Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov ES
Predmet: Chémia
Trieda: II.A
Školský rok : 2015/2016
ROČNÍKOVÁ PRÁCA
Biomasa
konzultant:
Mgr. Anna Demčáková autor :
Sarah Belejová
Prešov
ročník štúdia : druhý
Meno a priezvisko žiaka: Sarah Belejová Predmet: Chémia Konzultant: Mgr. Anna Demčáková Trieda: II.A Školský rok : 2015/2016 ____________________________________________________________________________
Biomasa
_________________________________________ Dátum odovzdania práce: ..................................................................... Dátum prezentácie – obhajoby: ............................................................ Celkové hodnotenie práce komisiou: .................................................... Členovia komisie: .....................................................................
....................................................................
.....................................................................
Čestné vyhlásenie Vyhlasujem, že celú ročníkovú prácu na tému „Biomasa“ som vypracoval/a samostatne, s
použitím uvedenej literatúry. Som si vedomý zákonných dôsledkov, ak v nej uvedené údaje
nie sú pravdivé.
Prešov, 29.apríla 2016
.......................................... vlastnoručný podpis
Poďakovanie
Ďakujem konzultantke tejto práce Mgr. Anne Demčákovej za poskytnuté rady, a takisto
by som sa chcela poďakovať RNDr. Silvii Dolinskej, PhD. a Ústavu geotechniky SAV
v Košiciach, za usmernenie, pomoc a možnosť realizovať časť mojej práce na pôde ich
ústavu.
ABSTRAKT Belejová, Sarah:Biomasa.- Evanjelická spojená škola v Prešove.
Organizačná zložka : Evanjelické kolegiálne gymnázium.
Konzultant ročníkovej práce: Mgr. Anna Demčáková.- Prešov (ESŠ-EKG), 2016, 26
strán.
Cieľom ročníkovej práce bolo charakterizovať biomasu ako obnoviteľný zdroj energie,
bližšie priblížiť jej spracovanie, silné stránky, jej význam a možnosti využitia na
Slovenku. Praktická časť práce je zameraná na proces extrakcie biomasy výliskov repky
olejnej. Práca je rozdelená do piatich kapitol. Úvodná kapitola všeobecne charakterizuje
biomasu, nasledujúca hovorí o jej premene na energiu. V ďalšej kapitole sa zameriavame
na silné stránky biomasy. Následne opisujeme možnosti využitia biomasy na Slovensku.
Záverečná kapitola je praktická časť kde je stručne opísaný proces mikrovlnnej extrakcie
biomasy z výliskov repky olejnej, krátky opis využitia mikrovlnnej energie pri spracovaní
biomasy a charakteristika mastných kyselín ktoré získaný extrakt obsahuje.
Kľúčové slová: biomasa, obnoviteľný zdroj energie, extrakcia, význam, spracovanie,
energia, využitie
Úvod
Biomasa je prvý zdroj energie, ktorý začal človek využívať. Drevo, suchá tráva a
tŕstie boli pravdepodobne prvými zdrojmi energie a teplo jej prvou formou, ktorú človek
najskôr náhodne a postupne aj systematicky začal ovládať vo svoj prospech. Postupne ju
síce čiastočne začala nahradzovať fosílna forma biomasy (predovšetkým uhlie, plyn a
ropa), stále však tvorí v niektorých krajinách základný zdroj energie. Cieľom práce bolo
priblížiť tento obnoviteľný zdroj energie a poukázať na možnosti jeho využitia. Úvodná
kapitola všeobecne charakterizuje biomasu, nasledujúca hovorí o jej premene na energiu.
V ďalšej kapitole sa zameriavame na silné stránky biomasy. Následne opisujeme
možnosti využitia biomasy na Slovensku. Záverečná kapitola je praktická časť, kde je
stručne opísaný proces mikrovlnnej extrakcie biomasy z výliskov repky olejnej, krátky
opis využitia mikrovlnnej energie pri spracovaní biomasy a charakteristika mastných
kyselín, ktoré získaný extrakt obsahuje.
Túto tému sme si vybrali z viacerých dôvodov. Jedným z nich bol náš záujem
o problematiku neobnoviteľných zdrojov energie. Je všeobecne známe, že neobnoviteľné
zdroje energie, akými sú napríklad fosílne palivá, sa míňajú, a že o niekoľko rokov ich
zásoby nebudú dostačujúce. Preto sme sa chceli dozvedieť viac o tom, aké možnosti nám
v rámci energetiky ponúka biomasa, aké sú jej výhody a nevýhody a aký je jej potenciál
v globálnej, ale aj lokálnej sfére. Bližšie sme sa zameriavali aj na spracovanie biomasy
a jeho vplyv na atmosféru. Zaujímalo nás tiež, čo všetko patrí pod všeobecný pojem
biomasa, aké odvetvia tam nachádzame a ktorý druh biomasy je energeticky
najvýhodnejší a najčastejšie využívaný.
Metodika práce a zdroje informácií
Pri zostavovaní ročníkovej práce sme využili viacero metód. Zameriavali sme sa
hlavne na štúdium odbornej literatúry, následne sme vyhľadávali internetové zdroje. Pri
informáciách získavaných z internetu sme si dávali pozor, aby informácie boli dôveryhodné
a kvalitne podložené. Väčšinu materiálov k ročníkovej práci tvoria podklady, literatúra
a dokumenty poskytnuté Ústavom geotechniky SAV v Košiciach, kde bola časť uvedenej
práce aj realizovaná. Informácie z kníh mali dostatočnú váhu na vytvorenie tejto ročníkovej
práce. Zoznam bibliografický odkazov je uvedený za záverom práce.
Obsah
Metodika práce a zdroje informácií .......................................................................................... 7
Obsah ........................................................................................................................................... 8
1 Biomasa ................................................................................................................................ 9
1.1 Základné členenie biomasy ............................................................................................. 10
1.2 Zdroje biomasy ................................................................................................................. 10
1.3 Plodiny vhodné na výrobu biomasy .................................................................................. 11
2 Premena biomasy na energiu ................................................................................................ 13
2.1 Termochemické spracovanie ............................................................................................. 13
2.1.1 Priame spaľovanie ...................................................................................................... 13
2.1.2 Splyňovanie biomasy ................................................................................................. 14
3 Silné stránky biomasy ............................................................................................................ 15
3.1 Význam biomasy ako energetického zroja ....................................................................... 16
4 Možnosti využitia biomasy na Slovenku .............................................................................. 17
4.1 potenciál využitia biomasy na Slovensku ......................................................................... 17
4.2 Riziká pri využívaní biomasy ............................................................................................ 18
4.2.1 Bariéry pre intenzívnejšie využitie biomasy na Slovensku ........................................ 19
4.3 Zhrnutie potenciálu a využitia ....................................................................................... 19
5 Experimentálna časť .............................................................................................................. 21
5.1 Postup a materiál ............................................................................................................... 21
5.1.1 Využitie mikrovlnnej energie pri spracovaní biomasy .............................................. 22
5.2 Výsledky ........................................................................................................................... 22
5.3 Mastné kyseliny ................................................................................................................ 23
5.3.1 Kyselina palmitová..................................................................................................... 23
5.3.2 Kyselina stearová ....................................................................................................... 23
5.3.3 Kyselina olejová ......................................................................................................... 23
Záver práce ................................................................................................................................ 25
Zoznam bibliografických odkazov ........................................................................................... 26
Knižné zdroje: ..................................................................................................................... 26
Elektronické zdroje: ............................................................................................................ 26
1 Biomasa
Biomasou nazývame všetku organickú hmotu, ktorá vznikla pomocou fotosyntézy
alebo hmotu domáceho pôvodu. Vznikla na princípe konzervovania slnečnej energie do
chemických väzieb, ktorú vďaka fotosyntéze rastliny premenili na organickú hmotu.
Týmto pojmom je často označovaná rastlinná biomasa využiteľná na energetické účely
ako obnoviteľný zdroj energie. Vyznačuje sa vysokou výhrevnosťou, nízkou
popolnatosťou a neobsahuje síru. Z hľadiska emisií sa biomasa považuje za neutrálne
palivo, nakoľko pri jej spaľovaní sa uvoľní iba toľko CO2, koľko rastlina počas svojho
rastu prijala.1 Pri spaľovaní biomasy opätovne získavame energiu uskladnenú v
chemických väzbách, ktorá je následne premenená na užitočnú formu energie, akou je
tepelná, elektrická energia alebo pohonné hmoty pre motorové vozidlá. Kedže biomasa
je látkou rastlinného pôvodu, je v každom čase využiteľným, skladovania schopným a
užitočným negeneratívnym nosičom energie. Veľkou výhodou biomasy je fakt, že je
domácim palivom, a teda môže prispieť k riešeniu ekonomicko-sociálnej situácie v
znevýhodnených regiónoch Slovenska. Prostriedky na výrobu tepla zostanú v regióne, a
tým jej využívanie pomáha aj pri riešení nezamestanosti. Biomasa v podobe drevných či
poľnohospodárskych odpadov a špeciálne pestovaných energetických rastlín predstavuje
vo svetovej i našej energetike perspektívny primárny zdroj energie. V blízkej budúcnosti
možno predpokladať výrazné zväčšenie jej podielu na energetickom trhu.
___________________________________________________________________________________
1 VITÁZEK I.: Využitie energie z biomasy In: Agrobioenergia časopis pre združenie pre poľnohospodársku biomasu
2007, roč. 2, č.4, s 21.
1.1 Základné členenie biomasy
Podľa zdrojov vzniku sa biomasa delí na lesnú biomasu, poľnohospodársku
biomasu, odpady z drevospracujúceho priemyslu a komunálny odpad. Ku lesnej biomase
patria naprklad konáre, palivové drevo, pne a kôra. Poľnohospodárska biomasa sa vyrába
najčastejšie z krmovín, akými sú zemiaky, olejniny, semená rastlín, ale aj z
poľnohospodárskych odpadov a exkrementov živočíchov. V prípade biomasy ako
drevného odpadu nesmie obsahovať halogénové zlúčeniny ani ťažké kovy. Na výrobu
biomasy sa dajú využiť aj zložky komunálneho odpadu, akými sú napríklad kalový plyn,
tuhý spaliteľný odpad alebo skládkový plyn.
Biopalivo je palivo z biomasy, ktoré môžeme vo všeobecnosti rozdeliť na tuhé
palivá na báze dreva a slamy, plynné biopalivá a tekuté biopalivá. Tuhé palivá sa
vyrábajú hlavne z lesných odpadov a z odpadov drevospracujúcich podnikov. Plynným
palivom z biomasy je syntézny plyn (drevoplyn, hlavne CO), ktorý sa využíva v
plynových motoroch, a bioplyn (prevažne metán), ktorý sa vyrába fermentáciou
organického odpadu. Ku tekutým biopalivám radíme bionaftu a bioalkohol. Bionafta sa
vyrába najmä z repky olejnej a je plnou náhradou motorovej nafty. Bioalkohol (etanol)
sa získava alkoholovým kvasením a destiláciou vodného roztoku cukornatých rastlín
(cukrová repa, zemiaky, atď.) a používa sa ako prímes do motorového benzínu. 2
1.2 Zdroje biomasy
Drevospracujúci priemysel je hlavným zdrojom biomasy. Za energeticky
využiteľnú biomasu sa považuje iba odpad, ktorý pri týchto činnostiach vzniká. Ide
napríklad o tenčinu a hrubinu z porastov, pne a korene, štiepky, piliny, hobliny atď.
Zdrojom dreva sú v iných krajinách často tzv. energetické lesy.3 Druhým významným
zdrojom biomasy je živočíšna výroba. Ďalšou možnosťou získania biomasy je využitie
komunálneho a poľnohospodárskeho odpadu. Ročne je na Slovensku vyprodukovaných
asi 1,5 milióna ton komunálneho odpadu, z toho asi 400 000 ton tvorí organický odpad,
ktorý je možné využiť na výrobu bioplynu. Napríklad slama, ktorá je bežným vedľajším
produktom v poľnohospodárstve, je u nás zatiaľ chápaná tiež ako odpad. Ďalším zdrojom
je využitie plodín pestovaných na výrobu biomasy.
2 Anonym: Energia biomasy, In:Slovenské elektrárne, (on-line), 2004. (cit. 19.1.2008).
Na rozdiel od iných druhov zdrojov energie existujú pri biomase aj účelovo
vytvárané zdroje. Jedná sa o tzv. energetické porasty (rastliny). Energetické rastliny
môžme rozdeliť do dvoch skupín – rýchlorastúce dreviny a úžitkové plodiny.
1.3 Plodiny vhodné na výrobu biomasy
Z poľnohospodárstva získavame viacero produktov vhodných na výrobu
biomasy. Patrí sem napríklad repka olejná, kukuričné kôrovie a oklasky, maštaľný hnoj,
odpady z viníc a sadov. V tejto podkapitole sa zameriame na konkrétne plodiny a ich
rozdielne vlastnosti vzhľadom na výrobu biomasy.
V Európe sa na energetické účely dajú využiť nasledovné plodiny: slnečnica,
rôzne druhy ciroku, rákosie, krídlatka japonská, konope, topinambury, láskavec, šťaveľ,
čínska tráva, sudánska tráva, repka, kukurica, obilniny, polygonum, energetická tráva
a energetické dreviny (vŕba, topoľ, agát). Energetické plodiny sa všeobecne považujú za
nenáročné, ale v nijakom prípade nie sú bezúdržbové alebo burinné. Energetické plodiny
podobne ako aj ostatné plodiny potrebujú špecifickú starostlivosť, inak môžeme očakávať
iba veľmi slabú alebo žiadnu úrodu. Energetické plodiny sa delia na kultúrne plodiny,
ktoré sú vhodné aj na energetické účely, a na geneticky šľachtené energetické plodiny.
Niektoré kultúrne plodiny sú vhodné nielen na klasické spracovanie (napr. krmivo,
potraviny, textilný priemysel), ale môžu byť využívané ako alternatívne zdroje energie.
Medzi ne patrí napríklad repka olejná, zemiaky, kukurica, slnečnica a i. Geneticky
šľachtené energetické plodiny sú cieľovo vypestované, aby sa využili na výrobu peliet,
ako palivo na priame spaľovanie, ako substrát do bioplynových staníc, alebo na výrobu
motorového paliva v rôznej forme. Do tejto skupiny patria rôzne trvalé a jednoročné
plodiny.
Fotografie vybraných druhov biomasy (vlastné fotografie)
a)biomasa z podrvených zvškov kukurice b)biomasa z pomletých zvyškov kukurice
c) biomasa z pomletej slamy d) paletka z biomasy
tab1: Zloženie a výhrevnosť vybraných druhov biomasy
(www.greenprojekt.sk/biomasa.html)
2 Premena biomasy na energiu
Technológie vhodné na výrobu energie z biomasy sú rôzne. Pri premene biomasy
na energiu sa najčastejšie využívajú procesy: termochemická premena (suché procesy),
biochemická premena (mokré procesy) a chemická premena. Procesy termochemickej
premeny sú spaľovanie (vzniká vysokopotenciálne teplo), splyňovanie (vzniká
vykurovací plyn) a prolýza (produktom je bioolej a decht). Pri biochemickej premene
prebieha alkoholové kvasenie (výroba etanolu) a metanolové kvasenie (výroba bioplynu).
Esterizácia surových bioolejov je proces chemickej premeny biomasy.
2.1 Termochemické spracovanie
2.1.1 Priame spaľovanie
Tento spôsob je najjednoduchšou metódou pre termickú premenu biomasy.
Spaľovanie biomasy väčšinou nevyžaduje predbežnú špeciálnu úpravu paliva. Ide o
oxidačný proces, pri ktorom horľavé zložky paliva oxidujú kyslíkom, pričom sa
energetický obsah paliva mení na teplo a svetlo. Získaná energia sa môže priamo využiť
na vykurovanie, výrobu elektrickej energie alebo rôzne technologické procesy (ohrev
vody). Tepelno-chemické vlastnosti biomasy sa v niektorých aspektoch líšia od vlastností
konvenčných tuhých palív (uhlia).
Tab 2: Porovnanie zloženia a vlastnosti biomasy a uhlia (priemerné hodnoty)
Zdroj: SEA,Bratislava
Palivo
Výhrevnosť
(MJ/kg)
Obsah v horľavine
Uhlík Síra Dusík
Hmotnostne
Čierne uhlie 24 82 1,5 1,2
Hnedé uhlie 14 75 2 1,3
Drevo 3,3 49 0,04 0,6
Slama 5,9 46 0,1 0,9
2.1.2 Splyňovanie biomasy
Splyňovanie biomasy prebieha pri obmedzenom prístupe vzduchu v procese
nedokonalého horenia. Počas neho vznikajú horľavé plyny zložené predovšetkým
z metánu, oxidu uhoľnatého a vodíka s vysokou energetickou hodnotou. Na tento proces
sa v súčasnosti používajú dva základné spôsoby.
Prvým spôsobom je slyňovanie v generátoroch. Ide o jednoduchšiu, investične
menej náročnú metódu, ale použiteľnú len pre malé tepelné výkony. Nastáva pri nižších
teplotách (okolo 500 °C). Nevýhodou tohto spôsobu je značná tvorba dechtových látok.
Druhým spôsobom je splyňovanie vo fluidných generátoroch pri teplotách 850-950 °C.
Splyňovacie kogeneračné systémy majú v porovnaní so spaľovaním vyšší podiel
výrobnej energie a vyššiu variabilitu používaných alternatívnych palív. Nevýhodou je, že
následné čistenie plynu je v súčasnosti menej prebádané ako pri spaľovacích
technológiách.
2.2 Biochemické spracovanie – výroba bioplynu
Bioplyn je plyn produkovaný v priebehu anaeróbneho vyhnívania a skladá sa
najmä z metánu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2) Je produkovaný hlavne v prirodzenom
prostredí, akým sú mokradiny a sedimenty v tráviacom ústrojenstve živočíchov, a taktiež
v poľnohospodárskom prostredí, akým sú napríklad ryžové polia, skládky hnojovice,
ktoré sú jedným z najväčších zdrojov kontaminácie prostredia organickými odpadmi.
Nájdeme ho aj v odpadovom hospodárstve na skládkach odpadov (kde sa často nachádza
aj skládkový plyn), v čističkách odpadových vôd a na bioplynových staniciach. Ako
obzvlášť perspektívny spôsob získavania bioplynu sa javí byť anaeróbne vyhnívanie
morskej biomasy v prímorských krajinách a využitie rias a baktérií v biologických
slnečných energetických systémoch. Energeticky hodnotný je v bioplyne metán a vodík.
Problematickými sú sírovodík a amoniak, ktoré je často nutné pred energetickým
využitím bioplynu odstrániť, aby nepôsobili agresívne na strojné zariadenie.
3 Silné stránky biomasy
Tab.3: Efekty využitia biomasy
Zdroj: Der Bauer als Engegiewirt, LF Tulln, 2004, Eine Broschure im Rahmen der Eu
Projekte SOLLET, Prograss und RECORA
S pestovaním a produkciou biomasy priamo súvisí vznik nových pracovných
miest, hlavne pre obyvateľov na vidieku. Ďalšie pracovné miesta by vznikli aj pri výrobe
strojov na výrobu a spracovanie biomasy, ich údržbu, skladovanie a logistiku. Produkcia
biomasy tiež môže prispieť ku vzniku regionálnych partnerstiev rôznych regiónov a k
ďalšej spolupráci v oblasti jej pestovania a výroby, ako aj zabezpečenia strojov a
zariadení na produkciu. Takisto nám oblasť výroby a využitia biomasy ponúka nielen
príležitosti pre prax, ale aj pre oblasť vedy a vzdelávania, kedže vyžaduje aplikáciu
najnovších vedeckých poznatkov z oblasti biológie, chémie, génového inžinierstva z
oblasti techniky a technológie. Ďalšou výhodou využívania energetického zdroja
biomasy je jeho cenová dostupnosť aj pre sociálne slabšie skupiny. Energia z biomasy
nám ponúka energiu bez kríz, čo znamená, že jej cena a využívanie nepodlieha krízam na
svetových trhoch s ropou a zemným plynom a vďaka nízkym emisiám pri jej spracovaní
chráni preferencia biomasy pred iným škodlivejšími zdrojmi energie aj životné
prostredie. Keďže ide o obnoviteľný zdroj energie, pri vykurovaní biomasou sa tiež
vyhneme použitiu fosílnych palív, ktorých zásoby sa rýchlo míňajú a ich opätovná
obnova nie je možná.
3.1 Význam biomasy ako energetického zroja
Biomasa má v porovnaní s ostatnými obnoviteľnými zdrojmi energie niekoľko
predností. Je to stabilný obnoviteľný zdroj energie, čo znamená, že jeho cenu a obsah
výroby je možné s presnosťou určiť na dlhšie obdobie. Dôležitý je tiež fakt, že výroba
energie z biomasy neprispieva k tvorbe sklenníkových plynov, ale naopak prispieva k
ochrane ozónovej vrsty. Pestovanie poľnohospodárskych plodín na energetické využitie
tiež prispieva k biodiverzite a ochrane pôdy. V neposledom rade predstavuje biomasa ako
energetický zdroj možnosti pre ekonomický rast vidieckych regiónov. Význam biomasy
nachádzame aj pri rozvoji malého a stredného podnikania. Veľkou výhodou je aj široké
spektrum produkovaných druhov biomasy.
4 Možnosti využitia biomasy na Slovenku
4.1 potenciál využitia biomasy na Slovensku
Hlavnými producentmi biomasy na energetické využitie v SR sú odvetvia lesného
hospodárstva, poľnohospodárstva a drevospracujúceho priemyslu. Na pestovanie
biomasy by sa dali využiť povodia riek, potokov, odvodňovacích a zavlažovacích
kanálov, násypy pri cestách a železničných tratiach, areály závodov
a poľnohospodárskych podnikov. Je potrebné počítať aj s možnosťou pestovania
špeciálnych energetických lesov. Napriek spomenutým skutočnostiam je využívanie
obnoviteľných zdrojov na Slovensku oproti potenciálu malé.
V porovnaní s inými obnoviteľnými zdrojmi na Slovensku predstavuje biomasa po
solárnej a geotermálnej energii zdroj s tretím najvyužiteľnejším potenciálom.3 Z hľadiska
technicky využiteľného potenciálu, ktorý sa dá využiť po zavedení dostupnej technológie,
pripadá na biomasu najväčší podiel. Ten predstavuje teoreticky ročne až 15 % hrubej
domácej spotreby energie na Slovensku.
Obr.A - Potenciál využiteľnosti zdrojov energie v SR
(http://www.tzb-info.cz/3983-potencial-vyuzitia-biomasy-na-slovensku)
3 Seven: Zhodnotenie trhu s biomasou, [2005-11-4]
Obr. - Potenciál využívania zdrojov energie v SR (Zdroj: http://www.tzb-info.cz/3983-potencial-vyuzitia-biomasy-na-slovensku)
4.2 Riziká pri využívaní biomasy
Masívne využívanie biomasy na energetické účely na Slovensku môže popri
nezanedbateľných sociálnych a ekonomických prínosoch predstavovať aj značné hrozby
a riziká. Medzi ne patrí napríklad neudržateľné zvyšovanie ťažby dreva z lesov na
energetické využitie, nárast kamiónovej dopravy vyvolaný koncentráciou výroby paliva
z biomasy na jednej strane a na strane druhej rozvozom paliva na veľké vzdialenosti,
chemizácia pozemkov, na ktorých sa pestujú energetické plodiny a rýchlorastúce
dreviny.
S cieľom minimalizovať náklady na dopravu, znižovať negatívne vplyvy na
životné prostredie a posilňovať ekonomický rozvoj vidieckych regiónov by sa štátna
podpora pre zariadenia na energetické využívanie biomasy mala sústreďovať na
zariadenia umiestňované priamo v lokalitách, kde sa biomasa nachádza (získava).
Verejné fondy by nemali podporovať veľkokapacitné centralizované komplexy.
Zariadenia podporené z verejných zdrojov (vrátane štrukturálnych fondov EÚ),
ktoré budú vybavené technológiami využívajúcimi obnoviteľné energetické zdroje, by
mali súbežne s inštaláciou moderných zariadení zabezpečiť dostatočné zdroje financií aj
na modernizáciu základnej infraštruktúry, napr. na tepelnú izoláciu budov, inštaláciu
regulačných mechanizmov do už existujúcich vykurovacích systémov atď. V súčasnosti
je evidentný nedostatok podobných investícií a na Slovensku sa takýmto opatreniam
neposkytuje dostatočná podpora. V opačnom prípade môžu byť opatrenia na podporu
využívania obnoviteľných energetických zdrojov ekonomicky neefektívne.
4.2.1 Bariéry pre intenzívnejšie využitie biomasy na Slovensku
Na Slovensku je pozorovateľný nedostatok strategických koncepcií a záujmu vlády
pre rozvoj využívania biomasy. Existuje niekoľko podporných mechanizmov, avšak
chýba jasné stanovenie cieľov a ich časový plán plnenia. Riešením by mal byť zákon
o energetike.
Napriek všetkým vyhláseniam politikov o podpore využívania biomasy v
súčasnosti na Slovensku stále chýba detailne prepracovaná stratégia, rovnako ako
následné nástroje a postupy, a to z nižšie uvedených dôvodov:
iba dekleratívna podpora využívania obnoviteľných zdrojov energie
v Energetickej politke SR ( podpora len v rámci vyhlásení, neprenáša sa
do praxe),
nerovnaký základ pre kalkulácie ekonomickej efektívnosti využívania
rôznych zdrojov energie,
dotácie z verejných prostriedkov k ostatným zdrojom energie,
nekomplexné zvažovania sociálnych dopadov zámeny spaľovania uhlia
s biomasou.
4.3 Zhrnutie potenciálu a využitia
V podmienkach Slovenska, ale aj EÚ, je energetické využívanie biomasy
najperspektívnejším spomedzi obnoviteľných zdrojov energie. Podiel technicky
využiteľného potenciálu biomasy na Slovensku predstavuje zo všetkých obnoviteľných
foriem energie 42,7 %, čo zodpovedá ročnej energetickej hodnote 40 453 TJ, z čoho sa v
súčasnosti využíva 12 683 TJ. Podľa Ministerstva pôdohospodárstva by mohla energia z
biomasy v roku 2050 pokryť 30 % celkovej spotreby energie.4
Slovensko však zatiaľ neponúka úplne ideálny model pre efektívne uplatnenie projektu
využitia biomasy. Vo všeobecnosti za najvhodnejšie lokality možno považovať tie, kde
biomasa môže nahradiť zastaralé, neefektívne a environmentálne nevhodné zariadenia
spaľujúce uhlie a vykurovacie oleje, ktoré sa vyznačujú najvyššími cenami tepla.
_______________________________________________________________________
Zdroj: http://www.tzb-info.cz/3983-potencial-vyuzitia-biomasy-na-slovensku
4 Víglaský, J.: Energetika na báze biomasy má na Slovensku perspektívu, ale..., Energia
2, 2004, s.40 – 43
5 Experimentálna časť
Táto časť práce bola realizovaná na Ústave geotechniky SAV v Košiciach.
V experimentálnej časti sa budeme zameriavať na extrakciu biomasy výliskov
repky olejnej. Extrakciu budeme vykonávať pomocou špeciálne upravenej mikrovlnnej
pece, ktorá proces urýchli oproti extrakcii vykonanej cez vodný kúpeľ.
Pod pojmom extrakcia rozumieme oddelenie jednej látky z tuhej zmesi rôznych látok,
suspenzie alebo roztoku pomocou vhodného rozpúšťadla. Princíp extrakcie teda spočíva
v rôznej rozpustnosti látok v tom istom rozpúšťadle.
(http://www.analytika.sk/VIZLAB/zlo/46e.html 2.6.2016)
5.1 Postup a materiál
Vzorka výliskov repky olejnej (Stakčín, Slovenská republika) bola podrvená na
drviči MRC model FDV. Následne bola realizovaná mikrovlnná extrakcia výliskov repky
s hmotnosťou 10 gramov v mikrovlnnej peci typu Whirpool. Extrakcia bola realizovaná
pri výkone 500 W a frekvencii 2,45 GH vo vode s objemom 100 ml pri jej teplote varu
po dobu 10 min. Teplota varu rozpúšťadla bola meraná bezkontaktným teplomerom
Raytek MX4.
Aparatúra extrakcie Meranie teploty bezkontaktným teplomerom
Získaný kvapalný extrakt bol prefiltrovaný, pričom na filtračnom papieri sa
zachytila tuhá vzorka. Získaný prefiltrovaný extrakt sa môže použiť na ďalšie analýzy.
5.1.1 Využitie mikrovlnnej energie pri spracovaní biomasy
Možnosti využitia mikrovlnnej energie nekončia pri ohreve potravín. V súčasnosti
svoje uplatnenie nachádzajú v rôznych priemyselných odvetviach. V porovnaní
s klasickými metódami, výhodou mikrovlnného ohrevu je jeho objemový charakter,
selektívnosť ohrevu materiálov na základe ich dielektrických vlastností a urýchlenie
vybraných procesov spracovania nerastných surovín a odpadov. Mikrovlnný ohrev
môžeme využiť všade tam, kde sa využíva teplo. V mikrovlnnej peci prebieha ohrev
vhodných materiálov v celom objeme /objemový ohrev/, z vnútorných vrstiev smerom
k vonkajším vrstvám /povrch materiálu je chladený/, naopak pri klasickom ohreve sa
materiál začína ohrievať v povrchových vrstvách; vplyvom tepelnej vodivosti sa teplo
ďalej šíri z povrchových vrstiev smerom do vnútra materiálu. 5
5.2 Výsledky
Je známe, že biomasa obsahuje veľa zaujímavých prírodných látok, ako sú vosky
a mastné kyseliny, polyacetylény, terpenoidy, steroidy, éterické oleje, fenoly, flavonoidy,
triesloviny, atď. Z toho dôvodu je v súčasnej dobe kladený dôraz na štúdium biomasy pre
jej použitie nielen v potravinárskom, ale stále viac aj vo farmaceutickom priemysle.
Veľmi široké využitie majú mastné kyseliny, napr. kyselina olejová, kyselina stearová a
kyselina palmitová. Na tieto tri kyseliny sa zameriame v ďalšej podkapitole.
5 ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - JAKABSKÝ, Š.: Mikrovlnná energia
pre priemysel a ekotechniku, Ústav geotechniky SAV Košice, 2008, 239 strán,
ISBN: 978-80- 969840-6- 0
5.3 Mastné kyseliny
Mastné kyseliny sú karboxylové kyseliny s dlhým postranným reťazcom,
nazývané sú preto aj vyššie karboxylové kyseliny.
V tejto podkapitole sa budeme bližšie zameriavať na kyselinu stearovú, kyselinu
palmitovú a kyselinu olejovú, ktoré sú jednou zo zložiek biomasy. Aj týmto kyselinám sa
venuje ďalšia analýza vyššie spomenutého kvapalného extraktu výliskov repky olejnej.
5.3.1 Kyselina palmitová
Vlastnosti a využitie:
Je to vyššia mastná kyselina, takže je obsiahnutá v tukoch. Jej chemický názov
znie kyselina hexadekanová. Za normálnych podmienok je to biela pevná látka, topí sa
pri teplote 62,7°C, vrie pri 38°C. Jej hustota je 854 kg/m3, molárna hmotnosť 256 g/mol.
Ako jej názov napovedá, vyskytuje sa v palmovom oleji. Nachádza sa tiež v masle,
syroch, mlieku a mäse. Kyselina palmitová bola zneužitá na výrobu napalmu( boojového
chemického plynu).
5.3.2 Kyselina stearová
Vlastnosti a využitie:
Kyselina stearová sa nachádza v prírodných tukoch. Je bezfarebná, jej hustota je
941 kg/m3 a jej molárna hmotnosť je 284 g/mol. Pri normálnej teplote je to pevná látka,
topí sa pri teplote 70 °C. Jej soli sa nazývajú stearány. Používajú sa pri výrobe mydiel a
pracích prostriedkov. Kyselina stearová tvorí zmes s kyselinou palmitovou, ktorá sa
nazýva stearín. Stearín je látka podobná vosku a používa sa na výrobu mydiel a sviečok.
Ďalšie využitie tejto kyseliny je v kozmetike − zahusťuje, zvláčňuje a stabilizuje emulziu.
5.3.3 Kyselina olejová
Vlastnosti a využitie:
Jej molárna hmotnosť je 282,26 g/mol, teplota topenia 15 °C a teplota varu 360 °C. Má
hustotu 0,895 g/cm3. Vo vode je nerozpustná, rozpúšťa sa v etanole. Kyselina olejová sa
nachádza v rastlinných olejoch vo forme esterov s glycerolom, uvoľňuje sa z nich
štiepením. Patrí medzi mastné kyseliny, hydrogenáciou sa mení na kys. steárovú
(dochádza k stužovaniu olejov). Používa sa v textilnom priemysle a na výrobu mazľavých
mydiel.
Záver práce
Biomasa je pomerne málo využívaný zdroj energie v porovnaní s jeho
potenciálom. Jeho výhody sú, že je to domáce palivo (nie je potrebná jeho preprava
z iných čatí krajiny, prípadne z iných štátov, miesto spracovania môže byť miestom
využitia daného paliva), a teda môže prispieť k riešeniu zlej ekonomicko-sociálnej
situácie v znevýhodnených regiónoch krajín. Ďalšou výhodou je možnosť vzniku nových
pracovných miest v odvetviach účelového pestovania a spracovania biomasy. Veľmi
dobrou vlastnosťou biomasy je taktiež jej šetrnosť k životnému prostrediu, čo sa týka jej
využitia a spracovania, čím prispieva k ochrane klímy oproti iným energetickým
zdrojom. Vo všeobecnosti sme sa dozvedeli, že biomasa má množstvo silných stránok,
ktoré ju robia zaujímavejšou oproti fosílnym alebo iným, viac používaným palivám.
Pri porovnávaní rôznych odvetví získavania biomasy sme došli k záveru, že
najviac využívaný je drevospracujúci priemysel, kde za energeticky využiteľnú biomasu
považujeme iba odpad, ktorý pri týchto činnostiach vzniká. Ide napríklad o tenčinu a
hrubinu z porastov, pne a korene, štiepky, piliny, hobliny atď. Významným odvetvím
v tejto sfére je tiež živočíšna výroba.
Neskôr sme skúmali, ako by sa dal tento energetický zdroj využiť v rámci
Slovenska. Došli sme k záveru, že napriek tomu, že je biomasa spomedzi obnoviteľných
zdrojov energie najperspektívnejšia, na Slovensku je prekážkou jej využívania nízka
podpora štátu v tejto oblasti. Na Slovensku sa síce stretávame s dekleratívnou podporou
biomasy, ale praktické a účelové riešenia náš štát zatiaľ neponúkol. V praktickej časti nás
zaujala hlavne efektívnosť mikrovlnnej energie v rámci technického využitia. Tento druh
energie oproti iným prácu značne urýchlil.
Na písanie tejto práce sme si zvolili nenáročný spôsob písania, ktorý by mal
čitateľa zaujať, obohatiť o nové poznatky a ktorému by mal porozumieť aj čitateľ, ktorý
sa nevyzná v danej problematike. Sme toho názoru, že všetky ciele a body našej práce,
ktoré sme si určili pred jej písaním, sme splnili. Môžeme skonštatovať, že pri písaní tejto
práce sme zistili veľa nových, zaujímavých vecí a faktov, o ktorých sme doposiaľ
nevedeli. Rôzne teoretické a praktické vedomosti, ktoré sme pri písaní tejto práci
nadobudli, budeme môcť využiť aj v budúcnosti.
Zoznam bibliografických odkazov
Knižné zdroje:
1. ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - JAKABSKÝ, Š. Mikrovlnná energia pre
priemysel a ekotechniku, Ústav geotechniky SAV Košice, 2008, 239 strán, ISBN: 978-
80- 969840-6- 0.
2. ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - HREDZÁK, S. – DOLINSkÁ, S. –
KOVÁČOVÁ,M. Čo dokážu mikrovlny s nerastnými surovinami. Slovenské združenie
výrobcov kameniva,Vol. XVII., No. 2, 2015, str. 10-12.
3. DOLINSKÁ, S. - ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - ČABLÍKOVÁ L. -
ČABLÍK, V.- SEGNEANU, A. - GROZESCU, I. Mikrovlnná extrakcia vybraných
druhov biomasy.
In: XXIII. vedecké sympózium s medzinárodnou účasťou: Situácia v ekologicky
zaťažených regiónoch Slovenska a strednej Európy. Hrádok, 23-24.október 2014, s.
129-13.
4. ZNAMENÁČKOVÁ, I. - LOVÁS, M. - JAKABSKÝ, Š. Mikrovlnná energia pre
priemysel a ekotechniku, Ústav geotechniky SAV Košice, 2008, 239 strán, ISBN: 978-
80- 969840-6- 0.
5. POLÁK MATEJ a kolektív, Obnoviteľné nosiče energie – EKONOMIKA a životné
prostredie, KARO-PRESS 2009 182 strán, ISBN: 978-80-969187-4-4.
Elektronické zdroje:
1. http://www.greenprojekt.sk/biomasa.html
[online] Publikované 07.06.2005, Dostupné z
http://www.sazp.sk/slovak/periodika/sprava/kraje/trencin/Energet.htm
2. Biomasa, [online] Publikované 02.07.1999, Dostupné z
http://www.fns.uniba.sk/zp/fond/1999/biomasa/biomasa.htm
3. http://www.oze.stuba.sk/oze/energia-z-biomasy/
4. http://www.seas.sk/encyklopedia/obnovitelne-zdroje-energie/energia-biomasy/
Top Related