní. Každá jednotka přitom může nezávisle obchodovat se svými produkty standardními cestami.
Perspektivní lignin
Na rozdíl od tradičních materiálů, sestávajících ze sacharidů (celulóza a hemicelulózy), je lignin specifický – jde o aromatický polymer se složitou fenolickou strukturou.
V některých evropských zemích, zejména v Belgii, se vyvíjí značné úsilí k tomu, aby se vybudovaly biorafinerie pro zpracování lignocelulózového materiálu v průmyslovém měřítku. V příštích letech se očekává postupné vyčerpávání dostupných zásob ropy a celosvětový růst populace, což povede ke zvýšené poptávce po biopalivech a biologických produktech. Biorafinerie 2. generace se mohou proto ukázat jako nezbytnost. V tomto kontextu mohou městské biorafinerie, umístěné v městských nebo příměstských aglomeracích v blízkosti zařízení na zpracování odpadů nebo v blízkosti závodů na výrobu lignocelulózových odpadů, přispět k řešení této situace.
Na řadě je i bioplyn
Dalším biologickým materiálem, který lze zpracovat na cenné produkty, je bioplyn, jehož produkce v Evropě má k roku 2030 dosáhnout 20.109 Nm3 za rok. Přes velký potenciál výroby bioplynu však praktické využití jeho energetického potenciálu omezují relativně vysoké výrobní náklady a přítomnost polutantů jako CO2 , H2S, NH3 a těkavých organických látek (VOC) a má i nežádoucí skleníkový efekt. Jeho energetické využití je v malých a středních zařízeních bez vnější finanční podpory neekonomické.
Vzhledem k vysokému obsahu metanu (CH4) představuje bioplyn (po nezbytné úpravě) vhodnou surovinu pro výrobu biopaliva s kvalitou podobnou zemnímu plynu a rovněž cenný biochemický substrát pro výrobu biopolymerů, metanolu a tuků s vysokou přidanou hodnotou. Některé z těchto technologií se již úspěšně ověřují v poloprovozním měřítku.*
Mečislav Kuraš, Ústav chemie ochrany prostředí, VŠCHT v Praze
Obrázky:
Malá zemědělská biorafinerie na výrobu bioetanolu a dalších produktů (Minnesota, USA). Foto archiv/Formule Verte
Integrovaná biorafinérie je založena na produktové a energetické spolupráci autonomních výrobních jednotek. Foto archiv/Fraunhover IGB
Výzkum ve vyspělých zemích je zaměřen zejména na konverzi lignocelulózy v průmyslovém měřítku. Foto archiv/Energy.gov
Společnost New Holand předvádí koncept svého traktoru na pohon biometanem z místní bioplynové stanice. Foto archiv/New Holland
