biocombustibili_1_2

Domeniu de master: INGINERIE CHIMICAProgram de studiu: BIOCOMBUSTIBILI, BIORAFINARII SI TEHNOLOGII CONEXEDisciplina: Biocombustibili, tehnologii Anul I semestrul 1Conf.dr.ing. Petre CHIPURICIAdresa de contact: Campus POLIZU, Corp A, etaj 2E-mail: [email protected]: 021 402 2706

.utilizarea uleiurilor vegetale in calitate de combustibil pentru motoare poate fi insignifianta astazi, dar astfel de uleiuri pot deveni, in timp, la fel de importante ca si produsele petroliere si gudroanele de carbune din ziua de azi si ar contribui considerabil la dezvoltarea agriculturii tarilor care il vor folosi Rudolf Diesel (1858-1913)Biocombustibili.

Domeniul acoperit de specializare

Cuprins 1. Notiuni generale. Materii prime pentru obtinerea biocombustibililor2. Biocombustibili de prima generatie2.1. Clasificarea biocombustibililor 2.2. Biodieselul alternativa a combustibililor auto din surse epuizabile cerinte de calitate 2.3. Fabricarea biodieselului 2.3.1. Uleiuri vegetale utilizate drept combustibili2.3.2. Transesterificarea catalitica2.3.3. Transesterificarea necatalitica in conditii supercritice2.4. Bioetanol prin procese de hidroliza si fermentatie3. Biocombustibili de generatia a doua4. Impactul utilizarii biocombustibililor asupra mediului inconjurator5. Produse secundare rezultate din procesele de obtinere a biocombustibililor directii de valorificare

BibliografieA. Demirbas Biofuels: A Realistic Fuel Alternative for Diesel Engines, Springer-Verlag London Limited, 2008G. Knothe, J.V. Gerpen, J. Krahal The Biodiesel Handbook, AOCS Press, 2005D. Rutz, R. Janssen BioFuel Technology Handbook, WIP Renewable Energies, 2007Gh. Hubca, A. Lupu Biocombustibili: biodiesel, bioetanol, sun diesel,biobutanol, biometanol, bioaditivi pentru benzina Ed. Matrix Rom, 2013A.A. Vertes, N. Qureshi, H. P. Blaschek, H. Yukawa - Biomass to Biofuels:Strategies for Global Industries, John Wiley & Sons, Ltd, 2010Sunggyu Lee and Y. T. Shah - Biofuels and Bioenergy, Processes and Technologies, CRC Press, Taylor & Francis Group, FL, 2013Graeme M. Walker - Bioethanol:Science and technology of fuel alcohol, Graeme M. Walker & Ventus Publishing ApS, 2010

I. Notiuni generale. Materii prime pentru obtinerea biocombustibililorCombustibilii sunt utilizai pentru producerea de energie. Cea mai mare parte dintre ei sunt de origine organic. Acetia sunt capabili sa ard cu vitez mic n contact cu oxigenul din aer, cu formare de dioxid de carbon i ap i dezvoltare de cldura ce poate fi folosit ca atare sau convertit n energie mecanic sau electric.

Provocri legislative in UE

Legislatie nationala si europeana

Directiva 2009/28/CE a Parlamentului European i a Consiliului din 23 aprilie 2009 privind promovarea utilizrii energiei din surse regenerabile, de modificare i ulterior de abrogare a Directivelor 2001/77/CE i 2003/30/CEArt. 1 Obiectul i domeniul de aplicarePrezenta directiv stabilete un cadru comun pentru promovarea energiei din surse regenerabile.Aceasta stabilete obiective naionale obligatorii privind ponderea global a energiei din surse regenerabile n cadrul consumului final brut de energie i ponderea energiei din surse regenerabile utilizat n transporturi. Directiva definete normele referitoare la transferurile statistice ntre statele membre, la proiectele comune ntre statele membre i cu ri tere, la garaniile de origine, la procedurile administrative, la informare i formare i la accesul energiei din surse regenerabile la reeaua de energie electric. Prezenta directiv stabilete criteriile de durabilitate pentru biocarburani i biolichide.

NOTIUNI GENERALE

Consiliul European a reafirmat angajamentul Comunitii fa de dezvoltarea la scar comunitar a energiei din surse regenerabile dup anul 2010. Acesta a aprobat un obiectiv obligatoriu constnd ntr-o pondere a energiei din surse regenerabile de 20 % din ntregul consum de energie la nivel comunitar pn n anul 2020 i un obiectiv minim obligatoriu de 10 %, ce trebuie atins de toate statele membre n ceea ce privete ponderea biocarburanilor n consumul de benzin i motorin n transporturi pn n anul 2020, introducerea acestuia urmnd s se fac ntr-un mod rentabil. Consiliul European a afirmat c este adecvat ca obiectivul privind biocarburanii s aib caracter obligatoriu, sub rezerva durabilitii produciei, a disponibilitii comerciale a biocarburanilor de a doua generaie i a modificrii, n sensul permiterii unor niveluri corespunztoare de amestecuri, a Directivei 98/70/CE a Parlamentului European i a Consiliului din 13 octombrie 1998 privind calitatea benzinei i a motorinei.

COMBUSTIBILI NOTIUNI GENERALE

Art.2. Definiii

n cadrul Directivei 2008/29/CE, se aplic definiiile din Directiva 2003/54/CE.De asemenea, se aplic definiiile urmtoare:

(a) "energie din surse regenerabile" nseamn energie din surse regenerabile nefosile, respectiv eolian, solar, aerotermal, geotermal, hidrotermal i energia oceanelor, energia hidroelectric, biomas, gaz de fermentare a deeurilor, gaz provenit din instalaiile de epurare a apelor uzate i biogaz;(b) "energie aerotermal" nseamn energie stocat sub form de cldur n aerul ambiental;(c) "energie geotermal" nseamn energia stocat sub form de cldur sub stratul solid al suprafeei terestre;(d) "energie hidrotermal" nseamn energia stocat sub form de cldur n apele de suprafa;(e) "biomas" nseamn fraciunea biodegradabil a produselor, deeurilor i reziduurilor de origine biologic din agricultur (inclusiv substane vegetale i animale), silvicultur i industriile conexe, inclusiv pescuitul i acvacultura, precum i fraciunea biodegradabil a deeurilor industriale i municipale;(f) "consum final brut de energie" nseamn produse energetice furnizate n scopuri energetice industriei, transporturilor, sectorului casnic, serviciilor, inclusiv serviciilor publice, agriculturii, silviculturii i pescuitului, inclusiv consumul de energie electric i termic din sectorul de producere a energiei electrice i termice, precum i pierderile de energie electric i termic din distribuie i transport;


(g) "nclzire centralizat sau rcire centralizat" nseamn distribuia de energie termic sub form de abur, ap fierbinte sau lichide rcite, de la o surs central de producie, printr-o reea, ctre mai multe cldiri sau locaii, n scopul utilizrii acesteia pentru nclzirea sau rcirea spaiilor sau n procese de nclzire sau rcire;(h) "biolichide" nseamn combustibil lichid produs din biomas utilizat n scopuri energetice altele dect pentru transport, inclusiv pentru energie electric, energie destinat nclzirii i rcirii;(i) "biocarburani" nseamn combustibil lichid sau gazos pentru transport, produs din biomas;(j) "garanie de origine" nseamn un document electronic care are funcia unic de a furniza unui consumator final dovada c o pondere sau o cantitate de energie dat a fost produs din surse regenerabile, n conformitate cu articolul 3 alineatul (6) din Directiva 2003/54/CE;(k) "schem de sprijin" nseamn orice instrument, schem sau mecanism aplicat de un stat membru sau de un grup de state membre, care promoveaz utilizarea energiei din surse regenerabile prin reducerea costurilor acestei energii, prin creterea preului la care aceasta poate fi vndut sau prin mrirea, prin intermediul unor obligaii referitoare la energia regenerabil sau n alt mod, a volumului achiziionat de acest tip de energie; acesta include, dar nu se limiteaz la ajutoare pentru investiii, scutiri sau reduceri de impozite, rambursri de taxe, scheme de sprijin privind obligaia referitoare la energia din surse regenerabile, inclusiv cele care utilizeaz certificate verzi, i scheme de sprijin direct al preurilor, inclusiv tarife fixe i bonus;(l) "obligaie referitoare la energia regenerabil" nseamn o schem de sprijin naional care impune productorilor de energie s includ n producia lor o anumit proporie de energie din surse regenerabile, care impune furnizorilor de energie s includ n furnizarea de energie o anumit proporie de energie din surse regenerabile sau care impune consumatorilor de energie s includ n consumul lor o anumit proporie de energie din surse regenerabile. Sunt incluse scheme n cadrul crora astfel de cerine pot fi ndeplinite prin utilizarea


Art.3. Obiective naionale globale obligatorii i msuri privind utilizarea energiei din surse regenerabile(1) Fiecare stat membru se asigur c ponderea energiei obinut din surse regenerabile, calculat n conformitate cu articolele 5-11, n cadrul consumului final brut de energie n 2020 reprezint cel puin obiectivul su naional pentru ponderea de energie obinut din surse regenerabile n anul respectiv, conform celor prevzute n coloana a treia din tabelul de la anexa I partea A. Aceste obiective naionale globale obligatorii sunt conforme cu obiectivul privind ponderea de cel puin 20 % de energie din surse regenerabile n consumul final brut de energie din Comunitate n 2020. Pentru a realiza mai uor obiectivele prevzute n prezentul articol, fiecare stat membru promoveaz i ncurajeaz eficiena energetic i economia de energie.(2) Statele membre introduc msuri destinate n mod efectiv s asigure c ponderea de energie din surse regenerabile este egal sau mai mare dect se arat n traiectoria orientativ stabilit n anexa I partea B.(3) n vederea ndeplinirii obiectivelor stabilite la alineatele (1) i (2) din prezentul articol statele membre pot aplica printre altele urmtoarele msuri:(a) scheme de sprijin;(b) msuri de cooperare ntre diferite state membre i cu ri tere n vederea ndeplinirii obiectivelor naionale globale n conformitate cu articolele 5-11.


HOTRRE - pentru modificarea i completarea Hotrrii Guvernului nr.1844/2005 privind promovarea utilizrii biocarburanilor i a altor carburani regenerabili pentru transport

Art.I - Hotrrea Guvernului nr. 1844/2005 privind promovarea utilizrii biocarburanilor i a altor carburani regenerabili pentru transport publicat n Monitorul Oficial al Romniei, Partea I, nr.44 din 18 ianuarie 2006, se modific i se completeaz dup cum urmeaz: 1. Litera b) a articolului 2, se modific i va avea urmtorul cuprins: Art.2.b) biomas - nseamn fraciunea biodegradabil a produselor, deeurilor i reziduurilor de origine biologic din agricultur, inclusiv substane vegetale i animale, silvicultur i industriile conexe, inclusiv pescuitul i acvacultur, precum i fraciunea biodegradabil a deeurilor industriale i municipale. 2. Dup litera d) a articolului 2 se introduce o nou liter, litera e) cu urmtorul cuprins: Art.2.e) introducere pe pia aciune de a face disponibil pentru prima dat, contra cost sau gratuit, un produs n vederea distribuirii i/sau a utilizrii. 3. La alineatul (1) al articolului 4 se introduce litera c) cu urmtorul cuprins : c) minimum 10%, calculat pe baza coninutului energetic al tuturor tipurilor de benzin i motorin utilizate n transport, introduse pe pia pn la data de 31 decembrie 2020.

4. Alineatul (1) al articolului 41 se modific i se completeaz i va avea urmtorul cuprins: Art.41 (1) Pentru realizarea obiectivului prevzut n art.4 alin.(1) lit.c) furnizorii de carburani introduc pe pia numai amestec de biocarburani i carburani convenionali derivate ale uleiurilor minerale dup cum urmeaz: e) de la data de 1 ianuarie 2011 motorina cu un coninut de biocarburant de minimum 5% n volum; f) de la data de 1 ianuarie 2013 motorina cu un coninut de biocarburant de minimum 7% n volum; g) de la data de 1 ianuarie 2011 benzina cu un coninut de biocarburant de minimum 5% n volum; h) de la data de 1 ianuarie 2013 benzina cu un coninut de biocarburant de minimum 7% n volum; i) de la data de 1 ianuarie 2017 benzina cu un coninut de biocarburant de minimum 9% n volum; j) de la data de 1 ianuarie 2018 benzina cu un coninut de biocarburant de minimum 10% n volum;

5. Dup articolul 41 se introduce un nou articol, art. 42 cu urmtorul cuprins: Art. 42(1) Biocarburanii pot fi introdui pe pia numai dac ndeplinesc urmatoarele condiii : a) sunt produi din materii prime, provenite dintr-o zon agricol aUniunii Europene, deinute prin tehnologii care respect bunele condiii agricole i de mediu conform Ordinului ministrului agriculturii i dezvoltrii rurale nr.30/147/2010; b) conduc la o reducere de minimum 35% a emisiei de CO2 pe durata ciclului de via, fa de carburanii convenionali; c) satisfac specificaiile tehnice impuse de Uniunea European innd cont de prevederile reglementrilor sociale i de mediu. (2) Informaiile privind ndeplinirea condiiilor prevzute la alin.(1), sunt furnizate de operatorii economici care introduc pe pia biocarburani i sunt raportate Ministerului Economiei, Comerului i Mediului de Afaceri o dat pe an, pn n data de 25 ianuarie anul urmator. (3) Forma i coninutul de raportare se stabilesc prin ordin al ministrului economiei, comerului i mediului de afaceri, n termen de 60 de zile de la data publicrii n Monitorul Oficial al Romaniei, Partea I, a prezentei hotrri. (4) Operatorii economici care introduc pe pia amestec de biocarburani i carburani convenionali, sunt obligai s se asigure c biocarburanii utilizai ndeplinesc cerinele prevzute la alin.(1).

Clasificare 1. dupa starea de agregare: solizilichizigazoi 2. dup provenien: Neregenerabili (fosili):petrol, gaze naturale, carbune clasici: benzina, diesel, kerosen, pacura etc. alternativi: GPL, GNC, hidrogenRegenerabili: biodiesel, bioetanol, biohidrogen etc; 3. dup mod de preparare: naturali sau sintetici; 4. dup destinaie:energetici, pentru motoare cu ardere interna, pentru aviaie, casnici.


Termenul de combustibili fosili se refer la o gama de minereuri organice extrase din scoara terestr. Elementele chimice principale din acetia sunt carbonul i hidrogenul, raportul lor atomic fiind diferit pentru fiecare tip de combustibil. n afar de compui chimici organici ce conin carbon i hidrogen mai pot exista i compusi organici ce contin i alte elemente (S, N, O, etc.) dar i compusi anorganici. Fiecare nume generic de minereu organic cuprinde mai multe tipuri de produse cu proprieti uor diferite.La nceputul erei industriale (sec. XIX) nimeni nu i punea problema c utilizarea combustibililor fosili poate afecta mediul nconjurtor. La ora actual este necesar utilizarea unui sistem energetic care s poat asigura un standard ridicat de via ntregii planete fr a produce ns dezechilibre de mediu.Utilizarea combustibilior fosili a determinat poluarea important a atmosferei prin apariia fenomenelor de smog, ploi acide i cretere a concentratiei de CO2.


Crbunele este utilizat n primul rnd drept combustibil i ntr-o mai mic msur ca surs de produse chimice. Pn n anii 1950 crbunele a fost principala surs de compui organici, apoi a devenit mult mai economic s se obin acestea din petrol i gaze naturale. Datorita abundentei, distribuiei geografice uniforme i preului sczut i stabil crbunele rmne un combustibil important utilizat ndeosebi n producerea de energie termic i electric. Limitrile care se impun utilizrii crbunilor sunt determinate de emisiile de poluani (SO2 i NOx) precum i de emisiile mai mari de CO2 comparativ cu ali combustibili.Tabel 2 Emisiile de CO2 generate de combustibilii fosili Pna la mijlocul anilor 1990 au fost rezolvate tehnologic problemele legate de emisiile poluante de SO2, NOx i particule, iar dup semnarea protocolului de la Kyoto din 1997 atenia s-a ndreptat ctre emisiile de CO2. inta declarat a comunitii tiintifice este ca in anii 2050 s fie funcionale doar centrale termice ce ard combustibili fosili dar care nu emit CO2 in atmosfer. COMBUSTIBILI NOTIUNI GENERALE

Gazele naturale sunt un amestec de hidrocarburi uoare (n care predomin metanul) cu ali componeni, ce sunt prezeni de obicei doar n concentraii mici (CO2, H2S, N2, He, etc.).In ultimii ani s-au descoperit rezerve noi de gaze naturale ndeosebi n subsolul mrilor i oceanelor ceea ce a fcut ca durata de via a acestor rezerve s creasc considerabil.Dei gazele naturale sunt o materie prim esenial pentru industria chimic (surs principal pentru H2, gaz de sintez, amoniac, etc.) utilizarea lor drept combustibil energetic este n cretere deoarece centralele pe gaz sunt mai puin poluante dect cele pe crbune sau pe pcura


Combustibilii petrolieri cuprind combustibili energetici (pcura, cocs de petrol), combustibili auto (GPL, benzin, motorin), combustibili de aviaie (benzina aviaie, petrol reactor), combustibili casnici (aragaz, petrol lampant), etc.Titeiul este principala sursa energetica mondiala, dar ponderea sa este n scdere de la 46.1% n 1973 la 34% n 2007. Pentru perioada 2008-2014 se ateapt totui o cretere anual a produciei mondiale de iei cu 0.6% .ieiul este un amestec foarte complex de hidrocarburi (parafine, naftene i aromate) i compusi organici ce conin S, N i O (

TITEIUL SURSA DE ENERGIE

Situatia actuala:

Titeiul, crbunii si gazele naturale reprezint cca 86% din totalul energiei combusibililor fosili. Petrolul continu s rmn sursa major de energie n lume. Rezervele mondiale de titei ajung pentru a fi exploatate la productia actual cca 41 ani desi, n 1973 datele publicate estimau c titeiul va ajunge numai 30 ani; Cererea mondial de energie primar este acoperit de gaze naturale, petrol, crbune, energie hidroelectric, energie nuclear si, n mic msur, de alte energii (eolian, solar etc.); Ponderea altor surse de energie dect combustibilii fosili este limitat si restrictionat din diferite motive. Astfel:a. energia hidroelectrica este limitata de numarul redus de amenajari posibile;b. energia nuclear este limitata de problemele determinate de depozitarea deseurilor nucleare si de gestionarea centralelor inchise (durata de functionare a unei centrale atomoelectrice este limitata la ~ 40 de ani);c. celulele solare ar ocupa suprafete uriase ;d. centralele eoliene nu sunt rentabile;e. biocombustibiliii sunt competitiv doar la un pret al titeiului destul de ridicat.


Productia mondiala de titei si gaze

Termenul de rezerve desemneaz cantittile de resurse (titei, carbune, gaze, combustibil nuclear) care pot fi produse cu mijloace tehnice actuale de investigare si n conditiile economice de moment.Extractia titeiului din zcmnt, indiferent c se face de pe continent (onshore) sau utiliznd platforme marine (offshore) are la baz aceleasi metode: prin presiune proprie, prin pompare, antrenare cu gaze etc. n general, prin metode conventionale (recuperare primar) cantitatea de titei extras reprezint doar cca 20 30% din cantitatea de titei existent n zcmnt. COMBUSTIBILI NOTIUNI GENERALE

Global Refining Capacity as of 2011


Tendinte n fabricarea si comercializarea combustibililor

Evolutia mondial privind fabricarea produsele petroliere arat o crestere continu a consumului de combustibili, n special a motorinelor si a combustibililor de tip turboreactor, acestea reprezentnd la sfrsitul anului 2000 peste 16% din cantitatea de titei prelucrat fat de circa 7% n 1973. Cerintele de benzine n aceast perioad au crescut cu circa 16%, n timp ce cerintele de combustibilii grei au sczut de la 33% la circa 16%.Aceste modificri structurale au avut loc n conditiile unei cresteri foarte lente a cantittii de titei prelucrat (0,3% n anii 1980 1990). n prezent, dar mai ales n viitor, fabricarea si comercializarea combustibililor de motoare sunt puternic influentate de presiunile datorate protectiei mediului si de cresterea performantelor motoarelor. COMBUSTIBILI NOTIUNI GENERALE

biocombustibili_1_2

Documents