docStreszczenie Abstract - Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony
download 
Reklamacja Transkrypt
Streszczenie Abstract - Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony
Archives of Waste Management Archiwum Gospodarki Odpadami and Environmental Protection http://ago.helion.pl ISSN 1733-4381, Vol. 11 (2009), Issue 3, p-13-26 Analiza stanu aktualnego i perspektyw rozwoju produkcji oraz wykorzystania biodiesela w Polsce Kwiatkowski M., Wydział Energetyki i Paliw, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel.+48 0 12 617 41 73; e-mail: [email protected] Streszczenie W ostatnich latach w związku z wyczerpywaniem się zasobów ropy naftowej i propagacją efektu cieplarnianego, podejmuje się szereg działań w kierunku szerszego wykorzystania biopaliw płynnych w tym przede wszystkim biodiesela produkowanego na bazie olei roślinnych. Niestety, towarzyszy temu szereg kontrowersji, dotyczących między innymi wpływu biodiesela na trwałość i pracę silników samochodowych. Pojawia się także szereg sprzecznych ocen dotyczących możliwości zwiększania areału plantacji roślin oleistych i ich wpływu na stan środowiska przyrodniczego w tym niebezpieczeństwo konkurowania upraw roślin energetycznych z uprawami roślin przeznaczonych na cele spożywcze oraz problemy wycinania lasów tropikalnych pod uprawy palm oleistych. W pracy dokonano krytycznej oceny aktualnego stanu i perspektyw rozwoju produkcji i wykorzystania biodiesela w Polsce na tle innych krajów, a w szczególności dokonana została analiza możliwości zwiększenia jego produkcji. Zwrócono uwagę na trudności w zwiększeniu produkcji tego surowca zarówno na drodze powiększania areałów upraw jak i zwiększenia jego plonów. Podkreślono, iż z uwagi na specyfikę upraw rzepaku i konieczność zapewnienia opłacalności jego upraw, jedynie niewielka cześć polskich gospodarstw może podjąć się uprawy tej rośliny. W związku z tym w Polsce, istnieją małe możliwości zwiększenia produkcji rzepaku, a co za tym idzie, brak jest możliwości otrzymania odpowiedniej ilości tego surowca zarówno dla potrzeb zakładów tłuszczowych oraz dla potrzeb rozwoju produkcji biodiesela. Z uwagi na przewidywany deficyt biodiesela i brak rozsądnych możliwości znaczącego zwiększenia jego produkcji, paliwo to powinno być przede wszystkim stosowane w obszarach takich jak parki krajobrazowe, miejscowości uzdrowiskowe czy w centrach dużych miast. Abstract An analysis of the current status of the production and utilization of biodiesel fuel in Poland and the prospects for its development 14 Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) In the recent years, due to the gradual depletion of the resources of crude oil and the propagation of the greenhouse effect, a range of activities have been undertaken towards broader use of liquid biofuels, and in particular biodiesel fuel produced on the basis of vegetable oils. Unfortunately, the process has provoked a number of controversies, concerning mainly the effect of biodiesel oil on the durability and performance of car engines. A series of contradictory assessments have been publicized with regard to the capacity to extend the acreage of oil plants and their impact on the natural environment, in particularly the risk of competition between the cultivation of fuel plants and the farming of plants for food purposes, as well as to the problem of felling tropical forests for the cultivation of oil palms. The article offers a critical revision of the current condition of the production and usage of biodiesel fuel in Poland on the background other countries and the prospects for its development, with the particular emphasis on analyzing the possibilities to increase the production of rape. Attention has been drawn to the difficulties in expanding the production of rape by way of both extending the cultivated acreage and increasing the volume of crop. It has been emphasized that only a small number of Polish farms are able to engage in growing rape due to the specificity of the cultivation works and the requirement to ensure their profitability. Having regard to the above, Poland has little capacity of increasing the volume of produced rape; as a consequence, it is impossible to produce the sufficient volume of the material for the purposes of the manufacture of edible oils and fats and the development of the production of biodiesel fuel. Due to the prospected deficit in biodiesel oil and the lack of reasonable possibilities for a considerable increase in its production, the fuel should be used mainly on such areas as landscape parks, holiday resorts and spas, or in the centres of big cities. 1. Wprowadzenie Dostęp do energii stanowi jeden z filarów rozwoju gospodarczego i społecznego, stąd z roku na rok rośnie globalne zapotrzebowanie na energię, związane między innymi z gwałtownym wzrostem populacji ludności na Świecie. Jednym z powszechnie wykorzystywanych surowców energetycznych jest ropa naftowa, z której po przetworzeniu otrzymuje się szereg paliw płynnych wykorzystywanych głównie w transporcie oraz w ogrzewnictwie. Według najmniej optymistycznych scenariuszy przy aktualnym trendzie zużycia paliw płynnych wraz z malejącą liczbą odkrywanych złóż, zasoby ropy naftowej wystarczą jak się szacuje na około 40 lat [1]. Jak to zostało pokazane na Rysunku 1, osiągnięty został już szczyt wydobycia, po przekroczeniu, którego ilość wydobywanej ropy naftowej z roku na rok będzie znacząco maleć, a cena tego surowca będzie gwałtownie wzrastać, co obserwuje się już dzisiaj, jednak jest to tylko preludium do tego co może nastąpić za kilkanaście lat. Taka sytuacja może spowodować, światową recesję, a nawet groźbę konfliktów politycznych i militarnych. Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 11 issue 3 (2009) 15 Produkcja, Gboe______/a 50 40 Ropa naftowa Gaz 1950 1990 Lata 30 20 10 0 1930 1970 2010 2030 2050 Rys. 1. Światowe wydobycie ropy i gazu [1]. Do podobnych wniosków skłania także analiza modelu Hubbert’a (Rysunek 2), zgodnie, z którym maksymalna ilość odkrywanych złóż ropy naftowej poza bliskim wschodem przypadła na lata 70, a aktualnie z roku na rok jak można zaobserwować, spada pociągając za sobą w konsekwencji zmniejszenie ilości wydobywanego surowca. miliardy baryłek_++++ 40 35 30 25 20 Odkrycie złóż 15 Wydobycie 10 5 0 1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050 Lata Rys. 2. Odkrycia i wydobycie ropy poza bliskim wschodem - Model Hubbert’a [2]. 16 Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) W ostatnich kilkudziesięciu latach obserwuje się także gwałtowną degradację środowiska naturalnego związaną z wydobyciem i spalaniem paliw kopalnych oraz nierozerwalnie związaną z tym nadmierną emisję gazów cieplarnianych do atmosfery. Według przeprowadzonych analiz w krajach Unii Europejskiej transport jest odpowiedzialny za 21% emisji gazów cieplarnianych, które przyczyniają się do nasilenia globalnego ocieplenia i spowodowanych tym efektem szeregu niekorzystnych zjawisk atmosferycznych takich jak huragany, tornada oraz tsunami, które szczególnie często można zaobserwować w ostatnich latach [3]. Globalne ocieplenie i towarzyszące temu topnienie pokrywy lodowej jest także ogromnym zagrożeniem między innymi dla żyjących tam niedźwiedzi polarnych. Stopniowe topnienie pokryw lodowych doprowadzić może do gwałtownego podniesienia się poziomów oceanów i w konsekwencji może nastąpić zalanie znacznych obszarów szczególnie gęsto zaludnionych, w tym wielkich aglomeracji miejskich. Obok obserwowanych już w obecnych czasach powodzi, związanych ze wspomnianym podnoszeniem się poziomu mórz i oceanów globalnemu ociepleniu towarzyszą także niespotykane wcześniej susze, co w konsekwencji może doprowadzić m. in. do braku dostępu do żywności i wody pitnej. Skutkiem społecznym zalania znaczących obszarów zamieszkałych lub susz na znacznych obszarach mogą być masowe migracje ludności i towarzyszące temu patologie. Tak, więc ludzkość jest bezpośrednio zagrożona skutkami efektu cieplarnianego w związku z tym należy podjąć zgodnie z zasadą roztropności wszelkie działania, aby ten niekorzystny trend zatrzymać [3]. Należy tu jednak wspomnieć o różnych sprzecznych teoriach dotyczących globalnego ocieplenia, które mówią m. in., iż podnoszenie się średniej temperatury ziemi jest jej naturalnym cyklem do teorii, gdy z kole inne zakładają globalne ochłodzenie klimatu. Jednak zgodnie ze wspominaną zasadą roztropności należy podejmować wszystkie rozsądne działania tak jakby najgorsze scenariusze miały się sprawdzić. Między innymi już dzisiaj powinny być podjęte na szeroką skalę inicjatywy zmierzające do dywersyfikacji źródeł energii i poszukiwania nowych technologii napędzania pojazdów samochodowych z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. W większości państw powstały programy mające na celu opracowanie nowych metod pozyskiwania paliw alternatywnych z lokalnych zasobów. Nadrzędnym celem tych programów jest ograniczenie importu ropy naftowej, zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego danego kraju lub regionu, zmniejszenie obciążenia środowiska przyrodniczego oraz efektywne wykorzystanie lokalnych zasobów źródeł energii odnawialnych [4]. 2. Promocja produkcji i wykorzystania biopaliw płynnych Jedną z obiecujących możliwości spowolnienia wspomnianych powyżej niekorzystnych zjawisk towarzyszących wykorzystaniu ropy naftowej i wytworzonych z niej paliw silnikowych jest szersze i co należy wyraźnie podkreślić rozsądne wykorzystanie biopaliw płynnych w tym przede wszystkim biodiesela produkowanego na bazie olei roślinnych [57]. Na możliwość wykorzystania biopaliw zwrócił uwagę już na początku dwudziestego wieku Henry Ford, który zaproponował wykorzystanie jak paliwa silnikowego alkoholu etylowego oraz Rudolf Diesel, który zaprezentował w 1900 r. silnik wysokoprężny zasilany Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 11 issue 3 (2009) 17 olejem otrzymanym z orzechów arachidowych. Także Thomas Edison w podkreślił konieczność wykorzystania biopaliw w coraz większym zakresie - zanim wyczerpią się zasoby paliw kopalnych [8]. Od kilku lat obserwuje się propagowanie wykorzystania biopaliw w tym głownie biodiesla, jako ekologicznego źródła energii dla transportu, co ilustruje Rysunek 3, przedstawiający dynamikę wzrostu produkcji biodiesla na świecie na przestrzeni lat od 1991 roku do 2005 [9]. Coraz większe zapotrzebowanie głównie na biodiesel jest ściśle związane z coraz większym zapotrzebowaniem na paliwa do silników wysokoprężnych z uwagi na ich zalety w aspektach ekonomicznych i ekologicznych [10]. 4000 milion litrów___ 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rys. 3. Światowa produkcja biodiesela w latach 1991-2005 [9]. Propagowanie wykorzystania biopaliw jako ekologicznego źródła energii dla transportu jest jednym z głównych priorytetów Unii Europejskiej; założono, iż do 2010 r. udział biopaliw w konsumpcji energii powinien wzrosnąć do 5,75%. Z roku na rok wykorzystanie biopaliw w Unii Europejskiej rośnie, a stan z roku 2007 obrazuje Rysunek 4. Wiele krajów członkowskich stworzyło odpowiednie mechanizmy wsparcia rozwoju, produkcji i wykorzystania biopaliw, wśród których należy wymienić całkowite lub częściowe zwolnienia podatkowe, jednak znaczące sukcesy w produkcji i wykorzystaniu biopaliw w tym biodiesela odnotowały jedynie Niemcy (Rysunek 4 i Rysunek 5). 3. Technologia produkcji biodiesela Bardzo ważnym zagadnieniem decydującym o rozwoju rynku produkcji i wykorzystania biopaliw jest zagadnienie optymalnego doboru surowców tak, w celu uzyskania jak największej wydajności produkcji, najmniejszego kosztu i najmniejszej emisji szkodliwych substancji do atmosfery we wszystkich procesach produkcyjnych. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) 18 W przypadku produkcji biodiesla największą wydajność produkcji z jednego hektara uzyskuje się w przypadku palm oleistych. Natomiast najniższe koszty produkcji biodiesela uzyskuje się przy wykorzystaniu jako surowca odpadów przemysłu tłuszczowego i olei przepracowanych [9,12]. Najbardziej popularnym surowcem do produkcji biodiesla w warunkach europejskich są ziarna rzepaku. Jednak bezpośrednie wykorzystanie oleju rzepakowego uzyskiwanego w procesie tłoczenia ziaren rzepakowych jako paliwa do silników wysokoprężnych, wiąże się z szeregiem trudności natury technicznej, związanych z jego specyficznymi własnościami fizykochemicznymi [6,7]. 3 500 tys toe__ 3 000 Bioetanol 2 500 Biodisel 2 000 1 500 1 000 500 Rys. 4. Zużycie biopaliw w transporcie w Unii Europejskiej w 2007 roku [11]. Węgry Słowacja Litwa Republika Czeska Holandia Grecja Portugalia Polska Włochy Hiszpania Wielka Brytania Szwecja Austria Francja Niemcy 0 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 11 issue 3 (2009) 19 3000 tys. Ton ton 2500 2000 1500 1000 500 Cypr Irlandia Bułgaria Słowenia Rumunia Słowacja Szwecja Holandia Grecja Belgia Portugalia Włochy Niemcy 0 Palma oleista Jatrofa Rzepak Słonecznik Rycynus pospolity 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Soja litrów na hektar____ Rys. 5. Europejska produkcja biodiesla w roku 2007 [11]. Rys. 6. Uzysk biopaliw z wybranych surowców [9]. Głównym składnikiem oleju rzepakowego są estry glicerynowe kwasów tłuszczowych oraz nasycone i nienasycone kwasy tłuszczowe, które w przypadku bezpośredniego spalania powodują zanieczyszczenie komory spalania, a ponadto w temperaturze 20oC olej rzepakowy charakteryzuje znacznie wyższą lepkością niż mineralny olej napędowy uzyskiwany w procesie przeróbki ropy naftowej. 20 Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) Popularnym procesem przygotowania oleju rzepakowego do procesu spalania w silnikach wysokoprężnych jest poddanie go reakcji z mieszaniną metanolu i zasady potasowej, czyli tzw. reakcji transestryfikacji [13-17]. Otrzymuje się w ten sposób estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych o znacznie mniejszych cząsteczkach oraz mniejszej lepkości niż olej roślinny. Ciągle trwają także prace nad silnikami zdolnymi spalać nieprzetworzony olej rzepakowy, a jednym z takich silników jest konstrukcja zaproponowana przez Ludwika Elsbetta. W silniku tym olej wprowadzany jest w ruch wirowy, dzięki czemu nie przylega do ścian komory spalania i oddaje im mniej ciepła, w konsekwencji, czego silnik nie wymaga specjalnego chłodzenia. Sprawność wspomnianego silnika wynosi od 40 do 43%. Innym alternatywnym rozwiązaniem wykorzystania oleju rzepakowego do bezpośredniego zasilania silników jest podłączenie do zwykłego silnika wysokoprężnego dwóch zbiorników: jednego z mineralnym olejem napędowym wykorzystywanym do rozruchu i drugiego z olejem rzepakowym wtryskiwanym po uprzednim ogrzaniu silnika do temperatury 80°C. 4. Możliwości produkcji biodiesela w Polsce Powszechna nadprodukcja żywności i wysokie bezrobocie na obszarach wiejskich spowodowały poszukiwania przez rolników nowych alternatywnych, dodatkowych źródeł dochodów. Szczególnie zwraca się uwagę na nowe możliwości związane z rozwojem produkcji paliw silnikowych na bazie oleju rzepakowego, dzięki czemu jak się zakłada stworzone zostaną warunki do lepszego wykorzystania zasobów rolnych i rozwoju obszarów wiejskich, dzięki między innymi tworzeniu nowych miejsc pracy. Ponadto głosi się powszechnie, że produkcja i szersze wykorzystanie biodiesela do zasilania silników samochodowych pozwoliłoby na zmniejszenie uzależnienia Polski od importu paliw pochodzących z przeróbki ropy naftowej. Jednak dokładniejsza analiza wspomnianych zagadnień nasuwa szereg uzasadnionych wątpliwości. Do niedawna rzepak był uprawiany w Polsce głównie jako surowiec do produkcji oleju jadalnego, jednak jego aktualna produkcja nie pokrywa całkowicie zapotrzebowania krajowego przemysłu olejarskiego [18]. Coraz większe zainteresowanie rzepakiem jako surowcem do produkcji biodiesela, wiąże się jednak z zagadnieniem zapewnienia jego odpowiedniej ilości. Jednak z uwagi na specyfikę upraw rzepaku i konieczność zapewnienia opłacalności jego upraw, tylko niewielka cześć gospodarstw może podjąć się uprawy tej rośliny [18]. Rzepak jest rośliną, której odpowiednie plony można uzyskać jedynie na glebach bardzo dobrych i dobrych, a zupełnie do tego celu nie nadają się gleby odłogowane, z uwagi na to, iż w większości przypadków są to gleby słabe. Rzepak cechuje się obok wymagań dobrej gleby pod uprawę, także dużą wrażliwą na zjawiska atmosferyczne takie jak mrozy czy też susze [18]. Jak się szacuje dopiero plon na poziomie 1,5-2,5 ton z hektara zapewnia odpowiednią opłacalność uprawy rzepaku. Teoretycznie na glebach bardzo dobrych możliwe do uzyskania plony tej rośliny mogą wynosić nawet 3,5 - 4 ton z hektara, a na glebach średnich od 2,5-3 t/ha, jednak w rzeczywistości plony rzepaku w Polsce w ostatnich latach wynosiły średnio około 2,2 ton/ha [18]. Udział produkcji rzepaku nie powinien przekraczać 20-25% powierzchni gospodarstwa rolnego, a z uwagi na odpowiednią ochronę przed szkodnikami uprawy rzepaku nie powinno się podejmować w gospodarstwach mniejszych Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 11 issue 3 (2009) 21 niż 10 ha, stąd uprawa rzepaku powinna koncentrować się przede wszystkim w większych gospodarstwach [18]. Największy potencjał upraw rzepaku w Polsce występuje przede wszystkim w rejonie Kujaw i Wielkopolski oraz Mazur [18]. Jednak w tych regionach potencjał możliwości zwiększenia areału upraw jest ograniczony stąd, zwiększenie produkcji rzepaku może odbywać się wyłącznie poprzez wzrost plonu, co jest także konieczne w celu zapewnienia opłacalności jego produkcji [18]. Nowe szanse lokalnego rozwoju produkcji biodieslea w Polsce stwarza ustawa „O biopaliwach”, według której rolnik lub grupy rolników będą mogły wytwarzać biopaliwa na własny użytek, przy limicie 100 litrów na hektar użytków rolnych, a produkcja ta nie będzie obciążona akcyzą. 5. Zalety i wady biodiesela Analizując możliwości wykorzystania biodiesela do zasilania samochodowych silników wysokoprężnych należy zwrócić uwagę na jego właściwości paliwowe. Paliwo rzepakowe zapewnia podobną moc nominalną i moment obrotowy w porównaniu do silników zasilanych mineralnym olejem napędowym, a obciążenia mechaniczne i cieplne są na podobnym poziomie. Jednak sprawność ogólna silników zasilanych biodieslem jest niższa o ok. 5-10%, ponadto paliwo to ma gorsze właściwości niskotemperaturowe, przez co utrudniony jest rozruch silnika w niskich temperaturach, a wyższa lepkość wpływa na pogorszenie procesu rozpylania paliwa [6,7]. Zwraca się także uwagę na możliwy wzrost emisji tlenków azotu o około 15% w porównaniu do silników zasilanych mineralnym olejem napędowym. Biodiesel cechuje się także gorszymi właściwościami użytkowymi i negatywnym wpływem na pracę i trwałość silników. Stwierdzono rozpuszczanie się gumowych elementów uszczelnień, pogorszenie stanu pierścieni tłokowych i korozję lakierów, zatykanie się aparatury wtryskowej w tym zakleszczenie się iglic rozpylaczy oraz powstawanie osadów węglowych związanych procesem krakingu termicznego, w związku z tym zaleca się stosowanie dodatków uszlachetniających zapobiegających tworzeniu się osadów [19-22]. Paliwo to cechuje się także większą podatnością na skażenia mikrobiologiczne i znaczącym pogarszaniem się właściwości paliwa w trakcie przechowywania w porównaniu do mineralnego oleju napędowego, dlatego też powinno się stosować odpowiednie dodatki mające na celu opóźnienie procesu biodegradacji [19-22]. Paliwa rzepakowe obok swoich wad mają jednak również dużo zalet w stosunku do olejów napędowych, spośród których wymienia się mniejsze obciążenie środowiska przyrodniczego podczas spalania w porównaniu do paliw kopalnych związane z niższym stężeniem tlenku węgla i węglowodorów w spalinach, znacząco mniejszą zawartością węglowodorów pierścieniowych i związków siarki oraz biodegradowalnością [23]. Jedną z najczęściej podkreślanych zalet biopaliw jest tzw. zerowa emisja ditlenku węgla do atmosfery, polegająca na tym, iż emisja tego związku przy produkcji i wykorzystaniu biopaliwa jest równa ilości pochłoniętej w procesie wzrostu roślin, wykorzystanych do produkcji biopaliwa. Jednak należy podkreślić, iż jest to prawdą tylko w przypadku, gdy ilość energii uzyskanej w wyniku spalania paliwa jest mniejsza bądź równa ilości użytej do jego produkcji. 22 Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) W celu osiągnięcia jak najniższej emisji ditlenku węgla do atmosfery należy przeprowadzić proces jego produkcji przy jak najmniejszym nakładzie energetycznym. W przypadku biodiesela największy udział w emisji ditlenku węgla do atmosfery ma proces jego spalania jednak znaczący udział mają także procesy produkcji i transportu. Co wiąże się między innym, iż biomasa cechuje się zdecydowanie mniejszą gęstością energii w stosunku do jej masy, a co za tym idzie zdecydowanie większe nakłady energetyczne muszę być włożone w produkcję biopaliw płynnych. Redukując energochłonność tych procesów produkcji i transportu oraz dobierając odpowiednie surowce do ich produkcji można znacząco ograniczyć energochłonność a co za tym idzie emisję ditlenku węgla do atmosfery. Zwraca się jednak uwagę, że w przypadku produkcji biopaliw, istnieje szereg kontrowersji koło bilansu energetycznego produkcji biodiesela. W przypadku biopaliwa rzepakowego stosunek ilości energii potrzebnej do wyprodukowania paliwa w stosunku do ilości uzyskanej energii wynosi około 1/1, a jak się szacuje może być nawet większy. W takim przypadku podważa to wymieniany jako jedną z zalet tego paliwa wspomniany poprzednio neutralny bilans ditlenku węgla, dzięki któremu wykorzystanie biodiesela nie powoduje większych emisji ditlenku węgla niż ilość pochłonięta w trakcie wzrostu roślin użytych do produkcji tego paliwa [24-26].Kolejnym ważnym aspektem związanym z produkcją i wykorzystaniem biopaliw jest ich wpływ na stan środowiska naturalnego. Produkcji, transporcie i wykorzystaniu biopaliw obok emisji ditlenku węgla do atmosfery niejednokrotnie przewyższającej ilość pochłoniętą przez rośliny w wyniku ich wzrostu, towarzyszy temu szereg emisji szkodliwych substancji do ekosystemu takich jak np. środki ochrony roślin. Zwraca się uwagę szczególnie na niebezpieczeństwa związane z nadmiernym użyciem nawozów sztucznych i środków ochrony roślin oraz zmniejszeniem różnorodności biologicznej upraw. Problem ten jest szczególnie widoczny w krajach rozwijających się, gdzie masowo zakładane są plantacje palm oleistych, kosztem wycinania lasów tropikalnych, co w konsekwencji prowadzi do utleniania się ściółki i emisji olbrzymich ilości ditlenku węgla do atmosfery. Zakładanie nowych upraw roślin energetycznych, kosztem wycinania lasów tropikalnych spowodowało zwiększenie emisji ditlenku węgla w skali globalnej, nieporównywalnie większe od ilości emisji ograniczonej dzięki stosowaniu biopaliw. Produkcji oleju palmowego towarzyszy także szereg zagrożeń natury humanitarnej związanych z niedoborem żywności i niewolniczą pracą na plantacjach palm oleistych. Zwiększaniu areału upraw roślin energetycznych i wzrastającego zapotrzebowania na surowce do produkcji biopaliw towarzyszy znaczący wzrost cen żywności i ograniczenie jej produkcji [27,28]. Jak widać na Rysunku 6 w Stanach zjednoczonych nastąpił gwałtowny wzrost cen kukurydzy związany ściśle z wdrażaniem produkcji biopaliw. Konkurencja upraw roślin energetycznych z roślinami przeznaczonymi na cele spożywcze oraz masowe wykorzystanie roślin spożywczych do produkcji biopaliw spowoduje w konsekwencji gwałtowny wzrost cen żywności i jej deficyt w skali światowej [27,28], co może doprowadzić do problemów natury humanitarnej związanych z brakiem żywności. Należy wyraźnie podkreślić, iż promocja i masowe wykorzystanie biopaliw płynnych powinny być poprzedzone szeregiem rzetelnych badań naukowych i analiz, bez których nie powinny być podejmowane jakiekolwiek decyzje na szczeblu politycznym, gdyż Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 11 issue 3 (2009) 23 nieprzemyślane działania i szereg niewłaściwych decyzji mogą przyczynić się do powstania nieodwracalnych szkód w aspektach ekologicznych, technicznych i społecznych. $/buszel__ 8 7 Przyszłe ceny 6 Biopaliwa i inne czynniki 5 4 Gwałtowny Eksport Redukcja produkcji Redukcja produkcji 3 2 1 0 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Lata Rys. 7. Wzrost cen kukurydzy w Stanach Zjednoczonych w latach 1950-2005 [28]. 6. Biopaliwa syntetyczne Jednym z obiecujących kierunków produkcji biopaliw ciekłych jest produkcja biopaliw syntetycznych, zwanych także BTL (ang. Biomass To Liquid), a jedną z najczęściej podkreślanych zalet tych paliw jest o wiele lepszy bilans energetyczny produkcji. Wiąże się to z tym, że w produkcji biopaliw syntetycznych na paliwo zamieniana jest cała roślina, a nie tylko jej część, jak ma to miejsce w przypadku produkcji paliwa rzepakowego. Stąd między innymi z identycznej powierzchni upraw otrzymuje się 2-5 razy więcej paliwa niż w przypadku produkcji biodiesela. Ponadto w przypadku produkcji biopaliw BTL, zaplecze surowcowe jest praktycznie nieograniczone, gdyż praktycznie można wykorzystać do ich produkcji każdy rodzaj biomasy w tym także szybko rosnące gatunki roślin energetycznych niewymagających dobrych gleb i materiały odpadowe. 7. Wnioski Jak wynika z analiz dokonanych w niniejszym artykule, w Polsce istnieją małe możliwości znaczącego zwiększenia produkcji biopaliw na bazie oleju roślinnego, bez szkody dla funkcjonowania rynku zakładów tłuszczowych. Wiąże się to z tym, że niskie plony rzepaku w polskich warunkach klimatycznych oraz brak większych możliwości rozszerzenia areału upraw rzepaku, nie stwarzają warunków do otrzymania odpowiedniej ilości tego surowca zarówno dla potrzeb zakładów tłuszczowych oraz dla potrzeb produkcji biodiesela. Całkowicie błędne są doniesienia o możliwości wykorzystania ziem odłogowanych, gdyż 24 Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) są to przeważnie ziemie najniższej klasy – nieprzydatne do uprawy tak wymagającej rośliny jak rzepak. Jednak, co należy wyraźnie podkreślić należy podjąć wszelkie działania, aby rozwinąć produkcję biopaliw i ich wykorzystanie w transporcie. Biopaliwa ciekłe są ciągle jednak droższe od paliw ropopochodnych, w związku z tym, aby stały się konkurencyjne w stosunku do paliw otrzymanych z przeróbki ropy naftowej, konieczne jest wprowadzenie odpowiednich regulacji prawnych i ekonomicznych oraz pomocy na szeroką skalę dla producentów biopaliw, poprzez np. wprowadzenie certyfikatów ekologicznych i wprowadzenie odpowiednich ulg podatkowych w tym obniżenie stawek w podatku akcyzowym. Rozwój produkcji i wykorzystania biodiesela na szerszą skalę musi zostać poprzedzony także rzetelnymi badaniami naukowymi w związku z zastrzeżeniami, co do wpływu biokomponentów na pracę silników samochodowych i ich degradację w trakcie przechowywania przez dłuższy okres czasu. Jednak przede wszystkim należy zwrócić uwagę na problemy wycinania lasów tropikalnych pod uprawy roślin oleistych i związane z tym zwiększenie emisji ditlenku węgla do atmosfery, prowadzące do propagacji efektu cieplarnianego oraz niebezpieczeństwa konkurencji roślin energetycznych z uprawami roślin na cele spożywcze i inne aspekty humanitarne. Z uwagi na deficyt biodiesela i brak możliwości znaczącego zwiększenia jego produkcji powinien on być przede wszystkim stosowany w do zasilania silników spalinowych obszarach takich jak parki krajobrazowe, miejscowości uzdrowiskowe czy w centrach dużych miast. Paliw płynnych produkowanych z ropy naftowej nawet w dłuższym horyzoncie czasowym nie da się zastąpić nośnikami energii w postaci biopaliw. Jedynym obiecującym kierunkiem dla Polski – kraju szczególnie obfitego w zasoby węgla kamiennego może być produkcja paliw ciekłych z węgla w procesie jego uwodornienia oraz w przyszłości produkcja wspomnianych wcześniej biopaliw syntetycznych produkowanych na bazie biomasy. Wykonano w ramach prac statutowych AGH WEiP nr 11.11.210.156 LITERATURA: [1]. Campbell C.J., The coming Pertoconsultants (2004) oil crisis, Multi-Science Publishing and [2]. www.e-petrol.pl/index.php/ekoenergia/ (2009) [3]. Kwiatkowski M., Bachniak M., Chachaj K., Lorens J., Efekt cieplarniany – i co dalej? Materiały konferencji pt. „Paliwa i Energia Dziś i Jutro - 2001, Kraków 1213 czerwca 2001”, Wyd. IGSMiE PAN 243-245 (2001) [4]. Jefferson M., Sustainable energy development: performance and prospects. Renewable Energy 31, 571-582 (2006) [5]. Difiglio C., Using advanced technologies to reduce motor vehicle greenhouse gas emissions. Energy Policy 25, 1173-1178 (1997) Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 11 issue 3 (2009) 25 [6]. Szlachta Z., Zasilanie silników wysokoprężnych paliwami rzepakowymi. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa (2002) [7]. Sitnik L.K., Ekopaliwa silnikowe. Wrocławskiej, Wrocław (2004) Oficyna Wydawnicza Politechniki [8]. Kwiatkowski M., Babiarz M., Charakterystyka paliw rzepakowych i analiza ich wpływu na pracę i trwałość silników wysokoprężnych. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego AGH 11, 119-125 (2006) [9]. Biofuels for transportation global potential and implications for sustainable agriculture and energy in the 21st century - Extended Summary - Prepared by the Worldwatch Institute for the German Federal Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection (BMELV), in cooperation with the Agency for Technical Cooperation (GTZ) and the Agency of Renewable Resourcs (FNR) Washington, D.C. (2006) [10]. Demirbas A., Bioenergy, global warming, and environmental impacts. Energy Sources 26, 225-236 (2004) [11]. http://www.ebb-eu.org/stats.php “2007 – 2008 Production statistics show restrained growth in the EU due to market conditions and competition from US B99 imports”. (2008) [12]. Zhang Y., Dub M.A., McLean D.D., Kates M., Biodiesel production from waste cooking oil: 2. Economic assessment and sensitivity analysis. Biores Technol 90, 229-240 (2003) [13]. Demirbas A., Diesel fuel from vegetable oil via transesterification and soap pyrolysis. Energy Sources 24, 835-841 (2002) [14]. Demirbas A., Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical methanol transesterification methods. Progress Energy Combus Sci 31, 466-487 (2005) [15]. Balat M., Biodiesel from vegetable oils via transesterification in supercritical ethanol. Energy Educ Sci Technol 16, 45-52 (2005) [16]. Bala B.K., Studies on biodiesels from transformation of vegetable oils for diesel engines. Energy Edu Sci Technol 15, 1-45 (2005) [17]. Meher L.C., Sagar D.V., Naik S.N., Technical aspects of biodiesel production by transesterification - a review. Renew Sust Energy Rev 10, 248-268 (2006) [18]. Tys J., Piekarski W., Jackowska I., Kaczor A., Zając G., Starobrat P., Technologiczne i ekonomiczne uwarunkowania produkcji biopaliwa z rzepaku, ACTA AGROPHYSICA, Rozprawy i Monografie 99, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie (2003) Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 11 nr 3(2009) 26 [19]. Duda A., Łukasik Z., Skręt I., Kossowicz L., Estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego jako paliwo lub komponent olejów napędowych (cz. 1). Paliwa, oleje i smary w eksploatacji 104, 23-24 (2002) [20]. Nowosielski C., Jak produkuje się biodiesla? Paliwa płynne 3 (2001) [21]. Wiślicki B., Eksploatacja silników Diesla w aspektach ochrony środowiska w Polsce. Paliwa, oleje i smary w eksploatacji 9, 73, 34-38 (2000) [22]. Bocheński C.I., Biodiesel paliwo rolnicze. Wydawnictwo SGGW Warszawa (2003) [23]. Górski W., Ostaszewski W., Wiślicki B., Biodiesel w stodole. Paliwa, oleje i smary w eksploatacji 99-100 (2003) [24]. Shay E.G., Diesel fuel from vegetable oils: status and opportunities. Biomass Bioenergy 4, 227-242 (1993) [25]. Gylling M., The cost of CO2 reduction using Biodiesel (RME). 11th International Rapeseed Congress, 2, 611 (2003) [26]. Kaltschmitt M., Reinhardt G.A., Stelzer T., Life cycle analysis of biofuels under different environmental aspects. Biomass and Bioenergy 12, 121-134 (1997) [27]. Johansson D.J.A., Azar C., A scenario based analysis of land competition between food and bioenergy production In the US. Climatic Change 82, 267-291 (2007) [28]. The Role of Biofuels and Other Factors in Increasing Farm and Food Prices, A Review of Recent Developments with a Focus on Feed Grain Markets and Market Prospects, Written by Keith Collins, Ph.D. (economic advisor, Keith J. Collins LLC) as supporting material for a review conducted by Kraft Foods Global, Inc. of the current situation in farm and food markets (2008)
