W październiku 2007 roku na Międzynarodowej Konferencji "Biopaliwa w Unii Europejskiej po 2010 roku - perspektywy Europy Centralnej i Wschodniej" zaprezentowano wyniki międzynarodowego projektu REFUEL, którego celem było przedstawienie mapy drogowej paliw transportowych. Już wtedy, na podstawie zebranych danych, można było wnioskować, że 10-proc. wskaźnik wykorzystania biopaliw w 2020 roku będzie możliwy do osiągnięcia wyłącznie poprzez rozwój paliw II generacji. Stwierdzono również, że biopaliwa I generacji będą rozwijały się do 2020 roku. Komisja Europejska po 2020 roku chce wycofać wszelkie mechanizmy wsparcia dla producentów biopaliw z roślin uprawianych także w celach żywieniowych.

Odwrót od rzepaku

Do wzrostu cen energii oraz niekorzystnego oddziaływania na środowisko przyczynia się coraz większe wykorzystanie biopaliw I generacji. Zakładanie celowych upraw energetycznych wpływa na zmianę sposobu użytkowania gruntów, co prowadzi do wycinania lasów i łąk w celu pozyskiwania terenów pod uprawę roślin energetycznych. Eksperci z KE na podstawie tzw. efektu ILUC wykazali zwiększoną emisję CO2 w wyniku przeprowadzonych tego rodzaju działań.

Ogólny bilans energetyczny i ekonomiczny produkcji i wykorzystania biopaliw I generacji nie przemawia za tym, że to rozwiązanie może konkurować z paliwami wytwarzanymi z ropy naftowej.

Zgodnie z nowym pomysłem KE, zakłada się zmniejszenie produkcji biopaliw I generacji do 5 proc., natomiast 10-proc. poziom udziału biopaliw zostanie utrzymany na terenie UE do 2020 r. Zwiększony zostanie bowiem nacisk na wykorzystanie biopaliw II generacji.

Za biopaliwa II generacji można uznać biopaliwa wytwarzane np. z tłuszczów odpadowych, olejów posmażalniczych itp. Na świecie znane są technologie wytwarzania biopaliw z tłuszczów odpadowych, które zostały wdrożone na skalę przemysłową. Do takich krajów można zaliczyć USA, gdzie powstało dużo małych firm specjalizujących się w produkcji biopaliw, głównie dla przemysłu budowlanego, transportowego lub rolnictwa. Do wytwarzania paliw używane są tłuszcze zbierane z okolicznych punktów gastronomicznych lub firm zajmujących się przetwórstwem spożywczym. Za kolejny przykład może posłużyć hiszpańskie miasto Palma de Mallorca. Mały zakład wyposażony w odpowiedni sprzęt do zbioru oleju posmażalniczego zaopatruje lokalnych rolników w biopaliwa.

Na podstawie zebranych informacji podczas realizacji międzynarodowego projektu BIOSIRE stwierdzono, że głównym problemem wynikającym z produkcji biopaliw II generacji jest dostęp do surowca (m.in. oleju posmażalniczego).

Tłuszcze są wytwarzane zarówno przez duże zakłady przetwórstwa spożywczego, jak również lokalną gastronomię i gospodarstwa domowe.

Tańszy surowiec

Producentom rolnym wytwarzającym biopaliwa na własny użytek przysługują ulgi z tytułu podatku akcyzowego, dlatego tego rodzaju produkcja może stać się bardzo opłacalna. Cena surowego oleju rzepakowego wynosi około 4 zł/kg, ze względu na wysoką cenę nasion rzepaku przekraczającą 2000 zł/t.

Do ceny oleju należy doliczyć koszt wytworzenia estrów metylowych, koszt utylizacji glicerolu i koszt podatku akcyzowego (przy uwzględnieniu ulg wynosi on 10 zł/1000 litrów).

W sumie koszt wytworzenia biopaliw na daną chwilę jest porównywalny do kosztów zakupu oleju napędowego, a nawet może go przewyższyć.

Przyjmując, że producent rolny ma dostęp do oleju posmażalniczego, którego ceny kształtują się w granicy 0-2,5 zł/kg, a wydajność procesu estryfikacji jest porównywalna do wydajności uzyskiwanej na surowym oleju rzepakowym, niższe koszty wytwarzania względem kosztów zakupu oleju napędowego mogą zachęcić do inwestycji w tego rodzaju produkcję.

Innym ciekawym surowcem są tłuszcze zwierzęce, z których estry metylowe mogą być dobrym biokomponentem do paliw konwencjonalnych. Z uwagi na wysoką temperaturę zablokowania zimnego filtra, sięgającą nawet 15 stopni, nie zaleca się stosowania estrów metylowych z tłuszczów zwierzęcych jako samoistnego paliwa, tylko jako biokomponent dla paliw konwencjonalnych. Jak wynika z opracowania tematycznego nr 589 Kancelarii Senatu pt. "Wykorzystanie tłuszczu zwierzęcego jako biopaliwa - wybrane zagadnienia", potencjał surowca w Polsce szacuje się na około 60 tysięcy ton tłuszczów nieprzydatnych do spożycia pochodzących z uboju i podobną ilość tłuszczów zwierzęcych produkowanych z surowców odpadowych wytwarzanych w zakładach utylizacyjnych.

W perspektywie następnych kilku lat poziom wytwarzania tych surowców nie powinien się gwałtownie zmienić.

Do zastosowania nawet w czystej postaci

Jak wygląda sam proces otrzymywania biopaliw II generacji i jaki wpływ wpływ na parametry pracy silnika wysokoprężnego ma tego rodzaju paliwo?

Z dotychczas prowadzonych badań na całym świecie wynika, że biopaliwa z tłuszczów niespożywczych nie różnią się istotnie od biopaliw z tłuszczów spożywczych, na przykład biopaliw z oleju rzepakowego (RME). Należy mieć na uwadze, że poddawane reakcji chemicznej są wyłącznie kwasy tłuszczowe, pozostałe składniki są swego rodzaju zanieczyszczeniem, które należy usunąć na odpowiednich etapach produkcji.

Tłuszcze odpadowe z uwagi na odmienne sposoby ich otrzymywania zawierają różnego rodzaju zanieczyszczania, zależne od ich wcześniejszego przeznaczenia.

Przykładowo - oleje posmażalnicze, w zależności od tego, czy pochodzą ze smażenia na głębokim tłuszczu, czy są produktem powstającym w wyniku grillowania, są zanieczyszczone głównie stałymi cząstkami produktów spożywczych oraz zawierają znacznie mniejszą ilość frakcji lotnych niż oleje świeże.

Jednak poziom zanieczyszczeń i odparowania frakcji lotnych zależy głównie od technologii produkcji żywności i warunków magazynowania tuszów.

Kolejnym problemem jest zawartość wolnych kwasów tłuszczowych (WKT), które powstają w wyniku utleniania się tłuszczu. Wysoki udział WKT w oleju wpływa na powstawanie mydeł podczas reakcji estryfikacji, co powoduje spadek wydajności procesu wytwarzania biopaliw.

Wymienione zanieczyszczenia są głównymi zagrożeniami wynikającymi ze stosowania tłuszczów odpadowych jako alternatywnego surowca do tłuszczów świeżych. Sam proces estryfikacji w przypadku tego rodzaju surowca powinien być prowadzony wieloetapowo, aby uzyskać wysokiej jakości paliwo.

W wyniku badań prowadzonych na silnikach spalinowych zasilanych biopaliwami z olejów posmażalniczych i tłuszczów zwierzęcych, potwierdzono możliwość zastosowania ich do zasilania silników z zapłonem samoczynnym. Jednak tak jak to dzieje się w przypadku biopaliw różnego rodzaju, są to paliwa o niższej wartości opałowej względem paliw mineralnych, co wynika z 10-15- proc. udziału tlenu w kwasach tłuszczowych.

Przy stosowaniu tego rodzaju paliw należy się również liczyć z 10-20- proc. wzrostem jednostkowego zużycia paliwa, co objawia się spadkiem mocy silnika lub wzrostem ogólnego zużycia paliwa w ww. zakresie.

Znane są także wyniki badań ciągników rolniczych zasilanych wyłącznie przefiltrowanym olejem posmażalniczym.

Dowiedziono, że olej posmażalniczy w czystej postaci, bez dodatkowego poddawania go procesowi estryfikacji, może być paliwem do zasilania ciągników rolniczych. W tym przypadku należy dodać, że są to działania wyłącznie na własną odpowiedzialność z powodu braku norm jakości tego rodzaju biopaliw. W przypadku estrów metylowych nie jest istotne, z czego są wytwarzane, ale czy ich właściwości są zgodne z obowiązującą europejską normą jakości (EN 14214) opisującą jakość biopaliw i biokomponentów.

Projekt z perspektywami

Na podstawie zebranych danych powstał projekt realizowany w ramach współpracy polsko-norweskiej, którego celem jest opracowanie technologii wytwarzania biopaliw II generacji. W ramach współpracy Instytutu Technologiczno- -Przyrodniczego z Falent, Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych z Poznania i Western Norway Research Institute z Norwegii ma powstać nowa, uproszczona technologia wytwarzania paliw II generacji z tłuszczów odpadowych.

Wyniki badań prototypowej instalacji oraz wykonanych analiz ekologicznych i ekonomicznych będą prezentowane po zakończeniu projektu w 2016 roku. Zakłada się, że z uwagi na duże rozproszenie źródeł wytwarzania tłuszczów odpadowych, oferta małych instalacji do wytwarzania biopaliw z tłuszczów odpadowych pozwoli poprawić sytuację ekonomiczną przedsiębiorców, głównie z sektora rolniczego, oraz globalnie zmniejszyć negatywne oddziaływanie człowieka na środowisko naturalne.