Sposób produkcji biopaliw, który rzuca wyzwanie krytyce dotyczącej pośredniej zmianie użytkowania gruntów
Działalność człowieka doprowadziła do akumulacji toksycznych pierwiastków (w tym metali ciężkich) i różnych zanieczyszczeń organicznych w glebach. Wspomniana działalność obejmuje długotrwałe stosowanie zanieczyszczonej wody do nawadniania, nawozów, pestycydów oraz dodatków do gleb (materii organicznej dodawanej w celu poprawy warunków gleby), a także górnictwo. Na terenie UE-28 znajduje się obecnie około 2,8 miliona zanieczyszczonych terenów, z których wiele pozostaje niewykorzystanych. Jednocześnie pilnie potrzebujemy biopaliw do dekarbonizacji transportu, ale spotykają się one z powszechną krytyką, w dużej mierze ze względu na wykorzystanie gruntów ornych do produkcji surowców (tzw. pośrednia zmiana użytkowania gruntów, ILUC). Projekt CERESiS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) finansowany ze środków UE miał na celu przygotowanie rozwiązania korzystnego dla obu stron poprzez uprawę roślin energetycznych, które ułatwiają dekontaminację gruntów poprzez fitoremediację i fitozarządzanie, oraz wykorzystanie ich do wytwarzania czystych biopaliw. W dłuższej perspektywie zwiększy to powierzchnię gruntów dostępnych dla rolnictwa, przy jednoczesnej produkcji biopaliw niebędących paliwami wymagającymi ILUC.
Wysokoplenne gatunki biomasy do fitoremediacji
Projekt CERESiS skupił się na wieloletnich trawach i gatunkach drzewiastych o wysokiej produktywności biomasy i niskim poziomie wchłaniania zanieczyszczeń z gleby. Ta strategia wspiera wydajne i opłacalne procesy na dużą skalę, umożliwiając jednocześnie łatwiejsze przetwarzanie i konwersję biomasy. „Wysokie plony takich upraw energetycznych w połączeniu z ich zdolnością do skutecznego usuwania zanieczyszczeń gleb zachęcają rolników do ich sadzenia” — zauważa koordynator projektu CERESiS, Athanasios Rentizelas z Narodowego Uniwersytetu Technicznego w Atenach(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Co więcej, zakładanie upraw energetycznych na bardzo zanieczyszczonych gruntach zatrzymuje zanieczyszczenia w miejscu, zapobiegając ich rozprzestrzenianiu się.
Podejścia do konwersji i separacji zanieczyszczeń
Zespół projektu CERESiS pomyślnie dostosował i zoptymalizował dwie metody konwersji termochemicznej do produkcji czystych biopaliw z zanieczyszczonych surowców przy jednoczesnym skutecznym odzysku zanieczyszczeń. Gazyfikacja wodą nadkrytyczną (SCWG) pozwala wytwarzać gaz, który można poddać reformingowi do ciekłych biopaliw. Jej kluczową zaletą jest zgodność z przetwarzaniem mokrej biomasy, co eliminuje kosztowne i energochłonne procesy wstępnego suszenia. „Zmodyfikowaliśmy metodę SCWG, aby poddawać recyklingowi strumień ścieków procesowych, co pozwala na znaczne zmniejszenie zapotrzebowania na wodę” — dodaje Rentizelas. Szybka piroliza jest dojrzałą technologią, służącą do produkcji prekursorów ciekłych biopaliw (bioolejów). Względnie niskie koszty inwestycyjne i operacyjne tej metody sprawiają, że świetnie nadaje się do niskonakładowej produkcji, w trakcie której wytwarzany jest biowęgiel — produkt uboczny mający wiele zastosowań, w tym w obróbce metali oraz jako dodatek do gleby. W ramach projektu CERESiS opracowano również i zademonstrowano technologie separacji, służące do usuwania zanieczyszczeń obecnych w produktach konwersji. Membranowa absorpcja gazu umożliwia usuwanie kwaśnych gazów z gazów wylotowych z procesów SCWG. Ścieki z procesu SCWG wymagają usuwania metali ciężkich, co odbywa się poprzez zastosowanie elektrokoagulacji-flotacji oraz utleniania elektrochemicznego. Ostatecznie mikrofiltracja pozwala usuwać zanieczyszczone cząstki węgla z bioolejów.
Darmowe narzędzie online do wspierania wczesnych decyzji inwestycyjnych
Jednym z najważniejszych rezultatów projektu był system wspomagania decyzji(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Hodowcy i producenci biopaliw mogą oceniać kombinacje biomasy i technologii konwersji, aby zidentyfikować odpowiednie rodzaje biomasy dla danej lokalizacji i profilu zanieczyszczeń. „W niektórych przypadkach ustalenie łańcucha wartości dla produkcji biopaliw z zanieczyszczonych gruntów może okazać się opłacalne finansowo, nawet bez uwzględnienia dekontaminacji gruntów, pod warunkiem, że procesy będą prowadzone na wystarczająco dużą skalę przy wykorzystaniu wysokoplennych gatunków biomasy” — mówi Rentizelas. Zaskakującym odkryciem projektu CERESiS, które będzie miało implikacje dla gospodarki zanieczyszczoną biomasą, było stwierdzenie, że większość zanieczyszczeń roślin na mocno zanieczyszczonych gruntach występuje na ich powierzchni — w formie pyłu — a nie w ich wnętrzu. Projekt CERESiS rzeczywiście dostarczył skuteczne i zrównoważone rozwiązanie dla energetyki i środowiska w postaci upraw energetycznych zdolnych do fitoremediacji oraz technologii ich przetwarzania i usuwania zanieczyszczeń w trakcie produkcji czystych biopaliw.
