Bioüzemanyagok

1. Bioüzemanyagok

2. Kőolaj világpiaci ára 1988-2007

3. Alternatív üzemanyagok • Kőolajválság • Fosszilis energiától hajtóanyagtól való függés • Globális felmelegedés • Környezetszennyezés Megoldás Megújítható, biológiai eredetű, alternatív energiaforrások BiodízelBioalkohol

4. A bioüzemanyag-előállítást a politika ösztönzi • Környezet: • Kiotóés CO2 emisszió. A bioüzemanyag esetébens: növekvőszállításésközlekedés (a CO2 kibocsátás 30%-áért, olajfelhasználás 70%-áért felel az EU-ban) cselekvést igényel • Mezőgazdaság (terméktöbblet levezetése) • Energiafüggőség csökkentése: • importált fosszilis üzemanyagok (olajár…) • csupán néhány energiaforrás esetében

5. A bioüzemanyagok termelési költsége a világban 2007-ben

6. Napraforgó és repce, mint biodízel alapanyag

7. Repce • - Hazai viszonyok között a napraforgó és a repce vehető számításba, mint növényolaj alapanyag • Ezen növények magja 44-55% olajat tartalmaz, melynek 85-92%-a nyerhető ki • A többi a préselés után maradó olajpogácsában marad vissza

8. Repce • Az olajos növények termesztése általában szokásos mezőgazdasági folyamat. • A repcetermesztés folyamata a napraforgó, mint tavaszi vetésű növény termesztésétől jelentősen eltér. • Hazánkban a repce termesztésének még kisebb hagyományai vannak, mint az olajos magvak közül a napraforgónak.

9. Repce • Az őszi káposztarepce magja 40-50% olajat tartalmaz • A repceolaj színe aranysárga, nem száradó, a levegőn folyékony marad, viszont elég könnyen avasodik • A repceolaj főleg telítetlen zsírsavakat tartalmaz. • A repce felhasználhatóságát az olajban található erukasav mennyisége határozza meg. • A nagy mennyiségben (45%) erukasavat tartalmazó fajták kizárólagosan ipari célra használhatóak

10. Repce • Napjainkban az újabb nemesítésű fajták (ún. „00" duplanullás) már 1%-nál kevesebb mennyiségben tartalmazzák az erukasavat • A repcemagból az olaj kinyerése után visszamaradó repcedara vagy repcepogácsa értékes fehérjéket tartalmaz, az egyik legkedvezőbb és legolcsóbb takarmány kiegészítő • A repcemag (főleg a héj miatt) kb. 12-17% nyersrostot is tartalmaz

11. Repce

12. Repce termése

13. Napraforgó • A napraforgó olajtartalma 35-56%, az újabb hibridek már a 60%-ot is megközelíthetik • A kaszatban lévő olajok nagy energiatartalmúak, az emberi szervezet számára nélkülözhetetlen esszenciális tápanyagok, zsírban oldható vitaminok vivőanyagai • Az olaja telítetlen zsírsavakban gazdag, főleg olaj- és linolsavat tartalmaz

14. Napraforgó • A napraforgó kaszat nyersfehérje-tartalma 17%. • Az olaj kinyerése után 100 kg kaszatból kb. 30 kg olajpogácsa marad vissza, ennek fehérjetartalma 50% • A fehérje mellett zsírokat, ásványi sókat is tartalmaz, takarmányozásra használható • A visszamaradó kaszathéj kérődzők takarmányozására alkalmas (nyersfehérje, nyersrost, ásványi anyag található benne)

15. Napraforgó

16. Növényi olaj előállítása hajtóanyagnak • A növényi olajok egyik felhasználási célja hajtónyagnak, vagy hajtóanyag kiegészítésnek való előállítása • Motorikus alkalmazáshoz az olajat észterezik. Repce-metil-észter (RME) a repceolaj megbontásából keletkező növényi zsírsavak metil-alkohollal való átészterezésével készül • A folyamat során a nagy repceolaj molekula, kisebbre bomlik szét. E technológia során a hidegen sajtolt repceolajat nátrium-hidroxidos metil-alkohollal keverik össze, majd ülepítik és alulról leválasztják a glicerines, felülről pedig a metil-észterezett részt

17. Növényi olaj előállítása hajtóanyagnak • A begyűjtött repcemagot présekkel kisajtolják, majd reaktorokban átészterezik metanol felhasználásával • Utóészterezés után az ülepítőből kikerülő glicerinmentes repce-metil-észtert vízzel lúgmentesítik, majd beállítják a kívánt lobbanáspontot úgy, hogy a felesleges metil-alkoholt visszanyerik • A préselésnél keletkező, ún. repcedarát lehet pelletálni is és takarmányként hasznosítható • A felhasználás szempontjából fontos jellemző a viszkozitás, ill. annak változása • A hőmérséklet növekedésével a viszkozitás rohamosabb csökkenése következik be, így a már üzemelő motor porlasztójában előmelegedve, a befecskendezési folyamatot kisebb mértékben zavarja

18. Biodízel előnyei • Kipufogógáz: kevesebb CO, SO2, korom de: több NOx • CO2 semleges • Biológiailag teljesen lebontható • Hagyományos Dízel-motorokat nem, vagy csak kis mértékben kell módosítani • Mind önmagában, mind gázolajjal elegyítve felhasználható • Cetánszáma nagy (dízelmotorok hatékonyságának javítása, nitrátalapú adalékok helyettesítése) • Biztonságosan kezelhető (nem képez robbanóelegyet) • A motor hatásfoka gyakorlatilag nem változik, leadott teljesítmény többnyire azonos • Bekeverés esetén javítja a dízelgázolajok kenőképességét • Gázolajfogyasztás egy részének kiváltása • Alternatíva a mezőgazdaság és a vidék számára (?)

19. Biodízel hátrányai • Korlátozottan áll rendelkezésre • Nagy víztartalom (biológiai lebomlás) • Metanoltartalom (méreg) • Nagyobb hajtóanyag-felhasználás • 5-10 %-os teljesítménycsökkenés • Nagyobb viszkozitás (hidegindítási problémák) • Üzemanyagszűrők eltömődését okozhatja • Megtámadja a gumitömlőket (vezetékeket polietilénre/fémre kell cserélni) • Tárolási problémák lépnek fel kb. 5 hónap után • Nagy előállítási költség

20. A bioalkohol-gyártás jelentős történelmi múltra tekinthet vissza: Franciaországban 1885-1890 között 749 ezer hl alkoholt állítottak elő növényi eredetű alapanyagokból. Henry Ford a XX. század elején alkohollal üzemeltette első járműveit. A négyütemű (Otto, 1877) és a kétütemű (Benz ,1879) motorok kifejlesztése során is vizsgálták lehetséges hajtóanyagként az etanolt.

21. Az 1. világháborúban a benzinhiány miatt az európai hadseregek különböző alkohol/motorbenzin keverékeket alkalmaztak. • Magyarországon 1927-ben kerzdődött meg a növényi eredetű anyagokból, fermentációval előállított alkohol felhasználása motorhajtásra (ezt az alkoholt 20%-ban keverték a benzinhez).

22. Az igen olcsó és stabil kőolajárak korszakában a bioalkohol, mint energiaforrás iránti érdeklődés jelentős mértékben csökkent, a gyártás gazdaságtalanná vált, megszűntették az alkohol-benzin keverék hajtóanyag forgalmazását. Franciaországban 1939-ben, Magyarországon 1942-ben fejeződött be a fermentációval előállított alkohol értékesítése a benzinkutaknál.

23. A fermentációval előállított alkohol motorhajtóanyagként történő alkalmazásának kérdése az 1973-ban kirobbant energiaválságotkövetően ismét napirendre került. A fermentációval előállított etanol kedvezőbb költségeit mutatja, hogy Japán, India, az USA és az Európai Közösség akkori tagállamai 1977-ben már etanoligényük több mint 50%-át fermentációval előállított alkohollal elégítették ki.

25. EU bioetanol előállítás, 2000-2007

26. Bioetanol hátrányai Bioetanol előnyei • Kipufogógáz: kevesebb CO, SO2, CH, benzol • CO2 semleges • Alkoholos motorok élettartama hosszabb • Benzin oktánszámát a bekevert bioetanol növeli (MTBE kiváltása) • benzinfogyasztás egy részének kiváltása • Tiszta bioetanol: belsőégésű motorok átalakítása szükséges • Üzemanyagtartály növelése: 1 l etanol = 0.65 l benzin) • Az alkohol festék, gumi és műanyag alkatrészekkel ne kerüljön érintkezésbe • Előállítása nagy mennyiségű fosszilis energia befektetését igényli (CO2 kibocsátás) • Energetikai célú növénytermesztés → monokultúrák? (műtrágya, növényvédő szerek) • Előállítása a technológia mai szintjén sokkal drágább, mint a CO2 kibocsátás csökkentésének egyéb lehetőségei

27. A kukorica, mint bioetanol alapanyag Géncentruma Peru  Közép-Amerika, Mexikó, Brazília

28. Kolumbusz  Spanyolország - 1493Az akkor ismert világban 1500 környékén már elterjedt

29. 1590 Itália, Dalmácia Magyarország 1610 török közvetítés Erdély A kukorica hasznosítása hazánkban: • Takarmánykukorica 89,5% • Keményítő- és cukorelőállítás 6 % • Közvetlen emberi fogyasztás 3 % • Alkoholgyártás 1 % • Vetőmag 0,5 %

30. A világ legjelentősebb kukoricatermelőinek részesedése a világ termeléséből (millió tonna) Vetésterület: 157 millió ha USA 32,1 Argentína 1,9 Brazília 13,5 EU 8,4 Franciaország 1,8 Magyarország 1,2 Olaszország 0,9

31. Kukorica hasznosítása Magyarországon

32. A kukorica ökológiai igénye • Melegigényes az egész tenyészidőszakban • Termesztés északi határán vagyunk – déli országrészben is csak FAO 600-ig • A nemesítés következtében a termesztés északi határa egyre kitolódott • Egyenletesen nagy vízellátás – tápanyagfelvétel – mellett a nagy termőképesség realizálódik • Leginkább vízigényes címerhányástól a szemtelítődésig

33. A kukorica talajigénye • jó kukoricatalajok • a minél kiegyenlítettebb hő- és vízgazdálkodású középkötött csernozjomok és barna erdőtalajok, • a vízrendezett réti és öntéstalajok, • mérsékelten jó kukoricatalajok • a kötött réti talajok, • a humuszos homoktalajok • az erodált, enyhén lejtős talajok, • kedvezőtlenek • a gyengén humuszos homokok, • a sekély termőrétegű és heterogén összetételű talajok.

34. Talajigény Nagy vízigény - nagy tápnyagigény – igen igényes a talajjal szemben Széles pH tartományt elvisel (5,8-8 pH), de legjobb a semleges és a fontos a Ca – ellátottság Harmónikus mikroelem-ellátás - istállótrágya

35. Csernozjom - talajok Az igényes kukorica számára leginkább alkalmas talajok: mélyrétegű, humuszban gazdag, jó vízgazdálkodású, középkötött talajok – csernozjom, barna erdő, vízrendezett réti és öntés talajok

36. Kukoricatermesztés potenciálja Magyarországon

37. Jelmagyarázat 3 % 70 Forrás: KSH Magyarország kukorica termőterülete

38. Vízigénye A termesztés hazai – mérsékelt égövi – korlátozó tényezője gyakorlatilag a víz, a csapadék A kukorica vízigénye 450-550 mm napi vízfogyasztás 4,5 – 5,5 mm/ha (45-55 m3/ha) Transzpirációskoefíciens: kb. 350 l/kg Túl sok víz is káros – elkényelmesíti a növényt Legkritikusabb időszak július-augusztus – címerhányás - termésképződés

39. A kukorica a szakszerű öntözést meghálálja A vízellátás, az öntözés – különösen szélsőséges évjáratokban – a trágyázásnál sokkal jelentősebb hatású agrotechnikai elem - kedvező talajadottságok mellett.

40. Az öntözés terméstöbbletét az évjárat jellege, a vetésváltás alapvetően determinálta Sújtó aszályos évjáratban (pl. 1995. év) az öntözés terméstöbblete 8-9 t/ha volt (az öntözetlen állomány minimális 1-3 t/ha termést adott

41. Magyarország kukorica kukorica vetésterülete és termésátlaga1981- 2009 7,5t/ha 6,8 t/ha 3,5t/ha 3,6t/ha

42. A talajművelés hatása

43. Talajművelés x öntözés

44. Jó mezőgazdasági gyakorlat • Hibridválasztás – termőhely adottságok, term. cél • Elővetemény (kukoricabogár) • Talajművelés (művelőtalp) • Tápanyagellátás • Csapadékellátottság – tavaszi hasznos vízkészlet • Állománysűrűség • Jó magágy, egyöntetű, gyors kelés, homogén növényállomány • Betakarítás (vízleadás) TERMÉSTÖBBLET: 2,5-3,5 t/ha

45. Ne felejtsük el, hogy 1 l benzin egyenértékű bioetanol jelen kutatások szerint cca 3,1 kg szemeskukoricából állítható elő. Ez egy átlagos dagomba család 1 heti élelme. Forrás: Jolánkai Márton, SZIE

46. A cukorcirok • A cukorcirok a pázsitfűfélék családjába tartozó növény. Afrika sztyeppe- és szavannaterületein őshonos. • Legnagyobb területen az USA-ban és Ázsia egyes országaiban (elsősorban Indiában) termesztik. • Míg a mérsékelt égövi országokban főként silótakarmánynak termesztik, addig trópusi, szubtrópusi területeken elterjedt a cukorlé nyerés céljából történő termesztés.

47. A cirok betakarítása és pérselésecukorlé nyerés céljából

48. A cukorcirok • Cukortartalma nagyobb a cukorrépánál, a 18-20 %-ot is elérheti, ami azonban nem kristályosítható. • A II. világháború után ezt a tulajdonságát számos helyen ki is használták, a cukorgyárak beindulásáig a belőle kisajtolt és besűrített cukorszirup helyettesítette a kristálycukrot.

49. A cukorcirok

50. A hazánkban nemesített silócirok hibridek – habitusuk alapján – 3 csoportba sorolhatók: • Nagy bugájú fajták (kb. 30 % bugaarány), melyekből nagyobb keményítőtartalmú szilázsok készíthetők (Kunsági 460, GK Ócsa, Róna-2, Bella). • Cukorcirok típusú fajták, száruk lédús, 15-17 % refrakciós cukrot tartalmaznak és így nagyon jó minőségű szilázs is készíthető belőlük (Monori édes, Róna-4, Zsombó, Szc 40, Marion, Sucrosorgo 506). • “Buganélküli” fajták, melyek fotoperiódusosan érzékenyek, hosszú tenyészidejűek, így állandóan növekvő, hazánkban soha el nem öregedő stádiumban vannak. Betakarításig még bugát sem hoznak. Szárazanyag és keményítő tartalmuk kisebb, mint a bugás fajtáké. Magyarországon nem oldható meg vetőmag előállításuk (G 1990, G 98F).