Bioetanol

Požadavky na kvalitu suroviny

Výroba etanolu z obilovin zahrnuje v prvním technologickém kroku enzymatickou konverzi škrobu obilného zrna na zkvasitelné cukry pomocí syntetického amylázového komplexu a dále klasickou kvasnou technologii výroby etanolu pomocí kvasinek rodu Sacharomyces s konečnou destilační fází. Z technologického postupu je zřejmé, že limitujícím faktorem určujícím vhodnost druhu obiloviny a následně genotypu je obsah škrobu v zrně. Druhým požadavkem je nízký obsah bílkovin v zrně. K výrobě etanolu je třeba, aby zrno mělo tyto parametry:

bílkoviny                      max. 11%

škrob v sušině zrna       min. 65%

V rámci screeningu genotypů pšenice a tritikale vyplynulo:

• odrůdy ozimého ječmene nemají dostatečně vysoký obsah škrobu v zrně, který by umožňoval vysokou konverzi tohoto polysacharidu na zkvasitelné cukry a následně na etanol.

• obdobně u sortimentu žita, s výjimkou hybridního žita Marder, nepřesahuje obsah škrobu v zrně 65%, tj. hranici pro úspěšné použití na výrobu etanolu.

• Lepší situace je u tritikale a ozimé pšenice. Registrované odrůdy tritikale mají více než 65% škrobu a jsou perspektivní pro další využití. U vybraného souboru odrůd ozimé pšenice Alka, Stella, Boka, Bruneta, Rezka, Torysa a Trane byl nalezen nejvyšší obsah škrobu ze všech sledovaných odrůd (přes 69%) a průměrný obsah škrobu 67%.

Obsah škrobu je limitujícím parametrem pro výrobu etanolu, statisticky vysoce průkazně negativně koreluje s obsahem bílkovin v zrně.

 

 

Technické využití bioethanolu v České republice

Lihovary v ČR - zpracovatelské kapacity a jejich   využití

V České republice je dnes evidováno 5 průmyslových lihovarů s celkovou roční produkcí cca  650.000 hl. čistého lihu a 66 malých zemědělských lihovarů s celkovou produkční kapacitou 166.000 hl. za rok. V roce 1990 byla zrušena státní cenová podpora odbytu z malých zemědělských lihovarů, které vyrábějí surový kvasný líh z obilí, brambor a odpadních škrobnatých surovin. Důsledkem bylo snížení produkce, kdy malé zemědělské lihovary vyrobily v roce 2002 pouze 40.000 hl a při poklesu exportních možností nemají malé lihovary šanci prodat svůj surový líh. Surový kvasný líh je dnes dodáván k rafinaci převážně průmyslovým lihovarům, kde se podílí cca 8 % na celkové tuzemské produkci čistého lihu. Problémový odbyt surového kvasného lihu vede k omezování výroby a útlumu činnosti malých zemědělských lihovarů, které  však mohou sehrávat významnou roli v  programech regionálního nepotravinářském zpracování nadbytečné zemědělské produkce, zejména obilovin.

 

Tabulka č. 1 - Odbytová struktura lihu průmyslových lihovarů v České republice

 

                                                                    Současný stav        Výhled do roku 2010

Chemický a farmaceutický průmysl              140.000 hl                         200.000 hl

Výroba motorových paliv                     cca     10.000 hl                      * 2.500.000 hl

Výroba a konzumace lihovin                         360.000 hl                         300.000 hl

            Export                                                             50.000 hl                           50.000 hl

            C e l k e m                                                      560.000 hl                     3.050.000 hl

N a d p r o d u k c e                             cca      90.000 hl                                 

 

Zdroj:  Studie PHARE CESA 025 – Restrukturalizace lihovarského průmyslu v České republice

                     * Studie University Pardubice -  Alternativy dalšího postupu v oblasti podpory biopaliv

 

Rozvoj odbytových trhů

Tradičním odbytovým trhem lihu na bázi zemědělských surovin v České republice je potravinářský průmysl a průmysl lihovin. V roce 1992 zde bylo realizováno 77,7 % odbytu vyrobeného lihu, k produkci octa bylo použito 6,3 % kvasného lihu. Technické využití bioetanolu bylo pouze v rozsahu 16 % roční produkce  a to v následujícím členění.

 

                        Chemický a kosmetický průmysl             7,9 %

                        Farmaceutický průmysl                                    3,3 %

                        Technické účely                                              4,0 %

                        Jiné účely                                            0,8 %

 

Důvodem poměrně dobrého odbytu potravinářského průmyslu a průmyslu výroby lihovin je vysoká konzumace alkoholu (obzvlášť v oblasti lihovin) u českého obyvatelstva. Podle World Drinks Trends  Edition v roce 1994 se obyvatelé bývalé ČSFR se spotřebou 3,3 litry čistého lihu na hlavu řadili k největším konzumentům lihovin na světě. V budoucnu se však musí počítat se stagnující a spíše klesající konzumací lihovin v tuzemsku, protože i Česká republika musí očekávat trend k „měkčím“ nápojům jaký je v zemích EU. Pro rok 2010 se předpokládá již jen 2,5 litru konzumace na hlavu ve formě lihovin. Proti klesající tendenci tuzemské poptávky po lihu v potravinářské oblasti stojí narůstající odbytový potenciál v chemickém a zvláště kosmetickém průmyslu, jakož i v oblasti farmaceutického průmyslu, kde se etanol uplatňuje jako významné nepolární rozpouštědlo. Větší množství lihu může být použito v sektoru pohonných hmot (viz Tabulka č. 1 a výhled do roku 2010).

 

Alternativy využití bioetanolu v sektoru motorových paliv

V současnosti má využití kvasného lihu v palivech řadu variant. Bezvodý etanol může být  bezprostředně používán jako součást  paliv pro zážehové motory, tj. do benzínových směsí, tak i do paliv pro vznětové motory, jako součást motorových naft. Tato aplikace je sice jednoduchá, avšak má řadu technických problémů. Při větším obsahu etanolu v motorovém palivu je nutno provést úpravy motoru. Během skladování u výrobce na čerpacích stanicích, ale i v nádržích motorových vozidel může docházet působením vzdušné vlhkosti k rozsazování paliva, kterému se čelí zpravidla příslušnou doplňkovou aditivací paliva. Ethanol je látka s relativně nízkým bodem varu, tj. s vysokou tenzí par a jeho přítomnost v palivu jednak zvyšuje emise při skladování a čerpání a současně zvyšuje třídu požární nebezpečnosti, což se zvláště projevuje u dieselových paliv.

 

Vycházeje z uvedených skutečností, je program využití bioetanolu pro motorová paliva v České republice koncipován tak, aby byly maximálně eliminovány uvedené nedostatky a rizika.

 

V podstatě jde o tyto základní směry:

 

1.      Použití v palivech pro zážehové motory

·        přímým  přimícháváním kvasného lihu v množství 5 % do automobilových benzinů

·        přídavkem ETBE v množství 15 %, místo MTBE (jedná se o substituci metanolu, vyráběného z fosilních surovin bezvodým bioetanolem, vyráběným ze zemědělských surovin)

 

2.      Použití v palivech pro vznětové motory

§         přímým přimícháváním etylesterů kyselin řepkového oleje (REE), místo dnes používaných RME (opět se jedná o substitucí metanolu bioetanolem)

 

§         přímé přimíchávání bioetanolu do motorové nafty v množství 15 % (vzhledem ke zvýšení hořlavosti směsného paliva je tento směr problematický)

 

Tabulka č. 2 - Kvalita kvasného lihu pro palivářské využití

 

 

 

Podle

Koncentrace bioetanolu

Min. 99,8 % hmotnostních

ASTM d-2 prop. 232

Voda

Max. 0,2 % hmotnostních

SS ISO 6245

Kvalita

 

ISO Std. 758

Specifická hustota

795 ± 10 kg/m3 15 oC

ISO Std. 1388/5

Acetaldehyd

Max. 30 mg/l

ISO Std. 1388/2

Kyselina octová

Max. 25 mg/l

ISO Std. 1388/9

Metanol

Max. 80 mg/l

ISO Std. 1388/7

Přiboudlina

Max. 400 mg/l

GC-analysis

Destilační zbytek

Max. 50 mg/l

ISO Std. 759

Těžké kovy (měď, olovo)

Max. 12 mg/l

A. O. A. C (1980)

Zdroj: ADEME

 

Česká rafinérská,a.s. je největším zpracovatelem surové ropy a největším výrobcem paliv v České Republice. Společnost je společným podnikem patřícím do skupiny Unipetrolu a Mezinárodního ropného konsorcia IOC. Rafinerie v Kralupech nad Vltavou disponuje velkokapacitním zařízením pro výrobu MTBE se základní kapacitou 90.000 tun/rok. MTBE se vyrábí reakcí metanolu s i-butenem z ropné frakce C-4. V reakci na státní rozhodnutí č. 420 ze 17.června 1998, kde bylo uvažováno o použití bioetanolu v sektoru paliv, Česká rafinérská nabídla možnost vyrábět ETBE z bioetanolu na výše uvedené jednotce. Současné technologické vybavení umožňuje výrobu ETBE bez podstatnějších adaptací (zásahů do technologie), což bylo potvrzeno výsledky zkoušek v říjnu roku 1999.

 

Program ČR pro podporu biolihu je plně v souladu se záměry Evropské komise v oblasti zemědělské politiky a rozvoje venkova, dopravní politiky, regionální politiky, politiky životního prostředí, energetické politiky, dále respektuje politiku zdanění energetických produktů a pravidla poskytování státní pomoci. Jeho rámec vytváří i Nařízení Evropské Komise 670/2003 ze dne 8.4.2003 stanovující specifická opatření týkající se trhu s ethanolem zemědělského původu a Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2003/96/ES ze dne 27.10.2003 o zdanění energetických produktů. Součástí Programu byl i úkol - stanovit zákonnou povinnost pro výrobce, dovozce a distributory, aby sortiment motorových benzinů a motorové nafty dodávaných na trh obsahoval minimální množství biopaliva nebo jiného paliva z obnovitelných zdrojů stanovené zvláštním právním předpisem. Tuto povinnost ukládá ustanovení § 3, odst. 10 zákona č. 92/2004 Sb., kterým se mění zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů (zákon o ochraně ovzduší), ve znění zákona č. 521/2002 Sb. V současné době se k němu připravuje prováděcí předpis formou nařízení vlády.

 

Pro splnění ekologických požadavků na motorová paliva dané direktivou EU č. 93/12/EEC se podle české normy ČSN 656505 doporučuje přidávání MTBE do 10 % podílu u olovnatých benzinů a podílem do 15 % MTBE u bezolovnatých benzinů. Tyto aditivace oxigenátů do benzínů nejsou dle legislativy Evropské unie povinné po roce 2000. Na druhé straně je však limitován maximální povolený obsah kyslíku v benzínech ( 2,7 % ). ETBE má dobré fyzikální a chemické vlastnosti jako nízký tlak směsných par a vyšší body varu než MTBE, což je velmi  vhodné pro aditivaci benzínů. Následující tabulka ukazuje porovnání vlastností vybraných oxigenátů používaných pro aditivaci benzínů.

 

 Tabulka č. 3 - Fyzikálně-chemické vlastnosti vybraných oxigenátů

 

 

MTBE

ETBE

MeOH

EtOH

Bod varu (°C)

55,3

73,1

65

78

Měrná hustota (20oC kg/m3)

734

744

789

789

Blending RON

118

118

133

130

Blending MON

102

102

  99

  96

Tlak směsných par

 54

  41

510

150

Výhřevnost (MJ/kg)

34,9

34,9

18,8

25,4

 

Velké množství publikovaných údajů potvrzuje, že ETBE je lepším aditivem než MTBE a je tedy vhodnou komponentou při aditivaci benzínů, která splňuje současné toxikologické a ekologické požadavky norem. ETBE má srovnatelné charakteristiky s MTBE a technické a technologické požadavky pro jeho výrobu jsou také v podstatě shodné. Zajímavým efektem při výrobě ETBE oproti MTBE je snížení spotřeby  i-butenu a zvýšení spotřeby etanolu (cca 45 %).

 

Směrnice 2003/30/EC z 8.5.2003 ukládá členským státům závazek zavést legislativu, stanovit národní indikativní cíle a zajistit minimální podíl biopaliv nebo jiných obnovitelných paliv na svém trhu. Referenční hodnotou těchto cílů je dosažení podílu 2 % biopaliv ve spotřebě pohonných hmot kalkulovaná podle energetického obsahu k datu 31.12.2005 s nárůstem podílu biopaliv na 5,75 %
k 31. 12. 2010.

Použití kvasného lihu (bioetanolu) jako paliva pro spalovací motory je problém, který je diskutován v řadě vyspělých i rozvojových zemích. U nás se tato problematika řeší již od roku 1932, kdy zákonem č.85/32 Sb. o povinném mísení kvasného lihu s pohonnými hmotami byly vyráběny směsi typu benzin-benzol-etanol s obsahem 20% až 25% bezvodého lihu. Obdobný program je v současnosti využíván v řadě zemí, např. ve Švédsku,  Polsku, Brasilii, Kanadě nebo USA.

 

Direktiva Evropské unie číslo No. 93/12/EEC ve znění pozdějších doplňků ze 7. 10. 1997  stanovila doporučené maximální limity pro obsah celkového kyslíku v benzínových palivech na hodnotu 2,7 hm. % při aditivaci látkami typu alifatických alkoholů, glycerolu, éterů a polyéterů. Vzhledem k  této direktivě je jako ekologické palivo posuzováno palivo s maximálním obsahem oxigenátů na úrovni 5 obj.% etanolu nebo 15  obj. %  ve formě éterů, což odpovídá cca 7 % bioetanolu přimíchávaného přímo nebo   17 % ETBE.   

 

Legislativa a fiskální politika hrají významnou roli při podpoře výroby a užití bioetanolu v  sektoru motorových paliv. Základem je politická vůle na vědomé snížení výnosu spotřební daně za část pohonných hmot fosilního původu nahrazených kvasným lihem nebo jeho deriváty. V tomto směru Česká republika respektuje doporučení daná tzv. direktivou Skrivnerové (projednána v EU v roce 1992), která navrhuje přijetí daňových systémů  zavedením spotřební daně u biopaliv na úrovni 0-10 % daně použitých při náhradách fosilních paliv. Česká legislativa a daňový systém akceptoval uvedené doporučení a 24.října 2003 parlament schválil Zákon číslo 353/2003 Sb., o spotřební dani, který v § 54 stanovuje vrácení spotřební daně ve výši 100 % pro bioetanol použitý  při výrobě autobenzínů.

Usnesením vlády České republiky č. 420 ze dne 17. června 1998 byl schválen program  nepotravinářského využití části zemědělské produkce ve výrobě  kvasného lihu při výrobě pohonných hmot, který předpokládal zpracování 650 tisíc hl. bezvodého kvasného etanolu na výrobu ETBE, kdy je  nahrazován dovážený metanol vyráběný  z fosilních surovin.

 

Usnesením vlády ČR č. 833 ze dne 6. 8. 2003 uloženo ministru zemědělství ČR realizovat Program "Podpora výroby bioetanolu pro jeho přimíchávání do automobilových benzinů a motorové nafty, pro záměnu methanolu při výrobě metylesteru řepkového oleje a methyltercbutyléteru a jako alternativního paliva s podporou jeho uplatnění na tuzemském trhu" a vytvořit podmínky pro výrobu potřebného množství bioetanolu k 1. 1. 2006. Vzhledem k nezbytným změnám v legislativě a investičním nákladům spojeným s výstavbou bioethanolových závodů se tento termín, ve smyslu usnesení vlády ČR č. 825 ze dne 1. 9. 2004, posouvá k 1. 1. 2007. V souladu s cílem EU neustále zvyšovat podíl obnovitelných zdrojů energie, koncepce zemědělské politiky MZe ČR a energetické politiky MŽP počítá se zvýšením produkce biomasy pro nepotravinářské užití, v tomto případě bioetanolu.

Usnesením vlády České republiky č. 825 ze dne 1. září 2004 byla pro období do 31. května 2013 stanovena minimální kvóta výroby bioetanolu určeného výhradně pro palivové účely v dopravě na trhu v režimu zákona 353/2003 Sb., o spotřebních daních, ve výši 2 mil. hektolitru ročně.

 


Tabulka č. 4 - Vývoj spotřeby PHM a podíl biopaliv v letech 2006 - 2010 ( tj. dle směrnice 2003/30/ES )

Zdroj: Studie University Pardubice -  Alternativy dalšího postupu v oblasti podpory biopaliv

 

 Dle výše uvedených kalkulací je zřejmé, že v případě, že výroba a spotřeba MEŘO zůstane na 100 000 t ročně, a výroba a spotřeba biolihu bude přesně kopírovat procenta uvedená ve směrnici, pak v roce 2010 ČR nemůže dostát svým závazkům. Vzhledem k výrobním cenám jednotlivých biopaliv a k prodejním cenám jednotlivých ropných produktů se nabízí jako ekonomicky výhodnější řešení zvýšení podílu bioetanolu na celkovém množství pohonných hmot udržení množství MEŘO na úrovni 100 000 t ročně. Tento předpoklad je platný za současného poměru ceny biokomponent a ropných produktů, protože za současných podmínek biolíh nevyžaduje jinou dotaci než je vratka spotřební daně na rozdíl od MEŘO.

 

Tabulka č. 5 – Energetické obsahy motorových paliv

 

Motorové palivo

Výhřevnost v MJ / kg

Možnosti substitucí

Benzin

43

 

Bioetanol

27,8

1,564 t BE

nahradí 1 t BA

Motorová nafta

42,5

 

MEŘO

37,1

1,15   t MEŘO nahradí 1 t NM

 

           

V současné době není Česká republika schopna dostát povinnostem uvedeným ve výše zmíněné Směrnici (potažmo i v Tabulce č. 4) jinak, než dovozem biopaliv. To by mělo za následek další poškozování zájmů zemědělství, rozvoje venkova a zvýšení schodku zahraničně obchodní platební bilance státu. Přitom je v možnostech České republiky zvládnout vzniklou situaci realizací komplexního národního programu na podporu biopaliv. Takový program umožní využití zemědělských ploch ležících ladem, podstatně zvýší nepotravinářské využití zemědělské produkce, zajistí celkovou stabilizaci a dlouhodobou perspektivu zemědělské rostlinné výroby s velmi příznivým dopadem na prosperitu a ekonomicko sociální úroveň venkova a současně bude mít i velmi pozitivní dopad na kvalitu životního prostředí a platební bilanci státu.

Současné průmyslové lihovary zpracovávají melasu a dodávají bezvodý líh palivářských parametrů v ceně 19,63 Kč/l tj. 24,85 Kč/kg. Pro výrobu lihobenzinových směsí je však nutno dodávat bezvodý líh za ceny nižší než 14,80 Kč/la, což vyžaduje provést technologické rekonstrukce většiny stávajících průmyslových lihovarů nebo výstavbu nových velkokapacitních lihovarů na obilí. Program výroby a užití biopaliv nikde na světě nefunguje bez státní podpory. Konkurenceschopnost biopaliv je bez státní podpory pouhou fikcí. V případě, že by byl program podpory biopaliv „ vpuštěn“ na volný trh, znamenalo by to nejspíše, že by se v ČR postavil 1, max. 2 velké lihovary, které by postavily silné finanční skupiny a MEŘO by se ze stávajících výrobních jednotek, vyrobených za podpory státních zdrojů, vyváželo do okolních států. Kromě toho by to mělo výrazně negativní dopad na zaměstnanost, dopravní náklady a potažmo emise, regionální rozvoj a využívání místního potenciálu.

 

Dosavadní zkušenosti s užitím bioetanolu k výrobě paliv pro vznětové motory

Přesto, že bioetanol má proti motorové naftě o 35 % horší výhřevnost a tím i vyšší spotřebu existují provozní aplikace bioetanolu ve vznětových motorech. Důvodem k jeho uplatnění je velmi příznivé složení emisí, zejména je nízká kouřivost. Nejdelší zkušenosti s využíváním bioetanolu ve výrobě motorových paliv mají v zámoří, kde po určité stagnaci v 80. letech (v Brazilii bylo příčinou zvýšení ceny cukru) dochází k obnově dynamiky užití bioetanolu v sektoru paliv. V USA se očekává prudký nárůst uplatňování bioetanolu do motorových paliv na základě daňové úlevy (Energy Policy Act) platné od roku 1992. Bioetanol je zde vyráběn především z kukuřice a v roce 1993 se vyrobil a následně použil v motorových palivech 1 milion galonů (1 galon = 3,79 l). V Brazilii bylo za uplynulých 20 let provozováno celkem 600 milionů aut na palivo obsahující 22 % bezvodého etanolu a 5 mil aut využívajících vodný etanol. Novému palivu byly konstrukčně přizpůsobeny vznětové motory, především v rámci produkce vlastního automobilového průmyslu (od roku 1979). Provozováno je i palivo MEG (metanol 33 %, etanol 60% a gasolina = benzin 7 %). Plošné užití paliva na bázi bioetanolu bylo umožněno státní podporou v rámci programu zahrnujícího i podporu v oblasti výroby upravených motorů  osobních automobilů.

 

Přesto, že hlavní levné zdroje škrobnatých surovin pro výrobu a užití  bioetanolu v pohonných hmotách jsou v Severní a Jižní Americe (kukuřice, cukrová třtina) existují i v Evropě provozní aplikace bioetanolu ve vznětových motorech. Důvodem k jeho uplatnění je velmi příznivé složení emisí, zejména je nízká kouřivost.

 

Ve Francii se používá bioetanol jako směsné palivo do vznětových autobusových motorů městské dopravy. Motor je však konstrukčně upravován a opatřen katalyzátorem. Palivo má sice o 25 % nižší cenu než motorová nafta (je to dáno daňovým osvobozením bioetanolu), ale spotřeba vztažená na stejný energetický obsah měrné jednotky paliva je vyšší o 84 % (1 l motorové nafty odpovídá 1,84 l biopaliva). Používání tohoto paliva v městské dopravě je tedy příznivější k životnímu prostředí, avšak provoz proti motorové naftě je dražší neboť bioetanol má proti motorové naftě o 35 % horší výhřevnost a tím i vyšší spotřebu.

 

        Je třeba znovu zdůraznit, že palivářské užití je a bude dlouhou dobu podmíněno poměrně značnými finančními podporami, které musí kompenzovat obecně 3 – 4 krát vyšší cenu biopaliv na bázi rostlinných olejů ve srovnání s fosilními palivy. V chemickém zpracování se rostlinné oleje uplatňují bez finančních dotací na základě světových cen, a proto tuto oblast využití olejnin považujeme za aktuální a perspektivní.

 

Výroba kvasného lihu ze zemědělských surovin

Fermentace

Fermentací roztoků cukrů je možné vyprodukovat ethanol (ethylalkohol). Vhodnými výchozími materiály jsou cukrová řepa, obilí, kukuřice, ovoce nebo brambory. Cukry mohou být vyrobeny i ze zeleniny nebo celulózy. Fermentace cukrů může probíhat pouze v mokrém (na vodu bohatém) prostředí. Teoreticky lze z 1 kg cukru získat 0,65 l čistého ethanolu. V praxi je však energetická výtěžnost 90 až 95 %, protože vedle ethanolu vznikají vedlejší produkty ( 0,003 kg přiboudliny  z destilace 1 l bioethanolu).

 

Ethanol se získává destilačním dělením prokvašeného díla, kde se vyskytuje v koncentraci pohybující se v intervalu 6 – 14 % . V prokvašeném díle jsou kromě čistého ethanolu ještě obsaženy látky vznikající v průběhu fermentace a to: glycerin, vyšší alkoholy a jejich oxidační produkty, jakož i reakční produkty ethanolu – aldehydy, kyseliny a estery . Celkové množství těchto vedlejších frakcí není vyšší než 1 % obsahu ethanolu, problémem však je jejich obtížné oddělení ze směsi, ve které dominuje ethanol a voda. Všechny zmíněné látky se z hlediska destilačního dělení odlišují relativní těkavostí (poměr tenze páry dělené látky a tenze páry referenční složky – ethanolu) na látky lehčí, střední a těžší a způsob jejich oddělení je dobře znám. V případě kvasného lihu používáme termín úkapy pro lehčí frakce, které obsahují metanol, estery, kyseliny a aldehydy a těžší frakce - dokapy obsahující stejné látky jako úkapy, ale v jiném poměru a menší podíl směsi vyšších alkoholů. Nejtěžší frakce, zvaná přiboudlina je směsí obsahující nejvíce amylalkoholů (79 %), izobutanol (16 %), n-propanol (4%) a menší podíly terpenů a terpenalkoholů, volných kyselin a izomerů již zmíněných vyšších alkoholů.

 

Technologie výroby potravinářského a farmaceutického lihu a bioethanolu se liší uspořádáním procesu destilace, rafinace a dehydratace v tom, že některé skupiny látek se v případě výroby bioethanolu neodstraňují a některé se odstraňují jen proto, aby bylo možné uskutečnit proces dehydratace. Od dosavadních metod dehydratace lihu azeotropickou destilací s ternárním činidlem se opouští z důvodu vysoké energetické náročnosti a nastupuje metoda dělení na molekulových sítech.

 

Kvalitativní odlišnost kvasného lihu určeného k humánnímu užití a bioethanolu pro palivové účely  je proto základním kriteriem pro výběr vhodné technologie výroby. Získaný ethanol je vysoce hodnotné kapalné palivo pro spalovací motory. Jeho přednostmi jsou ekologická čistota (hlavně nižší kouřivost) a antidetonační vlastnosti.  Přídavek bioetanolu do paliv díky vyššímu oktanovému číslu zlepšuje účinnost spalování, zvyšuje hořlavost paliva. Protože má palivo nižší výhřevnost oproti olovnatým benzínům, roste jeho spotřeba. Nedostatkem ethanolu jako paliva je schopnost vázat vodu a působit korozi motoru, což lze odstranit přidáním antikorozních přípravků. V USA probíhají výzkumy výroby etanolu z celulózy pomocí speciálně vyšlechtěných mikroorganismů. Etanol lze pak získat i ze dřevní nebo travní biomasy.

Požadavky na kvalitu palivového ethanolu jsou dány ČSN 65 6511.

 

V rámci provedené studie energetických alternativ využití biomasy k produkci kapalných paliv byly porovnávány různé plodiny vhodné pro produkci bioetanolu (BE):

 

Tabulka č. 6 -  Produkční potenciály bioetanolu u jednotlivých plodin

 

surovina

výnos

t/ha

spotřeba suroviny v kg

výtěžek BE v t/ ha

na 100 l

na 1 t

pšenice

6 - 8

280

3528

1,70 – 2,27, průměr 1,98

kukuřice zrno

7 - 10

275

3465

2,02 – 2,87, průměr 2,45

ječmen

5 - 7

285

3591

1,39 – 1,95, průměr 1,67

triticale

6 - 8

280

3528

1,70 – 2,27, průměr 1,98

cukrovka

40 - 65

992

12500

3,20 – 5,20, průměr 4,20

brambory

20 - 35

794

10004

2,00 - 3,50, průměr 2,75

Zdroj: Studie A.R.C. spol. s r.o. - Energetické produkční potenciály zemědělských plodin

 

Ekobilance výroby kvasného lihu ze zemědělských surovin

Z hlediska produkce kvasného lihu z 1 ha sklizené plochy je nejvýnosnější plodinou cukrová řepa, z obilovin je nejproduktivnější plodinou zrnová kukuřice. Stanovené produkční potenciály sacharidických zemědělských plodin vhodných pro výrobu palivového lihu byly verifikovány v rámci zpracování Územní energetické koncepce Jihomoravského kraje, kde společnosti A.R.C. spol. s r.o. byla zadána „Studie bioenergetického potenciálu bývalého okresu Znojmo“ za účelem posouzení výstavby průmyslového lihovaru. Řešení vychází z průměrných výnosů plodin v dlouhodobém sledování (1990 – 2001), kde výnosy uvažovaných plodin pro výrobu bioetanolu se pohybují v těchto úrovních:

 

Tabulka č. 7 – Produkční potenciály bioetanolu v podmínkách bývalého okresu Znojmo

 

 

pšenice

kukuřice zrno

cukrovka

výnos t / ha

3,47 – 5,35

2,24 – 7,09

28,64 – 45,56

konverze BE l / kg

0,37-0,4 ( průměr 0,385)

0,4 –0,42 (průměr 0,41)

0,09-0,1 (průměr 0,095)

výroba BE l / ha

1336 - 2059

918 – 2907

2720 - 4328

výroba BE v t / ha

1,042 -1,606

0,716 – 2,267

2,122 – 3,376

 

 

 

Porovnáváme-li energetickou bilanci biopaliv jako rozdíl energetických vstupů a výstupů, bilance vychází pro bioetanol positivně s hodnotou asi 1,3 - 1,5, což představuje jen asi poloviční bonus oproti bilanci řepkového metylesteru. Při započítání hodnoty vedlejších produktů je výsledek lepší, kladná bilance bioetanolu dosahuje hodnot 1,3 -  2,54.

Tabulka č. 8 - Energetická  porovnání biopaliv (dle dvou různých  zahraničních zdrojů)

 

Biopalivo

energetická efektivnost GJ/ha

výstupy/vstupy

výstupy/vstupy studie ADEME

RME-MEŘO

39 - 40

2,4

 

Rostlinný olej (řepkový a sojový)

43,4

2,8

 

Bioetanol z cukrovky

39,2

1,3

1,7 – 2,4

Bioetanol z obilí (pšenice, tritikale)

 

 

1,15 - 3,4

Bioetanol z kukuřice

 

 

1 - 3,3

Bioetanol z brambor

 

 

1,8 - 2

Bioplyn

32,5

2,1

 

Poznámka: celkově vynaložená energie na obilí byla uvažována 40 tis MJ/ha u cukrovky  127 tis MJ/ha

 

Ekonomika výroby kvasného lihu

Tabulka č. 9 - Sestava celkových nákladů na výrobu surového kvasného lihu z obilovin (pšenice)

 

Měrná spotřeba

Cena za jednotku

Kč/hla

Podíl v %

Obilovina (t)

0,280

2 400,00

  644,00

47,32

plyn-palivo (m3)

25,00

6,50

  162,50

12,3

voda (m3)

4,00

19,35

20,00

1,49

el. energie (kWh)

8,00

1,42

15,00

1,12

chem. materiál (kg)

1,00

20,00

90,00

6,72

Materiál a energie                                                                                         921,15

přepravné výrobky

 

 

40,00

2,99

osobní náklady

 

 

 135,00

10,08

údržba

 

 

45,00

3,36

ostatní materiál

 

 

23,00

1,72

ostatní služby

 

 

40,00

2,99

daně

 

 

5,00

0,37

Fixní přímé a nepřímé náklady                                                                    288,00

odpisy

 

 

60,00

4,48

rezervy

 

 

0,00

0,00

Provozní náklady                                                                                      1 269,15

Finanční náklady                                                                                            50,00                       3,73

Mimořádné náklady                                                                                       20,00                       1,49

daň z příjmu

 

 

        0,00

      0,00

Celkové náklady na 1 hla                                                                          1 339,15                 100,00

Cena surového lihu – 1 hla                                                                       1 446,28 

Zdroj: Podkladové materiály pro jednání pracovní skupiny VÚZE pro biopaliva (rok 2004)

 

 

Legislativa týkající se bioetanolu :

 

Zákon o lihu č. 61/1997 Sb. a příslušné vyhlášky č. 147/1997 MF ČR a MZe ČR 

Zákon o spotřebních daních č. 353/2003 Sb. v platném znění

Zákon o dani z přidané hodnoty č. 354/2003 Sb. v platném znění

Zákon ze dne 29. 1. 2004, kterým se mění zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší ve znění zákona č. 521/2002 Sb.

Zákon č. 229/2004 Sb. ze dne 29. 4. 2004 – Vyhláška, kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti.

Nařízení Rady (EU) č. 670/2003 ze dne 8 .4. 2003 určující specifická opatření pro trh etylalkoholem zemědělského původu

Nařízení Rady (EU) č. 2003/30/EC ze dne 8. 5. 2003 na podporu užití biopaliv a jiných obnovitelných paliv v dopravě.

 

Příprava výroby bioetanolu

 

            V roce 2001 byla realizována podpora výroby  bioetanolu, MEŘO a bionafty přímou podporou z ministerstva  zemědělství dle „Zásad“ č.j. 2319/2001-7010. Podpora pro bioetanol měla působnost po celý rok. Celkem byla  podpořena výroba 7 466 litrů bioetanolu pro  uplatnění  ve  směsném  palivu  s benzínem.

V roce 2002 byly přijaty žádosti na podporu 6,9 tis. hl kvasného lihu v částce 3,99 mil. Kč na vyhlášené období. V průběhu plnění byla zamítnuta podpora za dodávku 894 hl lihu, přiznána na 213 hl lihu v částce 91 tis. Kč, na zbývající množství žadatelé od žádosti odstoupili. Žádost uplatnily zemědělské lihovary, pro průmyslové lihovary byly podmínky nevyhovující. Důvodem stagnace programu bylo nezavedení výroby ETBE v rafinerii nebo míchání biolihu s benzinem u rozhodujících distributorů paliv. Při povoleném 5% užití biolihu poskytnutá podpora nevytváří zajímavou příležitost podnikání. MZe připravuje změnu systému podpory dle očekávané Směrnice Rady EU.

Vláda ČR usnesením č. 833/2003 schválila program Podpory výroby bioetanolu pro jeho přimíchávání do automobilových benzínů a motorové nafty, pro záměnu metanolu při výrobě metylesteru řepkového oleje a metyltercbutylesteru a jako alternativního paliva s podporou jeho uplatnění na tuzemském trhu jako součást opatření naplňujících Národní program hospodárného nakládání s energií a využívání jejích obnovitelných a druhotných zdrojů.

 

 http://ekonom.ihned.cz/1-10000725-16704780-400000_d-4e

Nespravedlivé dotace?

 

http://www.ceskaenergetika.cz/ce/view.php?cisloclanku=2005053104&rstema=27&stromhlmenu=17:27

Zakázky na biolíh předbíhají koncepci

 

http://www.biom.cz/index.shtml?x=183251

Výroba bioetanolu ze slámy se stává realitou