Biokütus: mis see on ja kuidas seda toodetakse

Biokütus on hiljuti eluta või elavast bioloogilisest materjalist saadud kütus. See erineb ammu surnud bioloogilisest materjalist saadud fossiilsetest kütustest. Biokütus võib olla tahke, vedel või gaasiline.

Biokütuseid kasutatakse tavaliselt autode käitamiseks, kodude kütmiseks ja toiduvalmistamiseks. Biokütuste tootjad on peamiselt pärit Euroopast, Aasiast ja Ameerikast. Los Alamose riiklikus laboratooriumis välja töötatud tehnoloogiad võimaldavad isegi reostuse muundamist taastuvaks biokütuseks. Agrokütused on biokütused, mida toodetakse konkreetsetest taimedest, mitte jäätmeprotsessidest, näiteks prügilatest või ringlussevõetud materjalist.

Taimede muundamiseks gaasiks ja vedelkütuseks on kaks levinud viisi. Üks on kasvatada kõrge suhkrusisaldusega põllukultuure (nt suhkruroo) või tärklist (nt mais) ja seejärel kasutada pärmi etüülalkoholi (etanooli) kääritamiseks. Teine võimalus on kasvatada taimi, mis sisaldavad suures koguses taimeõli, näiteks palmiõli, sojauba ja vetikaid. Kui neid õlisid kuumutada, väheneb nende viskoossus ja neid saab põletada otse diiselmootoris või töödelda keemiliselt, et toota kütust, näiteks biodiislit. Tuhandeid aastaid on puitu ja selle kõrvalsaadusi töödeldud biokütusteks, näiteks puuhiivaks, puidugaasiks, metanooliks või etanoolkütuseks. Samuti on võimalik valmistada tselluloosset etanooli mittesöödavatest taimeosadest, kuid see võib olla kallis.

Kasutatakse ka tahket biomassi. Küttepuid on kasutatud tuhandeid aastaid. Paljusid materjale, nagu puit ja rohi, saab kuivatada, pelletiseerida ja põletada ning seda saab kasutada energia tootmiseks.

Kuidas biokütuseid toodetakse — peamised meetodid

• Kääritamine: suhkrurikkad ja tärkliserikkad taimed (suhkruroo, mais, nisu) kääritatakse pärmidega etanooliks. See on tavaline vedelkütuse tootmise meetod transpordis.
• Transestrifitseerimine: taimeõlidest või rasvadest (toiduõlivaremed, loomased rasvad) toodetakse biodiislit, reageerides õlid alkoholiga ja eraldades glycerooli.
• Hüdrotreatimine (HVO/renewable diesel): õlisid töödeldakse vesinikuga, et saada kvaliteetset dieselitüüpi kütust, mis sobib hästi olemasolevate diiselmootoritega.
• Anaeroobne lagundamine: orgaanilised jäätmed, sõnnik ja põllumajandusjäätmed lagundatakse anaeroobsetes digesteerijates, mille tulemuseks on biogaas (peamiselt metaan), mida saab kasutada soojuseks, elektriks või puhastatuna biomethaanina kütusena.
• Gaasistamine ja pürolüüs: tahke biomass muudetakse kõrgtemperatuuril vähese hapnikuga sünteesgaasiks (CO, H2) või vedelaks pyrolyysiõliks. Sünteesgaasist saab seejärel toota erinevaid vedelkütuseid ja keemiatööstuse tooteid.
• Tselluloosse materjali muundamine: mittesöödavatest taimeosadest (põhu, puidujäätmete, rööpaid jne) eraldatakse suhkrud eeltöötluse ja ensümaatilise lagundamise abil ning käärimise teel toodetakse etanooli — seda nimetatakse teise põlvkonna (cellulosic) biokütuseks.
• Vetikapõhised tehnoloogiad: vetikatest saab toota õlisid ja biomassi; vetikad võivad kasvada kiiresti ja vajavad vähem maa-ala kui traditsioonilised põllukultuurid.

Peamised toorained

• Põllumajanduskultuurid: mais, suhkruroo, raps, soja, nisu
• Põllumajanduse kõrvalsaadused: õled, koorikud, saepuru
• Jäätmed: toidujäätmed, toiduõli jäätmed, tööstusjäätmed
• Bioloogilised jäägid: sõnnik, linna reoveesetteid
• Vetikad ja spetsiaalsed õliandvad taimed
• Puit- ja metsandusjäätmed ning pelleteeritud biomass kütteks

Rakendused

• Transport: etanool ja biodiisel, HVO, biomethaan sõidukitele
• Küte ja elektri tootmine: pelletid, biogaas, CHP (ühendatud soojuse ja elektri tootmine)
• Industrialsed kasutusalad: asenduskütused keemiatööstuses ja töötlevas tööstuses
• Spetsiaalsed lahendused: lennundusbiokütused (HEFA, ATJ jt) ja merenduse biokütused arenemas

Eelised ja piirangud

• Eelised: biokütused võivad vähendada sõltuvust naftast, aidata kasvuhoonegaaside netoväljaheidet kogu elutsükli alusel (olenevalt tooraine- ja tootmismeetodist), võimaldada jäätmete väärtustamist ja toetada maapiirkondade majandust.
• Piirangud ja riskid: konkurents toidu ja kütuse vahel (food vs fuel), otsene ja kaudne maakasutuse muutus (ILUC), võimalikud negatiivsed mõjud biodiversiteedile, hooajaline varustuskindlus ning mõned tootmistehnoloogiad on endiselt kallid või energiamahukad.

Keskkond ja jätkusuutlikkus

Biokütuste tegelik kasu tuleb hinnata kogu elutsükli (well-to-wheel) alusel: sealhulgas põllumajandustootmise, töötlemise, töötlemise käigus kulunud energia ja nitrogeeni väetiste mõjud. Jätkusuutlik biokütus eeldab ka sertifitseerimist ning head praktikat, et vältida metsade hävitamist või ökosüsteemide kahjustamist. Euroopa poliitikad (nt taastuvenergia direktiivid) ja mitmesugused sertifikaadiskeemid püüavad tagada selliseid nõudeid ning vähendada kahjulikke mõjusid.

Tehnoloogiline areng ja tulevik

Uuemad tehnoloogiad keskenduvad kulude vähendamisele ja tõhususe parandamisele: ensüümide ja eeltöötluse areng tselluloosse etanooli tootmisel, vesiniku kasutamine HVO protsessides, gaasistamise ja sünteesi protsesside täiendamine ning vetikate kommertsialiseerimine. Samuti arendatakse võimalusi CO2 jäädvustamise ja ringlussevõtu sidumiseks biokütuste tootmisega, et saavutada madalama süsiniku jalajäljega lahendusi.

Nõuanded tarbijale ja poliitikakujundajale

• Valige sertifitseeritud biokütuseid, mis järgivad jätkusuutlikkuse kriteeriume.
• Tugevdage ringmajanduse lähenemist: eelistage jäätmepõhiseid ja kõrvalsaadustel baseeruvaid lahendusi.
• Toetage teadusuuringuid ja investeeringuid teise ja kolmanda põlvkonna biokütustesse (nt tselluloosne etanool, vetikaõlid, sünteetilised biokütused lennundusele).

Kokkuvõtteks: biokütused on mitmekesine ja arenev valdkond, mis pakub võimalusi süsinikuemissioonide vähendamiseks ja energiavarustuse mitmekesistamiseks, kuid nõuab hoolikat planeerimist, regulatsiooni ja jätkusuutlikku tootmist, et vältida keskkonna- ja sotsiaalseid probleeme.

Küsimused ja vastused

K: Mis on biokütus?

K: Milliseid vorme võivad biokütused võtta?

K: Kus asub enamik biokütuseid tootvaid ettevõtteid?

K: Kuidas Los Alamose riiklik labor muudab reostuse taastuvaks biokütuseks?

K: Mis on agrokütused?

K: Kuidas muudetakse taimed gaasiks ja vedelkütuseks?

K: Kuidas on puitu ja selle kõrvalsaadusi kasutatud tuhandeid aastaid energiaallikana?

Otsing