Lífeldsneyti

Lífeldsneyti er hugtak sem notað er fyrir lífrænt eldsneyti sem unnin eru úr endurnýjanlegum orkulindum. Lífeldsneyti er viðfeðmur flokkur sem skiptast niður í þrjá flokka eftir því hvernig þær eru unnar, þ.e. eldsneyti sem unnin er úr lífmassa, úr vökva og svo nátturuleg gös.

Eldsneyti sem unnar eru úr endurnýjanlegum orkuauðlindum hefur á undanfarin árum aukið athygli vísindamanna og almenningi og þá einkum í tengslum við sem framtíðar orkubera, sem væri umhverfisvænna en það jarðefnaeldsneyti sem við notum í dag. Til lengri tíma litið munu olíuauðlindir fara þverrandi og leiða til hækkandi eldsneytisverðs. Samhliða því er hugsanlegt að eldsneytisverð fari einnig hækkandi vegna aukinnar skattheimtu og eftirspurn fyrir nýjum orkugjöfum fari vaxandi í náinni framtíð. Erfitt er að segja til um hversu hröð þróunin verði en ljóst er að hefðbundnir bensínbílar verða með breyttu sniði í náinni framtíð. Bensín með íblöndun á lífrænu eldsneyti eykst með árunum, bæði í almenningssamgöngum og í iðnaðarsamgöngum. Stóru bílaframleiðendurnir hafa verið að færa sig inn á þennan markað á undanförnum árum. Þótt þróunin sé hæg á Íslandi hvað þetta varðar á það einkum við um bíla til einkanota, en þróunin undanfarin ár hefur verið örari varðandi þá bíla sem notaðir eru í atvinnustarfsemi af ýmsu tagi.

Tegundir.

Etanól.

Etanól er lífrænt efnasamband táknað sem C2H5OH. Það er eldfimt, litarlaust og eitrað efni. Bruni þess myndar bláan loga sem oft er ekki sjáanlegur í mikillri birtu. Etanól er framleitt úr jurtum eins og maís og sykureyrr en einnig hægt að framleiða etanól úr öðrum jurtum eins og lúpínu eða grasi sem væri unnt að gera hér á landi.

Etanól myndast á náttúrlegan hátt úr kolvetnum (sykrum) við loftfirrðar aðstæður með hjálp gerla sem brjóta niður lífræn efni, það er að segja sellulósa og hemísellulósa. Þetta er það ferli sem kallað er gerjun. Með gerjun og eimingu á lífrænum efnum er hægt að framleiða etanól til ýmissa nota.

Hér á Íslandi er verið að skoða möguleika á því að nota háhitakærar bakteríur til framleiðslu á etanóli. Hafa verið gerðar einfaldar gerjunartilraunir úr einföldum sykrum, en einnig á einföldum lífmassa svo sem grasi, hálmi og pappír.

Etanól hefur um 85% af brunagildi bensíns en með því að blanda því út í 15% bensín bætir það verulega bruna þess. Etanól sem eldnsneyti er umhverfisvænt, en það er framleitt úr lífrænum efnum sem myndast hafa við það að koltvísýringur var tekinn úr andrúmloftinu. Við bruna etanóls myndast svo vatn og aftur koltvísýringur.

Í lok árs 2006 fór Brimborg að kanna möguleika á innflutningi bíla sem gætu notað etanól sem orkugjafa. Fyrirtækið hóf samstarf við Olís um að flytja etanól til landsins. Ári seinna kom fyrsta etanól (E85) dælustöðin til Íslands og var sett upp í Álfheimum í Reykjavík.

Undanfarin ár hefur framleiðsla á etanóli farið ört vaxandi í takt við sívaxandi eftirspurn í heiminum. Þróunin hefur fyrst og fremst átt sér stað í Bandaríkjunum og hefur framleiðsla etanóls þar verið samkeppnishæf við bensín sem eldsneyti fyrir bifreiðar. Brasilía er gott dæmi um land þar sem etanól hefur verið notað sem eldsneyti um langt skeið í stað bensíns. Þar eru nær allir bílar fjölorkubílar og ganga fyrir hvaða blöndu af etanóli og bensíni sem er. Í Bandaríkjunum og ríkjum Efnahagsbandalagsins hafa verið gerðar kröfur um íblöndun etanóls í bensín en við þetta gætu myndast góð markaðsskilyrði til framleiðslu á etanóli. Ef horft er til íslenskra aðstæðna við etanólframleiðslu er það einkum ódýr jarðgufa sem gæti verið fýsilegur kostur er kemur að framleiðslu.

Framleiðsla á etanóli úr jurtum eins og maís, sykureyrr og öðrum matvælum hefur mætt harðri andstöðu víða um heim. Til að mynda er meira en fjórðungur alls korns sem ræktað er í Bandaríkjunum nú notað til að framleiða lífrænt eldsneyti. Með þessu er talið að etanól framleitt úr korni megi nota í stórum stíl í stað bensíns á bíla og þannig verði Bandaríkin ekki eins háð olíu frá ríkjum þar sem stjórnmálaástand er óstöðugt. Aukin framleiðsla lífeldsneytis á borð við etanól hefur óhjákvæmilega áhrif annars staðar í heiminum og eykur hættuna á matvælaskorti. Þar verða þróunarríkin verst úti.

Metan.

Metan er efnasamband kolefnis og vetnis. Efnaformúla metans er CH4. Þetta er litlaus og lyktarlaus gastegund sem er skaðlaus við innöndun. Metangas myndast út í náttúrunni þegar lífrænn úrgangur rotnar við loftfirrðar aðstæður. Í náttúrunni eru mýrar, votlendi, gömul skóglendi og urðunarsvæði ákjósanlegustu aðstæðurnar til myndunar metangass.

Metan er skæð gróðurhúsalofttegund og hefur til að mynda 21 sinnum meiri gróðurhúsaáhrif en koltvísýringur, ef það sleppur út í andrúmsloftið. Við bruna metans myndast koltvísýringur og vatn samkvæmt efnajöfnu:

Við brunann myndast mikill hiti sem gerir metanið að hentugu eldsneyti. Orkan sem myndast við bruna gassins er oftast notuð til hitunar og rafmagnsframleiðslu en einnig er hægt að nota metan sem orkubera (eldsneyti).

Metan sem eldsneyti hefur verið notað til að knýja bíla á Íslandi frá árinu 2000. Metangasframleiðsla hér á landi hefur farið fram á urðunarstað höfuðborgarsvæðisins í Álfsnesi. Þar er metangasið unnið úr hauggasi sem myndast við rotnun lífræns úrgangs. Nú eru framleidd um 2.200 t á ári af metani, en sú framleiðsla myndi nægja um 4.500 litlum ökutækjum.

Hauggasið sem myndast á urðunarstaðnum hefur að geyma um 55% af metani, 42% koltvísýring og aðrar lofttegundir eru um 3%. Hauggasið safnast í safnkistur sem tengdar eru safnrörum. Safnrörin eru götóttar málmpípur sem liggja um haugana og sjá um að safna gasinu úr jörðinni. Gasið er síðan flutt yfir í hreinsistöð þar sem það er hreinsað í svokölluðum þvegli. Aðferðin felst í því að metanið er skilið frá öðrum lofttegundum með vatni. Metanið er síðan þurrkað og því þjappað á gaskúta til flutnings á áfyllingarstöð. Eftir hreinsunina er hlutfall metans í gasinu 95-98%.

Tvö bifreiðaumboð á Íslandi hafa boðið til sölu bíla sem ganga fyrir metani, Hekla og Askja. Hekla hefur boðið fjórar tegundir metanfólksbíla og Askja tvær. Mikil framför hefur orðið í þróun og tækni metanbifreiða á síðustu árum og nú er talað um þriðju kynslóð metanbifreiða. Flestir stærri bílaframleiðendur framleiða núorðið metanbifreiðar og hefur þeim fjölgað mikið með vaxandi eftirspurn. Yfir 100 metanbílar hafa verið í notkun hér á landi, annars vegar hreinir metanbílar og hins vegar tvíorkubílar. Einnig hefur verið algengt að bensínbifreiðum væri breytt í metanbifreiðar. Kostir metanbifreiða eru meðal annars að þeir eru hljóðlátari en hefðbundnir bensínbílar og menga talsvert minna.

Við brennslu metangass í bílvél myndast koltvísýringur en sá koltvísýringur kemur úr metangasi sem hvort sem er hefði smám saman síast út í andrúmsloftið úr sorphaugunum. Þar sem gróðurhúsaáhrif koltvísýrings eru miklum mun minni en metans er mikill umhverfisávinningur í því að brenna metaninu auk þess sem með því minnkar þörfin á innfluttu eldsneyti. Þegar á heildina er litið stuðlar bíleigandi sem notar metan af sorphaugum á bíl sinn að minni losun gróðurhúsalofttegunda. Að sjálfsögðu sparast líka sá koltvísýringur sem hefði myndast í venjulegri bifreið. Sparnaðurinn er um 260g á km. Ýmis önnur útblástursefni eru líka talsvert minni frá metanbifreiðum en bansín- eða díselbílum svo nemur um 20%.

Framleiðsla á metangasi er góður kostur þegar hugað er að notkun innlendrar orku. Hér á landi hafa nokkur fyrirtæki notað metangas sem orkugjafa. Metan hf og Orkuveita Reykjavíkur hafa efnt til samstarfs um metanknúið orkuver sem áætlað er að geti skilað 840 kW af uppsettu afli og áætlaðri orkuframleiðsl upp á um 4,3 GWh á ári.

Lífdísill.

Lífdísill er algengasta lífeldsneyti í Evrópu. Hann er framleiddur úr jurtaolíu, dýrafitu og fiskiúrgangi með umesterun, og er vökvinn sem út kemur ekki ólíkur jarðefnaeldsneyti. Efnafræðileg heiti yfir lífdísilolíu er fitusýru-metýl (eða etýl). Olíu er blandað saman við hídroxíð natríum og metanól (eða etanól). Við þessa samsetningu verður efnahvarf sem myndar lífdísilolíu og glýseról. Einn hluti glýseróls er framleiddur fyrir hverja tíu hluta dísilolíunnar.

Lífdísill er oftast framleiddur úr sojabaunaolíu eða repjuolíu. Á Íslandi væri hægt að nota fiskiúrgang, fitu sem til fellur úr sláturhúsum og afgangs steikingarolíu í stað sjoabauna og repju. Slík framleiðsla er raunar hafin í litlum mæli hjá Orkey á Akureyri

Lífdísil er hægt að nota á flestar gerðir dísilvéla. Lífdísilolía hefur örlitlu minna orkuinnihald en dísilolía sem unnin er úr jarðefnaeldsneyti. Einnig eru efni eins og brennisteinn og arómatísk efnasambönd í minni mæli í lífdíselolíu. Þó svo að hún gefi minni orku á hverja þyngdareiningu er hún umhverfisvænni þar sem hún gefur síður frá sér óæskilegar loftegundir út í andrúmsloftið. Lífdísilolían er einnig hentug að því leyti að hægt er að nota hana á dísilvélar án þess að breyta þurfi vélunum á nokkurn hátt.

Rétt eins og etanólframleiðsla hefur framleiðslu á lífdísilolíu fylgt mikil umræða og þá einkum í tengslum við hækkandi matvælaverð. Sojabaunaolía er mikilvæg í fæðuframleiðslu og verður því enn um sinn dýr til framleiðslu dísilolíu, þar sem hún er mjög eftirsótt á matvælamarkaði. Einnig þarf að hafa í huga að mikil notkun jurtaolíu til dísilframleiðslu getur haft áhrif á fæðuframleiðslu og orsakað matarskort í þróunarlöndum. Á Íslandi væri helst að leita hráefnis í þá fitu og þann úrgang sem til fellur í landbúnaði og fiskiðnaði, enda skilyrði til ræktunar á repju og sojabauna er ekki góð á landinu. Þó hafa undanfarið verið gerðar tilraunir til ræktunar á svokallaðri vetrarrepju hér á landi. Þær tilraunir hafa gefið ákveðnar vonir.

Hrundið hefur verið af stað tilraunaverkefni í framleiðslu lífdísilolíu úr vetrarrepju. Verkefnið er á vegum rannsóknar- og þróunarsviðs Siglingastofnunar í samstarfi við Landbúnaðarháskóla Íslands og bændur víða um land. Ræktun vetrarepju er þó enn sem komið er ekki annað en aukabúgrein hjá íslenskum bændum.

Metanól.

Metanól, einnig þekkt sem tréspíri eða viðarspíri, er einfalt alkóhól, eldfimur og eitraður vökvi sem gefur frá sér sams konar lykt og etanól. Metanól er efnasamband með efnaformúlana CH3OH en við stofuhita er efnið í vökvaformi. Metanól er notað sem frostvari og leysir en einnig er hægt að nota það sem eldsneyti.

Í náttúrunni myndast metanól við loftfirrðar aðstæður með hjálp baktería og er því náttúrlegt í umhverfinu. Þegar metanól kemst í snertingu við súrefni myndast koldíoxið og vatn með hjálp sólarljóssins. Efnaformúla:

Á Íslandi hafa verið uppi hugmyndir um að framleiða metanól úr vetni og koltvísýringi úr álverum ef ofnum yrði lokað en óvíst er að það sé framkvæmanlegt. ht

Metanól má framleiða úr kolsýru með því að láta það hvarfast við vetni við 200-300 °C og 50-100 bara þrýsting samkvæmt eftirfarandi efnajöfnu.

Framleiðsla metanóls úr koltvísýringi er nú hafin hérlendis með tilkomu nýrrar metanólsverksmiðju Carbon Recycling International í Svartsengi á Reykjanesi. Þar er koltvísýringsútblæstri frá jarðvarmavirkjun breytt í metanól, fljótandi eldsneyti sem meiningin er að blanda saman við bensín á farartæki. Í Svartsengi losna um 80.000 tonn á ári af kolsýru sem gefur möguleika á framleiðslu 56.000 tonna af metanóli á ári. Með íblöndun metanóls í bensín (5 á móti 95) hækkar oktanagildi eldsneytisins og þar af leiðandi verður hreinni bruni og betri nýting. Enn fremur eykur blandan afl bensínbíla.

Syngas.

DME (dímetýleter) er gas sem nota má sem eldsneyti. DME er framleitt úr metanóli sem aftur er framleitt úr efnasmíðagasi (syngas). Syngas samanstendur af CO og H2 í misstórum hlutföllum. Hægt er að fá fram syngas með því að rafgreina vetni og safna kolefni frá útblæstri verksmiðja. Raforkan er þar frumorkan í ferlinu. Hægt er að nota DME í breyttum dísilvélum og er því möguleiki á að nýta raforkuna til að knýja farartæki. Eldsneytið gæti því hentað bæði fyrir íslenska bíla- og skipaflotann.