Przyszłość biopaliw
Z ogólnoświatowych upraw rolniczych aż 74% przeznacza się na wytwórczość pasz, 18% na produkcję żywności, a tylko 4% na bioenergię. W roku 2050 prawie 70% paliw silnikowych (tj. 30 EJ – ekodżuli) potrzebnych w światowym transporcie lądowym, wodnym oraz powietrznym przypadnie na biopaliwa. W tym horyzoncie czasowym biopaliwa będą w miksie energetycznym gospodarki światowej stanowiły znaczącą pozycję, wyróżniając się w stosunku do innych wysoką gęstością energetyczną. Biodiesel pierwszej generacji, w Europie wytwarzany głównie z rzepaku, nie będzie odgrywał za około 30 lat żadnej roli. Zamiast niego różnorakie rośliny oraz bioodpady będzie się poddawało wariantowo fermentacyjnej przemianie do biometanu oraz tlenowo-parowemu zgazowaniu do gazu syntezowego, którym bywa mieszanina tlenku węgla z wodorem. Tę przetworzy się następnie na katalizatorach żelazowych i/lub kobaltowych metodą syntezy Fischera-Tropscha do syntetycznej ropy.

Pilotowy Choren
Tego typu instalacja pilotowa „Choren”, o mocy 15 000 ton/rok, została przed czteroma laty uruchomiona we Freibergu. Budowę wsparły finansowo koncerny: Shell, Daimler oraz Volkswagen. Zastosowano tu trójstopniowy proces wytwarzania gazu syntezowego, określany pojęciem „Carbo-V-Verfahren”. W pierwszym etapie przeprowadza się pirolizę zrębków drewna, rozdrobnionej słomy i innych rodzajów biomasy w temperaturze 450-500°C. W tej operacji otrzymuje się biokoks oraz mieszaninę gazu i opar węglowodorów. Te ostatnie, w drugim etapie technologicznym, poddaje się tlenowo-parowemu zgazowaniu w temperaturze około 1400°C. W trzeciej operacji, wcześniej wytworzony i następnie zmielony biokoks wdmuchuje się do dolnej strefy tlenowego zgazowania półproduktów i tam przebiega jego przemiana do tlenku węgla (wg reakcji Boudouarda: C + CO2 → 2CO), obniżająca temperaturę reagentów do około 800°C. Tak wytworzony surowy gaz syntezowy przepływa przez wymiennik ciepła i bywa następnie kierowany do instalacji wielostopniowego mycia  – oczyszczania. Stąd przepływa do kompleksu instalacji syntezy ropy wg Fischera-Tropscha i jej przetwórstwa do różnorakich paliw silnikowych, olejów opałowych oraz smarowych. Instalacje syntezy Fischera-Tropscha, przetwarzające węgle kamienne oraz brunatne, jak i gaz ziemny, są znane od okresu między pierwszą a drugą wojną światową. Pierwszy z autorów niniejszego studium uczestniczył w 1950 roku w uruchamianiu polskiej wytwórni syntezy Fischera-Tropscha na terenie Zakładów Chemicznych w Oświęcimiu. Tę instalację – wówczas nieopłacalną – unieruchomiono w 1961 roku, kiedy ropa była tania.

Rośliny i bioodpady na gaz syntezowy
Obecnie czołowe gospodarczo kraje przygotowują się do opracowania i eksploatacyjnego opanowania wysoko wydajnych technologii przetwarzania na wielką skalę różnego rodzaju roślin wraz z bioodpadami do gazu syntezowego dla wytwórni syntezy Fischera-Tropscha. Na terenie Niemiec instytut o nazwie Forschungszentrum Karlsruhe, wspólnie z koncernem Lurgi, opracowały proces o nazwie „BIOLIQ” dla pirolizy różnorakich roślin (zrębków drewna, słomy, siana itp.) w temperaturze około 600 °C do suspensji biokoksu w oleju, którą można następnie poddać tlenowo-parowemu zgazowaniu do gazu syntezowego. Ta instalacja była umieszczana na platformie samochodowej i dzięki temu objeżdża wg ustalonego harmonogramu liczne w regionie składowiska roślin wraz z bioodpadami. Wytwarzaną suspensję oleju z biokoksem przewozi się autocysternami do najbliższej fabryki chemicznej, w której bywa poddawana tlenowo-parowemu zgazowaniu dla – przykładowo – wytwórni syntezy Fischera-Tropscha do produkcji paliw silnikowych. Określona ilość tych objazdowych instalacji pirolizy roślin umożliwia eksploatację relatywnie wielkiej wytwórni syntezy Fischera-Tropscha i w dodatku ze znacznym zyskiem. Ta organizacja zbioru biomasy – przykładowo trawy z poboczy dróg i autostrad, jak i słomy z gospodarstw rolnych czy drewna, głównie z plantacji – umożliwia ekonomicznie udokumentowaną eksploatację wytwórni syntezy Fischera-Tropscha, tak na terenie Niemiec, jak i Polski oraz w wielu innych krajach. W dodatku dysponujemy w naszym kraju nie tylko specjalistycznymi biurami projektów, ale również przedsiębiorstwami dla realizacji tego typu inwestycji. Firmy te wybudowały między innymi Polski Koncern Naftowy ORLEN w Płocku, jak i rafinerię Grupy LOTOS w Gdańsku.

RyS. 1 Rosnąca produkcja biopaliw silnikowych w świecie w latach 2010-2050 (źródło: IEA [2011b]; własne badania)

Więcej przeczytacie w magazynie Chemia Przemysłowa 6/2014