Βιοκαύσιμα

Βιοκαύσιμα (αγγλ. biofuels) ονομάζονται τα καύσιμα εκείνα στερεά, υγρά ή αέρια τα οποία προέρχονται από τη βιομάζα, το βιοδιασπώμενο δηλαδή κλάσμα προϊόντων ή αποβλήτων διαφόρων ανθρώπινων δραστηριοτήτων.

Χαρακτηριστικά

Τα βιοκαύσιμα προέρχονται από οργανικά προϊόντα και θεωρούνται ανανεώσιμα καύσιμα. Ως ανανεώσιμα καύσιμα έχουν το χαρακτηριστικό των χαμηλότερων εκπομπών CO₂ στο συνολικό κύκλο ζωής τους σε σχέση με τα συμβατικά ορυκτά καύσιμα, στοιχείο που εξαρτάται άμεσα από την προέλευση τους, τη χρήση τους αλλά και τον τρόπο παραγωγής και διανομής τους. Κατά την καύση τους τα καύσιμα αυτά εκπέμπουν περίπου ίσες ποσότητες CO₂ με τα αντίστοιχα πετρελαϊκής προέλευσης. Επειδή όμως είναι οργανικής προέλευσης ο άνθρακας τον οποίο περιέχουν έχει δεσμευτεί κατά την ανάπτυξη της οργανικής ύλης από την ατμόσφαιρα στην οποία επανέρχεται μετά την καύση κι έτσι το ισοζύγιο εκπομπών σε όλο τον κύκλο ζωής του βιοκαυσίμου είναι θεωρητικά μηδενικό. Στην πράξη επειδή κατά την παραγωγή και διακίνηση της πρώτης ύλης αλλά και των ίδιων των βιοκαυσίμων υπεισέρχονται και άλλες δραστηριότητες κατά τις οποίες παράγονται εκπομπές CO₂ το τελικό όφελος από τα καύσιμα αυτά μπορεί να είναι από πολύ μεγάλο έως μηδαμινό. Για να αποφανθεί κανείς ασφαλώς για τα περιβαλλοντικά οφέλη κάποιου βιοκαυσίμου πρέπει να πραγματοποιήσει εξειδικευμένη ανάλυση κύκλου ζωής. Σχετικά στοιχεία για διάφορα βιοκαύσιμα μπορούν να βρεθούν στη διεύθυνση

Βιοντίζελ

Πρόκειται για μεθυλ - ή αιθυλ – εστέρες λιπαρών οξέων από παρθένα ή χρησιμοποιημένα φυτικά έλαια (βρώσιμα και μη) και ζωικά λίπη. Η διαδικασία παραγωγής του περιλαμβάνει την αντίδραση τριγλυκεριδίων με μεθανόλη ή αιθανόλη.^[1]

Η πρώτη ύλη, που συμμετέχει με το μεγαλύτερο ποσοστό στην παγκόσμια παραγωγή του βιοντίζελ, είναι η ελαιοκράμβη σε ποσοστό 84 % και ακολουθεί ο ηλίανθος με ποσοστό 13 %.^[2] Για την παραγωγή του χρησιμοποιούνται όμως και άλλα φυτικά έλαια, όπως σογιέλαιο, αραχιδέλαιο, ηλιέλαιο, φοινικέλαιο, λινέλαιο, ελαιόλαδο κακής ποιότητας και τα έλαια από μαγειρεία.^[3]

Το βιοντίζελ αποτελεί ένα δοκιμασμένο βιοκαύσιμο. Η τεχνολογία για τη παραγωγή και τη χρήση του είναι γνωστή πάνω από 50 χρόνια.^[4] Ωστόσο, το βιοντίζελ φαίνεται να μη μπορεί να ικανοποιήσει ακόμη και ένα μικρό κλάσμα της υφιστάμενης ζήτησης καυσίμων για μεταφορά. Έτσι, οι προσπάθειες σήμερα στρέφονται προς μία νέα κατεύθυνση, με πολλές εταιρείες να επιχειρούν την εμπορική παραγωγή βιοντίζελ παραγόμενου από μικροφύκη.

Η ιδέα της χρήσης μικροφυκών ως πηγών βιοκαυσίμου δεν είναι νέα.^[5] Έχει έρθει όμως τα τελευταία χρόνια στο προσκήνιο, εξαιτίας της συνεχώς αυξανόμενης τιμής του πετρελαίου και κυρίως λόγω της ανησυχίας για την υπερθέρμανση του πλανήτη που σχετίζεται με τη καύση ορυκτών καυσίμων.^[6]

Όπως και τα φυτά, έτσι και τα μικροφύκη απαιτούν ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή ελαίων. Σε αντίθεση όμως με τα φυτικά είδη, τα μικροφύκη αναπτύσσονται γρήγορα και είναι εξαιρετικά πλούσια σε έλαια. Η απόδοση τους μπορεί να υπερβεί και το 80 % σε βάρος ξηρής μάζας.^[7] Ανάλογα με το είδος, τα μικροφύκη μπορούν να παράγουν πολλά διαφορετικά είδη λιπιδίων και υδρογονανθράκων.^[8] Από αυτά, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλα για τα παραγωγή υγρού βιοκαυσίμου, ωστόσο πολλά από αυτά κρίνονται κατάλληλα.

Τα μικροφύκη στην παραγωγή βιοντίζελ

Τα φύκη, έχοντας την δυνατότητα να παράγουν TAGs, θεωρούνται ως δεύτερης γενιάς πρώτη ύλη στην παραγωγή βιοκαυσίμων και συγκεκριμένα παραγωγής βιοντίζελ. Έτσι, η δυνητική αξία της φωτοσύνθεσης των μικροφυκών για την παραγωγή βιοκαυσίμων είναι ευρέως αναγνωρισμένη.^[9] Τα πλεονεκτήματα των μικροφυκών έναντι άλλων ανώτερων φυτών ως πηγή μεταφοράς βιοκαυσίμων είναι πολυάριθμα:

• Τα μικροφύκη συνθέτουν και συσσωρεύουν μεγάλες ποσότητες ουδέτερων λιπιδίων/ελαίων (20-50% του ξηρού τους βάρους) και αυξάνονται με υψηλούς αριθμούς
• Η απόδοση του ελαίου ανά περιοχή των αποικιών των μικροφυκών θα μπορούσε να υπερβεί κατά πολύ την την απόδοση των βέλτιστων ελαιούχων σπόρων
• Τα μικροφύκη μπορούν να καλλιεργηθούν σε αλατούχα/υφάλμυρα/ παράκτια θαλασσινά νερά σε μη καλλιεργήσιμη γη και δεν ανταγωνίζονται για τους πόρους με τη συμβατική γεωργία
• Τα μικροφύκη χρησιμοποιούν το άζωτο και το φώσφορο από μία ποικιλία πηγών υγρών αποβλήτων (π.χ. γεωργικές απορροές, απορροές ζωοτροφών και βιομηχανικά και αστικά απόβλητα), παρέχοντας έτσι το πρόσθετο πλεονέκτημα της βιοαποκατάστασης των λυμάτων
• Τα μικροφύκη δεσμεύουν διοξείδιο του άνθρακα από τα καυσαέρια που εκπέμπονται μέσω καύσης από τα ορυκτά καύσιμα μονάδων ηλεκτροπαραγωγής και από άλλες πηγές, μειώνοντας έτσι τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου. Συγκεκριμένα, ένα κιλό βιομάζας φυκών απαιτεί περίπου 1,8 κιλά διοξειδίου του άνθρακα
• Τα μικροφύκη είναι ανθεκτικά σε περιθωριακά εδάφη, όπως οι έρημοι, ξηρά και ημίξερα εδάφη, τα οποία δεν είναι κατάλληλα για τη συμβατική γεωργία
• Τα μικροφύκη παράγουν προστιθέμενης αξίας παραπροϊόντα ή υποπροϊόντα, όπως βιοπολυμερή, πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, χρωστικές ουσίες, ζωοτροφές και λιπάσματα, καθώς επίσης δεν απαιτούν ζιζανιοκτόνα και φυτοφάρμακα
• Τα μικροφύκη μεγαλώνουν σε κατάλληλα δοχεία καλλιέργειας (φωτο-βιοαντιδραστήρες) κατά τη διάρκεια του έτους με την υψηλότερη ετήσια παραγωγικότητα της βιομάζας βάσει της έκτασης.^[10][11]

Τα μικροφύκη μπορούν να παρέχουν πολλούς διαφορετικούς τύπους ανανεώσιμων βιοκαυσίμων. Αυτά περιλαμβάνουν το μεθάνιο, που παράγεται από την αναερόβια πέψη της βιομάζας των φυκών,^[12] βιοντίζελ που προέρχεται από έλαια μικροφυκών και φωτοβιολογικώς παραγόμενο βιουδρογόνο,.^[13][14]

Η εξαγωγή ελαίου από μικροφύκη απαιτεί την παραγωγή μεγάλης ποσότητας βιομάζας τους, η οποία και θα πρέπει να είναι πλούσια σε έλαια. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με το ότι η παραγωγή βιομάζας αυτών είναι πιο ακριβή από την καλλιέργεια φυτών, δυσχεραίνει την προσπάθεια για χρήση τους ως πηγές βιοκαυσίμου. Ωστόσο, το κόστος παραγωγής βιοντίζελ από μικροφύκη μπορεί να μειωθεί σημαντικά ακολουθώντας κατάλληλες στρατηγικές όπως η βελτίωση της απόδοσης των μικροφυκών μέσω της γενετικής μηχανικής. Επιπλέον, εκτός από τα έλαια, τα μικροφύκη περιέχουν και σημαντικές ποσότητες πρωτεϊνών και υδατανθράκων και άλλων θρεπτικών συστατικών.^[15] Έτσι, τα υπολείμματα από την εξαγωγή του ελαίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη παραγωγή ζωοτροφών γεγονός μπορεί να αντιταχθεί στο υψηλό κόστος παραγωγής βιομάζας τους.