Studiul Biocarburantilor Gazosi din Biomasa Pentru Mas Si Mac

LUCRARE DE DISERTATIE

STUDIUL BIOCARBURANTILOR GAZOSI DIN BIOMASA PENTRU MAS SI MAC

CUPRINS

CAP. I. INTRODUCERE

CAP.II. REZERVELE MONDIALE DE CARBURANTI

CAP.III. CARBURANTI ALTERNATIVI PENTRU AUTOMOBILE

CAP.IV. TEHNOLOGII DE PRODUCERE A BIOCARBURANTILOR

CAP.V. REZERVE MONDIALE, EUROPENE, AUTOHTONE DE BIOMASA

CAP.VI. CARCTERISTICILE INSTALATIILOR DE ALIMENTARE CU BIOCARBURANTI AUTOMOBILE PERFORMANTE. FURNIZORI DE ECHIPAMENE

CAP.VII. POLITICI NATIONALE SI UE IN DOMENIUL BIOCARBURANTILOR

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

STUDIUL BIOCARBURANTILOR GAZOSI DIN BIOMASA PENTRU MAS SI MAC

Cap, I. INTRODUCERE

Bioetanolul cu procent ridicat, care de obicei provine din trestia de zahăr, sfecla de zahăr sau cereale, poate fi folosit în motoarele pe benzină modificate, aceste mașini fiind numite „Flex-Fuel Vehicles”. Biomotorina cu procent ridicat, produsă din uleiul de semințe de rapiță sau deșeuri ale uleiurilor, poate fi folosită la unele motoare diesel standart, doar că va fi afectată garanția oferită de producător.

Ce sunt biocombustibilii și cum funcționează?

Bioetanolul este un alcool, fabricat din plante (biomasă). Cele mai frecvente surse a combustibilului sunt trestia de zahăr, sfecla de zahăr și cerealele (grâul și orzul). În prima fază a producției se utilizează enzimele amilazei pentru a converti materia primă în zaharuri fermentabile. Apoi, se adaugă drojdie la must, pentru a fermenta zaharurile în alcool și dioxid de carbon, fracțiunea de lichid fiind distilată pentru a produce etanol.

Fiind un lichid la temperatura camerei, bioetanolul poate fi folosit într-un mod similar ca și benzina tradițională. Bioetanolul poate fi folosit la motoarele cu aprindere prin scânteie fără modificare (sau cu modificări minore), dacă în el se regăsește un procent scăzut al amestecului de alcool cu benzină (E10 înseamnă 10% etanol), sau la motoarele special modificate pentru acest tip de combustibil, unde se folosește alcool pur.

Pentru a converti un vehicul cu motor cu aprindere internă, ca să ruleze pe bioetanol pur, este necesară o ajustare a momentului de aprindere, precum și instalarea unui rezervor de combustibil mai mare, datorită densității energiei mai reduse a acestui combustibil. Deoarece alcoolul, în calitate de combustibil, uzează mai repede anumite tipuri de cauciuc și metale, unele componente ale motorului necesită să fie înlocuite. Bioetanolul pur este dificil să se vaporizeze la temperaturi scăzute, din acest motiv, de obicei este amestecat cu o cantitate mică de benzină, pentru a îmbunătăți aprinderea (cel mai des, se folosește E85, adică 85% alcool, 15% benzină). La moment, mai mulți producători auto oferă în gama sa și automobile ce pot rula pe orice procent de amestec de bioetanol, însă maximum E85.

Biodieselul este produs comercial în urma „esterificării” culturilor energetice, cum ar fi uleiul de semințe de rapiță sau din deșeurile vegetale și uleiurile de origine animală (de la industria alimentară). Mai întâi, uleiurile sunt filtrate pentru a îndepărta apa și contaminanții și apoi sunt amestecate cu un alcool (de obicei metanol) și un catalizator. Aceasta sparge moleculele de ulei, înainte ca acestea să fie separate și purificate.

Procentajul minim al amestecului de biomotorină (B5), poate fi folosit în loc de motorina minerală la multe motoare diesel, fără efectuarea cărorva modificări (un amestec „B5” înseamnă 5% biomotorină și 95% motorină minerală). În timp ce unele mașini diesel pot să ruleze și cu un procent mai mare al amestecului de biomotorină, utilizarea sa poate defecta careva elemente din cauciuc (cum ar fi țevile de combustibil) și să blocheze injectoarele de combustibil, în anumite condiții. Pentru a reduce riscul acestor probleme, utilizatorii de biomotorină pe bază de ester, trebuie să se asigure că standardul de combustibil este EN14214.

Important: utilizarea unui amestec de biomotorină mai mare de 5%, de obicei invalidează garanția unui vehicul, așa că trebuie să vă interesați dacă producătorul auto permite utilizarea unui procentaj mai mare.

Cum pot alimenta o mașină ce folosește biocombustibil?

Atât biodieselul cât și bioetanolul sunt lichide la temperatura camerei, așa că pot fi livrate de la pompa de combustibil în același mod ca și combustibilii lichizi convenționali. Șoferii care circulă prin România, probabil că au circulat deja pe biomotorină, deoarece la unele stații de alimentare, cum ar fi Lukoil, motorina este amestecată cu biomotorina B5, adică 5% biomotorină și 95% motorină minerală. În unele țări europene, cum ar fi Anglia, în benzină se adaugă un amestec de 5% de etanol, pentru a îmbunătăți cifra octanică. Totodată, etanolul este și în calitate de compus oxigenat (pentru a reduce emisiile de monoxid de carbon).

Mașinile alimentate cu biocombustibil sunt mai bune pentru mediul înconjurător?

Marea promisiune a biocombustibilului este potențialul său de a fi neutru față de carbon, cu tot dioxidul de carbon emis în timpul utilizării de combustibil, fiind echilibrat de absorbția în atmosferă, în timpul creșterii culturii de combustibil. Cu toate acestea, în practică, procesul de creștere a culturilor necesită introducerea de combustibili fosili pentru îngrășăminte, recoltare, procesare și distribuție a carburantului.

Ținând cont de dioxidul de carbon și a emisiilor de oxid de azot (asociate cu agricultura), pentru semințele uleiului de rapiță necesare biodieselului, și trestia de zahăr, pentru bioetanol, studiile arată că emisiile de gaz cu efect de seră pot fi reduse cu aproximativ 60% și respectiv 90%. Aceasta înseamnă că un amestec de 5% de biocombustibil ar duce la o reducere de carbon de aproximativ 2.5% (biodiesel) și 4% (bioetanol). Mult mai mari reduceri de emisii sunt posibile în cazul biodieselului, dacă s-ar utilizat uleiurile uzate, în loc să fie aruncate.

În ceea ce privește emisiile reglementate, testele arată că emisiile de particule ale biodieselului sunt mai mici decât a dieselului mineral. De asemenea, conținutul redus de sulf, crește eficiența sistemelor de evacuare, reducând emisiile de monoxid de carbon și a hidrocarburilor. La bioetanolul cu procent ridicat, monoxidul de carbon, particulele și hidrocarburile sunt în general reduse – cu toate acestea, unele emisii nereglementate, cum ar fi aldehidele, au un nivel mărit.

Care sunt costurile de întreținere a unei mașini ce rulează pe biocombustibil?

Costul de achiziție al unei mașini nu este afectat, atât timp cât se folosește un amestec de până la 5% de biocombustibil, deoarece motorul nu necesită vreo oarecare modificare. Într-adevăr, în multe țări europene, deseori în compoziția benzinei și a motorinei se conține standard până la 5% de biocombustibil. Unicul minus, așa cum s-a menționat deja mai sus, la utilizarea unui amestec de biomotorină mai mare de 5%, este faptul că poate fi anulată garanția vehiculului, deci va trebuie să verificați dacă producătorul mașinii permite utilizarea unui amestec mai mare de 5% a biocombustibilului.

În timp ce mașinile pe benzină pot fi modificate pentru a utiliza un procent ridicat de bioetanol (în unele țări europene aceasta costă sub 1000 Euro), cele mai multe mașini pe bioetanol sunt așa numitele Flex-Fuel, concepute să funcționeze pe orice procent de bioetanol, dar maximum 85% (E85). În cazul în care sunt disponibile, acestea tind să aibă un preț similar cu mașinile convenționale pe benzină.

Datorită economiilor de scară, prețurile amestecurilor de biocarburanți tind să fie mai mari decât a combustibililor minerali convenționali, în funcție de procentul de amestec. Un alt dezavantaj al biodieselului și a bioetanolului este că ambele au un conținut de energie mai mic, respectiv mai mult volum de combustibil este necesar pentru 1 km parcurs. În rezultat, putem spune că utilizarea biocombustibililor cu procent ridicat poate crește costurile de combustibil pe o anumită distanță parcursă.

Una dintre opțiunile de a reduce costurile de combustibil este de a face propriul Dvs. biodiesel, folosind uleiul de gătit deja folosit, un tambur multi-galon și câteva ustensile de bază de bucătărie. Mai multe organizații, cum ar fi bio-Power (Marea Britanie) au fost înființate pentru a aduce la cunoștință despre cele mai bune metode de a amesteca aceste ingrediente și cum să folosiți biomotorina legal, plătind o taxă de stat corectă.

Unde pot cumpăra mașini pe bază de biocombustibili?

Ford, Volvo și Saab sunt printre liderii vehiculelor Flex-Fuel – acești producători oferă mai multe modele din gama lor, ce pot să ruleze pe bioetanol, cu un amestec nu mai mare de 85%. Aici se include Volvo C30, S40 și V70, Ford Focus și Mondeo, Saab 9-3 și 9-5. Însă din păcate, în Republica Moldova aceste modele nu se importă oficial, și nici nu există vreo stație de alimentare care ar oferi opțional bioetanol sau biodiesel.

(În imaginea de mai jos: Saab BioPower 100 Concept, prezentat în anul 2007. Acest model poate să funcționeze pe bioetanol pur (E100))

Fig. 1

Degradarea continua a mediului inconjurator precum si schimbarile climatice survenite in ultimele decenii au constientizat omenirea asupra faptului ca reducerea poluarii mediului trebuie sa fie o prioritate mondiala.

Romania este parte la Conventia-cadru a Natiunilor Unite asupra schimbarilor climatice, ratificata prin Legea nr. 24/1994 si la Protocolul de la Kyoto la aceasta Conventie, ratificat prin Legea nr. 3/2001. In cadrul Conventiei, tara noastra este inscrisa in Anexa I, alaturi de alte tari dezvoltate si cu economie in tranzitie. Aceste doua instrumente juridice internationale

permit statelor cuprinse in Anexa I a Conventiei-cadru sa aplice in comun prevederile referitoare la reducerea emisiilor de gaze. In baza Protocolului de la Kyoto, intrat in vigoare la 16 februarie 2005, Romania urmeaza sa reduca emisiile de gaze cu efect de sera cu 8% in prima perioada de angajament (2008-2012) fata de anul de baza 1989.

În Uniunea Europeană, sectorul de transport este responsabil pentru 21% din totalul emisiilor de gaze cu efect de seră, cu o tendinta de crestere. În aceste condiții este impetuos necesar identificarea unor solutii pentru reducerea emisiilor poluante in

sectorul de transport. Uniunea Europeana a decis ca incepand din anul 2005 ponderea biocarburantilor utilizate in sectorul de transport rutier sa fie 2%, iar la nivelul anului 2010 aceasta sa ajunga la 5,75%.

Țintele propuse de Uniunea Europeană au fost ratate, cu exceptia catorva tari (Germania 3,75% și Suedia 2,23%), media EU25 fiind de cca. 1% (Fig. 1). Principalele cauze fiind [4] de natură economică, legislativă, tehnologică și cele privind asigurarea materiei prime, asigurarea materiei prime și cele legate de durabilitatea soluțiilor (Fig. 2), motiv pentru care, prin adoptarea directivei 34 din 8.2.2006 – strategia UE privind biocombustibilii – au fost stabilite 7 parghii pentru promovarea acestor tipuri de combustibili, printre care si cercetarea.

Fig. 2. Tintele, realizarile si previziunile privind utilizarea biocombustibililor

Fig.3 Cauzele nerealizarii tintelor propuse

Un alt factor important este reducerea rezervelor petroliere din Romania (Fig.3) (ASRO) fapt ce duce la cresterea dependentei energetice, precum si cresterea pretului acestuia (Fig. 4).

Fig.4 Evolutia si prognoza rezervelor petrliere din Romania

Fig.5 Evolutia pretului petrolului

Romania, prin armonizarea legislației naționale cu cea Europeana, a adoptat Directiva nr. 30 din 8.03.2003 a Parlamentului European prin Hotararea de Guvern nr. 1844/2005 din 22/12/2005 privind promovarea utilizarii biocarburantilor si a altor carburanti regenerabili pentru transport, publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 44 din 18/01/2006, actualizata prin Hotararea de Guvern nr. 456/2007 din 16/05/2007, publicat in Monitorul Oficial, nr. 345 din 22/06/2007, stabileste termene concrete pentru introducerea treptata a biocarburantilor in compozitia carburantilor clasici (Fig. 5).

Fig.6 Introducerea treptata a bilocombustibililor in Romvarea utilizarii biocarburantilor si a altor carburanti regenerabili pentru transport, publicat in Monitorul Oficial, Partea I nr. 44 din 18/01/2006, actualizata prin Hotararea de Guvern nr. 456/2007 din 16/05/2007, publicat in Monitorul Oficial, nr. 345 din 22/06/2007, stabileste termene concrete pentru introducerea treptata a biocarburantilor in compozitia carburantilor clasici (Fig. 5).

Fig.6 Introducerea treptata a bilocombustibililor in Romania

Cap. II. REZERVE MONDIALE DE CARBURANTI

Petrolul, sau țițeiul, împreună cu cărbunii și gazele naturale fac parte din zăcămintele de origine biogenă care se găsesc în scoarța pământului. Petrolul, care este un amestec de hidrocarburi solide și gazoase dizolvate într-un amestec de hidrocarburi lichide, este un amestec de substanțe lipofile. Țițeiul în stare brută (nerafinat) conține peste 17 000 de substanțe organice complexe, motiv pentru care este materia primă cea mai importantă pentru industria chimică (vopsele, medicamente, materiale plastice, etc.) și producerea carburanților. Ca o curiozitate, se poate menționa că unele varietăți de țiței devin fosforescente în prezența luminii ultraviolete.

Petrolul a fost descoperit în urmă cu câteva mii de ani. Având densitatea mai redusă decât a apei sărate, s-a găsit în caverne și zone cu straturi sedimentare calcaroase, argiloase, sau nisipoase de la suprafață, (în Germania, de exemplu, în jurul Hanovrei și Braunschweig). În cazul în care straturile impermeabile de argilă sunt deasupra, nepermițând ieșirea la suprafață a petrolului, acesta se va găsi în straturile profunde de unde va fi extras prin sonde petroliere.
Straturile de petrol situate la suprafață prin oxidare se transformă în asfalt acesta fiind deja descoperit în Orient în urmă cu cca. 12 000 de ani în Mesopotamia antică.
Oamenii au învățat să folosească asfaltul, prin amestecare cu nisip și alte materiale ce etanșează pereții corăbiilor.

Din timpul Babilonului provine denumirea de naptu (nabatu = luminează) care ne indică faptul că petrolul era utilizat la iluminat, acesta fiind amintit și în legile lui Hammurabi 1875 î.e.n. fiind prima dovadă istorică scrisă pentru reglementarea folosirii petrolului.

Petroleum este un cuvânt de origine romană care provine din „oleum petrae“ = ulei de piatră denumire pe care romanii au preluat-o de la egipteni, care descoperă petrol la suprafață în regiunea munților Golfului Suez se presupune că în antichitate romanii foloseau petrolul ca lubrifiant la osiile carelor romane, sau în timpul Bizanțului acesta era parte componentă a focului grecesc o armă temută în luptele navale de odinioară.
Petrolul era folosit și în medicina veche fiind vândut ca leac miraculos universal.

Țițeiul era cunoscut în zona țării noastre încă din secolul I î.Hr., de când datează obiectele descoperite în cadrul cetății dacice de la Poiana (Nicorești, Galați): podoabe din smoală întărită și acoperită cu un strat subțire de argint.[1] De altfel, prima rafinărie de petrol din lume a fost construită în România, în 1856,[2] la periferia orașului Ploiești, în drum spre localitatea Râfov, pe strada Buna Vestire, nr. 174, de către frații Mehedințeanu. Instalațiile rafinăriei erau destul de primitive, toate utilajele fiind formate din vase cilindrice din fier sau fontă, încălzite direct cu foc de lemne. Aceste utilaje au fost comandate în Germania firmei Moltrecht ce construia cazane pentru fabricarea uleiurilor din șisturi bituminoase, iar în decembrie 1856 începe construcția „fabricii de gaz” din Ploiești, pe numele lui Marin Mehedințeanu (decedat în 1861). Distileria de petrol și-a început activitatea când Teodor Mehedințeanu întâmpina greutăți în aplicarea contractului semnat încă din 1856 pentru iluminarea capitalei cu „idrocarbură și lampe”.[3]

Prețul petrolului scade rapid prin creșterea numărului de rafinării, petrolul lampant devine o resursă tot mai importantă în iluminat, înlocuind treptat lumânările.
Exploatarea masivă a petrolului începe în secolul XIX pe motivul răspândirii folosirii petrolului în iluminat, care dădea o lumină mai bună producând fum mai puțin în comparație cu lămpile cu ulei de balenă, sau lumânările de ceară.

În anul 1852 medicul și geologul canadian Abraham Gesner obține patentarea rafinării petrolului lampant curat numit petroleum, iar în 1855 chimistul american Benjamin Silliman propune purificarea petrolului cu acid sulfuric.
Pentru obținerea masivă a petrolului, urmează o perioadă de forare intensivă. Cel mai renumit foraj este efectuat de Edwin L. Drake la 27 august 1859 în Oil Creek, Pennsylvania, fiind finanțat de industriașul american George H. Bissell, aici găsindu-se la 21,2 m adâncime zăcăminte mari de petrol.

Rezerve mondiale de petrol 2009

După introducerea iluminatului electric a scăzut importanța petrolului în iluminat, dar s-a extins utilizarea drept carburant în industria automobilului. Familia de industriași americani Rockefeller, întemeietoare a companiei Standard Oil Company, a convins opinia publică să folosească benzina în locul etanolului pe post de carburant în industria automobilului, combătând concepția lui Henry Ford.

Utilizarea bioetanolului drept carburant pentru motoarele cu ardere interna nu este o inventie recenta, fiind practicata de aproape un secol si jumatate. Ideea folosirii bioetanolului drept carburant pentru motoarele cu aprindere prin scânteie dateaza din primele decade ale secolului al XIX-lea. În 1860 Nicolaus A. Otto a utilizat etanolul pentru alimentarea prototipului motorului sau, precursorul motoarelor cu aprindere prin scânteie de azi.

Marele constructor de automobile Henry Ford a proiectat motorul modelului T (1908) ca sa functioneze cu etanol si a construit împreuna cu Standard Oil o uzina pentru producerea acestui carburant în Midwest.

Astfel, s-a ajuns ca în anul 1920 etanolul sa reprezinte cca. 25 % din vânzarile firmei Standard Oil. Ford a continuat promovarea folosirii etanolului, dar în 1940 uzina a trebuit sa fie închisa sub efectul preturilor extrem de scazute oferite de industria petroliera.

Din 1925 etanolul o fost comercializat în Germania ca si aditiv pentru cresterea cifrei cetanice. "Redescoperirea" în ultimii ani a bioetanolului ca si carburant s-a datorat necesitatii de gasire a unor surse de energie alternative care sa înlocuiasca treptat resursele minerale Mai mult productia de bioetanol asigura atât o dezvoltare sustenabila, cât si garanteaza disponibilitatea viitoare a combustibilului alaturi de o contributie semnificativa la reducerea emisiilor de CO2. 

Criza titeiului din anii '70 a determinat guvernele multor tari sa promoveze producerea si utilizarea biocarburantilor.

Astazi bioetanolul este, de departe, cel mai important (cantitativ) produs de fermentatie. La nivel mondial se produc anual 45,6 milioane litri (2005) din care peste 95,5 % sunt de origine biogenica. Brazilia si SUA sunt cei mai mari producatori dând împreuna cca. 90 % din totalul monidial (fig. 9.9), Europa situându-se deocandata la un nivel modest.

Totodata cca. 80 % din productia mondiala de etanol a fost utilizata drept car-burant pentru motoarele cu ardere interna.

Productia mondiala de bioetanol pentru autovehicole este dominata de Brazilia si SUA, ea atingând în 2006 nivelul de 32 milioane tone (cca. 51 milioane litri), având o crestere de 150 % fata de 1998 (fig. 1.6). 

Este de remarcat ca în Brazilia bioetanolul (produs din trestie de zahar, fara a afecta productia de alimente) asigura cca. 40 % din consumul de carburanti pentru motoarele cu aprindere prin scânteie, cca. 75 % din motoarele automobilelor noi fiind de tip flex-fuel. 

În SUA bioetanolul este produs în principal din porumb, dar în acest caz balanta energetica este mai putin favorabila decât în cazul sfeclei de zahar sau trestiei de zahar. 

În tarile UE utilizarea bioetanolului drept combustibil este facuta ca atare sau prin obtinerea etil-tertbutileterului (ETBE) din bioetanol (45%) si izobutene (55%). Ultima varianta, desi nu este în întregime bazata pe surse regenerabile, are avantajul ca foloseste un produs petrolier de valoare relativ scazuta si procese chimice foarte bine stapânite. 

Proiectul demonstrativ al UE BEST (Bioethanol for Sustainable Transport) urmareste confirmarea avantajelor date de folosirea bioetanolului si încurajarea conversiei autovehiculelor la bioetanol. Suedia este un pionier în domeiu având cca. 13.000 autovehicule pe amestecuri de bioetanol si 200 statii de distributie (la nivelul anului 2005), iar aproape 60 % din statiile de distributie a carburantilor sunt pregatite sa ofere consumatorilor E85 pâna în 2009. Totodata, mentionam ca transportul public din orasul Stockholm este bazat în exclusivitate pe biocarbburanti.

Totodata se preconizeaca ca la finele anului 2008 în Franta vor circula cca. 200 000 de autovehicule de tip flexfuel, ce pot utiliza atât benzina, cât si bioetanol (Alain Prost – Lisabona 2006). În acelasi timp, pâna la sfârsitul anului 2007 vor functiona cu bioetanol E85 între 20000 si 40000 autovehicule alimentate de la cca. 500 de statii de distributie pentru combustibili. 

În Anglia planurile stimulative pentru bioetanol au devenit operante începând din data 1 ianuarie 2005. Ca urmare, la început a avut loc o crestere a pietiei mai importanta decât în cazul biodieselului, mai ales pe baza bioetanolului de import.

Asociatia Europeana pentru Bioetanol (European Bioethanol Fuel Association – EBIO) evidentiaza importanta optiunii pentru largirea bazei de materii prime regenerabile pentru obtinerea bioetanolului prin urmatoarele avantaje:
existenta unei potentiale baze majore de materii prime (sfecla de zahar, sorg zaharat, etc.) dezvoltarea unei infrastructuri industriale care a acumulat o experienta necesara trecerii la productia pe scara mare a bioetanolului. c. Impactul redus al bioetanolului asupra mediului ambiant (exista potential de redu-cere a emisiilor de CO2 cu pâna la 70%) modificarile ce trebuie aduse motoarelor cu ardere interna pentru a folosi bioetanol sunt minore (unele amestecuri de combustibili petrolieri si etanol nu necesita nici un fel de modificari) motoarele cu ardere interna sunt mai eficiente si au o viata mai lunga. 

Principalele companii Europene producatoare de bioetanol:
     Abengoa Bioenergy, Agroetanol (Spania),
     Südzucker Bioethanol, KWST (Germania),
     Royal Nedalco (Olanda),
     Wessex Grain (Marea Britanie 

Atingerea nivelului de 10 % în 2020 impune o crestere semnificativa a productiei de biocarburanti si a nivelului de încorporare a acestora dupa 2012.

Cap.III. CARBURBURANTI ALTERNATIVI PENTRU AUTOMOBILE . CARACTERISTICI FIZICO-CHIMICE

Utilizarea biodieselului

Chiar daca parintele motoarelor cu aprindere prin comprimare (Rudolf Diesel) a preconizat de la inceput posibilitatea functionarii acestora cu combustibili de origine vegetala (prezentand in acest sens la Expozitia Mondiala de la Paris din 1900, un motor cu aprindere prin comprimare ce functiona cu ulei de arahide), totusi, utilizarea combustibililor proveniti din uleiuri vegetale la motoarele cu ardere interna a devenit prioritara abia in ultimii ani, si aceasta din cauze ce tin de reducerea rezervelor de combustibili de origine petroliera si mai ales necesitatea reducerii poluarii mediului.

Fig. 6 Circuitul inchis de CO2 in cazul biodieselului

Cercetari privind utilizarea uleiurilor vegetale și ale esterilor acestora drept combustibili pentru motoarele cu aprindere prin comprimare au loc atăt în țară cât și la nivel mondial, cu rezultate deosebite și aplicații curente. Totuși, soluțiile existente prezintă o serie de neajunsuri, care nu șiau găsit rezolvare până în prezent:

pornirea greoaie la rece (sub -6°C);

viscozitate mai mare a uleiurilor vegetale și ale esterilor acestora, decât a motorinei, care îngreunează formarea amestecului combustibil-aer;

compensarea viscozității superioare prin majorarea presiunii de injecție poate conduce la solicitări mai mari ai sistemului de injecție, și ca atare și a uzurii;

randamentul si puterea scad cu pana la 10%, consumul de combustibil creste cu pana la 10%;

Bodieselul obtinut pe baza de uleiuri vegetale este un combustibil curat, biodegradabil si reinoibil, iar tehnologia de obtinere a acestuia este una curata.

Unele tari folosesc deja biocombustibilul in stare pura sau in amestec. Transportul urban este un exemplu graitor in acest sens: in orasele Paris, Florenta, Viena, Stockholm si Luxemburg circula deja autobuze care utilizeaza drept combustibil gaze naturale, Biodiesel sau motorina fara sulf. Se preconizeaza ca in viitor si vehiculele utilitare vor utiliza energii alternative.

Utilizarea bioetanolului la motoarele cu aprindere prin comprimare

În ceea ce privește utilizarea bioetanolul in amestec cu motorina, cercetările au un istoric mai modest, dar cu rezultate promițătoare (OxyDiesel, O2Diesel, E-Diesel etc).

Fig. Circuitul inchis de CO2 in cazul bioalcoolului

În motoarele cu aprindere prin comprimare etanolul poate fi utilizat drept combustibil în următoarele moduri:

etanol cu 15% aditivitat pentru reducerea întârzierii la aprindere, fără modificarea motorului [3, 7];

etanol pur în motoare modificate, aprinderea fiind asigurată prin scânteie, bujie incandescentă sau cap de aprindere;

alimentare duală (două pompe de injecție și două injectoare pe cilindru) etanol și motorină; aprinderea are loc printr-o doză de aprindere (cantitate constantă, de cca. 10–15% motorină);

injectarea a 20-25% etanol după turbocompresor;

utilizarea amestecurilor de etanol-motorină este soluția ceea mai avantajoasă, însă deoarece etanolul nu formează amestecuri cu motorina, se impune utilizarea unor emulgatori (acetat etilic);

Utilizarea etanolului pur drept combustibil pentru motoarele cu aprindere prin comprimare prezintă o serie de dezavantaje [7]:

datorită cifrei cetanice reduse (2-4) și a căldurii de evaporare ridicate a alcoolului, este nevoie de adaptarea costisitoare a motorului și/sau combustibilului.

puterea calorifică a alcoolului este mai redusă decât al motorinei, care conduce la scăderea puterii motorului și a creșterii consumului de combustibil.

Scopul utilizării aditivilor în cazul utilizării amestecurilor etanol-motorină este triplă [10]:

necesitatea ameliorării proprietăților de aprindere, deoarece cifra cetanică a amestecului scade datorită prezenței etanolului,

aducerea la valoare originală a viscozității reduse a amestecului (care scade datorită viscozității reduse a etanolului), asigurând astfel ungerea corespunzătoare a pompei de injecție,

păstrarea stabilității amestecului în condiții de temperatură extreme, chiar și în prezența apei.

În [1] prezintă rezultatele comparative obținute prin încercările efectuate pe un autobuz cu nivel de poluare Euro 2, cu o serie de combustibili de origine biologică, printre care și amestecul de 15% etanol și motorină. S-a constat reducerea emisiilor de NOx și de particule, însă cele de CO, HC și PAH au prezentat creșteri semnificative fața de motorină. Nivelul emisiilor la restul poluanților măsurați au fost nesemnificative.

Fig. estecuri de biocombustibili

Se prezintă rezultatele încercărilor efectuate cu amestecuri de 25% etanol cu 69% motorină, 1% aditiv pentru ameliorarea proprietăților de aprindere și 5% emulgator pe bază de alcool cu conținut ridicat de carbon. Amestecul a rămas stabil și la temperatura de -20°C.

În [2] sunt prezentate rezultatele încercărilor efactuate cu amestecuri de 5, 10, 15 și 20% de etanol pe motoare nemodificate. În cazul amestecului de 20% etanol s-au constatat următoarele: scăderea puterii motorului a fost nesemnificativă (3%), consumul specific de combustibil a crescut cu 9%, emisiile de CO au scăzut cu 62%, a celor de Nox cu 24%. Motorul a pornit ușor,atât la rece cât și la cald.

Soluțiile adoptate la nivelul unei tări pot fi influențate și de considerente politico economice. De exemplu, conform unui studiu privind aplicabilitatea a trei soluții (cu doză de injecție de motorină pentru aprindere, scânteie, aditiv pentru îmbunătățirea proprietăților de aprindere) la nivelul Braziliei [9], pentru motoarele fabricate în serie s-a adoptat ceea a injecției de motorină, care nu este optim din punct de vedere al reducereii poluării, însă rezolvă dependența de importul de petrol și problema supraproducției de alcool.

Amestecuri de biodiesel-motorina-bioetanol

O alternativă (cu potențial real) pentru utilizarea amestecurilor motorină–biocombustibil este cea a emulsiilor tricomponenți, formate din biodesel–motorină–bioetanol.

Ideea are la bază observația că o serie de proprietăți ale celor doi biocombustibili se compensează (Fig. 9, 10, Tab. 1), nemai fiind nevoie de utilizarea unor aditivi pentru ameliorarea proprietăților combustibilului rezultat. Având în vedere, că acești aditivi sunt de obiciei foarte scumpi, soluția prezintă un avantaj considerabil în ceea ce privește prețul final al combustibilului.

Fig. Compensatia densitatii si a vascozitatii

Fig. Variatia vascozitatii cu temperatura

Tabelul 1. Proprietatile principale a combustibililor care formeaza amestecul

Combustibilii fosili de tipul titeiului si gazelor naturale sunt in prezent unadintre principalele surse energetice exploatate ale planetei. Conform ultimelor evaluari, rezervele certe de titei sunt de cca. 1000 miliarde barili. Se estimeaza ca lanivelul actual de consum, rezervele de titei ar putea acoperi necesarul mondial pentrucel mult 44 ani. Resursele fosile sunt neuniform repartizate pe glob si limitatecantitativ, in timp ce consumul anual este in crestere. Analizand distributia pe glob arezervelor de titei, s-a constat o situatie alarmanta in unele zone mari consumatoarede derivati petrolieri, ca spre exemplu Europa de vest.Criza titeiului, inceputa in octornbrie 1973, urmata de cresteri semnificativeale preturilor derivatelor petroliere de la inceputul lui '80 a declansat interesul generalpentru sursele alternative de energie si pentru materii prime de provenienta ne-petrochimica. Dupa criza din Golf, a anului 1990, astfel de preocupari au devenitmajore, la nivel de politici de stat.Pe plan international, scaderea rezervelor de titei si majorarile consecutive alepretului acestuia, au creat premize favorabile abordarii fabricatiei de combustibilialternativi.In acelasi sens benefic actioneaza si legislatiile antipoluare, care limiteazasever cantitatea de emisii poluante din gaze de de esapament ale motoarelor cu ardereinterna. Oxizii de azot si de sulf, fumul si hidrocarburile incomplet arse din gaze deesapare ale motoarele care utilizeaza combustibili clasici, sunt agenti poluanti majoriai atmosferei. De asemenea, acumularea in atmosfera a bioxidului de carbon rezultatdin arderea combustibililor clasici, contribuie la amplificarea efectului de sera. Seimpunea astfel obtinerea unor combustibili alternativi prin a caror ardere sa sediminueze sensibil cantitatea de emisii poluante evacuate in atmosfera si prinutilizarea unor resurse de materii prime re-innoibile sa se elimine efectul de seradatorita acumularii de bioxid de carbon in atmosfera.

Etanolul poate fi fabricat sintetic din petrol sau prin conversia microbiana a biomasei în procesul de fermentatie. În 1995, aproximativ 93% din etanolul de pe glob a fost produs prin fermentatie si numai 7 % prin metoda sintetica.
Utilizarile actuale ale etanolului drept combustibil (pentru motoare) necesita concentratii mult mai mari ale acestuia fata de cele 8 – 10% ale etanolului brut obtinut din fermentatie, iar concentrarea acestuia este realizata în prezent prin procedee de fractionare-distilare. Se poate avea în vedere o crestere considerabila a eficientei energetice a etanolului din biomasa, promovând deci utilizarea sa drept combustibil eficient (indirect) regenerabil si prietenos pentru mediu în sursele de energie curata. 

O noua tehnologie ce ar permite utilizarea etanolului diluat provenit din biomasa drept combustibil ar crea totodata o piata largita pentru produsele agricole. O astfel de tehnologie noua ar putea pune la dispozitie o sursa alternativa de energie comoda, eficienta si nepoluanta pentru comunitatile mici sau rurale izolate sau surse de alimentare cu energie electrica în cazurile de urgenta. 

Etanolul este usor de transportat si are o toxicitate redusa, ceea ce îl face avantajos din punct de vedere al protectiei mediului. Etanolul este o importanta sursa regenerabila. Etanolul bioderivat este de regula produs sub forma unei solutii apoase continând între 8 si 12 % masa etanol. Poate fi utilizat sub forma de combustibil alternativ, ca materie prima pentru producerea altor substante (etilena, acetaldehida, acetona etc.) sau poate fi convertit în hidrogen care sa alimenteze pile de combustie în scopul producerii de electricitate, mentionând faptul ca apa este necesara ca materie prima.

Având în vedere proprietatile sale adecvate si disponibilitatea sa cvasi-universala, etanolul a fost considerat ca un carburant posibil pentru motoare, practic în cursul întregii istorii a motoarelor cu explozie .
Din totalul biomasei pentru fabricarea etanolului se deosebesc doua tipuri fundamentale de materii prime: 

– direct fermentescibile 
– amidonoase si celulozice

Din materiile prime direct fermentescibile cea mai mare utilizare o au sfecla de zahar si diferite produse intermediare ale fabricarii zaharului. În tara noastra exista o bogata traditie privind obtinerea alcoolului din melasa de sfecla de zahar.

Obtinerea alcoolului etilic din materii prime amidonoase (cartofi, porumb, grâu, orz) presupune transformarea amidonului in zahar fermentescibil proces ce se realizeaza sub actiunea enzimelor aminolitice. Pentru favorizarea procesului de hidroliza este necesara fierberea sub presiune a materiilor prime, tratament care determina gelificarea amidonului, care necesita un consum ridicat de energie. 

Sursa cea mai importanta de alcool o reprezinta materiile prime celulozice sub forma de deseuri agricole, deseuri industriale, vegetatie nevalorificata. 

Productia de biobenzine de generatia I se bazeaza pe aplicarea biotehnologiilor, fie prin fermentarea materiilor prime zaharoase, fie prin hidroliza amidonului din cereale sau a meteriilor ligno-celulozice (fig. de mai jos). 

Având în vedere conditiile agropedologice din tara noastra, precum si experienta fermierilor din tara noastra, cultura sfeclei de zahar poate furniza materia prima pentru producerea catitatii de biobenzine necesare satisfacerii cerintelor Directivei UE privind energia regenerabila fara a periclita aprovizionarea cu alimente a populatiei.

Astfel, un hectar cultivat cu sfecla de zahar poate furniza materia prima pentru producerea a cca. 6240 l de biobenzine (fig. 2.2) ce înlocuiesc 4160 l benzina minerala. 

Materia prima de baza utilizata în tara noastra pentru obtinerea etanolului, respectiv a biobenzinei, este melasa. Ea rezulta de la fabricile de zahar fiind o valoroasa materie prima pentru industria fermentativa si de asemenea un valoros furaj pentru vite. 

Productia de bioetanol din sfecla de zahar (fig. 2.3) cuprinde doua faze distincte:
a. producerea în fabricile de zahar a sucului (zemii) si a siropului "verde". Zeama se obtine prin spalare di difuzie, iar siropul dupa purificare, evaporare si cristalizare
b. distilarea zemii si a melasei prin fermentare cu drojdii urmata de distilare înalta pentru a creste concentratia etanolului si de dehidratare pentru obtinerea bioetanolului anhidru. 

Procesul tehnologic de producere a bioetanolului din sfecla de zahar nu este unul de sine statator, dedicat în totalitate productiei de bioetanol deoarece în decursul sau rezulta o serie de alte produse. Astfel, taieteii de sfecla sunt un subprodus extrem de important al procesarii sfeclei de zahar, ei putând fi folositi în mai multe moduri:
– la producerea biogazului (în fermentatorul anaerobic);
– la completarea hranei în zootehnie (pentru acesta fiind uscati în prealabil);
– la procerea de caldura prin ardere dupa uscare;
– la producerea suplimentara de alcool prin zaharificare si fermentare. 

În faza de purificare se obtin spume care pot fi folosite ca si fertilizanti organici.
 
Având în vedere aceste considerente industriale si comerciale, întregul lant de procesare a sfeclei de zahar trebuie divizat între obtinerea etanolului si cea a zaharului. În Franta (tara Europeana care se afla actualmente pe primul loc la procesarea sfeclei de zahar) 50 % din productia de bioetanol provine din prelucrarea zemii, iar cealalta jumatate din prelucrarea siropului. Cu acest raport la fiecare kg de bioetanol se produc 3,96 kg zahar
.

Cap. IV. TEHNOLOGII DE PRODUCERE A BIOCARBURANTILOR

Bioetanolul este etanol (C2H5OH) produs prin fermentarea biologica a carbohidratelor derivate din materii vegetale. El poate fi folosit fie ca aditiv, fie ca substituent pentru benzina. Etanolul anhidru (continut de apa < 1 %) poate fi combinat cu benzina in orice proportii, pâna la eatnol pur 100 %. În Brazilia se utilizeaza motoare care pot functiona cu etanol hidratat, care este un amestec azeotrop între etanol (cca. 93 % v/v) si apa (7 %). Acesta poate fi utilizat în amestec cu benzina în cazul motoarelor flexibile.

Din punct de vedere practic exista urmatoarele alternative de a folosi bioetanolul în motoarele cu ardere interna:
aditiv pentru benzine (ETBE). Procedeul este simplu si ieftin, dar actualmente nu exista suficiente capacitati de productie pentru ETBE; prin adaugarea (blending) etanolului, în cantitati moderate, direct în benzina sau motorina (pâna la 15…25 %, combustibili cunoscuti sub codul E15, E25). Exista temeri privind calitatea combustibilului astfel obtinut (Directiva 2003/17). prin folosirea amestecurilor bogate în etanol (E85, E95, 85-95% etanol de fermentatie); asemena amestecuri pot fi folosite ca atare înlocuind benzina sau motorina prin folosirea etanolului 100%, direct în motoare (experienta Braziliana în materie este îndelungata si relevanta). mprecursor pentru combustibili oxigenati; mhidrogen pentru celule de combustie

Este de subliniat ca la nivelul consumurilor, cca. 1,5 litri etanol înlocuiesc 1 litru benzina. Aceast raport se are în vedere la stabilirea necesarului de productie de biocombustibili si la întocmirea bilanturilor de mediu.

Analiza proprietatilor fizico-chimice ale produsilor organici oxigenati de tip alcooli evidentiaza o serie de diferente considerabile fata de carburantii lichizi de origine petroliera. Utilizarea eficienta a alcoolilor în calitate de combustibili impune, în consecinta, modificari de ordin constructiv si privind reglarea motoarelor, atât pentru atenuarea uror influente negative, cât si pentru valorificarea unor proprietati favorabi1e.
Dintre problemele principale care se ridica la utilizarea a1coolilor drept carburanti ca atare în motoare1e cu aprindere prin scânteie, se pot enumera:
tendinta de reducere a puterii efective la un debit constant de alcooli, ca urmare a puterii calorifice mai recluse a acestora, comparativ cu benzina (la arderea metanolului, se degaja o cantitate de energie cu circa 50 % mai mica decât în cazul arderii unei cantitati echivalente de benzina, iar prin arderea etanolului rezulta doar 66 % din energia degajata la arderea benzinei); prezenta oxigenu1ui în structura moleculara a alcoolilor asigura, pe de alta parte, micsorarea necesaru1ui de oxigen pentru ardere, astfel ca în ansamblu, puterea calorifica a amestecului combustibil-aer, raportata la volumul de amestec, este putin modificata (metanolul necesita cu 44 % mai putin aer pentru combustie, comparativ cu benzina, iar etanolul doar 61 % din aerul necesar arderiii benzinei); prin urmare, se poate asigura mentinerea neschimbata a puterii motorului cu o cilindree data, prin marirea corespunzatoare a debitului de carburant (pentru mentinerea razei de actiune a automobilului trebuie marita, totodata, capacitatea rezervorului de carburant);
dificultatea pornirii la rece, determinata de presiunea redusa de vapori la temperaturi joase; în cazul utilizarii alcoolilor puri, pornirea la rece poate fi solu-tionata prin folosirea de carburanti auxiliari (benzina sau gaz petrolier lichefiat) sau ameliorarea pulverizarii (metanolul necesita pentru vaporizare de 3,7 ori mai multa caldura, iar etanolul de 2,6 ori, comparativ cu benzina);
tendinta de înrautatire a vaporizarii în sistemul de admisie, la motoarele cu carburator, determinata de valorile ridicate ale caldurilor de vaporizare ale alcoolilor si care necesita reproiectarea sistemului de admisie;
tendinta de crestere a frecventei incidentelor survenite la functionarea motorului la cald ca urmare a formarii dopurilor de vapori si a emisiilor de alcooli (punctele de fierbere ale alcoolilor fiind coborâte, comparativ cu benzina);
calitati defavorabile de ungere, determinate de viscozitatea redusa a alcaoli-lor si care afecteaza direct cuplurile de frecare, în primul rând la nivelul pompei si în sectiunea de înalta presiune a instalatiei de alimentare;
incompatibilitatea compusilor organici si îndeosebi a alcoolilor cu uleiul de ungere si cu materiale de tipul elastomerilor cu care acestia vin în contact nemijlocit;
coroziunea, determinata de alcooli si, de asemenea, de atacul chimic direct al unor compusi specifici, rezultati în cursul arderii;
toxicitatea alcoolilor si, îndeosebi, a metanolului; metanolul poate patrunde în organism pe cale respiratorie, digestiva si cutanata; provocând, în general, intoxicatii cu efecte grave, care depind de conditiile expunerii si de susceptibilitatea individuala; concentratia limita de vapori de metanol în atmosfera, admisa la o expunere continua timp de 8 ore pe zi, este de 2600 mg/m3; efecte fiziologice pot, însa, interveni si prin expunere la concentratii de 1,71-1,46 mg MeOH/m3.

Utilizarea bioetanolului are un efect extrem de benefic asupra nivelului reducerii principalelor emisii poluante ale MAI (fig. 2.1).

Biodieselul este un biocombustibil sintetic lichid care se obține din lipide naturale , ca uleiuri vegetale sau grasimi animale, noi sau folosite, prin procese industriale de esterificare și trans-esterificare. Se poate folosi în substituirea totală sau parțială a petro-dieselului.

Biodieselul poate să se amestece cu motorină care provine din rafinarea petrolului în diferite cantități. Se folosesc abrevieri potrivit procentajului de biodiesel din amestec: B100 în cazul folosirii de 100% biodiesel, sau notații ca B5, B15 sau B30 unde numărul indică procentajul de volum biodiesel din amestec.

Uleiul vegetal, ale cărui propietăți pentru impulsarea motoarelor se cunosc de la inventarea motorului diesel datorită rezultatelor lui Rudolf Diesel. La începutul secolului XXI, în contextul căutării de noi surse de enegie și a îngrijorării privind încălzirea globală, s-a impulsat folosirea lor în locul derivaților din petrol.

Biodieselul descompune cauciucul natural, de aceea este necesar substituirea prin elastomeri sintetici în cazul folosirii de amestecuri cu un înalt conținut de biodiesel.

Impactul ambiental si consecințele sociale din previzibila producție și comercializare masivă, în special în tările în curs de dezvoltare sau în lumea a treia, este obiectul între specialiști și diferite agenți sociali, guvernamentali și internaționali.

Carburanții biodiesel sunt o alternativă ecologică la motorină, fiind cu mult mai puțin poluanți, dar oferă și avantajul ca pot fi produși din mai multe surse regenerabile, principala modalitate folosită fiind uleiurile vegetale.

Combustibilul obtinut din alte surse decat cele clasice (exploatarile de petrol) denumit in continuare "Biodiesel" se poate fabrica (obtine) din mai multe tipuri de materii prime dintre care amintim:

Biodiesel este un combustibil lichid care poate fi folosit in amestec sau in forma pura pentru a inlocui motorina clasica. Poate fi folosita pentru motoarele cu ardere interna care functioneaza cu motorina care echipeaza in mod curent vehiculele de mare tonaj (autobuze, camioane, TIR-uri, nave maritime, etc).

In unele tari din Uniunea Europeana combustibilul Biodiesel este deja utilizat atat in consumul industrial cat si in cel privat.

Biodiesel nu contine derivate din petrol dar poate fi amestecat in orice proportie cu motorina clasica (obtinuta din petrol) pentru a crea un combustibil lichid ce poate fi folosit la motoarele cu ardere interna fara nici un fel de modificari sau cu modificari minimale ale motoarelor.

Acest combustibil este simplu de utilizat, biodegradabil, nepoluant, netoxic si nu emana in procesul de ardere gaze ce contin noxe periculoase cum ar fi NOx sau SOx.

Produsul Biodiesel este un combustibil ecologic si este elaborat in conformitate cu standardul SR EN 14214 : 2005 (identic cu standardul european EN 14214 :2004).

Produsul este obtinut din uleiuri vegetale si/sau grasimi animale esterificate in cataliza bazica cu alcooli alifatici obtinand esteri ai acizilor grasi.

Biodieselul se utilizeaza drept carburant pentru motoare cu aprindere prin combustie sau compresie, pentru centralele termice cu combustibil lichid, etc. Este perfect miscibil cu motorina din petrol si poate fi utilizat singur sau in combinatie cu aceasta in orice proportii. Utilizat singur este simbolizat B 100 iar in combinatii cu motorina se simbolizeaza B 20, B 40, etc, numerele alaturate literei B reprezentand raportul biodiesel/motorina (ex. B 20 este un amestec de 20 parti biodiesel cu 80 parti motorina).

Poate fi aditivat cu diferite produse in scopul imbunatatirii comportarii in diferite conditii de mediu.

Conditiile tehnice de calitate sunt cele prevazute standardul SR EN 14214 : 2005.

Grasimile vegetale si animale (trigliceride) sunt esterificate in cataliza bazica cu alcooli alifatici, cel mai utilizat alcool fiind metanolul (alcoolul metilic).

Metilesterul (biodiesel) se obtine intr-un vas de reactie in care are loc transesterificarea uleiului vegetal cu alcool metilic, in prezenta unui catalizator bazic.

Capacitatea de productie este de 50-80 t pe luna.

Utilizarea combustibilului biodiesel este motivata de:

Reducerea consumului combustibilului fosil

Reducerea poluarii mediului

Caracterul ecologic si regenerabil al esterilor uleiurilor vegetale

Respectarea cerintelor protocolului de la Kyoto

Performantele energetice sunt aceleasi cu ale motorinei

Utilizarea unui litru de biodiesel conduce la economisirea a 0,71-0,91 kg combustibil fosil. Emisiile poluante ale Biodieselului sunt reduse cu exceptia oxizilor de azot, lipsa sulfului.

Caracterul ecologic al combustibilului Biodiesel este dat de:

Toxicitatea redusa in cazul ingerarii- doza letala-2000 mg/kg corp

Toxicitate redusa in cazul poluarii apelor

Risc redus de contaminare a solului-biodieselul fiind biodegradabil dupa 21 de zile 95% in timp ce doar 75% din motorina se degradeaza

Pericol mai redus de aprindere si explozie la transport sau in timpul stocarii , datorita puctului de inflamabilitate mai ridicat (150-160 oC fata de 55-60 oC pentru motorina).

Protocolul de la Kyoto defineste emisiile ce produc efectul de sera pe baza conceptului de potential de incalzire globala.

Emisiile produse prin arderea biodieselului nu sunt luate in calcul considerand ca bioxidul de carbon emis este compensat de consumul bioxidului de carbon din plante.

Utilizarea uleiului vegetal uzat pentru obtinerea biodieselului permite reucerea costurilor legate de colectarea si reciclarea acestuia.

Utilizarea rapiței

Utilizarea rapiței în industria combustibililor

Din uleiul de rapiță prelucrat se obține metilesterul, carburant comparabil cu motorina, care este amestecat cu aceasta în anumite proporții pentru a funcționa în motoarele diesel. Șrotul (masa de semințe din care s-a extras uleiul) și glicerina 11 sunt doi compuși valoroși ce rezultă din producerea biocombustibilului din rapiță.

Din 100 kg de semințe de rapiță se obțin 30-35 kg ulei și 50-55 kg șrot (ce se întrebuințează în hrana animalelor,cu un conținut de proteină de 38-42% și grăsimi 8-9%).

Toate aceste caracteristici ale utilizării rapiței o fac să devină o plantă cu mari avantaje economice, agrotehnice 12 și ecologice.

Există o directivă 13 europeană de implementare a biocombustibililor pentru toate tipurile de transport (au fost construite autovehicule ce funcționează pe baza unui combustibil denumit E85, cu 15% benzină și 85% etanol).

România, prin întinsele suprafețe agricole și condițiile naturale propice de cultivare a plantelor din care se produc uleiuri vegetale, poate deveni un important producător de biocombustibil.

Tehnologia de producere a biocombustibilului din România este similară cu cea din Europa de Vest,însă a fost dezvoltată la o scară mult mai mică,deoarece nu a apărut un interes real din partea autorităților centrale și locale pentru această alternativă ieftină și ecologică la combustibilii tradiționali.

Se pot face combinații reușite de combustibil fără să aibă loc modificări ale motorului: de la 5% metilester + 95% motorină,până la 40% metilester + 60% motorină. Aceasta nu înseamnă însă că biocombustibilii nu pot fi folosiți drept substitut total,fără a fi amestecați cu motorină sau benzină.

Singurul exemplu de succes în România rămâne deocamdată funcționarea unui autobuz din Cluj Napoca timp de o săptămână cu biodiesel, moment în care s-a demonstrat eficiența economică și ecologică a utilizării surselor regenerabile în transportul în comun.

Producția de rapiță în România

Rapița se situează pe locul cinci, sub aspectul producției de ulei comestibil, între plantele oleaginoase din România.

Uleiul de rapiță are largi utilizări industriale și alimentare; turtele de rapiță obținute din procesare au o bună valoare furajeră, fiind bogate în proteine (38-42%), glucide și săruri minerale; paiele de rapiță se folosesc în industria materialelor de construcții.

Rapița se recoltează timpuriu, motiv pentru care constituie o bună plantă premergătoare pentru grâu și orzul de toamnă. Rapița este o excelentă plantă meliferă timpurie (asigură circa 50 kg miere/ha)15 .

Avantaje biodiesel

utilizarea unor surse regenerabile de energie;

eliminarea emisiilor de sulf în atmosferă;

reducerea emisiilor de CO2, NOX, CO, și particule în suspensie în atmosferă;

folosirea unor resurse locale (culturi de rapiță);

crearea unor noi locuri de muncã pentru cultivarea rapiței și producția metilesterului;

preț stabil al carburantului la consumator(deconectarea de prețul petrolului);

aer mai curat pentru locuitorii din zonele urbane;

alinierea la normele europene, care prevăd ca până în 2010 în fiecare Stat Membru al Uniunii Europene biocombustibilii să reprezinte 5,75% din consumul de combustibili din sectorul transporturi;

un preț mai mic pentru biocombustibil decât pentru combustibil convențional, și implicit reducerea cheltuielilor din bugetul local pentru transport;

dezvoltarea infrastructurii unor zone rurale prin atragerea de investitori în zonele cu potențial agricol pentru rapiță.

Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră

Deoarece biocombustibilii duc la reducerea necesarului de combustibili fosili, aceștia contribuie la atingerea obiectivului de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră.

Plantele absorb CO2 în timpul creșterii,și aceeași cantitate de CO2 este eliberată în atmosferă la descompunerea acestora.

Utilizarea materialului vegetal pentru obținerea combustibililor este astfel aproximativ neutră din punct de vedere al emisiilor de CO2 (intervin doar emisiile de gaze cu efect de seră din cadrul lucrărilor agricole, al transportului materialului, și al construcției, funcționării și dezafectării unităților de prelucrare).

În prezent biocombustibilii, de-a lungul întregului lor ciclu lor de viață 16 , produc cu aproximativ două treimi mai puțin gaze cu efect de seră decât combustibilii auto convenționali. 28% din gazele cu efect de serã din Europa sunt produse de sectorul transport, astfel că reducerile de emisii care pot fi obținute prin utilizarea biocombustibililor vin în întâmpinarea angajamentelor Uniunii Europene în cadrul Protocolului de la Kyoto.

Aspecte sociale

O dată cu apariția acestor tipuri noi de combustibili proveniți din uleiuri vegetale se dezvoltă și zonele rurale de care aparțin suprafețele agricole.

Locuitorii din zonă se pot implica fie în procesul de cultivare a plantelor oleaginoase (rapiță, floarea soarelui, soia etc.), fie în cadrul fabricilor de producere a uleiului și apoi a esterilor.

Se obțin astfel noi locuri de muncă și este redus șomajul din zonele rurale.

În același timp, poate fi redusă presiunea asupra veniturilor familiale prin scăderea prețului combustibilului auto, ce se adaugă la beneficiile pentru sănătatea populației din zonele urbane (prin reducerea poluării autovehiculelor).

FABRICAREA, UTILIZAREA ȘI REFORMULAREA BIODIESELULUI DIN ULEIURI VEGETALE

Până la ora actuală, trei sunt căile cel mai des utilizate pentru obținereabiodieselului :

Transesterificarea uleiurilor cu alcool, în cataliză bazică;

Esterificarea uleiurilor cu metanol în cataliză acidă directă;

Conversia uleiurilor la acizi grași și apoi la alchilesteri, în cataliză acidă.Materiile

Materi prime utilizate pentru obținerea biodiesel sunt dintre cele maivariate. Proporțiile în care intervin în procese materiile prime sunt : 87% uleiurivegetale, 12% alcooli, 1% catalizatori. Se obțin 86% metilesteri, 9% glicerină, 4%alcool, 1% material fertilizator .Marea majoritate a proceselor se desfășoară în cataliză bazică, această variantăfiind cea mai economică din mai multe motive:

-procesul are loc la temperaturi scăzute (40 – 66°C)

-se desfășoară cu conversii mari (98%), cu reacții secundare minime și latimpi de reacție mici;

-conversia la metilesteri este directă și nu necesită pași intermediari;

-nu sunt necesare materiale de construcție deosebită.Uleiul vegetal pur se obține din plante uleiose prin presare, extracție sau proceduricomparabile, crud sau rafinat, dar chimic nemodificat atunci când este comparabil cumotoarele la care este utilizat și respectă normele provind noxele.Toate uleiurile vegetale și animale conțin în principal trigliceride de genulcelei prezentate în schema de mai jos:

R 1, R 2și  R 3 reprezintă lanțuri hidrocarbonate lungi, provenite din acizii grași,care esterifică glicerina. În formă liberă acizii grași au următoarea configurație.

Biocombustibilul

se poate obține din orice tip de ulei vegetal, cum ar fi: uleiulde soia, rapiță, floarea soarelui, palmier, ricin, etc. El se mai poate obține și din uleifolosit și din grăsimi animale [17]. Uleiul de rapiță domină industria de producere abiodieselului în Europa. În SUA biodieselul este făcut din uleiul de soia deoarece aiciel este produs mai mult decât celelalte surse de grăsimi și uleiuri combinate.Utilizarea uleiurilor vegetale drept carburanți ca atare sau sub formă dederivați, constituie o nouă cale care permite, pe de o parte, acoperirea parțială anecesarului de combustibil al unor țări care nu dispun de petrol, iar pe de o altă parte,reducerea prin diluție, până la limitele admise a conținutului total de sulf (sub350ppm, în prezent) .Interesul deosebit acordat în unele țări reformulării combustibililor diesel cuuleiuri vegetale sau derivații lor de tip monoesteri se bazează pe următoareleconsiderente :

•reprezintă o cale de economisire a motorinelor și de acoperire anecesarului de țiței în țările care nu dispun de acesta;

•uleiurile vegetale, derivații lor de tip monoesteri și amestecurilemotorine – monoesteri sunt comparabili cu motorinele auto actuale;

•amestecurile motorine – monoesteri nu pun probleme deosebite privindsepararea și proprietățile fizico – chimice;

•alimentarea motoarelor diesel cu monoesteri sau amestecuri motorinemonoesteri, permite reducerea poluării atmosferei, prin scădereaconcentrațiilor de oxid de carbon și fum.Valorificarea uleiurilor vegetale în calitate de combustibil diesel se realizeazăprin:

•folosirea uleiurilor vegetale ca atare;

•utilizarea monoesterilor obținuți prin transesterificarea uleiurilor generale, înstare sau în amestec cu motorină;

•conversia uleiurilor vegetale în hidrocarburi, prin procese de descompuneretermică, de cracare catalitică, de hidroliză a uleiurilor și decarboxilareaacizilor grași rezultați.Pentru a se evalua posibilitatea de utilizare a uleiurilor vegetale în calitate desubstituenți  ai motorinei,  trebuie luate  în considerare  următoarele  caracteristiciprincipale:intervalul de distilare, vâscozotatea, indicele cetanic, comportarea la rece,puterea calorică volumică, stabilitatea în timpul stocării.Stabilitatea uleiurilor vegetale este esențială pentru utilizarea acestora încalitate de combustibil diesel. Din acest punct de vedere, ele au o stabilitate relativredusă, putându – se hidroliza, polimeriza, oxida formând depuneri cu o compozițiechimică complexă. O atenuare a fenomenului de hidroliză și de formare a gumelor la11

stocare s-a realizat prin folosirea de aditivi care s-au dovedit eficienți în protejareauleiurilor vegetale.Pentru eliminarea dificultăților care apar la utilizarea uleiurilor vegetale încalitate de combustibil diesel, o variantă de interes actual o reprezintă folosirea monoesterilor  obținuți prin transesterificarea uleiurilor vegetale cu diferiți alcooli(metanol, etanol, butanol etc.)

Alcooli

Inventatorul și constructorul motorului cu aprindere prin comprimare Dr. Rudolf Diesel a presupus de la bun început folosirea în calitate de combustibil a uleiurilor de origine vegetală, iar la expoziția “World Exhibition” din anul 1900 de la Paris a prezentat un motor alimentat cu ulei de arahide. Încă din anul 1911 Diesel a prevăzut că motorul său alimentat cu ulei vegetal poate, în viitor, contribui considerabil la dezvoltarea agriculturii inclusiv și a sectorului rural. La o conferință din anul 1912 Diesel a declarat, că folosirea uleiurilor vegetale, după o perioadă de timp, va fi la fel de importantă ca utilizarea petrolului și a cărbunelui la acel moment. Însă, cu toate acestea, piața a fost treptat acaparată de combustibilii petrolieri, aceștia având un preț mult mai redus decât al uleiurilor vegetale.

Criza de petrol din anii ’70 și cerințele tot mai stricte, privind limitarea poluării atmosferei au constituit un impuls pentru desfășurarea cercetărilor, privind substituirea petrolului și a combustibililor petrolieri. Cercetările efectuate în mai multe țări au stabilit că cea mai rațională soluție este substituirea combustibililor petrolieri cu combustibili neconvenționali obținuți din resurse regenerabile, spre exemplu din biomasă.

Aceștia sunt bio-combustibili de substituție pe bază de compuși organici oxigenați de tipul alcoolilor inferiori (metanol, etanol), produși al fermentației acetono-butilică, eteri, uleiuri vegetale, grăsimi de origine animală, etc. Cu o perspectivă deosebită se prezintă uleiurile vegetale și derivatele acestora, ce prezintă un interes sporit pentru majoritatea țărilor dependente de importul petrolului.

Importanța uleiurilor vegetale se poate demonstra prin posibilitățile și avantajele lor printre care se numără:

utilizarea directă în motor a uleiurilor vegetale;

utilizarea monoesterilor, obținuți prin transesterificarea uleiurilor vegetale, în stare pură sau în amestec cu motorină;

conversia uleiurilor vegetale în hidrocarburi, prin descompunere termică, de cracare catalitică, de hidroliză a uleiurilor și decarboxilarea acizilor grași rezultați, precum și prin procese de saponificare urmate de descompunerea termică a sărurilor acizilor corespunzători;

amestecarea uleiurilor vegetale, în diferite proporții cu combustibili de natură minerală.

Un interes deosebit prezintă utilizarea uleiurilor vegetale fără prelucrare și derivatelor acestora de tip monoesteri, având următoarele avantaje:

substituirea parțială a combustibililor petrolieri;

uleiurile vegetale și derivatele acestora în amestec cu motorină sunt compatibile cu motoarele diesel actuale;

amestecurile cu motorina nu impun probleme legate de fracționare și au proprietăți fizico-chimice asemănătoare cu cele ale motorinei de bază;

folosirea uleiurilor vegetale, a monoesterilor și amestecurilor cu motorina reduce “efectul de seră” prin micșorarea emisiilor de CO2;

uleiurile vegetale sunt biodegradabile.

În anul 1943 cercetătorul Jemison a identificat peste 135 specii de plante, din care s-ar putea extrage uleiuri. Mai târziu Duke și Bagby (1982) au determinat o listă de 70 de specii de plante producătoare de semințe pentru ulei, cu un potențial de producție acceptabil, cuprins între 200 și 14000 kg/ha.

Din punct de vedere chimic, uleiurile vegetale sunt triesteri ai glicerinei cu acizi monocarboxilici cu număr par de atomi de carbon (C12 – C18), care pot conține una sau mai multe legături duble, în dependență de materia primă folosită. În calitate de combustibil sunt mai preferabile uleiurile cu un conținut mai scăzut a acizilor grași nesaturați, față de acizii grași cu un grad mai ridicat de saturare.

Problema principală pusă în discuție la conferința de la Kyoto în anul 1998 a fost supraîncălzirea globală a mediului provocată de “efectul de seră”. Acesta, fiind cauza principală al catastrofelor naturale în toată lumea.

Începând cu anul 1898, savantul suedez Svante Ahrrenus a lansat teoria că “efectul de seră” este provocat de emisiile de bioxid de carbon, ca fiind cauza principală de supraîncălzire globală a atmosferei. Cercetările de astăzi au dovedit, printr-un model de prognoză matematică, că sporirea temperaturii globale până în anul 2100 v-a fi de 1 – 3,5 C. Ca efect, activitatea umană va fi afectată în viitor de două probleme majore. Prima, v-a fi modificarea suprafețelor rurale în urbane concomitent cu despădurirea intensă a suprafețelor forestiere, iar a doua problemă importantă v-a fi “efectul de seră”.

Acordul de la Kyoto încheiat în data de 11.12.1997 are drept scop de a reduce emisiile de gaze ce provoacă “efectul de seră” până la nivelul emisiilor de până în anul 1990. Tot aici, s-au propus și câteva strategii, pentru realizarea acestui obiectiv. Aceste măsuri sunt: majorarea suportului financiar al dezvoltării combustibilelor alternativi, îmbunătățirea eficienței de utilizare a energiei, încheierea acordurilor pentru emisiile de gaze nocive între țările cu industrie dezvoltată.

Angajamentele luate de țările UE la Kyoto au fost de a substitui petrolul utilizat de origine minerală, folosind în industria prelucrătoare și în transport surse de energii alternative și implicarea a mai multor surse de energie regenerabilă. Posibilitățile propuse spre implementare sunt enumerate în tabelul 1.

Tabelul 1. Consumul de energie regenerabilă prevăzut la conferința de la Kyoto,

Mtpe (milioane tone de petrol echivalent)

Deci, sporirea utilizării resurselor regenerabile, începând cu anul 1995 până în anul 2010, este următoarea:

energia eoliană – 1,04%

hidraulică – neesențială

fotovoltaică – 0,05%

biomasă – 5,18%

geotermală – 0,05%

colector termosolar – 0,22%

În total, se prevede o creștere de aproximativ 8% a surselor de energie regenerabilă până în anul 2010. Este evident că ponderea cea mai importantă o constituie energia obținută din masa biologică. Acest obiectiv, de cultivare a biomasei și obținere a biocombustibilului, s-a preconizat a fi realizat în modul următor:

exploatarea biogazului – 14 Mtpe (milioane tone de petrol echivalent);

exploatarea reziduurilor agricole și forestiere – 30 Mtpe;

cultivarea biomasei – 45 Mtpe.

Pentru producerea de energie electrică din surse regenerabile s-a planificat o sporire de la 337 TWh în anul 1995 la 675 TWh în anul 2010, iar prin intermediul biocombustibilului de la 22.5 TWh la 230 TWh în aceeași perioadă. Reducerea emisiilor de CO2 prin folosirea biomasei se estimează la 255 milioane tone pe an. Investițiile totale pentru dezvoltarea biocombustibililor sunt de 84 miliarde euro pe perioada 1997-2010, generând un aport de 24 miliarde euro până în 2010.

Strategia adoptată de țările UE pentru atingerea angajamentelor luate presupune că efortul depus de fiecare țară să fie proporțional cu prosperitatea acesteia, adică cu PIB-ul pe cap de locuitor. Spre exemplu, în țările mai sărace din UE creșterea emisiilor pe cap de locuitor va corespunde cu produsul intern brut pe cap de locuitor, până în momentul în care acesta (PIB-ul pe cap de locuitor) va deveni corespunzător cu acel al țărilor prospere, după care prevederile pentru creșterea de emisii vor trece în descreștere.

Pentru a determina eficiența economică de realizare al obiectivului propus, este necesar de evaluat foarte atent impactul posibil la orice nivel al fiecărei etape al ciclului de viață al biocombustibilului.

Prioritate are impactul ecologic. Însă, cum putem măsura impactul încălzirii globale cauzat de “efectul de seră”? Procedeele au fost propuse de Agenția Federală Germană de Mediu (Federal German Environmental Agensy). În primul rând, se determină contribuția specifică a anumitei categorii de impact, de exemplu emisiile în echivalentul activității individuale. În al doilea rând, se determină relevanța ecologică a diferitor categorii de impacturi, de exemplu, ordonarea categoriilor după gradul de poluare.

Comparația impacturilor local, regional și global este la fel de important. În particular, biocombustibilul poate avea efecte negative; spre exemplu, în cazul NOx poate fi o distribuție neuniformă a emisiilor. În cazul emisiilor maxime la nivelul local poate rezulta un centru de poluare. Aprecierea ciclului de viață al biocombustibilului, trebuie să includă o evaluare atentă a impacturilor la etapa de producere, conversia combustibilului și utilizarea lui la nivel local și regional.

Sporirea suprafețelor de cultivare a plantelor, necesare pentru obținerea biocombustibilului, pot avea un impact deghizat. Utilizarea îngrășămintelor organice și a celor minerale pot contamina apele și afecta ecosistemul local. Acest impact la fel trebuie evaluat atent.

Folosirea unor suprafețe noi, pentru producerea biocombustibilului poate avea un impact socio-economic pozitiv în sectorul rural, privind piața forțelor de muncă. Crearea noilor locuri de muncă va îmbunătăți situația economică regională și va micșora exodul rural. Partea negativă este, că pătura săracă a populației se va lipsi de suprafețele folosite drept pășuni și de pădurile, de unde se aprovizionează cu lemne de foc și de construcție.

Se cunoaște, că 95% din ramura transportului auto, industria chimică și cea producătoare sunt dependente de produsele petroliere. Combustibilul mineral, care în mare parte este importat și poartă direct responsabilitate pentru catastrofele produse în ultima perioadă, și care nu este regenerabil, se va epuiza în decursul a câteva generații. Substituind combustibilul mineral cu surse de energie regenerabile putem îmbunătăți situația actuală sau măcar a stopa degradarea ei. Biomasa, ca materie primă este cea mai promițătoare și convenabilă în calitate de sursă auxiliară de energie; ea poate oferi posibilitatea de independență energetică.

Evaluarea eficienței economice trebuie să includă neapărat și evaluarea impacturilor la toate nivelurile a ciclului de viață al biocombustibilului.

Actul privind combustibilii alternativi din 1988 (SUA) a fost aprobat în scopul obținerii unei securități energetice, îmbunătățirea calității aerului, prin sporirea producerii și folosirea metanolului, etanolului și gazului natural necesari pentru propulsia vehiculelor, implementând încurajarea, dezvoltarea și extinderea consumului lor. Acest act reprezintă un suport pentru combustibilii alternativi, care urmează să devină competitivi pe piața petrolieră a transporturilor. Inițiativele care sunt prevăzute cuprind susținerea de către stat a localităților în dezvoltarea și promovarea utilizării combustibililor alternativi, extinderea cercetărilor în direcția dezvoltării vehiculelor electrice și a tehnologiilor biocombustibililor.

În combinație cu susținerea cercetărilor de dezvoltare s-a pus accent și pe programele de dezvoltare a motoarelor ce folosesc combustibil alternativ. Suportul din partea statului permite reducerea costului de producere a combustibilului și înlătură barierele ce există la penetrarea pieței de consum a biocombustibililor. În prezent are loc o accelerare pe plan internațional pentru introducerea combustibililor alternativi în perioada 1995-2010 (SUA DOE 1992).

Cercetările efectuate în multe țări sunt orientate spre posibilitățile de folosire a combustibililor gazoși (gazul natural, gazul lichefiat petrolier, hidrogenul), alcoolilor (metanol, etanol) și a propulsiei electrice.

În ciuda problemelor întâmpinate în producerea de energie și protecție a mediului, motoarele cu ardere internă alimentate cu combustibili tradiționali reprezintă o concurență puternică pentru motoarele alimentate cu combustibili alternativi, deoarece tehnologia convențională de obținere și prelucrare a petrolului este destul de avansată, iar performanțele autovehiculelor sunt în continuă creștere. Eforturile în vederea ameliorării cercetărilor privind combustibilii alternativi și vehiculele ce folosesc combustibili alternativi sunt foarte stringente și trebuie să permită rezolvarea problemelor sociale și de consum. Fiecare combustibil alternativ posedă avantaje și dezavantaje în comparație cu combustibilul tradițional. Un dezavantaj este, de exemplu, costul ridicat, ce poate fi soluționat prin obținerea economiilor, aplicând procesul de producere la scară largă a vehiculelor alternative sau de combustibili alternativi. Un alt dezavantaj al combustibililor alternativi este necesitatea soluțiilor tehnologice în comparație cu alți combustibili, de exemplu, densitatea energetică mică, reprezintă o deficiență care poate fi contrabalansată prin alte beneficii.

Cei mai importanți combustibilii gazoși folosiți în propulsia vehiculelor se consideră gazul natural, gazul lichefiat petrolier și hidrogenul. Există diferențe considerabile dintre tehnologiile de producere a combustibililor gazoși și a celor convenționali, fapt care se explică prin diferența proprietăților acestora. Același lucru este valabil și pentru combustibilii alternativi lichizi, iar diferențele sunt, de exemplu, alimentarea sau stocarea la bord a combustibilului, sau distribuția combustibilului în camerele de ardere.

Combustibili pe bază de alcool

Combustibilii pe bază de alcool sunt combustibili lichizi la temperatura mediului ambiant și presiunea atmosferică, iar densitatea energetică este cca. 50% (metanol) și 70% (etanol) față de motorină. Cifra octanică ridicată și temperatura de vaporizare mare permite motoarelor proiectate pentru funcționarea pe alcool să dezvolte o putere mai mare decât motoarele pe benzină. Alcoolul are proprietăți superioare privind emisiile, nu contribuie la producerea fumului, smogului și a monoxidului de carbon, deoarece conține oxigen molecular. Presiunea relativ joasă de vaporizare și temperatura mare de vaporizare a alcoolului duce la volatilitate joasă și pornire dificilă la rece. Aceste probleme pot fi evitate prin adaos de benzină sau substanțe ușor volatile în proporție de 15%.

Experiența acumulată în proiectare și producerea de masă a vehiculelor alimentate cu alcool pur sau cu amestec de alcool conduce, în combinație cu perfecționarea tehnologică a sistemelor, la apariția vehiculelor flexibile la utilizarea combustibililor care pot utiliza alcooli metilic, etilic sau în orice proporție de amestec cu benzina. Avantajul principal a vehiculelor de acest tip față de vehicule cu sistem de alimentare dual este că sistemul de alimentare rămâne același, eliminând complexitatea, micșorând greutatea și necesitatea de spațiu suplimentar. Nivelul de poluare de asemenea reprezintă un avantaj considerabil, care, însă, poate fi compromis prin adaos de benzină mai mare de 15%. Cel mai frecvent se utilizează alcoolul metilic sau etilic.

Metanolul, de obicei supranumit alcool de lemn, este produs prin piroliza lemnului și este un lichid incolor. Arderea în aer se produce în general cu flacără incoloră. Nu produce fum la substituirea motorinei în motoare diesel modificate. Necesită modificarea materialelor incompatibile, un debit de combustibil mai mare și surse de inițiere al arderii.

Ca dezavantaj este pornirea dificilă la rece. La fel, vaporii de metanol pur, la o concentrație anumită și temperatura mediului ambiant, în recipientul de păstrare prezintă pericolul de explozie. Deci, rezervorul unde se găsește metanol pur trebuie să fie asigurat de posibilitatea unei scântei din afară. Scurgeri mari de M100 sau M85 pot să contamineze cantități mari de apă potabilă, care devine inutilă pe perioadă îndelungată de timp.

Adaosul de 15% de benzină în metanol sporește presiunea de vaporizare a combustibilului, lucru care elimină problemele de pornire la rece și micșorează posibilitatea de explozie a vaporilor din rezervor la temperatura mediului ambiant. Însă, acest adaos prezintă și dezavantaje. Emisiile de eșapament, în afară de metanol și formaldehide, conțin oxizi de carbon și hidrocarburi nearse. Pierderile prin evaporare în funcționare sunt mari și includ pierderi de vapori de metanol și de benzină.

Metanolul este un compus toxic, chiar în cantități relativ mici, care poate fi absorbit și prin contactul cu pielea. Se consideră că metanolul pur posedă miros și gust puțin pronunțate de aceia utilizarea sa necesită o precauție deosebită, privind sănătatea și siguranța publicului care-l folosește. Arderea metanolului pur are loc cu o flamă invizibilă și se consideră un risc de securitate moderat, însă mult sub cel al benzinei. La transportarea metanolului în cantități de două ori mai mari acest risc sporește considerabil și devine comparabil cu cel al transportului de benzină.

În plus, metanolul este mai puțin poluant decât benzina sau motorina. Conform unor cercetări efectuate de Oficiul General SUA pentru Evidență (US General Accounting Office) emisiile de NOx sunt asemănătoare cu cele ale benzinei, iar cercetările efectuate de Departamentul American pentru Energie DOE (Department of Energy) arată că nivelul emisiilor de NOx sunt chiar mai mici. Se consideră că reducerea emisiilor de hidrocarburi din urma utilizării alcoolului drept combustibil este însoțită de micșorarea emisiilor de NOx (fapt ce se explică prin temperatura de ardere mai ridicată) și reducerea formării ozonului. La motoarele diesel folosirea metanolului elimină problemele legate de emisia particulelor solide și a oxizilor de azot.

La ora actuală metanolul este obținut din gaze naturale și se presupune că pentru viitorul apropiat această materie primă va fi utilizată mai pe larg. Rezervele cele mai mari de gaze naturale se găsesc în țările CSI și Iran, respectiv 38% și 12,5% din cantitatea totală.

Tabelul2. Avantajele și dezavantajele metanolului pur M100

Etanolul obținut din biomasă reprezintă un combustibil lichid, în general, din resurse regenerabile și proprii, nu contribuie la sporirea conținutului de bioxid de carbon în atmosferă. Este un combustibil ce reduce poluarea atmosferei în ce privește emisiile de fum și monoxid de carbon și poate fi utilizat în amestec cu combustibilul tradițional sau în formă pură.

Etanolul se produce din vegetație, în general porumb, sfeclă de zahăr, trestie de zahăr ș.a., care pot fi folosite în alimentație sau în calitate de furaje pentru animale. Eforturi mari sau depus pentru obținerea etanolului din biomasă celulozică, erbacee și plante lemnoase, din reziduuri ai agriculturii sau forestiere și din deșeuri urbane. Aceste materiale pot fi o sursă abundentă și ieftină pentru producerea etanolului.

Compatibilitatea cu diferite materialele a etanolului este mai bună decât a metanolului. Industria etanolului de obicei este controlată de stat și necesită un suport privind protecția pieței, creșterea prețurilor, competitivitatea față de alți combustibili sau crearea cererii prin introducerea regulamentelor corespunzătoare.

Tabelul 3. Avantajele și dezavantajele etanolului

Alcoolii sunt folosiți drept combustibili în motorul diesel în special datorită emisiilor reduse de fum (particule materiale PM) și oxizi de azot NOX. Datorită capacității ridicate de a produce smog (etanolul) și emisiilor mari de acetaldehidă și formaldehidă (metanolul) acești combustibili sunt considerați ca producători de gaze cu efect de seră în proporție mai mare ca motorina (cu 20% metanolul și -50% etanolul). Din punct de vedere al contaminării apei și solului alcoolii sunt toxici deoarece sunt solubili în apă.

Tabelul prezintă câteva proprietăți principale ale alcoolilor folosiți mai des în motorul diesel.

Tabelul 4 – Principalele proprietăți ale alcoolilor folosiți în motorul
diesel, comparativ cu motorina

*metanolul se încarcă ușor cu potențial electrostatic

** 19,525 MJ/kg

*** 1100,75 kJ/kg la 64,7°C și 1269,94 la 0°C

****464…470°C

Metanolul este un toxic general al cărui siatfom principal ar trebui să fie acela de inhibiție a sistemului nervos central. Toxicitatea alcoolilor creste cu greutatea moleculară a acestora. Metanolul, fiind cap de serie, ar trebui sa fie cel mai puțin toxic; și într-adevăr alcoolul metilic reprezintă un factor minor de inhibiție a sistemului nervos central, cu efecte mult mam mici decat ale etanolulul. În realitate, prin metabolizarea metanolului in organismul uman se produce acid formic care constituie un factor major de intoxicație. Dar specific alcoolului metilic este intoxicația celulelor retiniene cu produși de oxidare ai acestuia, fapt ce conduce la tulburări de vedere și, în final, la orbire (poate ca și acest fapt face să existe o reținere destul de mare a tehnicienilor și ecologistilor privind aplicarea pe scară largă a alimentării moarelor cu metanol). Alcooli pătrund în organism prin inhalare (metanolul se confundă adesea cu etanolul), prin inhalare,sau pe cale cutanată (atunci când pielea stă un timp îndelungat in contact cu respectivul alcool). ,

Ținând seama de puterea calorică inferioară scăzută a alcoolilor față de motorină, pentru aceeași cantitate de energie stocată rezervorul de metanol va fi mai voluminos și va avea o greutate mai mare decât rezervorul de motorina (de exemplu rezervorul de metanol are un volum și o greutate cu cca.75% mai mare decât un rezervor de 75l de motorină).

Reacția decurge la o presiune de 294 bar și o temperatură de 200°C în prezența oxizilor de crom și de zinc drept catalizatori.

În anul 1968 Imperial Chemical Industries a dezvoltat o metodă de obținere a metanolului prin sinteză la

Metanolul poate fi fabricat din mai multe surse, așa cum se arata in figura 1

O cale de obținere a metanolului o constituie sinteza directă conform ecuației:

CO+2H2<->CH3OH(vapori)

Fig.1 Surse pentru producerea metanolului

la joasă presiune (49 bar și 250°C) în prezența cuprului drept catalizator. Prin această metodă se obține metanol mult mai pur decât după cealaltă metodă de sinteza

Gazul de sinteză (CO + 2H2) necesar pentru producerea metanolului poate fi obținut prin oxidarea parțială a oricărui combustibil pe bază de carbon cu oxigenul sau apa în acest sens gazul metan poate constitui o sursa pentru obținerea metanolului:

CH4 + H20 ↔CO + 3H2

Cărbunele este o sursă importantă de obținere a metanolului, având in vedere că el a fost mult timp folosit pentru producerea gazului de sinteza conform reacției:

C+H2O(vapori) ↔CO+H2

La folosirea lignitului apare un avantaj suplimentar și anume acela al obțineri pe lângă gazul de sinteză, a unor materii prime deosebit de importante cum ar fi: molibden, vanadiu, arseniu, germaniu, seleniu, cobalt, zirconiu.

Gazul metan necesar pentru fabricarea metanolului se poate obține si din descompunerea deșeurilor agricole (gunoiul rezultat din creșterea animalelor) și a celor menajere (reziduuri decantate din apa canalelor colectoare ale rețelelor de canalizare).

Resturile menajere din marile aglomerări urbane pot servi la fabricarea metanolului dacă sunt tratate într-un agregat tip furnal (metoda a fost propusa în SUA). Pe la partea de jos a furnalului este introdus oxigenul (0,2 kg la 1 kg de resturi menajere) care creează o zonă de temperatură înaltă (cea. 1500 oC care se topesc metalele și sticlele din resturile menajere Carbonul, arzând in zona de înaltă temperatură, produce CO, gaz care se ridică de-a lungul furnalului și creează o zonă intermediară de temperatură în care diferitele componente ale reziduurilor menajere sunt dezintegrate la un gaz conțirand cca.47% CO, 28% H2, 17% CO2 și 5% CHt în volum. ). Acest amestec gazos conține cea. 76% din energia înglobată în resturile menajere inițiale, o parte din el fiind folosit pentru producerea de metanol, iar restul pentru uscarea resturilor menajere introduse pe la partea superioară a agregatul

Un sistem similar poate fi utilizat pentru transformarea deșeurilor lemnoase din exploatările forestiere sau a celor din gospodăriile agricole.

O altă cale (și cea mai veche de obținere a metanolului) o constituie distilarea fracționată a lemnului.

Etanolul se obține prin sinteză sau prin fermentație. Dacă se prelucreaza sfecla de zahăr pentru obținerea de combustibil, raportul între energia consumată pentru întreținerea culturii (33,7 GJ/ha) și pentru prelucrarea ulterioară recoltării (64,1 GJ/ha) și energia conținută în combustibili (etanol- 101,8 GJ/ha și biogaz – 14,7 GJ/ha) este 1:1,2 .

Utilizarea alcoolilor în stare pură în motorul diesel de constructie convențională presupune depășirea unor dificultăți legate de întârzierea mare la aprindere, fig.2.

Fig. 2 Intarziera la autoaprindere a aetanolului si a unor hidrocarburi in functie de temperatura

Pentru a compensa scăderea temperaturii în camera de ardere datorita vaporizării alcoolului (aceștia au o căldură de vaporizare ridicată comparativ cu motorina, tab.1) – scădere ce ar mări întârzierea la autoaprindere confom figurii 2 – sunt necesare rapoarte de comprimare ridicate (după unele estimări raportul de comprimare ar trebui să aibă valori peste 25).

Din cauza capacității lor extrem de mici de autoaprindere (temperatura de autoaprindere mare și cifra cetanică foarte mică comparativ cu motorina, tab.), alcoolii nu pot fi folosiți în motorul cu aprindere prin comprimare fără a lua măsuri suplimentare. Metodele folosite pentru a asigura o funcționare corespunzătoare motorului diesel alimentat cu alcooli s-ar împărți în două categorii mari:

– Metode care înlocuiesc total motorina:

Metoda aprinderii comandate prin care unui motor diesel i se atașează un sistem de aprindere cu bujii ca la motorul cu aprindere prin scânteie;

Metoda recircularii parțiale de gaze calde de evacuare prin care serecirculă o cantitate de gaze calde de evacuare în admisia motorului pentru a asigura creșterea temperaturii încărcăturii proaspete în momentul injecției alcoolului;

Metoda injecției directe în care alcoolul injectat direct în cilindrul motorului este aditivat cu un promotor de aprindere.

– Metode care înlocuiesc parțial motorina:

– Metoda amestecurilor prin care motorina este amestecată cu o cantitate de alcool, amestecul astfel obținut fiind injectat în cilindrul
motorului;

-Metoda diesel-carburator la care alcoolul este trimis în admisia
motorului printr-un carburator:

amestecul alcool-aer fiind aprins de motorina injectată prin

sistemul de injecție clasic al motorului

(adaptarea procedeului diesel- gaz);

Metoda sensibilizării aerului aspirat prin care se introduce un pilot de motorină în admisie (procedeele fomigării sau Vigom, care să asigure aprinderea amestecului alcool-aer rezultat în urma injecției alcoolului;

Metoda dublei injecției prin care se injectează separat alcoolul șimotorina, aceasta din urmă având rolul de aprindere (joacă rolul
unui pilot de aprindere).

Fig.3 – Camera de ardere a motorului L 9204 FM alimentat cu metanol după procedeul aprinderii comandate; motor cu injecție directă pe perete, răcit cu aer, S/D=100/92 mm, e=16

Metoda aprinderi comandate a fost aplicată de firma MAN în anul 1973 la motorul răcit cu aer L 9204 FM funcționând după procedeul M la care s-a atașat o bujie amplasată în partea opusă injectorului de metanol în vecinătatea peretelui camerei de ardere din piston. In fig.3. Metanolul este injectat prin singurul orificiu al pulverizatorului în cantitate predominantă pe peretele camerei de ardere. Aici, ajutat de vârtejul intens al aerului de admisie, va fi extins sub forma unui film subțire pe peretele camerei de ardere, film care se va vaporiza datorită temperaturii pistonului.

Vaponi de metanol se vor amesteca cu aerul și vor începe primele reacții de transformare chimică.

Amestecul inflamabil va fi aprins de scânteia de la bujie la momentul oportun.
Motorul funcționează cu raportul de comprimare 16, și cu reglarea calitativă a amestecului, întotdeauna fiind în zona bujiei un amestec inflamabil la toate pozițiile pârghiei de sarcină (bujia este plasată cu electrozii în câmpul filmului de metanol). Pentru a se asigura debitul de metanol necesar puterii maxime a motorului, secțiunile transversale ale pistonului pompei de injecție și orificiilor injectorului se vor modifica ținând seama de puterea calorică inferioară a metanolului comparativ cu motorina, tab.1.

Acest motor a avut o ținută de serviciu foaste bună cu un randament superior alimentării cu motorină, fig., arderea desfașurându-se foarte stabil și liniștit la orice regim de funcționare (viteza de creștere a presiunii s-a situat sub 5 bar/°RAC). Presiunea medie obținută a fost cu 10% mai mare și a fost limitata de temperatura ridicată a pieselor motorului. Pornirea la rece la o temperatură de -20°C s-a făcut fără nici o dificultate.

Fig.4 Randamentul efectiv al motorulu L 9204 FM alimentat cu metanol, comparativ cu cel al motorului L 9204 M alimentat cu motorină; motor cu injecție directă pe perete, răcit cu aer, S/D=100/92 mm, ε=16

În cadrul unor încercări ale motoarelor L 9204 FM și L 9204 M pe un autocamion de 2,l t la viteza constantă de 60 km/h consumul de combustibil a fost favorabil motorului alimentat cu metanol,:

Consumul de metanol 26,0 C/100 km

Consumul de metanol (echivalent motorină) 11,4 t/100 km

Consumul de motorină 13,0 t/100 km

Aplicând procedeul și motorului de autobuz D 2566 FMUH s-a constatat și în acest caz lipsa fumului în gazele de evacuare, un randament și un moment motor superioare motorului alimentat cu motorină D 2566 MUH, fig..

Celelalte emisii s-au situat sub valorile normelor din anul 1982 în cadrul unor încercări după ciclul californian cu 13 moduri La ralanti emisia de aldehide nu a depășit 10 ppm. Din punct de vedere al consumului echivalent de

combustibil motorul D 2566 FMUH s-a dovedit mai economic decât D 2566 MUH la încercarea autobuzului, încărcat 40%, după un ciclu urban:

Consumul de metanol 82 l/l 00 km

Fig5. – Curbele caracteristice ale motoarelor D 2566 FMUH, alimentat cu metanol și D 2566 MUH, alimentat cu motorină la sarcină totală: momentul motor efectiv M,, consumul specific efectiv de combustibil ce și emisia de fum

Consumul de metanol (echivalent motorină) 36 l100 km
Consumul de motorină 38 l/100 km

Metoda recirculârii parțiale de gaze calde de evacuare a apărut ca o posibilitate de ardere a alcoolilor în motorul diesel iară a apela la aditivi pentru îmbunătățirea calităților de aprindere ale acestora. Preîncălzirea aerului aspirat realizat pe această cale este un mijloc evident de creștere a temperaturii la sfârșitul comprimării și de micșorare, în acest fel, a întârzierii la autoaprindere, cu asigurarea unei aprinderi certe.

La această metodă are loc schimbul de căldură prin amestecare, fapt foarte avantajos întrucât nu necesită dispozitive complexe cum ar fi schimbătoarele de căldură. Transferarea căldurii în acest mod de la gazele arse la aerul aspirat este deosebit de avantajos pentru motorul diesel întrucât, beneficiind de reglajul calitativ al sarcinii, nu există pericolul ca valoarea coeficientului de exces de aer să fie prea mică până în domeniul sarcinilor medii, mai ales că în domeniul sarcinilor mici cantitatea de gaze de ardere ce trebuie recîrculată este mică. Metoda a fost aplicată experimental la un motor de tractor MAN-M.

Pentru pornire se folosește un al doilea combustibil – motorina,instalația de alimentare fiind prevăzută cu un dispozitiv manual de comutare.

Fig.6 – Penetrația jetului de etanol raportată la poziția pistonului: simulare pentru un cilindru cu diametral de 104,78 mm și un diametru al camerei de ardere de 64 mm.

Metoda injecției directe a alcoolului în motorul diesel presupune aditivarea lui cu un promotor de aprindere. Gjirja și alții au folosit polietilenglicolul PEG ca aditiv pentru etanolul ce alimentează două tipuri de motoare Volvo: unul de autocamion TD73 Vt=6,7l), celălalt de autobuz AH10A245 (Vt=9,6l). Pentru a asigura condiții bune de aprindere s-a mărit raportul de comprimare al motoarelor de la ε=20 la ε =22.

Fig.7 – Influența poziției injectorului față de piston emisiei de CO la diferite sarcini ale motorului

Având în vedere vâscozitatea mai mică față de motorină există riscul ca jetul de etanol să ajungă pe peretele camerei de ardere. Gjirja a arătat că la rurații mici și sarcini de peste 70% această posibilitate este foarte mare,fig.6. Pentru a evita o astfel de situație se procedează la retragerea injectorului față de capul pistonului, măsură care micșorează și emisia de CO. fig.7.

Prin folosirea a 7% PEG ca aditiv, la testarea motorului TD73 după ciclul ECE R49 sau constatat emisii standard destul de ridicate de CO și HC, precum și emisii specifice formaldehidă, acetaldehidă, etanol (metanol nu s-a depistat), tab..

Tabelul 2 – Emisiile motorului de autocamion Volvo TD 73 alimentat cu etanol + 7% PEG (ciclul ECE R49 cu 13 moduri)

La testarea motorului de autobuz AH10A245 după ciclul EGE R 49 emisiile specifice au fost:

-formaldehidă 0,050 g/kWh

-metanol 0,040 g/kWh

– acid acetic 0,002 g/kWh

Fig.8 – Influența procentului de DEE în etanol asupra emisiilor de HC, CO, NO comparativ cu aditivarea etanolului cu PEG

Un alt aditiv încercat de Gjirja a fost dietileterul DEE. O proporție de 25% DEE s-a dovedit a fi insuficientă pentru arderea etanolului în motorul diesel. Proporția de 60% DEE apropie cel mai mult curba de presiune de cea corespunzătoare aditivării cu PEG, în condițiile modificării avansului la injecție de la 9 la 14°RAC (altfel arderea este deplasată în destindere). Folosim această proporție se obțin cele mai reduse emisii (apropiate de folosirea PEC drept aditiv), fig.8. Supunând motorul alimentat cu etanol+60%DEE unu test după ciclul ECE R 49, se constată că avansul la injecție de 9°RAC este ce mai indicat din punct de vedere al emisiilor, deși din punct de vedere a economicității un avans mai mare ar fi mai indicat, tab.

Se constată că este necesară o cantitate mare de aditiv DEE pentru a asigura o funcționare corespunzătoare motorului diesel, comparativ cu PEG.

Tabelul 4 – înflorata avansului la injecție asupra emisiilor și consumului specift efectiv de combustibil în cazul alimentării motorului dietei cu etanol+60% DEE

Fig.9 – Emisiile de fum, NOx HC și CO în cazul alimentării motorului diesel cu metanol sau motorină (testare după ciclul ECE R 49 cu 13 moduri)

La folosirea metanolului în motorul diesel prin metoda injecției directe folosind un

promotor de aprindere, comparativ cu motorina, emisia de fum este extrem de mică. Și emisiile de NOX și CO sunt mai scăzute; în schimb emisia de HC este deosebit de mare (de aproximativ 2,4 ori, fig.9); ea se poate micșora foarte mult folosind un catalizator de oxidare, dar, pentru aceleași condiții de încercare, rămâne superioară funcționării cu motorină, fig.9.

O altă posibilitate de a arde alcoolul injectat direct în cilindrul motorului diesel o constituie introducerea în conducta de admisie a unui promotor de aprindere – adică aplicarea metodei fumigării. Pornind de la această idee, Gjirja și alții au constatat că nu se poate aplica fumigarea normală din cauza aprinderii timpurii a amestecului (aproape 45°RAC înainte de PMI).

Pe de altă parte puterea calorică inferioară a acestor amestecuri scade pe măsură ce crește cantitatea de emulsificator

Motorină 41813 kJ/kg

10% soluție+90% motorină 40105 kJ/kg

20% sohiție+80% motorină 39582 kJ/kg

30% soluție+70% motorină 38779 kJ/kg

60% sohiție+40% motorină 38100 kJ/kg

80% soluție+20% motorină 35500 kJ/kg

Pucher și Speriing , plecând de la constatarea că n-butanolul este miscibil cu motorina fără necesitatea unui agent de amestecare, au preparat un amestec format din 30% motorină și 70% n-butanol cu care au alimentat un motor MWM cu antecameră. Pentru a micșora întârzierea la autoaprindere numai decât în cazul motorinei, datorită cifrei cetanice reduse (CC≤23, ), au inlocuit antecameră clasică din oțel cu una din material ceramic. Aceasta, fiind la temperatură mai mare, a determinat o încălzire mai pronunțată a aerului din antecameră și, în consecință, o micșorare a întârzierii la autoaprindere a amestecului n-butanol/motorină, diagrama indicată revenind la aspectul corespunzător funcționării cu motorină fig. 10.

Fig.10 – Diagrama indicată a motorului cu cameră separată de prearxkre MWM D 916 funcționând cu amestec 30% motorină/70% n-butanol sau cu 100% motorină și având antecameră confecționată din oțel sau material ceramic: n=1500 rpm, pe=0,l MPa; S/D=120/105mm,ε=21,6

Tabelul4 – Principaleie proprietăți ale amestecului n-butanol/motorină folosit în alimentarea motorului diesel, comparativ cu motorina

Fig.11 – Influența combustibilului și a materialului antecamerei asupra emisiilor motor MWMD916

Cap, V. REZERVE MONDIALE , EUROPENE SI AUTOHTONE DE BIOMASA

Sursele de energie regenerabile cum ar fi biomasa, energia solara, solara, hidrosi geotermala pot asigura servicii energetice importante bazate pe utilizarea resurselor locale disponibile, studiile realizate pana in prezent demonstrand ca potentialulacestor surselor de energie este enorm, acestea putand acoperi in principiu de catevaori cererea de energie.Pornind de la aceasta realitate, o tranzitie catre sisteme de energie bazate pesurse de energie regenerabile pare din ce in ce mai probabila tinand cont ca  costurileacestora scad in timp ce pretul titeiului si gazelor continua sa fluctueze.In prezent, sursele de energie regenerabile asigura intre 15 – 20 % din cerereatotala de energie din lume.Acestea constau in principal din biomasa (majoritatea lemn pentru gatit siincalzit  – in special in tarile in curs de dezvoltare din Africa, Asia si America Latina)precum si centrale hidro mari care asigura≈20% din totalul energiei asigurata desursele regenerabile.

Noile surse de energie (solara, eoliana, bioenergie moderna, energie geotermalasi centrale hidro mici) reprezinta≈2%.Studii recente cu privire la dezvoltarea viitoare a sectorului energetic arata ca ina doua jumatate a sec XXI prin implementarea strategiilor corespunzatoare, pondereasurselor de energie regenerabile in total poate creste de la 20% la peste 50%, acesteaputand contribui la satisfacerea nevoilor curente de incalzire in anumite zone (rurale)defavoriz ate (de exemplu biomasa).In conditiile concrete din Romania, in balanta energetica se iau in considerareurmatoarele tipuri de surse regenerabile de energie:ENERGIA SOLARA – utilizata la producerea de caldura prin metode deconversie pasiv a sau activa sau la furnizarea de energie electrica prin sistemefotovoltaice;ENERGIA EOLIANA – utilizata la producerea de energie electric a cu grupuriaerogeneratoare;HIDROENERGIA – centrale hidroelectrice cu o putere instalata mai mica sauegala cu 10 MW ("hidroenergia mica"), respectiv centrale hidro cu o putere instalatamai mare de 10 MW ("hidroenergia mare");BIOMASA – provine din reziduuri de la exploatari forestiere si agricole,deseuri din prelucrarea lemnului si alte produse; biogazul este rezultatul fermentarii inregim anaerob a dejectiilor animaliere sau de la statiile de epurare orasenesti;ENERGIA GEOTERMALA – energia inmagazinata in depozite si zacamintehidrogeotermale subterane, exploatabila cu tehnologii speciale de foraj si extractie.Utilizarea biocombustibililor a fost promovata si de

Consiliul și ParlamentulEuropean care au adoptat Directiva CE 30/2003 pivind promovarea combustibililor regenerabili destinați transporturilor. Această directivă prevede printre altele :

înlocuirea  până  în  anul  2020,  în  proporție  de  20%  a  combustibililor convenționali cu alți combustibili alternativi în sectorul transportului rutier;

bioetanolul și biodieselul pentru autovehicule, în formă pură sau amestectrebuie să corespundă normelor standard EN 14214;

creșterea ponderii biocombustibililor se va asocia cu un studiu de impacteconomico – social;

monitorizarea efectului adaosului de peste 5% biocombustibil în amestecdiesel, la vehicule neadaptate tehnic;

rapoarte periodice din 2 în 2 ani privind: aspectele economice; perspectivaciclului de viață a biocombustibilului; sponsorizarea produselor agricole,materii prime pentru biocombustibili; impactul economic și ecologic privindutilizarea bicombustibilului asupra mediului; acordarea priorității promovăriibiocombustibilului, diseminarea informațiilor privind calitatea și utilitateabiocombustibilului; operațiuni energetice pe termen lung în transporturi.

se  pot  utiliza  drept  biocombustibili:  bioetanolul,  biodieselul,  biogazul,biodimetil eter, biohidrogen, ulei vegetal pur.

Acest carburant poate fi folosit în motoarele cu aprindere prin compresie cumici modificări ale acestuia sau chiar deloc. Este simplu de utilizat, biodegradabil,netoxic și, cel mai important în condițiile actuale referitoare la poluarea atmosferică șicombaterea acestui fenomen, liber de sulf și de hidrocarburi aromatice.Prima utilizare a acestui tip de carburant îi aparține lui Rudolf Diesel, careprepara un combustibil pe bază de ulei de alune. În perioada celui de-al doilea razboimondial crește interesul pentru fabricarea biodiesel, datorită necesarului crescut demotorină. Prețul relativ ridicat la acea vreme, ca și avântul pe care l-a luat industria deprelucrare de petrol, face ca ulterior să scadă interesul pentru acest produs. Este însăluat din nou în discuție începând cu anii ‘70, ca urmare a efectelor crizei petrolului.După 1990, biodiesel începe să fie produs la scară industrială în toată lumea – Germania, Franța, S.U.A., Italia, Suedia, .

– Lista produselor considerate biocarburanți cuprinde cel puțin următoarele:

a)bioetanol

– etanol produs din biomasă și/sau fracția biodegradabilă a deșeurilor, învederea utilizării ca biocarburant;

b)biodisel

– ester metilic, de calitatea motorinei, produs din ulei vegetal sau animal,în vederea utilizării ca biocarburant;

c)biogaz

– carburant gazos produs din biomasă și/sau din partea biodegradabilă adeșeurilor, care poate fi purificat până ajunge la calitatea gazului natural, în vedereautilizării ca biocarburant sau gaz de lemn;

d)biometanol

– metanol extras din biomasă, în vederea utilizării ca biocarburant;

e)biodimetileter

– dimetileter extras din biomasă, în vederea utilizării cabiocarburant;

f)bio-ETBEm(etil-tert-butil-eter) – ETBE produs pe bază de bioetanol. Procentajulvolumic de bio-ETBE, calculat ca biocarburant, este de 47%;

g)mbio-MTBEm(metil-tert-butil-eter) – carburant produs pe bază de biometanol.Procentajul volumic de bio-MTBE, calculat ca biocarburant, este de 36%;

h)mbiocarburanți sintetici

– hidrocarburi sintetice sau amestecuri de hidrocarburisintetice, care au fost extrase din biomasă;

i)biohidrogen

– hidrogen extras din biomasă și/sau din partea biodegradabilă adeșeurilor, în vederea utilizării ca biocarburant;

j)ulei vegetal pur

– ulei produs din plante oleaginoase prin presare, extracție sauprocedee comparabile, brut ori rafinat, dar nemodificat din punct de vedere chimic, încazul în care utilizarea sa este compatibilă cu un tip de motor și cu cerințelecorespunzătoare privind emisiile.

BIOMASA

Biomasa  a  fost  prima  sursa  de  energie  exploatata  de  oameni  fiindreprezentata de materialele organice ce provin din plante (componenta vegeta):alge, copaci si culturi vegetale, etc., organisme vii care permit, in principal,colectarea si inmagazinarea energiei solare prin fotosinteza.De-a lungul intregii istorii umane, lemnul a fost sursa principala de energiesi a fost utilizat in scopuri energetice din momentul descoperirii de catre om afocului. Ca forma de pastrare a energiei Soarelui in forma chimica, biomasa esteunul din cele mai populare si universale resurse de pe Pamant, ea asigurand nudoar hrana, ci si energie, materiale de constructie, hartie, tesaturi, medicamentesi substante chimice.Astazi combustibilii din biomasa poate fi utilizati in diferite scopuri – de laincalzirea incaperilor pana producerea energiei electrice si combustibililor pentruautomobile

Abia in ultimul secol, datorita dezvoltarii tehnicilor eficiente de extragere siardere a combustibililor fosili, carbunele, titeiul si gazele naturale au inlocuitlemnul ca combustibil primar in lumea industrializata.In  prezent  se  foloseste  cca  10-14%  energie  din  biomasa  aceastareprezentand a patru sursa de energie ca marime dupa titei (33%), carbune(21%) si gaze naturale (19%).Din angajamentele Romaniei privind valorificarea surselor regenerabile,aproximativ trei sferturi se pot indeplini prin valorificarea potentialului biomasei,tinand seama de ponderea acestei surse energetice regenerabile in potentialulexploatabil la nivel national.In anul 2010, principalul obiectiv privind utilizarea biomasei, in conditii deeficienta economica, consta in obtinerea unui consum total de circa 3.500 tep. Petermen mediu si lung, sporirea potentialului exploatabil al biomasei se asiguraprin plantatii (arbori si arbusti cu perioada redusa de crestere) pe suprafetedegradate, terenuri agricole dezafectate sau scoase din circuitul agricol.La realizarea acestor obiective trebuie sa se acorde prioritate pentru:

cunoasterea potentialului de biomasa disponibila pentru producerea deenergie;

stabilirea celor mai adecvate tipuri de biomasa si testarea in unitati pilot apotentialului energetic al acestora pentru evaluarea prin ardere/gazificare;

promovarea unor solu tii tehnice de ardere combinata  de carbune/biomasa  si  identificarea  de  solutii  adecvate  conditiilor  locale  si  deretehnologizare a capacitatilor existente.

organizarea de campanii promotionale privind avantajele obtinerii deenergie din biomasa cu consecin te directe asupra mediului inconjurator sirestructurarea economiei rurale/locale;Valorificarea energetica a biomasei se materializeaza prin:

elaborarea de studii de fezabilitate pentru substituirea combustibiluluilichid sau gaze naturale in localitati din zona montana si submontana, cucombustibil lemnos (deseuri forestiere, lemn de foc etc.);

studii si rapoarte de valorificare a resturilor vegetale din exploatatiiagricole in centrale de incalzire amplasate in zone de ses sau de campie..9

reorientarea  activitatii  de  cercetare  aplicativ  a  privind  procesul  de combustie a carbunelui, tehnologii de gazeificare a biomasei, amenajarea debazine ecologice pentru colectarea gazului de fermentare si producerea deenergie electric a cu turbine sau motoare cu gaze.Energia biomasei sau bioenergia reprezinta transformarea biomasei in formeutile de energie cum ar fi caldura, electricitate si combustibilli lichizi.Procentul exact de transformare a biomasei in energie nu se cunoastedeoarece majoritatea acestui tip de energie este folosita necomercial, in tarile incurs de dezvoltare.De obicei biomasa nu este considerata o sursa energetica moderna, dat fiindrolul pe care l-a jucat si continua sa-l joace aceasta, in majoritatea tarilor in cursde dezvoltare. In aceste tari ea reprezinta inca cca 1/3 din energia primara folosita in timp ce in tarile sarace procentul poate atinge chiar si 90% din totalulde energie.Arderea directa a biomasei asa cum se realizeaza in prezent in tarile in cursde dezvoltare pentru prepararea hranei si incalzire a luat numele de “titeiulsaracului” aflandu-se la partea inferioara a surselor de energie preferate, in timpce gazul si electricitatea se afla la partea superioara a acestei clasificari.In  tarile  industrializate,  majoritatea  biomasei  este  transformata  inelectricitate  si  energie  termica  de  proces  pentru  sistemele  de  cogenerare(productie combinata energie si caldura) la unitatile industriale sau companiile deincalzire centralizate ale municipalitatilor.

Biomasa  prin  exploatare  rationala,  controlata  administrativ  si  sustinutastiintific reprezinta o forma de energie regenerabila, care furnizeaza biocombustibili,in general sub forma solida si biocarburanti, in general sub forma lichida.

Figura 3: Ponderile diferitelor surse regenerabile, inproducerea de energie primara in 2002

POTENTIALUL DE BIOMASA IN ROMANIA

Este de circa 6675 mii toneechivalent energie iar consumul mediu este de aproape 4500 mii tone echivalent.Acest consum reprezinta 6,5% din consumul total de energie in Romania.

 Biomasa ca sursa de energie are potentialul de a fi“modernizata” 

la scaramondiala, adica sa fie produsa si transformata eficient si competitiv in forme maiuzuale cum ar fi gaze, lichide sau electricitate.Exista o varietate de tehnologii prin care se poat realiza transformareabiomasei solide in

combustibili ecologici pentru diverse aplicatii, de la gospodariila zone industriale mari.Prin implementare pe scara larga, aceste tehnologii ar permite ca energiaprovenita din biomasa sa joace un rol mult semnificativ in viitor, in special intarile in curs de dezvoltare.Transformarea biomasei in alte tipuri de energie cum ar fi electricitatea sicombustibili pentru transport va aloca biomasei o valoare comerciala si va asiguravenituri pentru economiile rurale locale.Pentru a se obtine o astfel de situatie este esentiala crearea pietelor siinfrastructurii pentru biomasa aplicarea si comercializarea tehnologiilor cheie deconversie cum ar fi IGCC si instalatiile avansate de producere a combustibililorpentrummetanol, hidrogen si etanol si castigarea de experienta in ceea cepriveste instalatiile de productie a biomasei intr-o diversitate de  contexte.Acum se produc in Uniunea Europeana cca 1,4 milioane tone biodiesel si 0,4milioane tone bioetanol, iar cererea pe piata este in continua crestere. Pentru taranoastra producerea de biocarburanti poate fi o oportunitate de export si oalternativa la dezvoltarea agricola si la folosirea terenurilor necultivate.

PERSISTENTA POLUANTILOR IN ATMOSFERA

În marile aglomerări urbane, traficul rutier este responsabil pentru 90% dinconcentrațiile de monoxid de carbon și plumb din aer, pentru 65% din concentrațiilede oxizi de azot și hidrocarburi și un procent important de al particulelor aflate însuspensie. În mediul urban, au fostînregistrate depășiriale C.M.A., la monoxid de carbon, cu până la 450%. Se cunoaște faptul că 80% din bolile de cancer suntdatorate substanțelor nocive din atmosferă. Emisiile auto reprezintă factorul dominantalpoluăriiatmosferice, mai ales hidrocarburile aromatice. Pe arterele principale, în 24de ore, pot fi eliminate elemente cancerigene de natură aromatică de peste 30 µg/m,iar în zgura țevilor de eșapament seregăsesccirca 200 µg de benziprem, unul dinprincipalii factori care generează cancerul.În traficul din România, s-a constatat faptul că autovehiculele echipate cuMAS,depășescvalorile nivelului de poluare admis, în proporție de 70%, iar cele cuMAC ating un procent de 86%. Având în vedere acest lucru este ușor de imaginatnivelul de poluare din orice intersecție luată spre studiu, din orice oraș important alțării. Este necesar a segăsisoluții șimăsuricare să permită o acțiune susținută atât pe plan național cât și local decătre autoritățilecompetente, pentru a putea reduce nivelul de poluare datorat traficului rutier, și pentru a putea oferi locuitorilor acestor orașe un aer curat. Acest obiectiv vine și în sprijinulpregătirii integrăriisistemului de transport din România în sistemele de transport al Uniunii Europene, ca o condiție debază aaderăriițării noastre la U.E.Propulsia autovehiculelor a parcurs de-a lungul timpul un drum lung șianevoios. Odată cu primele probleme apărute din necesitatea oamenilor de a sedeplasa, s-au intensificat și cercetările privind modul de propulsie al autovehiculelor.Sistemul utilizat pe scară largă pentru propulsarea autovehiculelor estemotorul cu piston cu ardere internă. Motoarele cu ardere internă utilizează în prezentdrept carburant hidrocarburi petroliere. În funcție de tipul motorului carburanții sunt:benzina pentru motoarele cu aprindere prin scânteie (Otto), respectiv motorina pentrumotoarele cu aprindere prin compresie (Diesel). În figura este prezentată schema unuiautovehicul care funcționează cu un motor cu ardere internă.Principalele neajunsuri ale propulsării autovehiculelor prin motoare cu ardereinternă sunt legate de natura carburantului.

Acestea sunt: poluarea cu produsele de ardere care au și efect de seră;resursele limitate de hidrocarburi, etc.Arderea hidrocarburilor în motoarele cu piston are ca efect emisia de produsede ardere poluante. Cele mai importante produse de ardere sunt: oxidul de carbon,oxizii de azot, compuși organici volatili, dioxidul de carbon, particule în suspensie.Ultimele decenii au dus la reducerea substanțială a poluării datorată motoarelor cuardere  internă,  atât  prin  perfecționarea  motoarelor,  cât  și  prin  perfecționareacarburanților.În timpul orelor de vârf, în zonele urbane, concentrația atmosferică de oxizide azot și hidrocarburi crește rapid pe măsură ce aceste substanțe sunt emise deautomobile sau de alte vehicule. În același timp cantitatea de dioxid de azot dinatmosferă scade datorită faptului că lumina solară îl descompune în oxid de azot șiatomi de oxigen. Atomii de oxigen se combină cu oxigenul molecular formândozonul. Hidrocarburile se oxidează prin reacția cu O, și reacționează cu oxidul deazot pentru a produce dioxidul de azot. Pe măsură ce se apropie mijlocul zilei,concentrația de ozon devine maximă, cuplat cu un conținut minim de oxizi de azot.Această combinație produce un nor toxic de culoare gălbuie cunoscut drept smogfotochimic.Autovehiculele devin astfel principalul factor poluant al aerului. Studiile auarătat că din totalul poluării, transporturile determină poluări semnificative ale aeruluicum ar fi: 77% din CO care poluează atmosfera este rezultat din emisiile datorateutilizării motoarelor cu ardere internă, în timp ce CO2 reprezintă aproximativ 49%.Figura  prezintă procentele de noxe datorate transporturilor.

Un alt dezavantaj major al motoarelor cu ardere internă este dependența acestora de resursele limitate în ceea ce privește hidrocarburile. Studiile efectuate înacest domeniu au demonstrat că, o dată cu dezvoltarea transportului auto bazat pemotoarele cu ardere internă, a crescut și necesitatea producerii unei cantități mai maride carburanți din hidrocarburi.

Din păcate resursele de petrol, pe care se bazează obținerea carburanților auto, sunt limitate. In figura  se prezinta prognoza productieimondiale de petrol pana in anul 2040. Se observă astfel o scădere semnificativă aproducției de petrol, fapt determinat de reducerea rezervelor mondiale de petrol.

O comparație între necesarul de produse petroliere și producția acestora pentruurmătorii ani este prezentată în figura 7 . Dacă producția de carburanți petrolieriprezintă o pantă descendentă de-a lungul timpului, nu același lucru se observă la necesarul de petrol, care crește odată cu dezvoltarea permanentă a societății.Diferența dintre cererea de petrol dictată de dezvoltarea, în principal, a transporturilor auto, și disponibilul împuținat datorită declinului producției trebuie acoperită din altesurse

Având în vedere cresterea semnificativã a pretului petrolului, precum siîngrijorãrile sporite cu privire la sursele de aprovizionare cu energie stabile,sigure siadaptate la mediu, promovarea utilizãrii biocombustibililor în sectorul transporturilor reprezintã o prioritate pe agenda politicã europeanã.În prezent, biocombustibilii reprezintã singura solutie în vederea reduceriisemnificative a dependentei de petrol în sectorul transporturilor. Conform PoliticiiEnergetice pentru Europa, Comisia se angajeazã sã încurajeze producerea si utilizareabiocombustibililor,  propunând  stabilirea  unui  procent  minim  obligatoriu  pentrubiocombustibili de 10% din carburantul pentru autovehicule pânã în 2020.

Sectorul transporturilor în Europa se dezvoltă în mod constant. Mașinile șicamioanele oferă avantaje socio-economice atât de mari, încât ar fi greu de imaginatcum ne-am descurca astăzi fără ele. Cu toate acestea, situația devine de neconceput. Otreime din emisiile de CO2 provin din transporturi, gazele cu efect de seră fiindprincipalul motiv pentru schimbarea climei.

În viitor, se preconizează o creșteresemnificativă a acestor emisii. În plus, sectorul transporturilor se bazează în proporțiede 98% pe petrol, o cantitate semnificativă importată de combustibil fosil care vadeveni mai scump pe măsură ce rezervele se vor diminua.UE propune o soluție imediată pentru această situație: încurajează înlocuireamotorinei  și  a  benzinei  cu  biocombustibili.  Aceștia  sunt  combustibili  curați,regenerabili, produși din material organic.

Dezvoltarea sectorului va conduce și lacrearea de locuri de muncă și va deschide noi piețe pentru producția agricolă. Deasemenea, biocombustibilii contribuie la soluționarea aspectelor comune complexe,respectiv diversificarea surselor de energie și realizarea obiectivelor prevăzute înProtocolul de la Kyoto.

În cadrul directivei privind biocombustibilii, adoptată în 2003, Europa și-astabilit drept obiective înlocuirea a 2% din benzina și motorina utilizate în transporturicu biocombustibili până în 2005, respectiv 5,75% până în 2010.

Obiectivul prevăzutpentru 2005 nu a fost atins. Se așteaptă un progres substanțial până în 2010, deșiacesta nu va fi suficient pentru atingerea obiectivului propus pentru 2010. Prinurmare, Comisia propune consolidarea cadrului legislativ, care prevede atingerea aminim 10% din ponderea pe piață a biocombustibililor în 2020.Deoarece majoritatea biocombustibililor furnizează economii semnificative înemisiile de gaze cu efect de seră, producerea acestora este posibilă și într-o altămanieră sau prin metode care cauzează probleme de mediu.

Comisia propune introducerea unui stimulent/sistem de sprijin pentru a evita acest aspect și pentru aîncuraja dezvoltarea biocombustibililor „de a doua generație”.O serie de politici pot contribui la stimularea utilizării și producerii debiocombustibili la nivel european.

Scutirea de taxe reprezintă o formă de sprijin petermen lung pentru sectorul biocombustibililor. De asemenea, mai multe state membreau anunțat introducerea obligațiilor privind biocombustibilii. Astfel, furnizorii suntobligați să plaseze pe piață un procent de biocombustibili, oferind investitorilor orețea sigură și dezvoltând industria biocombustibililor.Biocombustibilii cei mai cunoscuți în prezent sunt biodiesel-ul (obținut dinplante oleaginoase precum rapița și floarea soarelui) și bioetanolul (obținut din zahăr și amidon, respectiv din recoltele de sfeclă și cereale). Acești doi combustibili detransport lichizi au capacitatea de a înlocui, în mare măsură, motorina și benzina.Aceștia pot fi utilizați pentru motoarele mașinilor moderne (nemodificați pentruamestecurile joase sau cu modificări minore pentru amestecurile înalte) și distribuițiprin intermediul infrastructurilor existente.

Cap. VI. CARCTERISTICILE INSTALATIILOR DE ALIMENTARE CU BIOCARBURANTI. AUTOMOBILE PERFORMANTE.

FURNIZORI DE ECHIPAMENE

Propulsia autovehiculelor a parcurs de-a lungul timpul un drum lung și anevoios. Odată cu primele probleme apărute din necesitatea oamenilor de a se deplasa, s-au intensificat și cercetările privind modul de propulsie al autovehiculelor.

Sistemul utilizat pe scară largă pentru propulsarea autovehiculelor este motorul cu piston cu ardere internă. Motoarele cu ardere internă utilizează în prezent drept carburant hidrocarburi petroliere. În funcție de tipul motorului carburanții sunt: benzina pentru motoarele cu aprindere prin scânteie (Otto), respectiv motorina pentru motoarele cu aprindere prin compresie (Diesel). În figura 1 este prezentată schema unui autovehicul care funcționează cu un motor cu ardere

internă.

Principalele neajunsuri ale propulsării autovehiculelor prin motoare cu ardere internă sunt legate de natura carburantului. Acestea sunt: poluarea cu produsele de ardere care au și efect de seră; resursele limitate de hidrocarburi, etc.

Arderea hidrocarburilor în motoarele cu piston are ca efect emisia de produse de ardere poluante. Cele mai importante produse de ardere sunt: oxidul de carbon, oxizii de azot, compuși organici volatili, dioxidul de carbon, particule în suspensie. Ultimele decenii au dus la reducerea substanțială a poluării datorată motoarelor cu ardere internă, atât prin perfecționarea motoarelor, cât și prin perfecționarea carburanților.

În timpul orelor de vârf, în zonele urbane, concentrația atmosferică de oxizi de azot și hidrocarburi crește rapid pe măsură ce aceste substanțe sunt emise de automobile sau de alte vehicule. În același timp cantitatea de dioxid de azot din atmosferă scade datorită faptului că lumina solară îl descompune în oxid de azot și atomi de oxigen. Atomii de oxigen se combină cu oxigenul molecular formând ozonul. Hidrocarburile se oxidează prin reacția cu O2, și reacționează cu oxidul de azot pentru a produce dioxidul de azot. Pe măsură ce se apropie mijlocul zilei, concentrația de ozon devine maximă, cuplat cu un conținut minim de oxizi de azot. Această combinație produce un nor toxic de culoare gălbuie cunoscut drept smog fotochimic.

Autovehiculele devin astfel principalul factor poluant al aerului. Studiile au arătat că din totalul poluării, transporturile determină poluări semnificative ale aerului cum ar fi: 77% din CO care poluează atmosfera este rezultat din emisiile datorate utilizării motoarelor cu ardere internă, în timp ce CO2 reprezintă aproximativ 49%. Figura 2 prezintă procentele de noxe datorate transporturilor.

Un alt dezavantaj major al motoarelor cu ardere internă este dependența acestora de resursele limitate în ceea ce privește hidrocarburile. Studiile efectuate în acest domeniu au demonstrat că, o dată cu dezvoltarea transportului auto bazat pe motoarele cu ardere internă, a crescut și necesitatea producerii unei cantități mai mari de carburanți din hidrocarburi. Din păcate resursele de petrol, pe care se bazează obținerea carburanților auto, sunt limitate.

În figura 13 se prezintă prognoza producției mondiale de petrol până în anul 2040. Se observă astfel o scădere semnificativă a producției de petrol, fapt determinat de reducerea rezervelor mondiale de petrol.

O comparație între necesarul de produse petroliere și producția acestora pentru următorii ani este prezentată în figura 14. Dacă producția de carburanți petrolieri prezintă o pantă descendentă de-a lungul timpului, nu același lucru se observă la necesarul de petrol, care crește odată cu dezvoltarea permanentă a societății. Diferența dintre cererea de petrol dictată de dezvoltarea, în principal, a transporturilor auto, și disponibilul împuținat datorită declinului producției trebuie acoperită din alte surse.

Alternative la motorul cu ardere internă

Automobilul electric

Datorită acestor inconveniente privind lipsa resurselor necesare pentru funcționarea corespunzătoare a motoarelor cu ardere internă, dar și datorită poluării mediului înconjurător, cercetările s-au axat pe identificarea altor modalități de propulsare a autovehiculelor. Astfel în anii 1970 au apărut automobilele propulsate cu motoarele electrice alimentate de la acumulatori cu plumb. Chiar dacă bateria este o sursă convenabilă de electricitate utilizată în multiple scopuri, ea se uzează și trebuie să fie schimbată după un număr relativ redus de cicluri de încărcare-descărcare. Un motor electric pe bază de acumulatori de plumb are avantajul că nivelul poluării este scăzut, este simplu de utilizat și întreținut, încărcarea bateriilor nu necesită dotări pretențioase (figura 5). Perfecționarea vehiculelor alimentate din acumulatori, datorită progreselor tehnologice, a permis obținerea unor performanțe dinamice similare celor propulsate de motoare cu ardere internă.

În ciuda dezvoltărilor tehnologice explozive în ceea ce privește stocarea energiei electrice, în special îmbunătățirea raportului dintre cantitatea de energie stocată și masa acumulatorului precum și, scurtarea timpului necesar pentru reîncărcare, mărirea duratei de viață (numărul de cicluri de încărcare – descărcare), autovehiculele electrice bazate pe stocarea energiei în acumulatori nu au reușit să se impună decât în domenii strict limitate cum ar fi transportul de marfă și persoane pe distanțe scurte.

Carburanți alternativi

O altă direcție impusă de această situație a fost dezvoltarea motoarelor cu ardere internă pe bază de carburanți alternativi. Toți producătorii niponi de autovehicule încearcă să realizeze modele de automobile care să utilizeze carburanți alternativi, cum ar fi: gaz petrolier lichefiat, gaze naturale, etanol, metanol, ulei vegetal, etc. În luna februarie 1998, firma japoneză Isuzu a lansat automobilul "Bighorn", care utilizează un motor Diesel cu injecție directă de gaze naturale. În același timp, firma Mazda intenționează să realizeze un produs similar, iar Mitsubishi Motors speră să comercializeze în scurt timp un produs asemănător. Avantajele folosirii acestui tip de carburant constau în uzura redusă a motorului și emisiile extrem de scăzute. De exemplu, modelul "Civic GX", un automobil pe bază de gaze naturale lansat de firma Honda în cursul lunii iunie 1998, prezintă avantajul de a reduce la zero emisiile de oxid de carbon, hidrocarburi și noxe. Pentru acest model, firma Honda a realizat o combinație între motorul cu combustie redusă a carburantului (VTEC – Variable valve Timing and lift Electronic Control), injecția controlată de carburant și sistemele de control, la care se adaugă un convertor catalitic cu performanțe îmbunătățite și utilizarea unui rezervor compozit pentru realizarea performanței la nivelul unui automobil compact. Deoarece autonomia de deplasare este de 330 km la o singură alimentare se pare că îmbunătățirile aduse acestui tip de motor îl califică pentru utilizarea în traficul de rutină.

Principalii carburanți alternativi avuți în vedere sunt:

Gazul petrolier lichefiat (GPL)

Gazul natural lichefiat (GNL)

Gazul natural comprimat (GNC)

Biodiesel

Hidrogen

Etanol (E85)

Metanol (M85)

Uleiul vegetal crud presat la rece

Principalele caracteristici ale carburanților alternativi avuți în vedere sunt redate de tabelul 5.

Tabelul 5.

Caracteristicile carburanților alternativi

Carburanții gazoși (gaz petrolier, gaze naturale, hidrogen) lichefiați sau comprimați necesită condiții speciale de transport în recipienți sub presiune. De multe ori masa recipientului este mai mare decât masa carburantului transportat. Acest dezavantaj limitează mult aria de aplicabilitate al acestor tipuri de carburanți. Mai mult decât atât, utilizarea acestui tip de carburanți va impune construirea unei rețele de distribuție sofisticate și costisitoare. În schimb metanolul (M85) și etanolul (E85) se pot ambala în recipienți simpli, din materiale plastice speciale. Aceste produse se pot distribui prin rețelele existente la cere sunt necesare numai modificări minore.

Avantajul utilizării carburanților alternativi în motoarele clasice cu ardere internă sau a automobilelor electrice constă în reducerea cu cca. 90% a emisiilor de noxe, comparativ cu vehiculele cu motor clasic.

În tabelul 2 se prezintă nivelul emisiilor în cazul în care se folosesc diferite tipuri de carburanți. Se poate lesne remarca că în cazul utilizării etanolului se obține o ușoară scădere a nivelului emisiilor comparativ cu benzina. Numai nivelul oxizilor de azot scade aproximativ la jumătate. În cazul utilizării gazului natural comprimat se obține o reducere semnificativă la toate noxele importante. Scăderea cea mai semnificativă se obține însă în cazul utilizării propulsiei electrice.

Tabelul 6

Nivelul emisiilor pentru diferiți carburanți

Carburanții alternativi, în special etanolul, metanolul și gazul natural au însă un avantaj decisiv – sunt resurse regenerabile deci nu depind de resursele limitate de petrol. Etanolul și/sau metanolul se obțin prin fermentarea cu bacterii a diverselor culturi agricole sau deșeuri celulozice sau lemnoase.

Cererea de etanol E-85 a crescut de-a lungul timpului de la 634 m3 în anul 1992 la 8810 m3 în anul 1998. Marea majoritate a carburantului E-85 este folosită sub formă de carburant alternativ.

Deșeurile agricole disponibile pentru conversia etanolului cuprind reziduurile sub formă de paie de grâu, coceni de porumb, paie de orez, orz, bagasă (deșeu de la sorgul zaharat) – care conțin cantități semnificative de zaharuri, în special amidon -, în timp ce deșeurile forestiere cuprind lemnul recuperat, reziduurile de lemn, rumeguș.

Folosirea acestor deșeurilor rezultate din agricultură, a celor lemnoase, precum și, a celor menajere pentru producerea de etanol a dus la o scădere mult mai mare decât în cazul altor carburanți a emisiilor gazelor cu efect de seră.

Aceasta se datorează faptului că producerea etanolului se realizează pe baza unor culturi agricole pentru creșterea cărora plantele consumă dioxid de carbon din atmosferă. Rezultă că, dioxidul de carbon produs prin arderea carburantului utilizat de autovehicule, unul dintre gazele responsabile pentru efectul de seră, este utilizat de către culturile agricole necesare producerii carburantului.

Temperatura medie la suprafața pământului depinde și de cantitatea de dioxid de carbon (sau de gaz carbonic) pe care o conține atmosfera. Între atmosferă, oceane, pământ și viețuitoare are loc în permanență un schimb de dioxid

de carbon. Acesta este ciclul carbonului. În cursul acestor schimburi, cantitatea de gaz conținută de atmosferă se poate modifica, iar această modificare influențează clima.

Gazele de seră rezultate din procesele industriale și din agricultura dereglează echilibrul atmosferic.

Etanolul arde relativ ușor, motiv pentru care a fost folosit drept carburant încă de la apariția motoarelor cu combustie internă.

Conținutul energetic al etanolului pe masa de etanol este mai scăzut decât al carburantului diesel sau al benzinei, etanolul având totodată, și o căldură de vaporizare ridicată. Avantajul etanolului de a fi un carburant regenerabil este însă covârșitor.

Utilizarea carburanților alternativi în motoarele cu ardere internă, cu piston, are avantajul reducerii simțitoare a poluării datorită produșilor de ardere.

Utilizarea de resurse regenerabile, pentru a căror producere se utilizează dioxidul de carbon rezultat prin ardere este, de asemenea, un avantaj deosebit.

Totuși aceste motoare prezintă dezavantajul existenței unui randament limitat al ciclului Carnot, deci în ciuda tuturor perfecționărilor, randamentul global al utilizării în motorul cu ardere internă este limitat.

Cap.VII. POLITICI NATIONALE SI UE IN DOMENIUL BIOCARBURANTILOR

STRATEGIE ENERGETICA A ROMANIEI
COMPONENTA
PRODUCTIA DE BIO – COMBUSTIBILI

Cadrul general

Planul de actiune producerea de biomasa
COM (2005) 628 final dat publicitatii la Bruxelles 7.12.2005
Document de lucru – Strategia UE pentru producerea de biocombustibili
COM (2006) 34 final Bruxelles SEC (2006)142
Cartea Alba a Politicilor Energetice – revizuite – data publicitatii in primavara 2006
IRI va fi calculat in functie de aprecierile in urmatoarele domenii:

La nivelul UE
In plan european s-a elaborat in 2003 un document intitulat "World energy, technology and climate policy outlook" (WETO). Sunt evaluate doua scenarii:

• Scenariu de referinta ("business as usual") Ipoteze de baza:
1. dezvoltarea economiei modiale, ca evolutii tehnologice, mediul de faceri s.a. vor continua fara interventia decidentilor politici
2. nu se iau masuri in caz de nerespectare a masurilor convenite in acordul de la Kyoto
3. situatia energetica in anul 2030 reprezinta un termen de comparatie fata de masurile suplimentare ce se au in vedere in cadrul aplicarii politicilor ce implica tehnologiile cu impact asupra mediuluiIn aceste conditii rezulta urmatoarele :
1. cererea mondiala de energie este estimata ca va creste cu cca 1,9% pe an intre 2000 si 2030; cresterea se bazeaza pe estimarea cresterii economice, cresterea populatiei, imbunatatirea intensitatii energetice

2. tarile dezvoltate vor inregistra o scadere a cresterii cererii de energie; va creste cererea de energie din partea tarilor in curs de dezvoltare (de la 40% in prezent la 50% la nivelului 2030)

3. resursele energetice din resurse fosile vor ramane predominante – 90% la nivelul anului 2030 (titei – 34%, carbune -28% si gaze naturale -25%

4. la nivelul UE gazele naturale vor reprezenta a doua sursa de energie dupa petrol, energia nucleara si cea produsa din resurse regenerabile va reprezenta doar 20% din totalul energiei utilizata in UE

• Scenariu cu reducerea continutului de CO2 din atmosfera – politici ce trebuie realizate pentru reducere continut de CO2. Ipoteze de baza: 1. nivelurile de reducere a emisiilor de CO2 conf. acordului de Kyoto cu orizont 2010 si convenit in Mexic sa fie prelungit pana in 2020
2. reducerile de emisii de CO2 din tarile noi membre ale UE, unde exista si emiisii in unele cazuri de doua ori mai mari decat in vechii membri UEIn aceste conditii rezulta urmatoarele:
1. reducerea cu 11% a cererii de energie comparativ cu scenariul de baza (cresterea cererii de energie va fi de 1,3%/an fata de 1,9%)
2. impact asupra intensitatii in carbon; mixul de energii va afecta carbunele (-42%), titei (-8%), fara modificari in domeniul gazelor naturale
3. energia produsa din resurse regenerabile se asteapta a fi dubla ca volum fata de situatia actuala
4. reducerea continutului de CO2 va fi de 21%, dar in 2030 va fi totusi mai mare decat cea din 1990.
5. emisiile de CO2 vor fi cu 15% mai mici decat in 1990 si cu 26% mai mici decat in scenariul de referinta
6. politicile UE din domeniul energetic vor afecta intr-un mod mai pronuntat domeniul carbunelui (-61%) si petrolul(-13%)
7. energia suplimentara va fi asigurata la nivelul UE de energia atomica (+35%) si energie din surse regenerabile (+56%)Potentialul productiei de biomasa

In prezent 4% din necesarul de energie este asigurat din biomasa.
Utilizarea completa a potentialului existent la niveluul UE este estimat a se realiza in 2010, respectiv cresterea productiei de la 69 mtoe in 2003 la 185 mtoe in 2010)

Masuri propuse conf COM (2006) 34 final

Stimularea cererii de biocombustibili: • Se va face un raport care sa verifice necesitatea revizuirii Directivei pentru biocombustibili, ce ar urma sa stabileasca cote de piata obligatorii pentru biocombustibili, utilizarea de biocombustibili si asigurarea unei productii rentabile (sustenabile)
• Incurajarea tarilor membre de a acorda un tratament favorabil biocombustibililor din generatia a doua, in totalul obligatiilor asumate in utilizarea per total a biocombustibililor
• Aprobarea rapida de catre Parlamentul European si Consiliu European a legislatiei care sa sprijine achizitia publica de mijloace de transport "curate" inclusiv cele ce utilizeaza amestecuri bio combustibileEvaluarea castigurilor in domeniul mediului
• Evaluarea contributiei pe care o poate aduce utilizarea biocombustibililor la reducerea poluarii cu CO2
• Identificarea celor mai evidente utilizari unde efectul inlocuirii actualelor sisteme (transport, electricitate, incalzire) cu sisteme utilizand biocombustibili, este maxim
• Promovarea realizarii de culturi sustenabile pentru asigurarea productiei de biocombustibili
• Cercetari in domeniul presiunii de vapori in motorina etanol, motorina si derivate pentru a determina cotele de amestec tehnic si economic fezabile.Dezvoltarea productiei si distributiei de biocombustibili
• Sa fie incurajate statele membre ale UE de a lua in considerare la intocmirea politicilor nationale strategice a avantajele pe care le aduce producerea de biocombustibili si bio energie, ca si includerea in planurile de referinta nationale si in planurile opertionale destinate atragerii de fonduri de coeziune si cele de dezvoltare rurala
• Constituirea unor grupuri ad-hoc specifice care sa discute perspectivele dezvoltarii productiei de biomasa si posibilitatile de includere a oportunitatilor productiei de biocombustibili in Programele de dezvoltare rurala
• Sa se examineze impreuna cu grupuri interesate care sunt obstacolele extinderii folosirii biocombustibililor si garantarea eliminarii oricaror discriminari in acest domeniu.Dezvoltarea productiei destinata productiei de biocombustibili
• Productia de zahar destinata producerii de etanol sa devina eligibila, atat in regimul ne-alimentar cat si in cel al necultivarii terenurilor
• Evaluarea posibilitatii utilizarii unor cantitati suplimentare din stocurile de cereale destinate interventiilor pe piata, pentru fabricarea etanolului, reducand in acest fel exportul de cereale ce reclama acordarea primelor stabilite la nivelul UE
• Stabilirea pana la sfarsitul anului 2006 a unei scheme de productii agricole destinate productiei de biocombustibili
• Monitorizarea impactului cererii de bio combustibili asupra preturilor produselor si subproduselor, disponibilitatea lor pentru a asigura o competitie reala pe piata, impactul asupra asigurarii cantitative si a preturilor alimentelor pe piata UE si in tarile in curs de dezvoltare
• Finantarea unor campanii de informare a fermierilor si detinatorilor de paduri privind posibilitatile de valorificare pentru producerea de biomasa si oferirea de oportunitati de valorificare a potentialului de care dispun
• Stabilirea unui Plan de Actiune Forestier in care utilizarea lemnului pentru productia de energie sa ocupe un rol important.
• Revederea legislatiei privind utilizarea subproduselor animaliere la producerea de energie (proceduri de autorizare si aprobare)
8 Implementarea unor proceduri (pe baza de standarde ce trebuie aprobate) care sa permita utilizarea deseurilor in producerea de biocombustibili.Evaluarea oportunitatilor comerciale
• Evaluarea avantajelor si dezavantajelor si a implicatiilor legale in cazul promovarii unui nomenclator special pentru biocombustibili
• Mentinerea coditiilor de acces pe piata UE a importurilor de bioetanol, care se conformeaza actualelor acorduri comerciale, in special cele vizand tarile ACP
• Continuarea si promovarea in negocierile viitoare a unor raporturi comerciale import-export echilibrate, cu respectarea drepturilor producatorilor din UE ca si a comerciantilor parteneri ai UE, in conditiile cresterii cererii de biocombustibili
• Propunerea de amendamente la standardul UE ref. la biodisel, pentru a permite largirea gamei de uleiuri ce pot fi utilizate in producerea de biodisel.Sustinerea cercetarii si dezvoltarii
• Valorificarea oportunitatilor programului Cadru 7 pentru dezvoltarea de biocombustibili si cresterea competitivitatii pentru industria de biocombustibili
• Acordarea prioritatii conceptului "bio-rafinarie", valorificand la maximum parti ale actualelor instalatii pentru a produce combustibili din generatia a doua
• Continua incurajare a industriilor cuprinse in "platforma tehnologica a biocombustibililor", mobilizand in mod adecvat si alte platforme tehnologice (conexe ca interes de ex "food for life")
• Sustinerea activitatilor de cercetare cuprinse in platformele sectorialeStrategia energetica a Romaniei

(1) Ministerul Economiei si Comertului (MEC) a elaborat un document strategic vizand "Politicile in domeniul energetic in perioada 2005-2008"

(2) Documentul elaborat de MEC acorda o atentie redusa problemelor legate de dezvoltarea componentei vizand dezvoltarea coerenta a productiei si cercetarii in domeniul producerii de energie din resurse regenerabile, in general, si a a bio-energiei in special.

(3) Romania a preluat obligatiile ce revin din directivele europene, dar nu a stabilit un cadru national care sa stimuleze dezvoltarea initiativei in acest domeniu, prin reglementari fiscale (utilizate de tarile membre UE incepand din 1992) sau reglementari normative obligatorii (obligativitatea amestecului de min. 2% a motorinei din petrol cu motorina ecologica). Nu exista politici comune intersectoriale mediu-economie-agricultura-cercetare-transporturi-administratie locala care sa sustina dezvoltarea productiei si pietei biocombustibililor in Romania

(4) Exista in dezvoltare in Romania mai multe proiecte vizand producerea unor cantitati de bio combustibili din generatia I-a

(5) Luand in consideratie potentialul agricol si forestier al Romaniei, cat si rezultatele cercetarii nationale, productia de bio energie poate reprezenta o resursa importanta in perspectiva reducerii accelerate a resurselor energetice de origine fosila (gaze naturale, petrol, carbune)

(6) Strategia energetica a Romaniei trebuie sa asigure reducerea dependentei de importul de resurse energetice (se estimeaza o crestere a dependendei de importuri de la cca 40% in prezent la 60-70% in perspectiva 2015)

(7) Strategia de dezvoltare a productiei de energie din resurse regenerabile este important sa devina una din directiile prioritare in perspectiva anului 2020 a politicilor de dezvoltare energetica a Romaniei. La nivelul UE 50% din energia produsa din surse regenerabile o reprezinta biomasa. Romania se bucura de un mare potential hidro, care este influentat puternic de evolutia climaterica. Ramane importanta valorificarea semnificativa si a potentialului productiei de biomasa.

(8) Producerea de biomasa si bio energie reprezinta o oportunitate semnificativa pentru dezvoltarea rurala. La nivelul UE se estimeaza creerea in mediul rural a cca 300.000 noi locuri de munca, in acest sector.

Strategia in domeniile transporturi, electricitate si incalzire

(1) Sectorul transporturilor

Evaluarea transporturilor in ansamblul consumurilor energetie la nivel national; ( in UE este considerat ca transporturile ca reprezinta : • 28% consum de resurse energetice
• 98% consum de benzina si motorina
• sursa de poluare – 30% din emisiile de CO2 la nivelul tarilor membre OECD)(2) Estimare a contributiei emisiilor mijloacelor de transport la poluarea globala

Bioetanol

Generalitati

Asociatia Europeana pentru Bioetanol (European Bioethanol Fuel Association – EBIO) evidentiaza importanta optiunii pentru largirea bazei de materii prime regenerabile pentru obtinerea biocombustibililor prin urmurmatoarele avantaje:

a. existenta unei potentiale baze majore de materii prime (sfecla de zahar, sorg zaharat, etc)
b. dezvoltarea unei infrastructuri industriale care a acumulat o experienta necesara trecerii la productia pe scara mare a bioetanolului. Principalii producatori europeni de bioetanol sunt
1. Abengoa Bioenergy, Agroetanol (Spania),
2. Südzucker Bioethanol, KWST (Germania),
3. Royal Nedalco (Olanda),
4. Wessex Grain (Marea Britanie)
c. Impactul redus al bioetanolului asupra mediului ambiant (exista potential de reducere a emisiilor de CO2 cu pâna la 70%)
d. Modificarile ce trebuie aduse motoarelor cu ardere interna pentru a folosi bioetanol sunt minore (unele amestecuri de combustibili petrolieri si etanol nu necesita nici un fel de modificari)
e. Motoarele cu ardere interna sunt mai eficiente si au o viata mai lunga.

Proiectul demonstrativ BEST (Bioethanol for Sustainable Transport) urmareste confirmarea acestor avantaje si încurajarea conversiei masinilor la bioetanol. Suedia este un pionier în domeiu (13.000 masini pe amestecuri de bioetanol beneficiaza de 200 statii de distributie la nivelul anului 2005). Utilizarea bioetanolului drept combustibil poate fi facuta ca atare sau prin obtinerea etil-tertbutileterului (ETBE) din bioetanol (45%) si izobutene (55%). Ultima varianta, desi nu este în întregime bazata pe surse regenerabile, are avantajul ca foloseste un produs petrolier de valoare relativ scazuta si foloseste procese chimice foarte bine stapânite.

Posibilitati de utilizare

Exista urmatoarele alternative de a folosi bioetanolul în motoarele cu ardere interna:

a. Aditiv pentru benzine (ETBE). Procedeul este simplu si ieftin dar nu exista suficiente capacitati de productie pentru ETBE;
b. Prin adaugarea (blending) etanolului, în cantitati moderate, direct în benzina sau motorina (pâna la 15 – 25%, combustibili cunoscuti sub codul E15, E25). Exista temeri privind calitatea combustibilului astfel obtinut (Directiva 2003/17).
c. Prin folosirea amestecurilor bogate în etanol (E85, E95, 85-95% etanol de fermentatie); asemena amestecuri pot fi folosite ca atare înlocuind benzina sau motorina.
d. Prin folosirea etanolului 100%, direct în motoare (experienta braziliana în materie este îndelungata si relevanta). Se subliniaza ca la nivelul consumurilor, cca 1.5 litri etanol înlocuiesc 1 litru benzina. Aceasta ratie se va avea în vedere la stabilirea necesarului de productie de biocombustibili si la întocmirea bilanturilor de mediu.

Tabelul 1. Aspectele legate de diferiti combustibili cu continut de bioetanol

Amestecurile de biocombustibili cu ETBE reprezinta o solutie alternativa la folosirea metil-tertbutileterului (MTBE), interzis pe motiv de impact de mediu, mai întâi în , apoi si în alte locuri. Benzinele aditivate cu ETBE în proportie de 8 – 15 % contin 1.2 – 2.3 % oxigen si îmbunatatesc eficienta arderii. In Europa, directiva 85/536/EC din 5 Dec. 1985 permitea incorporarea a 5 % etanol sau 15 %

ETBE in benzine gasoline, dar numai Franta a promulgat propria legislatie, acordata acestei Directive, desi stimulente financiare pentru introducerea bioetanolului exista si în Suedia, Olanda si Spania.

Tabelul 2. Stimulente, pentru diferite tari

(3) Utilizarea biomasei ca sursa de incalzire

Evaluarea costurilor pentru incalzirea rezidentiala si industriala, in conditiile Roman iei (in UE se apreciaza a fi o sursa simpla si ieftina) recenta hotarare de guvern privind Programul termoficare 2006-2009 nu ia in considerare utilizarea acestei surse de energie, cu toate ca ea este accesibila unui numar semnificativ de localitati). Indicatorii impusi pentru rentabilitatea centralelor de cogenerare trebuie verificati cu posibilitatile oferite de utilizarea biomasei. Directiva UE 2004/8/EC din 11.02.2004 ref. la promovarea centralelor de cogenerare.

(4) Sistemele de incalzire centralizata (termoficare) alimenteaza 51 mil. locuitori in UE15 si 61 % dintre locuitorii UE10. Se considera oportuna conversia alimentarii acestor sisteme cu biomasa. La 1 februarie 2006 la nivelul UE s-a hotarat ca tarile membre sa aplice un TVA redus sau zero pentru energia termica livrata prin sisteme centralizate. UE va discuta oportunitatea modificarii sistemului de taxe ce afecteaza costurile incalzirii centralizate.

(5) Legislatie in domeniul utilizarii energiei din surse regenerabile in domeniul incalzirii; Romania va trebui sa se alinieze la noile reglementari ce vor fi aprobate la nivelul UE referitor la:

• adoptarea de masuri prin care furnizorii de combustibili (furnizori, depozitari, distribuitori, s.a) asigura posibilitatea aprovizionarii cu biomasa

• stabilirea unor criterii de eficienta pentru utilizarea biomasei si stabilirea instalatiilor in care ea poate fi utilizata

• etichetarea speciala pentru a permite cumpararea de catre cetateni a unor echipamente eficiente

• stabilirea unor indicatori de utilizare ce trebuie realizati la anumite momente in timp

• incheierea de acorduri voluntare cu reprezentantii industriali

• amendarea directivei vizand eficienta termica a cladirilor (2002/91/EC) pentru a incuraja utilizarea energiei din surse regenerabile

• intocmirea unui studiu vizand imbunatatirea performantelor boilerelor casnice si reducerea nivelului de poluare.

(6) Electricitatea produsa din biomasa

(7) Energia electrica poate fi produsa din toate tipurile de biomasa;

(Directiva 2001/77/EC din 27 sept 2001. Fiecare stat membru UE este de dorit sa-si stabileasca propriile tinte vizand cantitatea de energie electrica produsa din surse regenerabile (in cazul Romaniei, separat de productia din sistemele hidro)

(8) Promovarea centralelor cu cogenerare (CHP) cu utilizarea de biomasa, cu diferentierea criteriilor de performanta in functie de biomasa utilizata

Indicatori care sa ateste aplicarea reala a masurilor vizand productia si utilizarea biomasei in sectoarele economice vizate

(1) indicatori vizand utilizarea bio-combustibililor (in UE conf. directivei ref. biocombustibili -2003/30/EC – se stabilesc nivelul de 2% in 2005 si 5,75% in 2010)

(2) stabilirea concreta a masurilor ce se adopta in Romania (incepand cu 1992 in UE s-a apelat la stimulente fiscale — accizare (Directiva 2003/96/EC)- in prezent fiind promovate masurile normative obligatorii)

(3) stabilirea de standarde vizand calitatea diversilor combustibili; este deja o bariera netarifara folosita de UE pentru a limita importurile de bio etanol din Brazilia; poate fi o problema si pentru Romania, luand in considerare potentialul ridicat de productie si costurile relativ mai mici decat cele din tarile UE

Elemente ale strategiei Romaniei pentru producerea de biomasa si utilizarea acesteia in productia de energie

• Evaluarea potentialului de producere de biomasa si a diferitelor tipuri de biocombustibili in Romania in perspectiva 2010-2020.

• Dimensionarea investitiilor necesare si a surselor de finantare potentiale

• Stabilirea unor indicatori ce trebuie realizati, in concordanta cu obiectivele stabilite de UE (s-a stabilit la nivelul UE o productie in echivalent 150 mtoe la nivelul 2010 – ceea ce ar asigura ca 12% din totalul de energie sa fie produsa din resurse regenerabile, 21% din productia de energie – Romania asigura din sistemele hidro intre 25-35%, functie de situatia climaterica anuala, si 5,75% energie produsa pe baza de biomasa)

• Sustinerea extinderii activitatii de cercetare dezvoltare in acest domeniu, inclusiv prin integrarea mai accentuata in preocuparile din domeniu la nivelul UE (potential de export de tehnologie in domeniu)

Obiective ale strategiei cresterii productiei de biomasa in (similar cu obiectivele UE)
• Diversificarea surselor de producere a energiei si reducerea dependentei energetice a Romaniei de importul de resurse energetice. (In UE s-a stabilit reducerea importurilor de la 48% la 42% in perspectiva 2010)

• Reducerea emisiei de CO2 cu ….tone ( la nivel UE 209 mil tone /an)

• Creerea de locuri de munca in mediul rural (in UE se estimeaza a fi create 250-300.000 locuri de munca)

• Temperarea pretului titeiului prin reducerea cererii de petrol

• Evaluarea costurilor productiei de energie din biomasa in conditiile Romaniei, luand in considerare un program de aliniere al preturilor din UE (in UE costul este estimat la 9 miliarde euro, ceea ce pentru un pret al combustibililor fosili cu 10% mai mic decat cel actual, ar duce o crestere ca 1,5 eurocenti/litru disel si 0,1 eurocenti pentru electricitate. Cifrele sunt valabile pentru pret de 48 euro/baril de titei; rentabilitatea bio-diesel se atinge la pretul de 75 euro/baril iar pentru bio etanol la pretul de 69 euro/ baril)

• Intocmirea unei strategii de crestere a productiei de biomasa la nivelul anului 2020. Evaluarea potentialului producerii de biomasa similar cu estimarile facute la nivelul UE; evaluarea potentialului de producere de biomasa si a diferitelor tipuri de biocombustibili in in perspectiva 2010-2030.

• Stabilirea de masuri si politici de utilizare a biomasei in sectoarele transporturi, productia de energie si incalzire

• Politici de inlocuire progresiva a motoarelor diesel cu motoare utilizand etanol (In UE exista capacitati mai mari de producere a bioetanolului decat a productiei de biodiesel, datorita avantajului ca se utilizeaza o suprafata agricola mai mica si exista perspective mai mari de reducere a costurilor pentru productia industriala; se vizeaza utilizarea motoarelor modificate utilizand 95% etanol in amestec cu motorina). Revederea standardului EN14214 pentru a permite inlocuirea metanolului cu etanol).

• Corelarea standardelor romanesti pentru biocombustibili cu cei ai UE (se prevede revizuirea standardului EN14214 pentru a facilita extinderea gamei de uleiuri vegetale ce se pot utiliza in productia de bio combustibili). Standardul european EN 590 este apreciat ca limitat prin prevederile sale privind utilizarea biocombustibililor

• Corelarea politicilor sectoriale de energie-agricultura-mediu-dezvoltare rurala; stabilirea sistemului de subventii agricole pentru producerea de biomasa (in 2005 s-au acordat subventii de la bugetul comunitar numai pentru producatorii de biomasa din UE in valoare de 40 euro/ha); stabilirea suprafetelor ce pot si trebuie cultivate pentru productia de biomasa; reglementrea rationala a dreptului si conditiilor de utilizare a produselor modificate genetic

• Stimularea productie si achizitiei de autovehicule (cu accent pentru transporturi urbane) cu grad redus de poluare utilizand biocombustibili). UE examineaza posibilitatea reglementarii poluarii produse de vehiculele usoare pentru atingerea indicatorului de 120gr/Km). Masura va fi parte a unui complex de masuri fiscale, de obligativitate a utilizarii de biocombustibili, informarea cetatenilor, acorduri cu producatorii de autovehicule

• Evaluarea obiectiunilor industriasilor: motorina amestecata cu etanol nu se poate transporta pe conductele petroliere; este neeconomic sa oferi motorina cu presiune scazuta de vapori pentru a fi amestecata cu etanol.

• Stabilirea fondurilor structurale ce vor fi accesate pentru cresterea productiei de biomasa si includerea proiectelor propuse de regiunile de dezvoltare in Programele operationale sectoriale (POS-uri). La nivelul UE aceste proiecte au fost sustinute prin fonduri structurale si cele de coeziune (COM(2005) din 5.07.2005). Fondurile pot finanta scolarizarea fermierilor, asigurarea de echipamente pentru productia de biocombustibili, investitiile necesare in facilitatile ce trebuie asigurate — utilitati ? – pentru a produce biocombustibili, alte materiale necesare; se pot finanta modificarile de sisteme de producere a electricitatii sau de asigurare a incalzirii centralizate utilizand biomasa

• Stabilirea marimii si formelor de ajutor de stat ce se acorda pentru sustinerea dezvoltarii productiei de biomasa. Orientativ, ajutorul poate acoperi diferenta de costuri intre productia de combustibili din resurse regenerabile (mai mari) si cele din resurse fosile. UE cere notificare unor astfel de masuri dar le priveste favorabil. Nu se impune aprobarea lor de catre toate statele membre UE.

Date suplimentare

• Pentru 1 mtoe biocombustibil se consuma 0,66 mtoe de energie din combustibili fosili, inlocuind 1,3 mtoe cand este utilizata in mijloace de transport (sunt incluse titeiul brut impreuna cu toate costurile de producere a motorinei)

• Brazilia produce etanol din zahar

• SUA produce etanol din porumb

• Ulei de palmier (de 4 ori mai productiv decat productia de rapita)

CONCLUZII

Carburanții utilizați actualmente de către motoarele cu ardere internă, benzina și motorina, prezintă numeroase dezavantaje. Cele mai importante sunt poluarea și resursele limitate. Pentru a trece peste aceste dezavantaje au fost căutate soluții alternative.

O alternativă importantă a fost propulsarea autovehiculelor cu ajutorul motoarelor electrice prin stocarea energiei electrice în baterii de acumulatori. Ele însă sunt performante pentru transportul de persoane sau mărfuri în interiorul orașelor, deci pe parcursuri limitate.

O altă direcție a fost găsirea de carburanții alternativi în paralel cu perfecționarea motorului cu ardere internă. S-a ajuns, în acest mod, la obținerea unor performanțe spectaculoase în direcția reducerii emisiilor poluante generate de traficul auto. Principalii carburanți alternativi sunt gazele naturale comprimate sau lichefiate, gazul petrolier lichefiat, etanolul, biodieselul, uleiul vegetal presat la rece. Ultimii trei carburanți sunt obținuți prin prelucrarea masei vegetale sau a diferitelor tipuri de deșeuri. Acești carburanți pot fi utilizați ca atare în motoare cu ardere internă special construite sau în amestec cu carburanții clasici, în diverse proporții, în motoare cu ardere internă clasice.

O soluția este reprezentată de utilizarea celulelor combustibile ce utilizează hidrocarburi care sunt purtătoare de hidrogen. În acest fel se poate utiliza, cu mici modificări, rețeaua de distribuție existentă și se obțin vehicule cu performanțe ridicate al căror sursă de energie nu mai este limitată de randamentele impuse de ciclul Carnot. Din păcate, principalul dezavantaj al acestui sistem de propulsie în reprezintă caracterul neregenerabil al carburanților fosili.

Dezvoltarea celulelor combustibile pe bază de etanol promite însă rezolvarea propulsiei autovehiculelor, precum și obținerea energiei electrice din resurse regenerabile. Etanolul obținut din prelucrarea de masă vegetală sau deșeuri reprezintă o sursă regenerabilă de energie, inclusiv prin producerea instantanee a hidrogenului. Celulele combustibile transformă acest purtător de energie în electricitate în condiții de eficiență maximă, mult mai avantajos decât în motoarele cu ardere internă.

BIBLIOGRAFIE

Alcohol Fuel Cells as an Alternative Solution to Foreign Oil Dependence, Agnes B. Rooke;

Alternative Fuel Vehicles, Robert Kosak, York Technical College, Rock Hill, SC;

Ethanol & Fuel Cells: Converging Paths of , Prepared by Jeffrey Bentley and Robert Derby for the Renewable Fuels Association;

Press release from: World Business Council for Sustainable Development, Global Action Needed To Make Transport Sustainable Claudia Schweitzer, WBCSD, ;

Bringing Fuel Cell Vehicles to Market: Scenarios and Challenges with Fuel Alternatives, Consultant Study Report, Bevilacqua-Knight, Inc. October 2001;

Biodiesel as Alternative Fuel, Rachel Burton Leif Forer, Central Carolina Community College, Pittsboro, NC;

Fueling Transportation in the 21st Century, Carmen Difiglio, Aspen Global Change Institute 10 July 2003, International Energy Agency;

Enzymatic Biological Fuel Cells, Katie Hendricks, Tanya L. Chantawansri, Javier Jaquez, February 24, 2004;

Putting Advanced Transportation Technologies to Work for Clean Air and Energy Security, David Rodgers, U.S. Department of Energy, The Mobile Source Technical Review Subcommittee, April 18, 2001.

10 . AAKKO, P. – MAKELA, T.: Emission from Heavy-duty Engine with and without Aftertreatment Using Selected Biofuels. , F02E195, Fisita 2002.

11 . AJAVA, E.A. – BACHCHAN, S. – BHATTACHARYA, T.K.: Experimental study of some ferformance parameters of constant speed stationary diesel engine using ethanol+diesel blends as fuel. Biomass and Bioenergy 17, Thomson Scientific, 1999, p. 357-365.

12. BAUER, H. (editor): Diesel-Engine Management. Plochingen, Robert Bosch GmBH, 2004.

13. DEURWAARDER, E.P.: Overview and analysis of national reports on the eu biofuel directive. Prospects and barriers for 2005. Energy research Centre of the , ECN-C–05-042.

14. EMŐD, – TÖLGYESI, Z. – ZÖLDY, M. Altenatív járműhajtások. Maróti Könyvkiadó, , 2006. p, 19-99.

15. HEINRICH, W.: Entwicklung und Erbrobung von Alkoholkraftstoffen für Nutzfarhzeung-Dieselmotoren. MTZ Motortechnische Zeitscrift, 48/3, 1987, p. 91-98.

16. MOLLENHAUER, K. (editor): Handbuch Dieselmotoren, Springer, 1997.

17. SATT DE CARO, P. et. ali.: Interest of combining an additive with diesel-ethanol blends for use in diesel engines. Fuel 80, 2001, p. 565-574.

18. SYASSEN, O.: Chancen und Problematik nachwachsender Kraftstoffe. MTZ Motortechnische Zeitscrift, 53/12, 1992, p. 560-568.

19. WEIDMANN, K. – MENRAD, H.: Fahrzeungkonzept und Flottenversuche mit Alkohol–Diesel–Mischkraftstoffen. MTZ Motortechnische Zeitscrift, 46/10, 1985, p. 373-377.

20. ZÖLDY, M. – EMŐD, I. – OLÁH, ZS.: Lubrication and Viscosity of the Bioethanol-Biodiesel-Bioethanol Blends (PT01-3), 11TH EUROPEAN AUTOMOTIVE CONGRESS – “Automobile for the Future”, 30 May – 1 June 2007, .

BIBLIOGRAFIE

Alcohol Fuel Cells as an Alternative Solution to Foreign Oil Dependence, Agnes B. Rooke;

Alternative Fuel Vehicles, Robert Kosak, York Technical College, Rock Hill, SC;

Ethanol & Fuel Cells: Converging Paths of , Prepared by Jeffrey Bentley and Robert Derby for the Renewable Fuels Association;

Press release from: World Business Council for Sustainable Development, Global Action Needed To Make Transport Sustainable Claudia Schweitzer, WBCSD, ;

Bringing Fuel Cell Vehicles to Market: Scenarios and Challenges with Fuel Alternatives, Consultant Study Report, Bevilacqua-Knight, Inc. October 2001;

Biodiesel as Alternative Fuel, Rachel Burton Leif Forer, Central Carolina Community College, Pittsboro, NC;

Fueling Transportation in the 21st Century, Carmen Difiglio, Aspen Global Change Institute 10 July 2003, International Energy Agency;

Enzymatic Biological Fuel Cells, Katie Hendricks, Tanya L. Chantawansri, Javier Jaquez, February 24, 2004;

Putting Advanced Transportation Technologies to Work for Clean Air and Energy Security, David Rodgers, U.S. Department of Energy, The Mobile Source Technical Review Subcommittee, April 18, 2001.

10 . AAKKO, P. – MAKELA, T.: Emission from Heavy-duty Engine with and without Aftertreatment Using Selected Biofuels. , F02E195, Fisita 2002.

11 . AJAVA, E.A. – BACHCHAN, S. – BHATTACHARYA, T.K.: Experimental study of some ferformance parameters of constant speed stationary diesel engine using ethanol+diesel blends as fuel. Biomass and Bioenergy 17, Thomson Scientific, 1999, p. 357-365.

12. BAUER, H. (editor): Diesel-Engine Management. Plochingen, Robert Bosch GmBH, 2004.

13. DEURWAARDER, E.P.: Overview and analysis of national reports on the eu biofuel directive. Prospects and barriers for 2005. Energy research Centre of the , ECN-C–05-042.

14. EMŐD, – TÖLGYESI, Z. – ZÖLDY, M. Altenatív járműhajtások. Maróti Könyvkiadó, , 2006. p, 19-99.

15. HEINRICH, W.: Entwicklung und Erbrobung von Alkoholkraftstoffen für Nutzfarhzeung-Dieselmotoren. MTZ Motortechnische Zeitscrift, 48/3, 1987, p. 91-98.

16. MOLLENHAUER, K. (editor): Handbuch Dieselmotoren, Springer, 1997.

17. SATT DE CARO, P. et. ali.: Interest of combining an additive with diesel-ethanol blends for use in diesel engines. Fuel 80, 2001, p. 565-574.

18. SYASSEN, O.: Chancen und Problematik nachwachsender Kraftstoffe. MTZ Motortechnische Zeitscrift, 53/12, 1992, p. 560-568.

19. WEIDMANN, K. – MENRAD, H.: Fahrzeungkonzept und Flottenversuche mit Alkohol–Diesel–Mischkraftstoffen. MTZ Motortechnische Zeitscrift, 46/10, 1985, p. 373-377.

20. ZÖLDY, M. – EMŐD, I. – OLÁH, ZS.: Lubrication and Viscosity of the Bioethanol-Biodiesel-Bioethanol Blends (PT01-3), 11TH EUROPEAN AUTOMOTIVE CONGRESS – “Automobile for the Future”, 30 May – 1 June 2007, .