Mirela Ivančić Šantek

Proizvodnja bioetanola iz kukuruznih oklasaka

Lignocelulozna biomasa najzastupljeniji je obnovljivi izvor organskog ugljika na Zemlji. Posljednjih desetljeća proveden je velik broj istraživanja vezanih uz primjenu te sirovine u proizvodnji biogoriva i finih kemikalija. Smatra se pogodnom zamjenom za naftu kao sirovina za proizvodnju motornih goriva jer je sveprisutna, lako dostupna i vrlo jeftina.1 Primjena lignocelulozne biomase u proizvodnji biogoriva pridonijela bi smanjenju niza gorućih problema s kojima je današnje društvo suočeno. To se prije svega odnosi na iscrpljivanje zaliha fosilnih goriva, energetsku nesigurnost i ovisnost, visoku razinu CO2 u atmosferi i emisiju toksičnih supstancija koje nastaju izgaranjem fosilnih goriva (SO2, NOx). Proizvodnja bioetanola danas se najvećim djelom zasniva na šećernim (npr. šećerna repa i melasa) i škrobnim sirovinama (npr. kukuruzu, pšenici, krumpiru) koje se rabe u ishrani ljudi i stoke. U mnogim razvijenim državama potiče se proizvodnja biogoriva različitim poreznim olakšicama i primjenom zakona o obvezatnom miješanju bioetanola s benzinom. Međutim uvedene mjere dovele su proizvođače hrane u neravnopravan položaj u odnosu na proizvođače biogoriva i uzrokovale porast cijene sirovine i hrane.2

Bioethanol Production from Renewable Raw Materials and its Separation and Purification: a Review

SUMMARY Production of biofuels from renewable feedstocks has captured considerable scientific attention since they could be used to supply energy and alternative fuels. Bioethanol is one of the most interesting biofuels due to its positive impact on the environment. Currently, it is mostly produced from sugar- and starch-containing raw materials. However, various available types of lignocellulosic biomass such as agricultural and forestry residues, and herbaceous energy crops could serve as feedstocks for the production of bioethanol, energy, heat and value-added chemicals. Lignocellulose is a complex mixture of carbohydrates that needs an efficient pretreatment to make accessible pathways to enzymes for the production of fermentable sugars, which after hydrolysis are fermented into ethanol. Despite technical and economic difficulties, renewable lignocellulosic raw materials represent low-cost feedstocks that do not compete with the food and feed chain, thereby stimulating the sustainability. Different bioprocess operational modes were developed for bioethanol production from renewable raw materials. Furthermore, alternative bioethanol separation and purification processes have also been intensively developed. This paper deals with recent trends in the bioethanol production as a fuel from different renewable raw materials as well as with its separation and purification processes.

New Trends in the Ethanol Production as a Biofuel

Značajan porast potrošnje neobnovljivih izvora energije (nafta, ugljen i prirodni plin) zbog ubrzanog razvoja svjetskog gospodarstva uzrokuje brže iscrpljivanje njihovih zaliha i povećanje emisije stakleničkih plinova. Nestabilna cijena goriva i petrokemijskih sirovina, te potreba za sigurnijom dobavom energije pridonijeli su povećanju proizvodnje alternativnih goriva, tzv. biogoriva. Biogoriva se dobivaju preradom obnovljivih izvora energije, biomase. Biomasa je organska tvar biljnog ili životinjskog podrijetla (npr. poljoprivredni ostaci, drvo, komunalni otpad, aktivni mulj i slično). Biomasa se upotrebljava u kućanstvima za grijanje i kuhanje, proizvodnju električne energije i topline, te sve više u proizvodnji biogoriva: etanola, metanola, biodizela, Fischer-Tropschova dizela, vodika i metana.1,2 Svjetska proizvodnja biogoriva se od 1980. do 2013. godine povećala s 4,4 na 88,6 milijardi litara.3 Prema nekim predviđanjima godišnja proizvodnja bioetanola na svjetskoj razini do 2020. godine mogla bi premašiti 125 milijardi litara.4 Tekuća biogoriva dijele se prema vrsti sirovine iz koje se proizvode. U biogoriva prve generacije ubrajaju se goriva proizvedena iz škrobnih i šećernih sirovina, biljnih ulja i masti životinjskog podrijetla. Najpoznatije gorivo prve generacije, bioetanol, najčešće se proizvodi iz šećerne trske ili repe i kukuruza. Biodizel prve generacije proizvodi se transesterifikacijom biljnih ulja, uljane repice, otpadnih ulja i masti životinjskog podrijetla. Međutim, sirovine za proizvodnju goriva prve generacije rabe se i u proizvodnji hrane i krmiva, što značajno utječe na cijenu, a time i na porast troškova proizvodnje. Druga generacija goriva proizvodi se iz lignocelulozne biomase kao što su poljoprivredni ostaci (npr. pšenična ili ječmena slama, kukuruzni oklasak), ostaci drvno-prerađivačke industrije i slično. U odnosu na sirovine za proizvodnju goriva prve generacije, lignocelulozne sirovine su znatno jeftinije, te se ne rabe u prehrani ljudi i stoke. U biogoriva druge generacije spadaju etanol, butanol, biodizel, Fisher-Tropschov dizel poboljšanih svojstava, dimetil-eter i slično. Biogoriva treće generacije dobivaju se iz mikroorganizama i mikroalgi.1