Biodieselillä tarkoitetaan yleensä rasvahappojen metyyli- tai etyyliestereistä koostuvaa polttonestettä. Erotuksena Fischer-Tropsch –biopolttoaineisiin sitä kutsutan myös perinteiseksi tai ensimmäisen sukupolven biodieseliksi.

Biodieseliä valmistetaan esteröimällä kasvi- tai eläinrasvoja alkoholin avulla. Alkoholi on kustannussyistä yleensä metanoli, mutta voi olla myös etanoli tai joku muu lyhytketjuinen alkoholi. Metanolin avulla valmistetusta biodieselistä käytetään yleisesti termejä FAME (fatty acid methyl ester, rasvahapon metyyliesteri) ja RME (rape methyl ester, rypsimetyyliesteri). Esteröitymisreaktio on esitetty alla olevassa yhtälössä. Reaktio tapahtuu emäskatalyytin (NaOH tai KOH) läsnä ollessa. Lähtöaineena on erilaisia rasvahappoja ja tuotteena rasvahappoestereitä sekä sivutuotteena glyserolia.

Glyserolin muodostumista ei voida estää, mutta sille voidaan löytää hyötykäyttöä. Glyseroli on nestemäistä ja se voidaan hyödyntää energiana polttamalla. Toinen vaihtoehto on mädättää glyseroli muun aineksen, esimerkiksi lannan, seassa ja hyödyntää sen energiasisältö biokaasuna. Ainoana syötteenä glyserolin mädätys ei onnistu, sillä se ei sisällä tarpeeksi mikrobien tarvitsemia ravinteita. Glyseroli voidaan myös puhdistaa ja hyödyntää kosmetiikka- tai lääketeollisuudessa, mutta puhdistuskustannukset voivat nousta korkeiksi ja glyserolin markkinat ovat rajalliset.

Merkittävin biodieselin tuotannon sivutuote on kuitenkin puristuskakku, joka syntyy, kun öljy erotetaan raaka-aineesta (esim. rypsinsiemenestä) puristamalla. Puristuskakun määrä riippuu raaka-aineen öljypitoisuudesta ja puristimen tehosta. Yleensä sitä syntyy vähintään saman verran kuin öljyä, joskus jopa kaksinkertainen määrä öljyyn nähden. Puristuskakkuun jää raaka-aineen muu kuiva-aine. Se on valkuaispitoista ja sopii yleensä hyvin rehukäyttöön. Puristuskakku voidaan myös mädättää.

Biodieselin ominaisuudet on määritetty kansainvälisessä standardissa EN 14214. Se toimii kaikissa dieselmoottoreissa fossiiliseen dieseliin sekoitettuna. Jotkin ajoneuvo- ja työkonevalmistajat sallivat myös 100 % biodieselin käytön. Joskus puhtaan biodieselin käyttäminen edellyttää letkujen ja tiivisteiden vaihtamista. Puhtaan biodieselin kylmäkäynnistysominaisuudet eivät ole fossiilisen dieselin veroiset ja sen samepiste on melko korkea. Kannattaa muistaa, että myös fossiilisen dieselin talvilaatuun lisätään apuaineita sen toiminnan varmistamiseksi Suomen talvessa. Haaste lienee ratkaistavissa myös biodieselin kohdalla.

Biodieselillä on myös hyviä ominaisuuksia. Se voitelee moottoria tehokkaasti ja vähentää kulumista. Biodieselin setaaniluvun on EN 14214:n mukaan oltava vähintään 51, kun se tavallisessa dieselissä on yleensä 40–55. Biodiesel-molekyylin sisältämän hapen ansiosta biodiesel palaa puhtaasti, vaikkakin biodieselin typen oksidipäästöistä fossiiliseen dieseliin verrattuna on ristiriitaisia tutkimustuloksia. Biodiesel ei myöskään sisällä yhtään rikkiä. Ajoneuvokäytön lisäksi biodieseliä voidaan käyttää diesel-aggregaateissa ja lämmityskattiloissa.

Biodieselin raaka-aineet
Suurin osa tällä hetkellä tuotetusta biodieselistä valmistetaan auringonkukka-, rypsi-, rapsi-, palmu- tai soijaöljystä tai muusta syötäväksi kelpaavasta kasviöljystä. Jonkin verran biodieseliä valmistetaan myös käytetystä paistorasvasta ja -öljystä sekä teurasjätteistä ja muista eläinrasvoista. Jätteiden hyötykäyttö on kannatettavaa ja energiataseeltaan edullista, elleivät kuljetusmatkat veny liian pitkiksi, mutta ruokaöljyjen käyttöön liittyy eettisiä kysymyksiä. Toisaalta biodieselin tuotantoon kelpaa hyvin elintarvikekäyttöön liian heikkolaatuinen kasviöljy ja biodiesel voi varmistaa öljyn hyötykäytön myös sadon epäonnistuessa.

Jatropa

Jatropha-sukuun kuuluu 175 eri lajia. ”Jatrophalla” tarkoitetaan yleensä kuitenkin jatropha curcasta, joka on yksi tämän hetken tutkituimmista biodieselin raaka-aineista. Se on trooppinen pensas, joka kasvaa myös kuivilla ja karuilla joutomailla, esimerkiksi teiden varsilla. Jatrophaa käytetään mm. aavikoitumisen ehkäisyssä maaperän sitomiseen.

Biodieselin tuotannossa siinä hyödynnetään vain hedelmä, joka on myrkyllinen ja siten ihmisravinnoksi kelpaamaton. Jatropha tuottaa ensimmäiset hedelmät noin kolmen vuoden päästä kylvöstä ja säilyy satoisana 40–50 vuotta. Hedelmän myrkyllisyyden vuoksi ollaan yleensä sitä mieltä, ettei jatropha kilpaile ruoantuotannon kanssa. Kuitenkin energian hinnan noustessa houkutus alkaa viljellä jatrophaa myös ruoan tuotantoon sopivilla, viljavilla mailla kasvaa. Tähän houkuttelee myös parempi sato. Jatrophan öljysato vaihtelee erittäin paljon kasvupaikasta riippuen. Köyhässä maassa se voi olla 1 500–2 000 l/ha, mutta hyvissä olosuhteissa luonnollisesti myös jatropa menestyy paremmin ja öljysato voi nousta jopa 5 000 litraan hehtaarilta.

Leväbiodiesel

Bioste Oy ei halua viedä ruokaa nälkäisten, eikä paremmin ravittujenkaan, suista. Ratkaisumme biodieselin raaka-aineongelmaan on kokonaisvaltaiseen bioenergiantuotantokeskukseen yhdistetty levän kasvatus. Yksinkertaisuuden vuoksi ”levällä” tarkoitetaan tässä sekä mikroleviä että syanobakteereja eli ”sinileviä”. Sinileviksi kutsutut, kaikille tutut kesäiset kasvustot eivät siis ole leviä ollenkaan, vaan bakteereja.

Leväbiodiesel valmistetaan samalla tavalla esteröimällä kuin muukin biodiesel. Öljyn erotuksessa syntyvä puristuskakku voidaan käyttää rehuna, ellei se ole myrkyllistä. Muussa tapauksessa se voidaan hyödyntää esimerkiksi lannoituksessa, sillä levän sisältämät ravinteet jäävät puristuskakkuun. Öljyn mukana poistuu vain hiiltä, vetyä ja happea.

Öljyntuotantoon parhaiten soveltuvat levät eivät ole syötäviä eivätkä kilpaile peltopinta-alasta ruoan tuotannon kanssa, koska levää voidaan kasvattaa vaikka altaissa keskellä autiomaata. Levää ei myöskään tarvitse kasvattaa kuivalla maalla, vaan sitä voidaan kasvattaa myös meressä. Logistiikka tietysti asettaa kasvatukselle omat reunaehtonsa.

Leväöljysato hehtaaria kohta on huonoimmillaankin kymmenkertainen rypsiöljysatoon verrattuna ja voi parhaimmillaan olla jopa satakertainen, joten pinta-ala on samassa suhteessa pienempi perinteisiin öljykasveihin verrattuna.

Levä tarvitsee kasvaakseen kolmea pääravinnetta; hiiltä, typpeä ja fosforia. Mikroravinteista tärkein on rauta. Piilevät tarvitsevat lisäksi runsaasti piitä. Levät hyödyntävät ilmakehän hiilidioksidia, mutta hiilidioksidilannoitus saa levät kasvamaan entistä paremmin. Jotkin sinilevät pystyvät sitomaan ilmakehästä hiilen lisäksi typpeä. Kustannustehokkaimpia ja ympäristöystävällisimpiä lannoitteita ovat erilaiset jätevedet ja (liete)lannat ja hiilidioksidilannoituksessa voimalaitosten pakokaasut. Hyödyntämällä niitä levänkasvatuksessa, saadaan ravinteet tehokkaasti kiertoon samalla kun vesi tai liete puhdistuu ja vesistöpäästöt pienenevät. Puhdistus voidaan viimeistellä esimerkiksi laitoksen omassa biologisessa jätevedenpuhdistamossa.

Jos laitokselle ei saavu jatkuvasti uusia ravinteita, niiden kierrätys on helposti järjestettävissä johtamalla ravinnepitoinen puristuskakku takaisin leväaltaaseen. Tällöin lannoitteiden tarve on levänkasvatuksen käynnistämisen jälkeen vähäinen tai olematon.

Ota yhteyttä, kerromme mielellämme lisää.
toimisto [at] bioste.fi

Lisätietoja

 

EN 14214-standardi                          http://en.wikipedia.org/wiki/EN_14214
Levän kasvatus ja leväbiodiesel          www.bioking.nl
www.algaelink.com
Jatropha-yhdistys                             www.jatrophaworld.org