Szerves szennyeződésekből nyerhetünk bioenergiát. Egy lehetőség a közvetlen elégetés. Másik ilyen energianyerésnél a lényeg az, hogy a szerves anyagot levegőtől elzárjuk és hagyjuk az anaerob baktériumok elszaporodását, akik metángázt termelnek és a visszamaradó anyag már szervetlen lesz. Harmadik lehetőség energiafolyadék előállítása szerves anyagokból (biodízel, bioetanol).

A közvetlen eltüzelés mindenki számára érthető, így arról nem kell szót ejteni. A biogáz termelés történhet szemétből, vagy trágyából. Megtelt szemétbányánál földet kell a szemétre hordani, majd várni, hogy a baktériumok elszaporodjanak. Ha kellő mértékben sikerült szaporodniuk, akkor megindulhat a metángáz kinyerése. Éveken keresztül lehet így gázt nyerni.

A trágyából nyert gáz előállítása két formában lehetséges, száraz és nedves eljárással.

Száraz eljárásnál a trágyát levegőtől elzárjuk és hagyjuk a baktériumokat elszaporodni. A szaporodás30-40˚C hőmérsékleten a leggyorsabb. Kb. egy hét után megindulhat a metángáz elvétele. 4-6 héten keresztül termelődik a gáz. Pl. 1t szarvasmarha trágyából (alommal együtt) kb. 600 m³ biogáz nyerhető. A kigázosodás befejezése után a visszamaradt anyag már csak szervetlen hulladék, semmire sem használható.

Nedves eljárásnál a szalmával kevert trágyát aprító-szivattyúval tized mm nagyságúra kell daraboltatni, majd az őrleményt vízzel keverve (kb. 90-95% víz) kell a keveréket egy tartályba juttatni. Ez a tartály olyan nagyméretű, hogy a folyadék legalább egy napig tartózkodjon benne. Itt az 1t trágyából csak 400 m³ gáz nyerhető, de a visszamaradó anyag komposzt formájában még tovább hasznosítható. Előny a száraz eljáráshoz képest, hogy teljesen automatizálható.

A folyékony ún. bioüzemanyagok két fontosabb csoportját különböztetik meg: a növényi eredetű alkoholokat (bioetanolt) és a növényi olajokból észterezéssel előállított biodízel. A bioetanol gyártásának alapanyaga lehet magas cukortartalmú növény (pl. cukorrépa, cukornád) vagy olyan anyagot tartalmazó növények, melyet cukorrá lehet alakítani (pl. keményítő tartalmú kukorica, búza, burgonya stb., vagy cellulóz tartalmú fa, fűfélék, gabonaszárak, szalma).

Magyarország ökológiai adottságai kevésbé kedveznek a biodízel alapanyagának, a repcének, amelynek termésterülete mintegy 240 ezer hektáron behatárolt. Átlagos hozamok mellett 100-110 ezer tonna biodízel nyerhető, mely nem elegendő a szükséges mennyiséghez képest.

A folyékony bioüzemanyagok termelése csökkenti az élelmiszerek mennyiségét, vagyis drágulni fog.

Autóinkba bioetanolt tankolunk!

Biomassza

A biomassza kifejezés alatt tágabb értelemben a Földön lévő összes élő tömeget értjük. Megújuló energiaforrásként a leggyakrabban a következő értelemben használjuk: energetikailag hasznosítható növények, termések, melléktermékek, növényi és állati hulladékok. A biomassza jelentősége, hogy rövid időn belül (ált. egy vagy néhány év alatt) újratermelődik. Biomassza égetésével hő és villamos energia állítható elő, erjesztéssel biogáz, melyből szintén hő, villamos energia vagy üzemanyag nyerhető, emellett speciális technológiák segítségével biomasszából folyékony üzemanyagot (biodízel vagy bioetanol) is kaphatunk. Újabb technológiának számít a szilárd biomassza elgázosítása, majd a forró füstgáz felhasználása hő- és villamosenergia-termelésre. Emellett meg kell említeni, hogy az energetikai felhasználás mellett jelentős szerepe lehet a jövőben a biomasszából előállított műanyagoknak, mint pl. a keményítő, cellulóz, vagy cukor alapú, biológiailag lebomló szatyroknak, csomagoló- és szigetelőanyagoknak.

Gyakori érv a biomassza alapú termékek energetikai felhasználása mellett, hogy elégetésükkor nem járulnak hozzá az üvegházhatáshoz, mivel ilyenkor ugyanazt a mennyiségű széndioxidot bocsátják ki, amelyet a növények a növekedésük során megkötöttek. Azt azonban hangsúlyozni kell, hogy a biomassza alapanyag előállítása (mezőgazdaság), szállítása, feldolgozása energiát igényel, melyet ma még döntően fosszilis energiahordozókból nyernek, így ezek a folyamatok károsanyag-kibocsátással is járnak.

Szilárd biomassza elégetése

A szilárd biomassza hasznosítása többcélú lehet, különböző technológiák alkalmazásával. Egyrészt rövid feldolgozás után azonnal elégethető (pl. fa, szalma), másrészt átalakítható biotüzelőanyaggá tömörített brikett, pellet vagy forgács formájában. A viszonylag kis energiasűrűség növelésére használják az előző tömörítő eljárásokat, azonban ezek energiaigénye felülmúlhatja a megtermelhető energiamennyiségét. A többi megújuló energiához hasonlóan tehát a biomasszát is érdemesebb helyben, magas hatásfokú berendezésekkel hasznosítani. Nagy hatásfokot érhetünk el, ha hőt és villamos energiát is termelünk. Kizárólag villamos energia előállítása alacsony hatásfokkal (max. 30-40%) valósulhat meg. Ezért biomasszaerőművet inkább hőigény kiszolgálására javasolt telepíteni, és emellett érdemes kapcsoltan villamos energiát is előállítani.

A tüzelésre az egyes egyévi növényfajok (gabonafélék, kender, kukorica, repce), az évente aratott évelő fajok (nádak) és a gyorsan növő fafajták (nyár, akác, fűz) a legalkalmasabbak, de felhasználhatók a hosszú rotációs idejű fafajok is.

Biogáz

A biogáz szerves anyagokból savtermelõ baktériumcsoport közreműködésével, levegőtől elzárt, nedves környezetben, 0 és 70 °C hőmérséklet között, rothadással képződik. Az alapanyag híg és szilárd trágya mellett lehet növénytermesztésből származó kukorica, gabonafélék vagy a gyep, de kiválóan használhatók az élelmiszeriparban keletkező melléktermékek is, mint például a húsipari hulladékok, a törköly, cukorrépaszelet, éttermi hulladékok stb.

Biogáz-fermentor

A rothadás során keletkezett anyag körülbelül 45-70% metánt, 30-55% szén-dioxidot, nitrogént, hidrogént, kénhidrogént és egyéb maradványgázokat tartalmaz. A biogázfejlesztés után visszamaradó erjesztett trágyát biotrágyának (biohumusz) nevezik, ami teljes értékű, jól kezelhető, szagtalan, kertek, parkok trágyázására jól használható anyag.

A biogázt először szennyvíztisztítókban és hulladéklerakókon fogták fel és használták az üzemek energiafelhasználásában. A mezőgazdasági hulladékok és melléktermékek hasznosítása csak később indult meg. A gazdák számára nyújtott előnyök: feldolgozásra kerülnek az egyébként gondot okozó melléktermékek, csökken a kellemetlen szag, a visszamaradt iszap trágyaként kiválóan felhasználható, ugyanakkor a trágya lerakása esetében a szabadon légkörbe távozó üvegházhatású metán kontrollált folyamatba kerül. A keletkezett biogáz égetéssel hőenergiává, gázmotor segítségével pedig villamos energiává alakítható.

Megfelelő tisztítás után a gáz alkalmas lehet a földgázhálózatba történő betáplálásra és üzemanyagként (bioüzemanyag) is használható.

Folyékony bioüzemanyagok

A kőolaj alapú hagyományos folyékony üzemanyagok helyettesítésére lehetnek alkalmasak a növényi olajok, a bioetanol és a biodízel.

A növényi olajok (pl. repceolaj) nem csak a biodízel alapanyagai lehetnek, hanem finomítás nélkül önmagukban is alkalmasak a gépkocsik, gépek meghajtására. Ehhez azonban az eltérő viszkozitás és égési tulajdonságok miatt a motorok átalakítása szükséges.

A biodízel az Európában eddig legelterjedtebb bioüzemanyag. Előállításához magas olajtartalmú növények szükségesek, mint pl. a repce, olíva, napraforgó, melyek olajából magas hőmérsékleten finomítással keletkezik a biodízel. Előnye, hogy a motorok átalakítása nélkül használható, max. 5%-os bekeverés esetén. 1 liter biodízel 0,91 liter hagyományos dízelt vált ki, és eközben 70%-kal alacsonyabb a CO₂ kibocsátás.

 

A bioetanol (bioalkohol) a benzint tudja helyettesíteni. Magas cukortartalmú (pl. cukorrépa, cukornád), magas keményítő tartalmú (kukorica, búza, burgonya) vagy sok cellulózt (fa, gabona- és fűfélék) tartalmazó növényekből állítható elő. 5-15%-os keverési arány esetén a bioetanol tankolása sem igényli a motorok átalakítását. Az etanol energiatermelése azonban jelentősen elmarad a benziné mögött, 1 liter bioetanollal csak 0,66 liter benzint lehet kiváltani. Emellett az előállítása is energiaigényesebb, mint a biodízel esetében.

Az üvegházhatású gázok alacsonyabb kibocsátása ellenére a bioüzemanyagokkal kapcsolatosan gyakran többféle aggály merül fel. A fent említett magas előállítási energiaigény miatt egyes tanulmányok szerint negatív, vagy éppen csak pozitív a bioüzemanyagok energiamérlege. A hagyományos üzemanyagok csak csekély mértékű helyettesítéséhez is óriási termőterület szükséges. Ez veszélyeztetheti az élelmiszer- illetve takarmánycélú növénytermesztést. A bioüzemanyagok alapanyagait általában intenzív mezőgazdasági gyakorlattal, gépesítve, műtrágya és növényvédőszerek felhasználásával állítják elő. Ezek a folyamatok nem csak energiaigényesek, de sok szennyező anyagot is juttatnak a talajba. A bioüzemanyagok felhasználásával kapcsolatban keletkező környezeti hatások 90 százaléka a növénytermesztés során lép fel. Ezen bizonytalanságok ellenére az Európai Unió 2020-ig 10%-ra kívánja növelni a megújulók arányát a közlekedési szektorban, ami a bioüzemanyag-felhasználás jelentős növelést okozza majd.

Enyhítést jelenthetnek a fenti problémára az ún. második generációs, vagy szintetikus bioüzemanyagok, amelyek azonban még csak fejlesztési fázisban vannak. Ezek közé tartozik a hidrogén, a metanol, a BtL (biomass-to-liquide) vagy a butanol. Előnyük, hogy pl. a BtL esetében a növények széles köre felhasználható lesz, valamint a hatékonyabb technológia miatt nem csak a területigény, hanem az előállítás energiaigénye is csökken.