Możliwości wykorzystania destylatów alkoholowych jako paliwa opałowego

• Autorzy: Basiura Maciej , Żyjewska Urszula , Siuda Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.03.05

Warianty tytułu

EN

Possibilities of using alcohol distillates as heating fuel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na szeroko rozumianą czystą energię trwają poszukiwania paliw zeroemisyjnych (niepowodujących zwiększenia ilości gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery). Inicjatywy ograniczenia wykorzystania węgla, podejmowane w Europie i na świecie, skłaniają do zastosowania bioalkoholi jako paliw, a także przewidują wzrost wykorzystania tego rodzaju paliwa. W artykule zaprezentowano technologie produkcji wybranych mieszanin alkoholowych. Opisano sposoby otrzymywania alkoholi metodami tradycyjnymi (fermentacja alkoholowa) z surowców pochodzenia rolniczego, to jest zbóż i roślin bulwiastych. Ponadto scharakteryzowano poszczególne etapy produkcji. Przedstawiono również możliwość wykorzystania surowców odpadowych zawierających kompleks lignocelulozowy do produkcji alkoholu etylowego. Opisano budowę kompleksu lignocelulozowego, etapy produkcji oraz główne problemy procesu wytwarzania etanolu z tego typu surowców. Zwrócono uwagę na trwające poszukiwania metod produkcji alkoholu etylowego w reakcjach chemicznych (np. z wykorzystaniem nanokatalizatorów), w których substratem są gazy cieplarniane (przede wszystkim tlenek węgla(IV)). Przeprowadzono analizę przepisów i obostrzeń prawnych mogących mieć wpływ na możliwość wykorzystania destylatów alkoholowych (bioetanolu, spirytusu, alkoholu etylowego, alkoholu metylowego i ich mieszanin) w celach opałowych. W analizie rozważano przepisy krajowe i unijne, ponieważ Polska jest krajem członkowskim Unii Europejskiej. Ponadto przedstawiono sposoby wykorzystania destylatów alkoholowych (alkoholu etylowego, spirytusu, bioetanolu) jako komponentu mieszanek paliwowych lub samoistnego paliwa. Scharakteryzowano proces spalania wybranych destylatów alkoholowych z uwzględnieniem środków skażających. Zaprezentowano porównanie współczynników emisji zanieczyszczeń w zależności od spalanego paliwa w sektorze gospodarstw domowych. Wyróżniono dwie grupy urządzeń użytku domowego zasilanych paliwem alkoholowym, a w tym momencie dostępnych na rynku dla konsumenta. Opisano ich możliwości oraz ograniczenia zastosowania, funkcjonalności, podano dostępne moce cieplne. We wnioskach podsumowano wyniki przeprowadzonych analiz: metod produkcji destylatów alkoholowych oraz przepisów prawnych (krajowych i unijnych). Ponadto autorzy przewidują rozwój produkcji i wykorzystania alkoholu etylowego w celach opałowych.

EN

Growing demand for widely understood clean energy cause the search for zero-emission fuels (not increasing the amount of greenhouse gases emitted to the atmosphere). Undertaken in Europe and in the world initiatives in limiting the use of coal tend to use bioal- cohols as fuels and predict an increase of usage of this type of fuel. The article presents production technologies of selected alcohol mixtures. Raw materials, particular stages of production were characterized in the article. In addition, the possibility of using waste raw materials containing a lignocellulose complex for the production of ethyl alcohol was also presented. The structure of the lignocellulose complex, production stages and main problems of the ethanol production process from this type of raw materials were described. Attention was drawn to the ongoing research for methods to produce ethyl alcohol in chemical reactions (e.g. by using nanocatalysts), in which greenhouse gases (carbon dioxide) are the substrate. An analysis of regulations and legal restrictions that may affect the possibility of using alcohol distillates (bioethanol, spirit, ethyl alcohol, methyl alcohol and mixtures thereof) for heating purposes was carried out. Since Poland is a member state of the European Union, the analysis considered national and EU regulations. In addition, ways of using alcohol distillates (ethyl alcohol, spirit, bioethanol) as a component for fuel mixtures or spontaneous fuel were presented. The combustion process of selected alcoholic distillates, with or without contaminants, was characterized. Emission factor for different emissions in the household sector depending on burned fuel were presented. Two groups of household appliances powered with alcohol fuel, currently available to consumers on the market, were distinguished. Their possibilities and limitations of use, functionality were described. In conclusions, the results of the analyses methods of alcoholic distillate production and legal provisions (national and EU) were summarized. In addition, the authors predict the positive impact of the production and usage of ethyl alcohol for heating purposes.

Słowa kluczowe

PL

alkohol; paliwo zeroemisyjne; biopaliwo opałowe

EN

alcohol; zero-emission fuel; biofuel

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 3
• Strony: 186--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Basiura Maciej

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Żyjewska Urszula

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Siuda Tomasz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Benka-Coker M., Tadele W., Milano A., Getaneh D., Stokes H., 2018. A case study of the ethanol CleanCook stove intervention and potential scale-up in Ethiopia. Energy for Sustainable Development, 46: 53–64. DOI: 10.1016/j.esd.2018.06.009.
• Biernacka P., 2012. Metody kompleksowej analizy składu produktów ubocznych procesu fermentacji alkoholowej w półproduktach i produktach spirytusowych. Rozprawa doktorska. Politechnika Gdańska, Gdańsk.
• Danek B., 2015. Biopaliwo o zawartości 20÷25% (V/V) etanolu, wybrane właściwości fizykochemiczne. Nafta-Gaz, 4: 223–229.
• Encyklopedia PWN. <https://encyklopedia.pwn.pl> (dostęp: wrzesień 2019).
• European Commission, 2015. Study on alcohol-powered flueless fireplace combustion and its effects on indoor air quality, Final Report. DOI: 10.2818/457904.
• Gogolewski M., 1962. Technologia chemiczna ogólna. Część II. Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Warszawa.
• Holewa J., Kukulska-Zając E., Pęgielska M., 2012. Analiza możliwości wprowadzania biogazu do sieci przesyłowej. Nafta-Gaz, 8: 523–529.
• Leja K., Lewandowicz G., Grajek W., 2009. Produkcja bioetanolu z surowców celulozowych. Biotechnologia, 4(87): 88–101.
• Lewicki P. (red.), 2017. Inżynieria procesowa i aparatura przemysłu spożywczego. WNT, Warszawa.
• Lovter, Pierwsza międzynarodowa gazeta o biokominkach. <http://biokominek.org> (dostęp: wrzesień 2019).
• Pałuchowska M., Stępień Z., 2017. Oceny paliw etanolowych w testach silnikowych i eksploatacyjnych. Nafta-Gaz, 2: 97–104. DOI:10.18668/NG.2017.02.04.
• Paszkowski M., Rautenstrauch S., 1961. Chemia organiczna. WNT, Warszawa.
• Piskowska-Wasiak J., 2018. Możliwości komplementarnego wykorzystania gazu ziemnego i odnawialnych źródeł energii. Nafta-Gaz, 4: 290–297. DOI: 10.18668/NG.2018.04.053.
• Rogowska D., 2018. Produkcja biopaliw jako element gospodarki o obiegu zamkniętym. Nafta-Gaz, 2: 156–163. DOI:10.18668/NG.2018.02.10.
• Rondinone A., 2016. Nano-spike Catalysts Convert Carbon Dioxide Directly into Ethanol. <https://www.ornl.gov/news/nano-spike-catalystsconvert-carbon-dioxide-directly-ethanol> (dostęp: wrzesień 2019).
• Siuda T., Wojtowicz R., 2016. Badania możliwości współspalania biogazu rolniczego i LNG lub LPG w urządzeniach użytku domowego oraz w urządzeniach do zastosowań przemysłowych. Nafta-Gaz, 9: 747–754. DOI: 10.18668/NG.2016.09.10.
• Song Y., Peng R., Hensley D.K., Bonnesen P.V., Liang L., Wu Z., Meyer III H.M., Chi M., Ma Ch., Sumpter B.G., Rondinone A.J., 2016.
• High-Selectivity Electrochemical Conversion of CO2 to Ethanol using a Copper Nanoparticle/N-Doped Graphene Electrode. Chemistry Select, 1: 605-6061. DOI: 10.1002/slct.201601169.
• Takama T., Lambe F., Johnson F., Arvidson A., Atanassov B., Debebe M., Nilsson L., Tella P., Tsephel S., 2011. Will African Consumers Buy Cleaner Fuels and Stoves? Research Report, Stockholm Environment Institute, Stockholm. <http://www.projectgaia.com/wpcontent/uploads/2014/02/SEI-Will-African-Consumers-Buy-Cleaner-Fuels-and-Stoves-new.pdf> (dostęp: październik 2019).
• Wojtowicz R., 2014. Współspalanie biogazu rolniczego i LNG lub LPG jako alternatywa dla zatłaczaniu biogazu do sieci. Praca statutowa nr 0013/GU/14, Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, Kraków.
• Zyśk J., Suwała W. (red.), 2017. Skrypt z zakresu energetyki, ochrony powietrza i emisji z pojazdów. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw.
• Żółty M., Sacha D., 2018. Influence of E85 ethanol fuel composition on engine oil properties. Nafta-Gaz, 4: 308–318. DOI:10.18668/NG.2018.04.07.
• Żółty M., Stępień Z., 2016. Paliwa etanolowe w zastosowaniu do silników o zapłonie iskrowym. Nafta-Gaz, 9: 761–769. DOI:10.18668/NG.2016.09.12.
• Akty prawne i normatywne
• PN-EN 16647:2015 Kominki na paliwa ciekłe. Urządzenia dekoracyjne wytwarzające płomień przy wykorzystaniu alkoholu na bazie paliwa w postaci żelu. Zastosowanie w prywatnych gospodarstwach domowych.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 29 stycznia 2013 r. w sprawie ograniczeń produkcji, obrotu lub stosowania substancji i mieszanin niebezpiecznych lub stwarzających zagrożenie oraz wprowadzania do obrotu lub stosowania wyrobów zawierających takie substancje lub mieszaniny (t.j. Dz.U. z 2013 r. poz. 180 z późn. zm.).
• Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 25 czerwca 2008 r. w sprawie środków dopuszczonych do skażania alkoholu etylowego (t.j. Dz.U. z 2008 r. Nr 120, poz. 776 z późn. zm.).
• Rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 18 grudnia 2006 r. w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH) i utworzenia Europejskiej Agencji Chemikaliów, zmieniające dyrektywę 1999/45/WE oraz uchylające rozporządzenie Rady (EWG) nr 793/93 i rozporządzenie Komisji (WE) nr 1488/94, jak również dyrektywę Rady 76/769/EWG i dyrektywy Komisji 91/155/EWG, 93/67/EWG, 93/105/WE i 2000/21/WE (Tekst mający znaczenie dla EOG).
• Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych (t.j. Dz.U. z 2018 r. poz. 317 z późn. zm.).
• Ustawa z dnia 15 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (t.j. Dz.U. z 2015 r. poz. 478 z późn. zm.).
• Ustawa z dnia 2 marca 2001 r. o wyrobie alkoholu etylowego oraz wytwarzaniu wyrobów tytoniowych (t.j. Dz.U. z 2001 r. Nr 31, poz. 353 z późn. zm.).
• Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. – Prawo energetyczne (t.j. Dz.U. z 1997 r. Nr 54, poz. 348 z późn. zm.).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).