Ολοκληρωµένη διαχείριση ελαιοκράµβης στη υτ. Μακεδονία ως ενεργειακού φυτού για παραγωγή βιοκαυσίµου και βιοµάζας

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Θεόδωρος Χατζηαυγουστής ιπλ. Μηχ. Μεταλλείων Μεταλλουργός Ολοκληρωµένη διαχείριση ελαιοκράµβης στη υτ. Μακεδονία ως ενεργειακού φυτού για παραγωγή βιοκαυσίµου και βιοµάζας ιδακτορική ιατριβή Θεσσαλονίκη 2015

2 2

3 3 Θεόδωρος Σ. Χατζηαυγουστής ιπλ. Μηχ. Μεταλλείων Μεταλλουργός Ολοκληρωµένη διαχείριση ελαιοκράµβης στη υτ. Μακεδονία ως ενεργειακού φυτού για παραγωγή βιοκαυσίµου και βιοµάζας ιδακτορική ιατριβή Υποβλήθηκε στο Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών Ενεργειακός Τοµέας, Εργαστήριο Εφαρµοσµένης Θερµοδυναµικής Ηµεροµηνία προφορικής εξέτασης: 07 Μαΐου 2015 Εξεταστική Επιτροπή: Καθηγητής Ζ. Σαµαράς. Επιβλέπων Καθηγήτρια Α. Ζαµπανιώτου. Μέλος τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής Οµ. Καθηγητής Κ. Παπανικολάου. Μέλος τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής Καθηγητής Ν. Μουσιόπουλος. Εξεταστής Οµ. Καθηγητής Σ. Κυρίτσης. Εξεταστής Καθηγητής (Τ.Ε.) Σ. Σαββίδης. Εξεταστής Καθηγητής (Τ.Ε.) Ε. Ταµουτσίδης. Εξεταστής

4 4

5 5 Θεόδωρος Σ. Χατζηαυγουστής Α.Π.Θ. Ολοκληρωµένη διαχείριση ελαιοκράµβης στη υτ. Μακεδονία ως ενεργειακού φυτού για παραγωγή βιοκαυσίµου και βιοµάζας «Η έγκριση της παρούσας ιδακτορικής ιατριβής από το Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης δεν υποδουλώνει αποδοχή των γνωµών του συγγραφέως» (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ.2)

6 6

7 7 Αφιερώνεται Την παρούσα διδακτορική διατριβή την αφιερώνω στη σύζυγο µου Μαρία και στην κόρη µου Νίνα, που έδειξαν µεγάλη υποµονή και πάντα στάθηκαν δίπλα µου. Επίσης, στους γονείς µου, όπου και αν βρίσκονται, µε πολύ σεβασµό και αγάπη και στον «παππού», τον Γιάννη.

8 8

9 9 Ευχαριστίες Ευχαριστώ θερµά τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Ζήση Σαµαρά που µου έδωσε την ευκαιρία να αποτυπώσω τις εµπειρίες µου σε ένα πολύ επίκαιρο για την εποχή του θέµα, καθώς και για τη δυνατότητα να εµβαθύνω σε επιµέρους θέµατα. εν θα έπρεπε να παραλείψω την υποστήριξη και την υποµονή που υπέδειξε κατά το µακροχρόνιο αυτό διάστηµα, για το οποίο φέρω αποκλειστικά την ευθύνη. εν θα ξεχάσω το σηµαντικότερο ίσως που αποκόµισα προσωπικά όλο αυτό το διάστηµα, ότι η συνεργασία, η επιµέλεια, η οργάνωση, ο προγραµµατισµός και το σπουδαιότερο, η τήρηση των ανωτέρω είναι το κλειδί γενικά για την επιτυχία. Ευχαριστώ εγκάρδια την καθηγήτρια του τµήµατος Χηµικών Μηχανικών κα Αναστασία Σαµπανιώτου, που είχα την τιµή να µε δεχτεί στο εργαστήριο της και να µε καθοδηγήσει σε µονοπάτια εργαστηριακά πρωτόγνωρα για µένα, αλλά όχι εντελώς άγνωστα, καθότι είµαι στο επάγγελµα Μεταλλουργός Μηχανικός και φυσικά ολίγον τι πυροµανής. Η σωστή και επίπονη καθοδήγηση και προπάντων οι καθοριστικές συµβουλές σε δύσκολες στιγµές µε οδήγησαν στο ποθητό αποτέλεσµα. Ευχαριστώ επίσης θερµά τον καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του ΑΠΘ κ. Κωνσταντίνο Παπανικολάου. Υπήρξε η αρχή του παντός και ο µέντορας µου στη φύση. Η επικοινωνία του µε τους αγρότες και η µεταφορά της γνώσης του προς αυτούς «τόσο απλά» διεύρυναν τους ορίζοντές µου. Πέρα φυσικά από την επιστηµονική γνώση, µου εµφύτεψε και το όνειρο, δεδοµένων των συνθηκών να ασχοληθώ σοβαρά µε τον πρωτογενή τοµέα. Στάθηκε πάντα ακούραστος και υποµονετικός σύµβουλος και αρωγός καθ όλη τη διάρκεια της διδακτορικής διατριβή, πάρα τις δύσκολες καταστάσεις που βίωσε. Επιθυµώ επιπλέον να ευχαριστήσω τους συνεργάτες του Εργαστηρίου Θερµοδυναµικής του τµήµατος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΑΠΘ και ειδικότερα τον ρ Γιώργο Φονταρά κατά την διάρκεια της διδακτορικής του διατριβής, για την καθοδήγηση και την ουσιαστική βοήθεια, καθώς και τον ρ Ηλία Βουΐτση για τις πολύτιµες συµβουλές του. Επίσης την ρ Βασιλική Σκούλου και την ρ Ράνια Ιωαννίδου, υποψήφιες διδάκτορες τότε, από την οµάδα βιοµάζας του τµήµατος Χηµικών Μηχανικών του ΑΠΘ, για την καθοδήγηση στον «γυάλινο κόσµο» του εργαστηρίου και της «θερµοµανίας». Τέλος, θα επιθυµούσα να εκφράσω τις ευχαριστίες µου στον παιδικό µου φίλο και συµµαθητή Λευτέρη Πασχαλίδη για την τελική υποστήριξη, καθώς τα ξενύχτια ήταν πολλά. Σας ευχαριστώ ΟΛΟΥΣ από ψυχής ακόµη µια φορά και αισθάνοµαι ευτυχής και πλουσιότερος που είχα τη δυνατότητα να συνεργαστώ µαζί σας.

10 10

11 11 Περιεχόμενα Πρόλογος Εισαγωγή Αντικείµενο, στόχοι και πρωτοτυπία διδακτορικής διατριβής Περίληψη ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Πράσινη επιχειρηµατικότητα Βιοκαύσιµα Γενικά Θερµοχηµική επεξεργασία Βιολογική και χηµική επεξεργασία Βιοντίζελ Παραγωγή βιοντίζελ-πρώτες ύλες Βιοντίζελ-πλεονεκτήµατα-µειονεκτήµατα Πλεονεκτήµατα-µειονεκτήµατα Βιοαιθανόλη Βιοαέριο Βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς Βιοκαύσιµα 1ης. 2ης γενιάς Η έννοια του βιοδιυλιστηρίου Η παραγωγή βιοκαυσίµων στην Ευρωπαϊκή Ένωση Η παραγωγή βιοκαυσίµων στην Ελλάδα Αποτύπωση της αγορας βιοκαυσίµων-βιοντίζελ. Κατανοµή βιοντίζελ Εισαγωγη-Παραγωγή υγρών βιοκαυσίµων Η εξέλιξη ενεργειακών καλλιεργειών-βιοκαυσίµων Τεχνικές παραγωγής - Προϊόντα ενεργειακών καλλιεργειών Αγορές και πολιτικές στα βιοκαύσιµα Παγκόσµια αποτύπωση χρήσης γης ενεργειακών φυτών Ελαιοκράµβη - Brassica napus Γενικά Βοτανική περιγραφή Βιολογικός κύκλος Τύποι (Ποικιλίες) ελαιοκράµβης Οικολογικές απαιτήσεις Θερµοκρασία Έδαφος... 63

12 Εδαφική υγρασία Καλλιεργητικές απαιτήσεις και τεχνικές Αµειψισπορά Κατεργασία του εδάφους Σπορά Έλεγχος Ζιζανίων Λίπανση Άρδευση Συγκοµιδή Ξήρανση και αποθήκευση Κραµβέλαιο ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - ιερεύνηση καλλιέργειας ελαιοκράµβης στη υτ. Μακεδονία Εισαγωγή οµή εργασίας ΠΕΙΡΑΜΑ 1. Αξιολόγηση ποικιλιών - υβριδίων Σκοπός Υλικά και µέθοδοι Αποτελέσµατα και σχολιασµός Κλιµατικά δεδοµένα Απόδοση σε σπόρο ΠΕΙΡΑΜΑ 2. Πιλοτικές καλλιέργειες ελαιοκράµβης Σκοπός Υλικά και µέθοδοι Επιλογή περιοχών Επιλογή ποικιλιών Προετοιµασία σποροκλίνης Σπορά Λίπανση Αποτελέσµατα και συζήτηση Κλιµατικά δεδοµένα Αποδόσεις σε σπόρο Συµπεράσµατα Προτάσεις ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - ιερεύνηση υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών για την παραγωγή ενέργειας Εισαγωγή οµή εργασίας Προσδιορισµός φυσικοχηµικών ιδιοτήτων υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών... 93

13 Στοιχειακή Ανάλυση µε τη µέθοδο LECO - ASDM-D 5291, Προσδιορισµός Θερµογόνου ύναµης µε τη µέθοδο ASDM-D Μέθοδος Θερµοσταθµικής Ανάλυσης-TGA Πειραµατικές µετρήσεις θερµοχηµικής µετατροπής υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Πειραµατικός αντιδραστήρας ταχείας πυρόλυσης βιοµάζας Αποτελέσµατα ταχείας πυρόλυσης υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Πειραµατικός αντιδραστήρας αεριοποίησης σταθερής κλίνης Αποτελέσµατα αεριοποίησης σταθερής κλίνης υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Συµπεράσµατα Επόµενα βήµατα ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - ιερεύνηση της χρήσης βιοντίζελ ως καύσιµο κινητήρων Diesel Εισαγωγή οµή προγράµµατος Παραγωγή βιοντίζελ µετρήσεις ιδιοτήτων Μετρήσεις εκποµπών και κατανάλωσης Μετρήσεις οχηµάτων Oχήµατα Πειραµατικά καύσιµα Χρονοδιάγραµµα Πρωτόκολλο µετρήσεων Αποτελέσµατα µετρήσεων οχηµάτων νοµοθετηµένοι ρύποι Αποτελέσµατα µετρήσεων καυσίµων Β Αποτελέσµατα µετρήσεων καυσίµων Β50 και Β Παρουσίαση αποτελεσµάτων στο Νοµοθετηµένο κύκλο οδήγησης Αποτελέσµατα µετρήσεων οχηµάτων - µη νοµοθετηµένεςσωµατιδιακές εκποµπές Αποτελέσµατα µετρήσεων ελαστικότητας των κινητήρων Τεχνικές παρατηρήσεις Συµπεράσµατα Επόµενα βήµατα ηµοσιεύσεις ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Bιοκαύσιµα - αποτύπωση άνθρακα - αποτύπωση κατά Οδηγία 2009/30 ΕΕ Καθιέρωση µηχανισµού για την παρακολούθηση και τη µείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου

14 14 Κριτήρια αειφορίας για τα βιοκαύσιµα Υπολογισµός του κύκλου ζωής των εκποµπών αερίων θερµοκηπίου από βιοκαύσιµα (Οδηγία 30/2009 ΕΕ) Συµπέρασµα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Περιφέρεια υτικής Μακεδονίας Βιβλιογραφία Πίνακας συντοµεύσεων Συγκεντρωτική λίστα πινάκων Συγκεντρωτική λίστα σχηµάτων Συγκεντρωτική λίστα εικόνων

15 15 Πρόλογος Το ολοένα αυξανόµενο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη και χρήση βιοκαυσίµων στην ΕΕ, όπως φυσικά και στον υπόλοιπο κόσµο, οφείλεται στην επιτακτική ανάγκη άµεσων και αποτελεσµατικών λύσεων στα σηµαντικότατα προβλήµατα που σχετίζονται : α) µε την προστασία του περιβάλλοντος µέσω της µείωσης των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου, β) µε την έντονη εξάρτηση των εθνικών οικονοµιών από εξωτερικές και ασταθείς πηγές ορυκτών καυσίµων και γ) µε τη δυνατότητα και επιθυµία στήριξης του αγροτικού τοµέα και διεύρυνσης των βιώσιµων επιχειρηµατικών επιλογών του, ιδιαίτερα µετά την αναθεώρηση της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής. Στο παρελθόν, ιδιαίτερα στα µέσα και τέλη της δεκαετίας του 70, η κρίση στις τιµές του πετρελαίου είχε προκαλέσει αυξηµένο ενδιαφέρον για την χρήση εναλλακτικών-ανανεώσιµων πηγών ενέργειας µε έµφαση µάλιστα στην αξιοποίηση φυτικής βιοµάζας ως πρώτης ύλης για την παραγωγή βιοκαυσίµων. Ως αποτέλεσµα, υπήρξε η σηµαντική χρηµατοδότηση διεθνώς για τη µελέτη της καταλληλότητας τόσο των συµβατικών όσο και των προορισµένων για αµιγώς ενεργειακή αξιοποίηση καλλιεργειών. Πολλές από αυτές τις προσπάθειες δεν ολοκληρώθηκαν, ή τα αποτελέσµατά τους έµειναν ανεκµετάλλευτα, λόγω της µετέπειτα σταθεροποίησης των τιµών του πετρελαίου σε χαµηλά επίπεδα. Σήµερα δεν υφίσταται, προς το παρόν τουλάχιστον, κανένα σενάριο που να προβλέπει παρόµοια εξέλιξη. Τουναντίον, οι πιο αισιόδοξες εκτιµήσεις κάνουν λόγο για ιδιαίτερη αστάθεια µεσοπρόθεσµα και ενδεχόµενη σχετική µείωση µακροπρόθεσµα. Ανεξάρτητα όµως από την όποια εξέλιξη στο θέµα των τιµών του εισαγόµενου αργού πετρελαίου, µε δεδοµένο ότι η κύρια στόχευση πλέον αφορά στην περιβαλλοντική προστασία, οι προσπάθειες αποτελεσµατικής παραγωγής βιοκαυσίµων από φυτική βιοµάζα αναµένεται να συνεχισθούν και µάλιστα µε εντατικότερο ρυθµό. Η ΕΕ έχει θέσει ιδιαίτερα φιλόδοξους στόχους για την αύξηση του ποσοστού των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας στη συνολική κατανάλωση ενέργειας από τα κράτη µέλη της. Ιδιαίτερη έµφαση δίδεται στα καύσιµα του τοµέα των µεταφορών λόγω της υψηλής συµµετοχής τους στην εκποµπή ρύπων και η στόχευση αφορά στην κάλυψη του ενός τετάρτου των συνολικών αναγκών το 2030 από καθαρά βιοκαύσιµα. Στα πλαίσια αυτά έχουν θεσµοθετηθεί µία σειρά από οδηγίες και µέτρα για την διευκόλυνση προσέγγισης των παραπάνω στόχων. Παρά τα αρχικά αναµενόµενα οφέλη από την προώθηση αυτών των πολιτικών, η µέχρι τώρα εµπειρία από την εφαρµογή τους έχει εγείρει πολλές αµφισβητήσεις και η επιστηµονικά τεκµηριωµένη δηµόσια αντιπαράθεση πάνω στα προτερήµατα και τα µειονεκτήµατα των βιοκαυσίµων οδήγησε την ΕΕ στην υιοθέτηση υποχρεωτικών κριτηρίων αειφορίας που θα χαρακτηρίζουν τα βιοκαύσιµα, διατηρώντας ακέραιους τους ποσοτικούς της στόχους. Η σταθερότητα αυτή των επιδιώξεων αναµφισβήτητα αντικατοπτρίζει το σηµαντικό συµπληρωµατικό ρόλο που καλείται να διαδραµατίσει η µελλοντική, µη-διατροφικής χρησιµότητας, γεωργική παραγωγή στα πλαίσια της βιο-οικονοµίας, δηλαδή της οικονοµίας που βασίζει την ενεργειακή και βιοµηχανική της ανάπτυξη σε πρώτες ύλες και βασικά δοµικά συστατικά που προέρχονται από βιολογικούς και εποµένως ανανεώσιµους πόρους. Στα πλαίσια αυτά εντάσσεται και η παρούσα εργασία που έχει ως στόχο την ανάδειξη των δυνατοτήτων συνέργειας µεταξύ διαφορετικών επιστηµονικών πεδίων, όπως και την προώθηση της ενεργειακής καλλιέργειας ως εναλλακτική µορφή απασχόλησης σε περιοχές της χώρας που αντιµετωπίζουν προβλήµατα εντός της υπάρχουσας υποδοµής. Επιδίωξή µου ήταν να ενεργοποιήσω το υπάρχον δυναµικό σε µια ακριτική περιοχή της χώρας και, εκµεταλλευόµενος τόσο την επιχειρηµατική µου εµπειρία όσο και το επιστηµονικό µου υπόβαθρο, να συνεισφέρω µε µια ολοκληρωµένη πρόταση στην προσπάθεια της ενεργειακής απεξάρτησης της χώρας αλλά και στην οικονοµική της ανάπτυξη, δοθέντος του γεγονότος ότι η ενέργεια και οι παράλληλες προς αυτήν δραστηριότητες είναι η βάση για κάθε οικονοµική ανάπτυξη.

16 16 Εισαγωγή Οι εµφανώς δυσµενείς επιπτώσεις από τις κλιµατικές αλλαγές, η απόλυτη αναγκαιότητα για ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασµού των οικονοµιών και οι συνεχώς αυξανόµενες τιµές του πετρελαίου, έχουν προσδώσει στην αξιοποίηση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) ιδιαίτερη βαρύτητα. Η ΕΕ υπήρξε ανέκαθεν πρωτοπόρος στην προώθηση τους, στοχεύοντας στην ανάπτυξη µιας οικονοµίας υψηλής ενεργειακής αποτελεσµατικότητας και ταυτόχρονα στη µείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου (ΑΕΘ) στα πλαίσια τήρησης των δεσµεύσεων του πρωτοκόλλου του Kyoto. Υπάρχει πλέον σαφής επιστηµονική τεκµηρίωση ότι οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου, όπως το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), το µεθάνιο (CH 4 ) και το υποξείδιο του αζώτου (N 2 O) που παράγονται από την χρήση ορυκτών καυσίµων καθώς και από την αλλαγή χρήσης της γης, ευθύνονται για τις κλιµατικές αλλαγές. Ο ρυθµός µεγέθυνσης των εκποµπών αυτών συµβαδίζει µε την αύξηση του πληθυσµού και µε την κατά κεφαλή µεγαλύτερη ζήτηση ενέργειας. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, οι υψηλότεροι ρυθµοί αύξησης των εκποµπών ΑΕΘ προέρχονται κυρίως από τον τοµέα των µεταφορών και εµφανίζονται αναλυτικά για την ΕΕ 28 στον παρακάτω πίνακα.. Πίνακας 1.1. Εκποµπές CO 2 στις µεταφορές ΕΕ 28 (EEA, 2014) Η συµµετοχή του τοµέα των µεταφορών στην κατανάλωση ενέργειας στην ΕΕ εκτιµάται στο 32% (Σχήµα 1.1), µε το 20% περίπου των συνολικών εκποµπών ΑΕΘ να οφείλονται σε αυτές. Το γεγονός αυτό αιτιολογεί και την ιδιαίτερη σπουδαιότητα που δίδεται στην ανάπτυξη του τοµέα της βιοενέργειας και ειδικότερα στην παραγωγή υγρών κυρίως βιοκαυσίµων, ώστε να µειωθούν στο µεγαλύτερο δυνατό βαθµό οι εκποµπές αυτές από τη χρήση ντίζελ και βενζίνης για την κίνηση των οχηµάτων. Οι διάφορες πτυχές της παραγωγής και αξιοποίησης των

17 17 βιοκαυσίµων ευρίσκονται σήµερα στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος των πολιτικών και των επενδυτών διεθνώς. Σχήµα 1.1. Ενεργειακή κατανάλωση ΕΕ 28 ανά κλάδο (: ΕΕΑ June 2014) Ο όρος βιοενέργεια περιλαµβάνει την κάθε µορφής ενέργεια (θερµική, ηλεκτρική ενέργεια και ενέργεια κίνησης) η οποία παράγεται από βιοµάζα που, µε την επιστηµονική της έννοια, σηµαίνει "ζώσα" ύλη. Στα πλαίσια της ενεργειακής της αξιοποίησης όµως, ο όρος βιοµάζα περιγράφει τα προϊόντα που προέρχονται από ζωντανούς, ή µέχρι πρόσφατα ζωντανούς οργανισµούς, και χρησιµοποιούνται για την παραγωγή υγρών, αερίων και στερεών βιοκαυσίµων. Οι κύριες µορφές αξιοποιήσιµης βιοµάζας είναι α) η παραγόµενη από τις ενεργειακές καλλιέργειες (συµβατικές ή αµιγείς) γεωργικών και δασικών ειδών, β) τα υπολείµµατα των καλλιεργειών αυτών καθώς και των σχετικών βιοµηχανιών, γ) τα διάφορα ζωικά και βιοµηχανικά απόβλητα, δ) οι υδρόβιοι φυτικοί οργανισµοί (φύκη) και ε) το οργανικό κλάσµα των αστικών αποβλήτων (Skoulou and Zabaniotiou., 2007), (Bridgwater., 2003). Η φυτική βιοµάζα παράγεται µε τη φωτοσύνθεση, µια διαδικασία που συµβαίνει αποκλειστικά στα φυτά και που εκµεταλλεύεται την απεριόριστα διαθέσιµη ηλιακή ακτινοβολία. Κατά τη φωτοσύνθεση, τα φυτά συνδυάζουν το διοξείδιο του άνθρακα της ατµόσφαιρας µε νερό από το έδαφος για να σχηµατίσουν υδατάνθρακες που αποτελούν του δοµικούς λίθους της βιοµάζας. Η ηλιακή ενέργεια που προκαλεί τη φωτοσύνθεση, αποθηκεύεται στους χηµικούς δεσµούς των υδατανθράκων και άλλων µορίων που περιέχονται στη βιοµάζα επιτρέποντάς της να αξιοποιηθεί µε τους τρόπους που προαναφέρθηκαν. Είναι γνωστό ότι το ξύλο των δένδρων υπήρξε η µεγαλύτερη πηγής βιοενέργειας που χρησιµοποιήθηκε από την ανθρωπότητα για παραγωγή θερµότητας επί χιλιάδες χρόνια. Η απευθείας καύση του ξύλου παράγει πενταπλάσια ενέργεια από αυτή που καταναλώθηκε για την παραγωγή του, ενώ είναι γενικότερα γνωστό ότι η προσφορότερη εκµετάλλευση της βιοµάζας από την άποψη του ενεργειακού ισοζυγίου είναι υπό τη µορφή στερεού καύσιµου.

18 18 Όµως, το ιδιαίτερα αυξηµένο ενδιαφέρον για αξιοποίησή της στην παραγωγή βιοκαυσίµων για τις µεταφορές, οφείλεται στο γεγονός ότι, σε αντίθεση µε τις άλλες ΑΠΕ, µόνο η βιοµάζα µπορεί να µετατραπεί απευθείας σε αυτού του είδους τα βιοκαύσιµα και να ικανοποιήσει τις επιτακτικές ανάγκες όπως έχουν ήδη αναφερθεί. Τα πλέον σηµαντικά υγρά βιοκαύσιµα είναι το βιοντίζελ και η βιοαιθανόλη που χρησιµοποιούνται σε ορισµένη αναλογία µίγµατος µε το ντίζελ και τη βενζίνη αντίστοιχα. Στη φάση αυτή, το βιοαέριο, ως εξευγενισµένη µορφή αερίου µεταφορών, χρησιµοποιείται σε περιορισµένη κλίµακα. Παρά την αναγκαιότητα αντικατάστασης µέρους των ορυκτών καυσίµων στις µεταφορές, η παραγωγή της βιοαιθανόλης και του βιοντίζελ από φυτική βιοµάζα έχει προκαλέσει έντονο προβληµατισµό και αµφισβητήσεις. Οι σπουδαιότερες από αυτές αφορούν στα εξής σηµεία : Ενεργειακό ισοζύγιο Υπάρχουν διιστάµενες απόψεις σχετικά µε το ενεργειακό ισοζύγιο των βιοκαυσίµων. Το ισοζύγιο αυτό προκύπτει από την σχέση του συνόλου των ενεργειακών εισροών που υπεισέρχονται στην παραγωγή µιας ποσότητας βιοκαυσίµου απο το χωράφι µέχρι και το ρεζερβουάρ (well to wheel) (Concave, 2007), µε την συνολική αποδιδόµενη ενέργεια από την χρησιµοποίηση της ποσότητας αυτής (ενεργειακές εκροές), (Zah et al., 2007). Ως παράδειγµα συνήθως αναφέρεται η βιοαιθανόλη όπως παράγεται σήµερα ( Hammerschlag, 2006). Σε αντίθεση µε την γενικότερη άποψη για έστω µικρό θετικό (ανάλογα µε την πρώτη ύλη και την διεργασία παραγωγής) ενεργειακό ισοζύγιο για το βιοκαύσιµο αυτό, υπάρχουν µελέτες που υποστηρίζουν ότι το ισοζύγιο αυτό καταλήγει να είναι αρνητικό, εάν κατά τον υπολογισµό του συµπεριληφθούν και διάφορες έµµεσες ενεργειακές εισροές (πχ. κατά την κατασκευή των µηχανηµάτων καλλιέργειας). Επιπτώσεις στις κλιµατικές αλλαγές Κατά γενική άποψη, τα βιοκαύσιµα θεωρούνται "ουδέτερα" ως προς τον άνθρακα: κατά τη χρησιµοποίησή τους, δεν εκλύεται περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από αυτό που έχουν απορροφήσει από την ατµόσφαιρα τα φυτά που χρησιµοποιήθηκαν ως βιοενεργειακή ύλη. Έτσι, η αντικατάσταση των ορυκτών καυσίµων στις µεταφορές µε βιοκαύσιµα βοηθά στη µείωση των εκποµπών CO 2 (CSIRO 2001). Υπάρχουν όµως και άλλες µελέτες που αµφισβητούν αυτό το συµπέρασµα (Pimentel and Patzek, 2005) και υποστηρίζουν ότι στην πραγµατικότητα, η χρήση των βιοκαυσίµων µπορεί να οδηγήσει σε αύξηση των αερίων του θερµοκηπίου εάν εντατικές ενεργειακές καλλιέργειες (πχ αραβόσιτος) καταλάβουν εκτάσεις υψηλών αποθεµάτων άνθρακα, όπως είναι οι δασικές εκτάσεις. Το Γραφείο Ενέργειας του ΟΗΕ (UN, 2007) ειδικότερα προειδοποιεί ότι, ενώ τα βιοκαύσιµα µπορούν να έχουν αρκετά οφέλη, υφίσταται κίνδυνος αύξησης του CO 2 από τη χρήση τους στις µεταφορές. Ως πλέον αποτελεσµατική για µείωση των ΑΕΘ, προτείνει την αξιοποίησή τους για συµπαραγωγή θερµότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Χρήση γης Η χρήση γεωργικής γης για την ανάπτυξη ενεργειακών καλλιεργειών ανταγωνίζεται την παραγωγή τροφίµων και ζωοτροφών, οδηγώντας σε αύξηση των τιµών προϊόντων όπως πχ. τα σιτηρά. Σύµφωνα µε την Επιτροπή Περιβάλλοντος της ΕΕ, η επίτευξη του στόχου του 5.75% για το 2010 θα απαιτήσει 5-14 % των συνολικών καλλιεργήσιµων εκτάσεων της ΕΕ των 25, και εποµένως ένα 25-30% περίπου για το Σύµφωνα όµως µε µελέτη της Επιτροπής (Γενική /νση Γεωργίας) που δηµοσιεύθηκε το 2007, η επίτευξη του στόχου του 10% για βιοκαύσιµα στις µεταφορές το 2020 δεν θα µεταβάλει σηµαντικά την διαθεσιµότητα γεωργικής γης, καταλαµβάνοντας µόνο ένα 15% που θα προέλθει κατά κύριο λόγο από εκτάσεις σε αγρανάπαυση.

19 19 Περιβάλλον Τα βιοκαύσιµα µπορούν να παράσχουν διάφορα περιβαλλοντικά οφέλη, όπως µειωµένη ατµοσφαιρική ρύπανση και λιγότερα απόβλητα (EEA, 2006). Ταυτόχρονα όµως, υπάρχει ο κίνδυνος από τις µεγαλύτερες καλλιεργητικές εισροές (λιπάσµατα, φυτοφάρµακα), την απώλεια βιοποικιλότητας και την υποβάθµιση της ποιότητας των εδαφών. Ιδιαίτερη ανησυχία έχει εκφρασθεί για την αποψίλωση τροπικών δασών στην προσπάθεια αναπτυσσόµενων χωρών να επωφεληθούν από τη διεθνή ζήτηση βιοκαυσίµων εντάσσοντας νέες εκτάσεις στην καλλιέργεια ενεργειακών φυτών. Κόστος βιοκαυσίµων Τα βιοκαύσιµα είναι ακριβότερα σε σχέση µε τα ορυκτά καύσιµα και εποµένως απαιτούνται φορολογικές διευκολύνσεις και διάφορης µορφής πολιτικές στήριξης ώστε να καταστούν ανταγωνιστικά. Τα βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς αναµένεται να µη έχουν ανάγκη τέτοιου είδους ενισχύσεων, όµως η οικονοµικά βιώσιµη παραγωγή τους σε ευρεία κλίµακα δεν αναµένεται σύντοµα. Με δεδοµένο τον παραπάνω προβληµατισµό, όλες οι προσπάθειες που γίνονται σήµερα εστιάζονται στην αειφορική παραγωγή βιοκαυσίµων, πρακτική που έχει εξάλλου ήδη αποκτήσει αναγκαστικό χαρακτήρα ως αποτέλεσµα σχετικής θεσµοθέτησης.

20 20 Αντικείµενο, στόχοι και πρωτοτυπία διδακτορικής διατριβής Αντικείµενο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η µελέτη της καλλιέργειας της ελαιοκράµβης στην περιφέρεια της υτικής Μακεδονίας και η παραγωγή και η διερεύνηση της χρήσης του παραγόµενου βιοντίζελ µε αξιοποίηση της ιδιοπαραγόµενης πρώτης ύλης, ως υψηλής ποιότητας εναλλακτικού καυσίµου µηχανηµάτων, φιλικού προς το περιβάλλον. Για την τεκµηρίωση της µελέτης κρίθηκε αναγκαία η στενή παρακολούθηση επιδεικτικών και αποδεικτικών καλλιεργειών σε ευρύτερη κλίµακα, προκειµένου να προκύψουν τεκµηριωµένα αποτελέσµατα. Επίσης θεωρήθηκε σκόπιµο να εξοικειωθούν οι αγρότες µε την καλλιέργεια γιατί, ως γνωστό, τα «ενεργειακά φυτά» είναι σχεδόν άγνωστα από τους αγρότες της περιοχής. Η πιλοτική καλλιέργεια της ελαιοκράµβης και η διερεύνηση της χρήσης του παραγόµενου βιοντίζελ και της υπολειµµατικής βιοµάζας, χρηµατοδοτήθηκε από την Περιφέρεια υτικής Μακεδονίας (Τοπικός Πόρος Ανάπτυξης), µε προοπτική την παραγωγή βιοντίζελ από εργοστάσιο παραγωγής στην περιοχή. Η δράση αυτή έχει ιδιαίτερη βαρύτητα, δεδοµένου ότι αναζητούνται εναλλακτικές λύσεις στα σηµερινά αδιέξοδα αναφορικά µε καλλιέργειες που τελούν υπό περιορισµό και έχουν µεγάλη σηµασία στην απασχόληση, στην οικονοµία, στην κοινωνία του αγροτικού χώρου και, ειδικότερα για την περιοχή, στην προσπάθεια οµαλής µετάβασης στην µεταλιγνιτική περίοδο. Ειδικότερα το εγχείρηµα αποσκοπούσε στην συνεργασία - συµµετοχή επιχειρήσεων που εντάσσονται στην κοινωνική οικονοµία, όπως είναι οι υγιείς συνεταιριστικές οργανώσεις, οι οποίες είναι οι µόνες επιχειρήσεις των οποίων οι µέτοχοι είναι χρήστες των υπηρεσιών που προσφέρουν και δικαιούχοι των κερδών που δηµιουργούν. Με τον τρόπο αυτό ανακυκλώνονται οι ενισχύσεις στην µεταποίηση της πρώτης ύλης µε επιπτώσεις στα γεωργικά εισοδήµατα µε αποτέλεσµα την ανάπτυξη της γεωργίας και των αγροτικών περιοχών. Μικρές µονάδες παραγωγής βιοντίζελ, στα πλαίσια οµάδων παραγωγών περιοχών, συνεταιρισµών ή και Οργανισµών Τοπικής Αυτοδιοίκησης θα µπορούσαν να καλύψουν τοπικές ανάγκες σε καύσιµα για µεταφορές και για κίνηση των γεωργικών µηχανηµάτων, αξιοποιώντας ιδιοπαραγόµενη πρώτη ύλη σε υποκατάσταση χειµερινής καλλιέργειας σιταριού, κριθαριού και βρώµης. Η παραγωγή βιοντίζελ προσφέρει την ευκαιρία για την εφαρµογή µιας νέας οργανωτικής καινοτοµίας που έχει σχέση µε τη συµµετοχή των παραγωγών στην οργάνωση και στην λειτουργία της διαδικασίας παραγωγής και αξιοποίησης των παραγόµενων προϊόντων. Αποτελεί αναγκαιότητα για την σύγχρονη αγροτική οικονοµία γιατί µεγάλο ποσοστό της προστιθέµενης αξίας των γεωργικών προϊόντων βρίσκεται έξω από τον πρωτογενή τοµέα. Πιο συγκεκριµένα οι στόχοι της διατριβής ήταν: Μελέτη των νέων καλλιεργειών σε πραγµατικές συνθήκες (επίπεδο παραγωγού). Αξιολόγηση του γενετικού υλικού των καλλιεργειών αυτών. Εξαγωγή ικανής ποσότητας ελαίου από την καλλιέργεια και η δοκιµή τους σε µηχανές εσωτερικής καύσης για αξιολόγηση της ενεργειακής και ς περιβαλλοντικής απόδοσή τους. ιερεύνηση της δυνατότητας αξιοποίησης των υπολειµµάτων των καλλιεργειών αυτών για την παραγωγή ενέργειας µε µια ολοκληρωµένη και περιβαλλοντικά καινοτόµο µέθοδο και µε βιώσιµη δυνατότητα παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιµη πηγή (βιοµάζα), µε περιβαλλοντική ασφάλεια (µείωση των εκποµπών CO 2 ) και συνεισφορά στην οικονοµική ανάπτυξη. Μέρος του ενδιαφέροντος αφιερώθηκε στην εκπαίδευση των αγροτών στην καλλιέργεια και στις ιδιαιτερότητές της και στην επιλογή του κατάλληλου γενετικού υλικού, µε στόχο την επίτευξη των βέλτιστων ποιοτικά και ποσοτικά αποτελεσµάτων κάτω από τις κλιµατολογικές ιδιαιτερότητες της συγκεκριµένης περιοχής, τόσο για την βιοµάζα όσο και για τον καρπό..

21 21 Η πρωτοτυπία της διατριβής έγκειται στη συνδυασµένη µελέτη της τοπικής καλλιέργειας ελαιοκράµβης από παραγωγούς σε πραγµατικές συνθήκες και µεγέθη, η επακόλουθη µελέτη του παραγόµενου καρπού και της υπολειµµατικής - απορριπτόµενης βιοµάζας καθώς και η χρήση των παραγόµενων ελαίων και µεθυλεστέρων τους ως καυσίµου κινητήρων Diesel. Λαµβάνονται υπόψη σε θεµελιακό επίπεδο οι στρατηγικές αντιµετώπισης του προβλήµατος απασχολησιµότητας στην περιοχή της υτικής Μακεδονίας σε συνάρτηση µε το ενεργειακό πρόβληµα και προσδιορίζονται οι προοπτικές ανάπτυξης που προσφέρουν οι ενεργειακές καλλιέργειες και γενικότερα η πράσινη οικονοµία. Οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι πιθανό να παίξουν σηµαντικό ρόλο αφού για την εκµετάλλευσή τους δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέµβαση, όπως εξόρυξη, άντληση ή καύση, όπως µε τις µέχρι τώρα χρησιµοποιούµενες πηγές ενέργειας, αλλά απλώς η εκµετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ροής ενέργειας στη φύση. Επιπλέον, το παραγόµενο τελικό προϊόν αξιολογήθηκε ως προς τις θερµοχηµικές τους ιδιότητες κάνοντας χρήση εξοπλισµού τελευταίας τεχνολογίας έτσι ώστε να γίνει δυνατή η γνώση των βασικών ιδιοτήτων και να καθοριστούν σε πρώτο επίπεδο οι δυνατότητες και οι προοπτικές του όλου εγχειρήµατος. Στα πλαίσια αυτά αξιολογήθηκαν δείγµατα βιοµάζας υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών και σχετικά µε το ενεργειακό τους δυναµικό µε απώτερο σκοπό την ανάπτυξη µιας ολοκληρωµένης διεργασίας αξιοποίησης της αγροτικής βιοµάζας που σήµερα απορρίπτεται ή/και καταστρέφεται (περιβαλλοντικά µη αποδεκτά) για παραγωγή ενέργειας από µια ανανεώσιµη πηγή ενέργειας. Τρίτο και ιδιαίτερα σηµαντικό αφού αφορά στην τελική χρήση του προϊόντος ήταν η αξιολόγηση του σε πειραµατικές συνθήκες που σε µεγάλο βαθµό προδιαγράφουν και τη χρήση του σε πραγµατικές συνθήκες. Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στο χρόνο, στον τρόπο και στην αντιπροσωπευτικότητα της καλλιέργειας σε σχέση µε τα εδαφολογικά, υψοµετρικά και χωροταξικά κριτήρια καθώς και στην ηλικιακή διαβάθµιση των καλλιεργητών. Συνοπτικά, τα σηµαντικότερα οφέλη µπορούν να συσχετιστούν µε την ζητούµενη βιώσιµη ανάπτυξη και εγκατάσταση ενεργειακών καλλιεργειών στην χώρα µε αποτέλεσµα: την προστασία του εδάφους από την διάβρωση την εκµετάλλευση εδαφών χαµηλής γονιµότητας την εναλλακτική λύση στην αµειψισπορά τη δυνατότητα εναλλακτικών καλλιεργητικών λύσεων την αύξηση του αγροτικού εισοδήµατος και την ενδυνάµωση του αγροτικού χώρου τη µείωση των περιφερειακών ανισοτήτων τη µικρή απαίτηση σε λιπάσµατα και φυτοφάρµακα την αειφόρο περιφερειακή ανάπτυξη τη θετική συνεισφορά σχετικά µε το φαινόµενο του θερµοκηπίου. τη µείωση της εξάρτησης από τα συµβατικά καύσιµα την ανάπτυξη µιας εγχώριας αγοράς βιοκαυσίµων την αύξηση του εισοδήµατος και της απασχόλησης

22 22 Περίληψη Στην τρέχουσα συγκυρία, παγκόσµια βασικές προτεραιότητες αποτελούν το κλίµα και η ενέργεια. Η αλλαγή του κλίµατος έχει πλέον εµφανή αποτελέσµατα που επεκτείνονται από την αύξηση της θερµοκρασίας µέχρι την άνοδο της στάθµης της θάλασσας σαν αποτέλεσµα της τήξης των πολικών παγετώνων καθώς και η όλο και συχνότερη εµφάνιση ακραίων καιρικών φαινοµένων. Οι µεταβολές αυτές, θα επιφέρουν σοβαρές επιπτώσεις στα οικοσυστήµατα, τους υδάτινους πόρους, στις γεωργικές καλλιέργειες, την προσφορά τροφής, τη βιοµηχανία, την υγεία, τις µεταφορές και τις υποδοµές. Στοιχεία από επιστηµονικές διαπιστώσεις επιβεβαιώνουν τις αρνητικές επιπτώσεις της αλλαγής του κλίµατος. Η αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής απαιτεί λήψη µέτρων περιορισµού των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου και προσαρµογής σε παγκόσµιο και περιφερειακό επίπεδο. Οι δράσεις για την αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής πρέπει να εµπεριέχουν µια αλλαγή του υπάρχοντος αναπτυξιακού µοντέλου, προς την κατεύθυνση µιας βιώσιµης πράσινης οικονοµίας χαµηλών ή και µηδενικών εκποµπών άνθρακα µε τη χρήση της πλέον σύγχρονης διαθέσιµης τεχνολογίας. Η ανάπτυξη του µοντέλου αυτού θα πρέπει να στηριχθεί σε έναν οριζόντιο σχεδιασµόσυντονισµό των πολιτικών προσαρµογής και µετριασµού αλλά και προσαρµογής στους τοµείς της βιοµηχανίας, της ενέργειας, των µεταφορών, της γεωργικής παραγωγής, της χρήσης γης και αλλού. Το κόστος του περιορισµού των εκποµπών και της προσαρµογής στην κλιµατική αλλαγή αρχικά µπορεί να εµφανίζεται υψηλό, αλλά θα είναι πολύ χαµηλό σε σύγκριση µε το κόστος που θα υποχρεωθούµε να καταβάλλουµε στο µέλλον λόγω αδιαφορίας. Η Ελλάδα ακολουθώντας τις οδηγίες της ΕΕ αλλά και άλλες διακρατικές συµφωνίες και πρωτόκολλα για περιβαλλοντική προστασία, µείωση των εκποµπών CO 2 στην ατµόσφαιρα και την ανάπτυξη-διείσδυση των ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο κάνει σηµαντικά βήµατα προς αυτή την κατεύθυνση. Μάλιστα τα τελευταία χρόνια δίνεται ιδιαίτερη έµφαση στα «ενεργειακά φυτά» για παραγωγή βιοντίζελ και βιοµάζας προς αντικατάσταση εισαγόµενων καυσίµων καθώς και της υποχρέωσης ανάµειξης του µε το συµβατό πετρέλαιο κίνησης. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγµατοποιήθηκε µια έρευνα σχετικά µε την υφιστάµενη κατάσταση και το θεσµικό πλαίσιο σε ότι αφορά τις Ανανεώσιµες Πηγές Ενέργειας, τις εκποµπές CO 2, τις µεταφορές και τις δράσεις περιορισµού εκποµπών CO 2 στις µεταφορές. Στην συνέχεια εξεταστήκαν τα βιοκαύσιµα γενικά, η απαίτηση σε καλλιεργήσιµη γη και γίνεται µια αναλυτικότερη παρουσίαση του βιοντίζελ. Παρουσιάζεται η ελαιοκράµβη και αναλυτικά η καλλιέργεια της. Ακολούθησε το ερευνητικό µέρος µε την διερεύνηση της καλλιέργειας ελαιοκράµβης στην περιοχή της υτικής Μακεδονίας. Έγινε δε ιδιαίτερη προσπάθεια ώστε οι τοπικοί καλλιεργητές να χρησιµοποιήσουν τον υπάρχοντα αγροτικό εξοπλισµό τους. Το ιδιόµορφο ανάγλυφο της περιοχής, το ιδιαίτερο µικροκλίµα της και οι οριακές θερµοκρασιακές µεταβολές, έκαναν δύσκολη αλλά και πολύ ενδιαφέρουσα την ολοκλήρωση του εγχειρήµατος. Εξετάστηκαν διάφορα υβρίδια σε συνδυασµό µε τις κλιµατολογικές συνθήκες, τις εδαφολογικές αναλύσεις, τη λίπανση, τις στρεµµατικές αποδόσεις, την υγρασία του καρπού καθώς και την περιεκτικότητα σε έλαια. Παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των καλλιεργειών µε τα συµπεράσµατα και ο σχολιασµός µε διάφορες προτάσεις. Στη συνέχεια έγινε σύγκριση και εµβάθυνση σχετικά µε την ελαιοκράµβη και τις συνήθεις ενεργειακές καλλιέργειες ηλίανθος, βαµβάκι και σόγια, στις δυνατότητες χρήσης των στερεών υπολειµµάτων που αποµένουν αναξιοποίητα στα χωράφια και αποτελούν µια πρώτη ύλη µηδενικής ή και αρνητικής αξίας ως στερεά βιοκαύσιµα για την παραγωγή ενέργειας.

23 23 Ακολούθησε πειραµατική διερεύνηση των φυσικών ιδιοτήτων των παραγόµενων µεθυλεστέρων (βιοντίζελ) όπως και των επιπτώσεων της χρήσης τους σε οχήµατα (εκποµπές ρύπων). Η αναγκαιότητα και η πολιτική βούληση για τον περιορισµό των αερίων του θερµοκηπίου, τόσο σε ευρωπαϊκό όσο και σε παγκόσµιο επίπεδο, ωθούν περαιτέρω την χρήση και την έρευνα στον τοµέα των βιοκαυσίµων. ίνεται έτσι η δυνατότητα για ανάπτυξη σε ένα σχετικά νέο βιοµηχανικό και εµπορικό τοµέα ενώ η µερική µεταστροφή των καλλιεργειών θα συνεχίσει να τροφοδοτεί τις αντιπαραθέσεις και να είναι αντικείµενο προβληµατισµού.

24 24 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1 Πράσινη επιχειρηµατικότητα Με τον όρο "Πράσινη Επιχειρηµατικότητα" περιγράφεται η επιχειρηµατική δραστηριοποίηση που λαµβάνει υπόψη την προστασία του περιβάλλοντος και της φύσης. Αξιοποιεί τους διαθέσιµους πόρους, όπως τη γη, τον αέρα και τη θάλασσα για να παράγει προϊόντα και υπηρεσίες που τροφοδοτούν την «πραγµατική οικονοµία». Πρόκειται για µια αναδυόµενη µορφή οικονοµικής δραστηριότητας, που εστιάζεται σε δύο βασικές ανάγκες των σύγχρονων πολιτών και κοινωνιών, στην ποιότητα της ζωής και στην απαίτηση για τη διατήρηση και την ήπια αξιοποίηση του φυσικού περιβάλλοντος. Στα πλαίσια της Πράσινης Επιχειρηµατικότητας, η παραγωγική διαδικασία µιας οποιασδήποτε επιχείρησης γίνεται κατά κανόνα µέσα από φιλικές προς το περιβάλλον πρακτικές που εµπεριέχουν το στοιχείο της καινοτοµίας καθώς και της δηµιουργικής µίµησης κάθε πρωτοποριακής επιχειρηµατικής προσπάθειας. Έτσι, εκτός από τα περιβαλλοντικά οφέλη από την υιοθέτηση µιας τέτοιας παραγωγικής αντίληψης από µεγάλο µέρος των επιχειρήσεων, ανοίγεται και µια νέα αγορά προϊόντων και υπηρεσιών που είναι απαραίτητες για την εφαρµογή αυτών των πρακτικών. Με τον τρόπο αυτό δίνεται η δυνατότητα σε νέες και καινοτόµες επιχειρήσεις να δραστηριοποιηθούν στον κλάδο, µε πολλαπλά οφέλη για µια οικονοµία (αύξηση θέσεων εργασίας, εισοδήµατος, αξιοποίηση έρευνας, ενσωµάτωση καινοτοµίας κ.λπ.). Η Πράσινη Επιχειρηµατικότητα εστιάζεται στην κάλυψη δύο βασικών αναγκών των πολιτών και των κοινωνιών: Στην ποιότητα της ζωής και Στη διατήρηση και ήπια αξιοποίηση του φυσικού περιβάλλοντος "Πράσινοι επιχειρηµατίες" µπορούν δυνητικά να είναι οι Οργανισµοί Τοπικής Αυτοδιοίκησης, οι Συνεταιρισµοί, τα Ανώτατα Πανεπιστηµιακά και Τεχνολογικά Ιδρύµατα, οι Μη Κυβερνητικές Οργανώσεις (ΜΚΟ) και φυσικά οι ιδιώτες. Οι δραστηριότητες των πράσινων επιχειρήσεων µπορούν να καλύπτουν όλους τους τοµείς της οικονοµίας: Πρωτογενή (βιολογικά προϊόντα, βιοποικιλότητα, καινοτόµες καλλιέργειες κλπ) ευτερογενή (τρόφιµα, νέα προϊόντα, ανακύκλωση κλπ) Τριτογενή (εµπόριο πράσινων προϊόντων, αγροτουρισµός κλπ) Τεταρτογενή (επικοινωνία, προβολή, πιστοποίηση, κλπ) Εκτιµάται ότι µελλοντικά η πράσινη επιχειρηµατικότητα στην Ελλάδα θα έχει αυξητική τάση λόγω της : ολοένα πιο απαιτητικής και αυστηρής κοινοτικής και εθνικής νοµοθεσίας συνεχιζόµενης ευρωπαϊκής χρηµατοδότησης σε έργα έρευνας και περιβαλλοντικής υποδοµής τεχνολογικής εξέλιξης και των αυξανόµενων επενδύσεων στον τοµέα των καθαρών τεχνολογιών και των εγκαταστάσεων απορρύπανσης οικονοµικής δραστηριότητας σε τοµείς σχετικούς µε την αειφορική διαχείριση, την προστασία και την ανάδειξη ευαίσθητων οικοσυστηµάτων, τη βιολογική γεωργία, την παραγωγή ήπιων µορφών ενέργειας, είναι επενδύσεις έντασης εργασίας και δηµιουργούν πολλαπλάσιες θέσεις.

25 Βιοκαύσιµα Γενικά Ως ενεργειακές νοούνται οι καλλιέργειες εκείνες των οποίων το προϊόν µετατρέπεται σε υγρά, στερεά ή αέρια βιοκαύσιµα που αξιοποιούνται για την παραγωγή ενέργειας µε τη µορφή θερµότητας, ηλεκτρισµού και κίνησης. Οι ενεργειακές καλλιέργειες διακρίνονται σε : - Παραδοσιακές καλλιέργειες που παράγουν διατροφικά προϊόντα και περιλαµβάνουν: α) αµυλούχα φυτά όπως τα σιτηρά, β) ζαχαρούχα φυτά όπως το ζαχαρότευτλο και γ) ελαιούχα φυτά όπως ο ηλίανθος. Τα κύρια προϊόντα των καλλιεργειών αυτών (άµυλο, ζάχαρα, λάδι) µετατρέπονται για ενεργειακή αξιοποίηση σε βιοαιθανόλη, βιοντίζελ ενώ είναι δυνατή και η χρήση αυτούσιων λαδιών. Τα υγρά αυτά βιοκαύσιµα που παράγονται από τις παραδοσιακές καλλιέργειες είναι γνωστά ως βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς και αποτελούν σήµερα σχεδόν το σύνολο των παραγόµενων υγρών βιοκαυσίµων. - Αµιγώς ενεργειακές καλλιέργειες που περιλαµβάνουν φυτά βιοµάζας (πχ. µίσχανθος, ινώδες σόργο, ιτιά), η οποία αξιοποιείται εξ ολοκλήρου για την παραγωγή διάφορων µορφών ενέργειας. Μέχρι πρόσφατα, η βιοµάζα αξιοποιούνταν σχεδόν αποκλειστικά ως στερεό ή αέριο βιοκαύσιµο για παραγωγή ή/και συµπαραγωγή θερµότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Λόγω των επιτακτικών αναγκών παραγωγής βιοκαυσίµων για τις µεταφορές, και χάρη στην αλµατώδη ανάπτυξη νέων τεχνολογιών µεταροπής, η αξιοποίηση της λιγνοκυτταρινούχου βιοµάζας στρέφεται ήδη και προς την παραγωγή υγρών βιοκαυσίµων δεύτερης γενιάς. Τα υγρά αυτά βιοκαύσιµα παράγονται ήδη σε µικρής κλίµακας βιοµηχανικό επίπεδο και η οικονοµική βιωσιµότητά τους αναµένεται να επιτευχθεί στα επόµενα χρόνια. Με τον ίδιο τρόπο, υγρά βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς µπορούν να παραχθούν από υπολείµµατα γεωργικών και δασικών καλλιεργειών καθώς και υποπροϊόντα των σχετικών αγροβιοµηχανιών. Οι ενεργειακές καλλιέργειες, παραδοσιακές και αµιγείς, διακρίνονται επίσης σε Γεωργικές και ασικές, καθώς και σε Μονοετείς και Πολυετείς. Μόνο λίγοι τύποι βιοµάζας, όπως η ξυλώδης, µπορούν να χρησιµοποιηθούν απευθείας µε καύση για παραγωγή ενέργειας. Συνήθως απαιτείται η επεξεργασία και ο εξευγενισµός της βιοµάζας για τη µετατροπή της σε χρήσιµο καύσιµο. ιακρίνονται τρεις βασικές κατηγορίες επεξεργασίας της βιοµάζας: α) η θερµοχηµική επεξεργασία, β) η βιοχηµική επεξεργασία και γ) η χηµική επεξεργασία Θερµοχηµική επεξεργασία Τα φυσικά χαρακτηριστικά της βιοµάζας, όπως η υψηλή υγρασία, η ανοµοιογενής κοκκοµετρική σύσταση και η χαµηλή φαινόµενη πυκνότητα, επηρεάζουν άµεσα την ενεργειακή της πυκνότητα ανά µονάδα όγκου. Οι ιδιότητες αυτές, ιδιαίτερα η υψηλή περιεχόµενη υγρασία, δυσχεραίνουν από τεχνική και οικονοµική άποψη όλη την εφοδιαστική αλυσίδα αξιοποίησης της µειώνοντας την αξία της βιοµάζας ως ανανεώσιµης πηγής ενέργειας. Για το λόγο αυτό εφαρµόζονται τεχνικές που στοχεύουν στη µετατροπή της βιοµάζας σε µικρά ή µεγαλύτερα συσσωµατώµατα γνωστά και ως πελέττες, µπρικέτες ή µπάλες αντίστοιχα, µε τη χρήση υψηλών πιέσεων έτσι ώστε να βελτιώσουν το ενεργειακό περιεχόµενο της ανά µονάδα όγκου. Τα δασικά και δενδροκοµικά υπολείµµατα τεµαχίζονται µε ειδικά µηχανήµατα σε θρύµµατα ενδεικτικών διαστάσεων µήκους cm και πλάτους 1 cm περίπου (McKendry, 2001).

26 26 Καύση Η απευθείας καύση της βιοµάζας για παραγωγή θερµότητας είναι ο απλούστερος τρόπος για την ενεργειακή αξιοποίησή της. Για την επίτευξη καλύτερων βαθµών απόδοσης στη καύση είναι επιθυµητό η περιεκτικότητα της βιοµάζας σε υγρασία να κυµαίνεται σε χαµηλά επίπεδα, συνήθως κάτω του 20%. Η θερµότητα που παράγεται διαδίδεται µέσω αγωγής, ακτινοβολίας και µε µεταφορά. Με τη χρησιµοποίηση κατάλληλων εναλλακτών ανακτάται σε σηµαντικό βαθµό, η θερµότητα που χάνεται µέσω των παραγόµενων καυσαερίων. Οι θερµοκρασίες που επιτυγχάνονται από την καύση της βιοµάζας κυµαίνονται µεταξύ C (Φρυδά, 2006). Πυρόλυση Η µετατροπή πραγµατοποιείται σε κλειστά δοχεία µε θερµοκρασία C απουσία αέρα και τα παραγόµενα προϊόντα είναι αέρια (15%), πυρολιγνικά οξέα (45%), βιοάνθρακας (κάρβουνο) (25%) και ελαιώδης πίσσα (15%). Η θερµαντική αξία του βιοάνθρακα είναι περίπου KJ/kg. Η ελαιώδης πίσσα από την πυρόλυση αποτελείται από άνθρακα (51%), υδρογόνο (8%), οξυγόνο (40%), άζωτο (0.9%), θείο (0.01%) και τέφρα (0.09%). Το βιοαέριο που προκύπτει από την πυρόλυση αποτελείται από CO (15%), CO 2 (28%), Η 2 (6.5%), CH 4 (3.5%), CxHy (2%) και N 2 (45%) (Φρυδά, 2006). Ανθρακοποίηση Στην ανθρακοποίηση, η ξυλώδης βιοµάζα θερµαίνεται παρουσία αέρα και παράγεται το κάρβουνο καθώς και υγρά και αέρια υποπροϊόντα. Η όλη διεργασία πραγµατοποιείται σε τέσσερα στάδια και διαρκεί 2-30 ηµέρες ανάλογα µε το χρησιµοποιούµενο σύστηµα. Με το πέρας της ανθρακοποίησης, το κάρβουνο ψύχεται σε θερµοκρασία περιβάλλοντος. Η σύσταση ικανοποιητικής ποιότητας κάρβουνου είναι 70% άνθρακας, 25% πτητικές ουσίες και 5%τέφρα. Η πυκνότητά του κυµαίνεται στα kg/m 3 ενώ η θερµιδική του αξία είναι 25 ΜJ/kg σε σύγκριση µε αυτή του ξύλου που είναι 15 ΜJ/kg. Ο τελικός όγκος του παραγόµενου κάρβουνου είναι περίπου το µισό του αρχικού όγκου του ανθρακοποιηµένου ξύλου (Bridgwater, 2003). Αεριοποίηση Η αεριοποίηση της βιοµάζας περιλαµβάνει τη µερική καύση της σε κατάλληλους αντιδραστήρες και πραγµατοποιείται σε περισσότερα του ενός στάδια και σε θερµοκρασίες υψηλότερες των C. Το αέριο που προκύπτει µπορεί να χρησιµοποιηθεί σαν καύσιµο και αποτελείται από CO 2 (3%), CxHy (<0.1%), O 2 (0.9%), CO (28.7%), H 2 (3.8%), CH 4 (0.2%) και N 2 (63%). Η θερµιδική του αξία είναι περίπου 2000 Kcal/m 3. Οι θερµοχηµικές διαδικασίες (πχ. αεριοποίηση, πυρόλυση) χρησιµοποιούνται επίσης και για την παραγωγή συνθετικών βιοκαυσίµων (Knoef H.A.M. 2005) Βιολογική και χηµική επεξεργασία Τα υγρά βιοκαύσιµα που χρησιµοποιούνται καθολικά σχεδόν ως βιοκαύσιµα στις µεταφορές είναι η βιοαιθανόλη και το βιοντίζελ. Η βιοαιθανόλη και το βιοντίζελ περιέχουν 30 % και 8 % λιγότερη ενέργεια ανά λίτρο από την βενζίνη και το ντίζελ αντίστοιχα. Και τα δύο βιοκαύσιµα σήµερα αξιοποιούνται σε µίγµατα 7%, ενώ αναµένεται σύντοµα η δυνατότητα αύξηση της χρήσης µιγµάτων 10 %, πρακτική που θα διευκολύνει την επίτευξη των στόχων του Τα δύο αυτά βιοκαύσιµα παράγονται από αγροτικά προϊόντα που προορίζονται παραδοσιακά για τρόφιµα και ζωοτροφές µέσω της κλασικής βιοδιεργασίας της ζύµωσης ( βιοαιθανόλη) και της κλασικής επίσης χηµικής διεργασίας µετεστεροποίησης ( βιοντίζελ). Με αναερόβια ζύµωση (χώνευση), κυρίως αποβλήτων, παράγεται επίσης βιοαέριο. Τέλος, µπορεί να παραχθεί και

27 27 αξιοποιηθεί αυτούσιο φυτικό λάδι ως βιοκαύσιµο, µια δυνατότητα που όµως αµφισβητείται για τεχνικούς κυρίως λόγους (Evans, 2007). 1.3 Βιοντίζελ Παραγωγή βιοντίζελ-πρώτες ύλες Η µέθοδος παραγωγής βιοντίζελ σε βιοµηχανική κλίµακα που εφαρµόζεται πλέον παγκόσµια είναι η µετεστεροποίηση και πιο συγκεκριµένα η µετεστεροποίηση των τριγλυκεριδίων µε κάποια αλκοόλη µικρού µοριακού βάρους. Τα τρικλυκερίδια (σχήµα 1.2) είναι τριεστέρες της γλυκερόλης µε λιπαρά οξέα και αποτελούν το κύριο συστατικό των φυτικών ελαίων και των ζωικών λιπών. Σχήµα 1.2. Ο χηµικός τύπος του τριγλυκεριδίου Τα υπόλοιπα συστατικά των ελαίων και των λιπών είναι δικλυκερίδια και µονογλυκερίδια, ελεύθερα λιπαρά οξέα και σε µικρότερες αναλογίες φωσφατίδια,τοκοφερόλες, καροτένια, µη σαπωνοποιηµένα συστατικά, νερό και άλλα. Τα λιπαρά οξέα διαφέρουν ως προς τον αριθµό των ατόµων άνθρακα και τον αριθµό των διπλών δεσµών. Πίνακας 1.2. Ιδιότητες και χαρακτηριστικά µεθυλεστέρων από φυτικά έλαια και ζωικό λίπος Μεθυλεστέρες Πυκνότητα Κινηµατικό Αριθµός Θερµογόνος Σηµείο από στους 20 ο C, ιξώδες στους κετανίου ύναµη ανάφλεξης g/lt 40 ο C mm 2 /s ο C kj/kg Φοινικέλαιο 870 4, Σογιέλαιο 890 4, Ηλιέλαιο 885 4, Κραµβέλαιο 883 4, Βαµβακέλαιο 883 4, Λινέλαιο 890 3, Ζωικό λίπος ,3-6, Ντίζελ Νο ,72 52, ,7 Στην αντίδραση µετεστεροποίησης (Σχήµα 1.3) ο τριεστέρας της γλυκερόλης αντιδρά µε την αλκοόλη και παράγεται ένα µίγµα εστέρων και αλκοόλης µε λιπαρά οξέα και τριεστέρα και γλυκερόλη ή γλυκερίνη.

28 28 Η αλκοόλη προστίθεται σε περίσσεια για να επιτευχθούν υψηλοί βαθµοί µετατροπής και υψηλή απόδοση σε βιοντίζελ. Σαν αλκοόλη χρησιµοποιείται συνήθως η µεθανόλη λόγω του χαµηλού κόστους και των φυσικών και χηµικών (δραστικό και µικρό µόριο) πλεονεκτηµάτων που διαθέτει. Η αιθανόλη από την άλλη µεριά προέρχεται από γεωργικά προϊόντα (ανανεώσιµες πηγές ενέργειας) και είναι µια φιλικότερη προς το περιβάλλον αλκοόλη σε σχέση µε τη µεθανόλη. Ειδικοί καταλύτες επιταχύνουν την αντίδραση η οποία γίνεται σε χαµηλές ή υψηλές θερµοκρασίες. Στην αντίδραση µετεστεροποίησης τα αλκύλια του τριγλυκεριδίου αντικαθίστανται από το υδρογόνο της αλκοόλης, οπότε παράγονται αλκυλεστέρες λιπαρών οξέων και ως ενδιάµεσα προϊόντα διγλυκερίδια και µονογλυκερίδια, τα οποία µε την σειρά τους δίνουν νέους αλκυλεστέρες. Στο τέλος της αντίδρασης παράγονται οι αλκυλεστέρες των λιπαρών οξέων, οι οποίοι αποτελούν το βιοντίζελ και η γλυκερίνη ως παραπροϊόν. Ακολουθεί κατάλληλος διαχωρισµός των προϊόντων και καθαρισµός του παραγόµενου βιοντίζελ (Μπαράκος 2012). Σχήµα 1.3. Τα τρία διαδοχικά στάδια της αντίδρασης της µετεστεροποίησης των τριγλυκεριδίων µε µεθανόλη Το είδος του καταλύτη που χρησιµοποιείται παίζει σηµαντικό ρόλο, αφού καθορίζει την ποιότητα που απαιτείται από τις πρώτες ύλες. Οι συνθήκες της αντίδρασης όπως η θερµοκρασία, οι αναλογίες των ποσοτήτων των αντιδραστηρίων και η θερµοκρασία καθώς και τα στάδια του διαχωρισµού των προϊόντων καθορίζονται και αυτά από την ποιότητα των πρώτων υλών σε συνδυασµό µε τον καταλύτη (Demirbas, 2003). Στις συµβατικές διεργασίες, ως καταλύτες χρησιµοποιούνται κυρίως ισχυρές βάσεις (ΝaΟΗ, ΚΟΗ, CH 3 ONa κ.ά.), δηλαδή ισχυροί βασικοί στερεοί καταλύτες οι οποίοι είναι οµογενείς αφού διαλύονται στη µεθανόλη και σχηµατίζουν µ αυτήν οµογενή µίγµατα, και σπανιότερα ισχυρά οξέα καθώς και ένζυµα. Η πρώτη ύλη (φυτικά έλαια και ζωικά λίπη), απαλλαγµένη από οξύτητα και υγρασία, οδηγείται για αντίδραση στους 60±5 0 C σε αντιδραστήρα ή αντιδραστήρες µετεστεροποίησης παρουσία του καταλύτη και της µεθανόλης. Η αντίδραση µπορεί να γίνει σε ένα στάδιο,

29 29 δηλαδή να γίνει η προσθήκη όλης της ποσότητας της µεθανόλης και του καταλύτη ή σε δύο ή τρία στάδια προσθέτοντας τµηµατικά τη µεθανόλη και τον καταλύτη σε ένα ή περισσότερους αντιδραστήρες. Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης λαµβάνονται δύο φάσεις-στοιβάδες που διαχωρίζονται βαρυτικά. Η βαριά στοιβάδα της ακατέργαστης γλυκερίνης και η στοιβάδα των µεθυλεστέρων. Οι στοιβάδες και ιδιαίτερα αυτή της γλυκερίνης περιέχουν την περίσσεια της µεθανόλης, τον καταλύτη και µικρές ποσότητες σαπώνων που έχουν σχηµατιστεί. Για τον εξευγενισµό της στοιβάδας του βιοντίζελ ακολουθούν τα στάδια εξουδετέρωσης του βασικού οµογενούς καταλύτη µε οξύ, αποµάκρυνσης της περίσσειας της µεθανόλης µε εξάτµιση, πλύσης µε νερό για την αποµάκρυνση και των τελευταίων ιχνών και τέλος το στάδιο ξήρανσης. Στη στοιβάδα της γλυκερίνης ο εξευγενισµός συνίσταται στη διάσπαση των σαπώνων (γίνεται µε οξίνιση µε πυκνό οξύ), την εξάτµιση της περίσσειας και τέλος το διαχωρισµό σε τεχνητή γλυκερίνη και λιπαρά οξέα. Από την όλη διεργασία εξευγενισµού ανακτάται µεθανόλη, η οποία αποστάζεται σε καθαρότητα τουλάχιστον 99% και επιστρέφει στην παραγωγική διαδικασία για επαναχρησιµοποίηση ( Knothe et al., 2005). Ως πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοντίζελ έχουν δοκιµαστεί διάφορα φυτικά έλαια, που προέρχονται από τους σπόρους διαφορετικών φυτών τα οποία ονοµάζονται ελαιούχα φυτά, καθώς και διάφορα ζωικά λίπη. Από τα έλαια µεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν εκείνα που παράγονται σε µεγάλες ποσότητες και έχουν σχετικά µικρό κόστος, όπως το κραµβέλαιο, το σογιέλαιο, το ηλιέλαιο, το φοινικέλαιο και το βαµβακέλαιο. Η διαθεσιµότητα και το κόστος κάθε ελαίου εξαρτώνται από τις καλλιεργητικές παραµέτρους του αντίστοιχου φυτού, οι οποίες επηρεάζονται από τις κλιµατολογικές συνθήκες αλλά και την αγροτική πολιτική κάθε χώρες (Πίνακας 1.3). Το κραµβέλαιο και το ηλιέλαιο παράγονται σε µεγάλες ποσότητες και παραδοσιακά στην Ευρώπη, το σογιέλαιο παράγεται σε µεγάλες ποσότητες στις ΗΠΑ και το φοινικέλαιο σε χώρες της Νοτιοανατολικής Ασίας. Στην Ελλάδα τα σπορέλαια παράγονται παραδοσιακά από ηλιέλαιο και βαµβακέλαιο ενώ τελευταία ξεκίνησε επιτυχώς η καλλιέργεια της ελαιοκράµβης. Η πρώτη ύλη αποτελεί τον σηµαντικότερο παράγοντα στην παραγωγή του βιοντίζελ και εκτιµάται ότι συµβάλλει τουλάχιστον στο 70% στο συνολικό κόστος παραγωγής του βιοκαυσίµου. Πινάκας 1.3. Παραγωγικότητα σε λάδι διαφόρων φυτών.

30 Βιοντίζελ-πλεονεκτήµατα-µειονεκτήµατα Το βιοντίζελ σε αντίθεση µε το συµβατικό ντίζελ, σαν ανανεώσιµο προϊόν, είναι ένα καθαρό, µη τοξικό βιοαποδοµήσιµο καύσιµο, δεν περιέχει αρωµατικές ενώσεις και οι εκποµπές οξειδίων του θείου, µονοξειδίου του άνθρακα, άκαυστων υδρογονανθράκων και αιθάλης που προέρχονται από την καύση του στις µηχανές ντίζελ είναι χαµηλές (Σχήµα1.4). Στο βιοντίζελ η περιεκτικότητα σε θείο είναι µικρή έως σχεδόν µηδενική, είναι ένα οξυγονούχο καύσιµο µε περιεκτικότητα σε οξυγόνο περίπου 10%. Το οξυγόνο αυτό καθιστά την καύση λιγότερο ατελή µε αποτέλεσµα η περιεκτικότητα των καυσαερίων σε µονοξείδιο του άνθρακα ( CO), σε άκαυστους υδρογονάνθρακες (H/C) και σε αιθάλη (C) να είναι πολύ µικρότερη από ότι στο συµβατικό ντίζελ και επιπλέον η καύση του βιοντίζελ δεν αυξάνει ή αυξάνει λίγο τις εκποµπές ΝΟx. Επιπλέον, το βιοντίζελ συµβάλλει στη µείωση των αερίων του θερµοκηπίου τουλάχιστον κατά 3,2 kg ισοδύναµου CO 2 για κάθε kg βιοντίζελ, αφού η ποσότητα του CO 2 που απελευθερώνεται µε την καύση έχει προηγούµενα αφοµοιωθεί από το φυτό µε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και η ενέργεια που παράγεται από την καύση του είναι µεγαλύτερη από την ενέργεια που χρειάζεται για την παραγωγή του (Hoekman 2012, Schroder 2012). Σχήµα 1.4. Μεταβολή των εκπεµπόµενων ρύπων (U.S. EPA 2002) Πέρα από τα πλεονεκτήµατά του σαν ανανεώσιµο καύσιµο, το βιοντίζελ έχει και παρόµοιες φυσικοχηµικές ιδιότητες µε το συµβατικό ντίζελ. Ορισµένα, µάλιστα, χαρακτηριστικά του, όπως ο αριθµός κετανίου, είναι καλύτερα. Περιέχει, επίσης και µικρότερη ποσότητα θείου αλλά εξ αιτίας του περισσότερου οξυγόνου, έχει καλύτερη λιπαντική ικανότητα και υψηλότερο σηµείο ανάφλεξης που το καθιστά ασφαλέστερο στη χρήση. Η µείωση του περιεχόµενου θείου στα ορυκτά καύσιµα έχει αρνητική επίδραση στη λίπανση του κινητήρα και έτσι τα διυλιστήρια υποχρεούνται να χρησιµοποιήσουν πανάκριβα µη βιοαποδοµήσιµα πρόσθετα για την επαναφορά της λιπαντικότητας του καυσίµου. Η προσθήκη όµως του βιοντίζελ στο ορυκτό ντίζελ, ακόµη και σε µικρές ποσότητες, επαναφέρει την λιπαντική ικανότητα του καυσίµου (Fontaras G. et al 2009), παρατείνοντας τη ζωή του πετρελαιοκινητήρα και προστατεύοντας το περιβάλλον µε ταυτόχρονη εξοικονόµηση πόρων. Το βιοντίζελ σε µίγµα είναι κατάλληλο για τους πετρελαιοκινητήρες και µε ελάχιστες µετατροπές µπορεί να χρησιµοποιηθεί και αυτούσιο. Σηµαντική απόκλιση εµφανίζεται στις ψυχρές ιδιότητες, όπως το σηµείο θόλωσης, το σηµείο ροής και ειδικότερα στο σηµείο

31 31 ανάφλεξης. Το ιξώδες του βιοντίζελ είναι ελάχιστα µεγαλύτερο του ντίζελ και ουσιαστικά δεν προκαλεί καµία ουσιαστική διαφορά. Πίνακας 1.4. Σύγκριση κυριοτέρων ιδιοτήτων συµβατικού ντίζελ και βιοντίζελ

32 Πλεονεκτήµατα-µειονεκτήµατα Πλεονεκτήµατα Το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) που παράγεται από τη καύση του βιοντίζελ είναι τόσο όσο έχουν απορροφήσει προηγουµένως από την ατµόσφαιρα τα φυτά που χρησιµοποιούνται για την παραγωγή του. Εποµένως το βιοντίζελ όπως και λοιπά βιοκαύσιµα έχει αρνητικό ή µηδενικό ισοζύγιο CO 2 και δεν επιφέρει αύξηση των συγκεντρώσεων του CO 2 στην ατµόσφαιρα, άρα και διεύρυνση του φαινοµένου του θερµοκηπίου. Είναι βιοαποικοδοµήσιµο. Σε περίπτωση διαρροής του δε µολύνει το έδαφος, το υπέδαφος και τον υδροφόρο ορίζοντα. Περιέχει ελάχιστες έως µηδενικές ποσότητες θείου (max. 10 mg / kg). Οπότε, κατά την καύση του, δεν παράγεται διοξείδιο του θείου (SO 2 ), (αέριο υπεύθυνο για την όξινη βροχή). Λόγω καλύτερης καύσης, τα καυσαέριά του περιέχουν λιγότερο αιθάλη και αιωρούµενα σωµατίδια.. Έχει αυξηµένη λιπαντική ικανότητα µε αποτέλεσµα να συµβάλει στην καλύτερη λίπανση του κινητήρα, πρόβληµα ιδιαίτερα έντονο τελευταία, λόγω της νοµοθετικά προσδιορισµένης µείωσης του θείου στο πετρελαϊκό ντίζελ. Έχει απορρυπαντικές ιδιότητες καθώς µειώνει τα κατάλοιπα της καύσης, τις επικαθίσεις δηλαδή στον κινητήρα. Συµβάλει στη µείωση της εξάρτησης µίας χώρας από εισαγόµενα καύσιµα και στη βελτίωση του εµπορικού ισοζυγίου. Έχει υψηλό σηµείο ανάφλεξης, κάτι που συνεπάγεται ασφαλή µεταφορά Συµβάλει στην τόνωση και ανάπτυξη της αγροτικής οικονοµίας µέσω των ενεργειακών καλλιεργειών. Με σύγχρονες µεθόδους µπορεί να µετατραπούν σε βιοντίζελ απόβλητα έλαια και λίπη (π.χ. τηγανέλαια, χαµηλής ποιότητας ζωικά λίπη, λίπη από λιποσυλλέκτες) τα οποία έως σήµερα κατέληγαν και µόλυναν τον υδροφόρο ορίζοντα. Πιο συγκεκριµένα, η χρήση του βιοντίζελ στους πετρελαιοκινητήρες έχει τα παρακάτω πλεονεκτήµατα: Μηδενικό περιεχόµενο σε θείο και βαρέα µέταλλα. Φιλικό σε καταλύτες και παγίδες αιθάλης. Χαµηλή φθορά εξαρτηµάτων(διάβρωση). Υψηλή (φυσική) λιπαντικότητα. Προστασία (από φθορά) της αντλίας υψηλής. Υψηλό ιξώδες. Μικρές διαρροές στην αντλία υψηλής, άρα καλύτερη απόδοση αντλίας. Μείωση κατανάλωσης. Υψηλός αριθµός κετανίου. Εύκολη ανάφλεξη στο κρύο. Χαµηλός θόρυβος κινητήρα. Λιγότερο «κάπνισµα» του κινητήρα (λόγω της ύπαρξης οξυγόνου). Μείωση της θολότητας των καυσαερίων. Μείωση των επικαθίσεων στον κινητήρα. Συνοπτικά µειονεκτήµατα. Χαµηλότερο ενεργειακό περιεχόµενο. Υψηλότερες εκποµπές NOx.

33 33 Προβλήµατα στη µακρόχρονη αποθήκευση. Οξείδωση. Πολυµερισµός. Μικροβιακή ανάπτυξη Το υψηλό κόστος τελικού βιοκαυσίµου (βιοντίζελ) σε σχέση µε το αρκετά φθηνότερο ντίζελ. Σε αυτό συµβάλει το υψηλό κόστος της πρώτης ύλης (ελαίων και λιπών). Σε ορισµένες περιπτώσεις αλόγιστες εισαγωγές βρώσιµων ελαίων από τρίτες χώρες, για την παραγωγή βιοκαυσίµου, καθώς επίσης και καταστροφή οικοσυστηµάτων για την καλλιέργεια φτηνών τροπικών ελαιούχων φυτών όπως π.χ. φοινικέλαιο. Παραγωγή γλυκερίνης ως παραπροϊόν. Κατανάλωση µεθανόλης για την παραγωγή του. Μειονεκτήµατα χρήσης βιοντίζελ για τον κινητήρα 10-12% µικρότερο ενεργειακό περιεχόµενο από το ορυκτό ντίζελ. Αύξηση της κατανάλωσης (Β100 κατά 5-7%). Μείωση της µέγιστης απόδοσης ισχύος. Τάση σχηµατισµού συσσωµατωµάτων βαρέων υδρογονανθράκων. υσκολία εκκίνησης στις χαµηλές θερµοκρασίες. Προβλήµατα σε µεγάλα διαστήµατα αποθήκευσης. Φραγή συστηµάτων υψηλής πίεσης/φιλτρου καυσίµου. ιαβρωτικό για ορισµένα ελαστοµερή. Προβλήµατα σε τσιµούχες, φλάντζες και ελαστικούς συνδέσµους. ιαλυτικό για επικαθήσεις/λιπαντικό. ιάλυση υπαρχόντων επικαθίσεων και φραγή φίλτρου. Συχνότερη αλλαγή λιπαντικού. ιάβρωση µεταλλικών τµηµάτων. Μικρή αντοχή στην οξείδωση. 1.4 Βιοαιθανόλη Η βιοαιθανόλη παράγεται από ζαχαρούχα φυτά όπως τα ζαχαρότευτλα, το γλυκό σόργο και το ζαχαροκάλαµο ή από αµυλούχα φυτά όπως ο αραβόσιτος, το σιτάρι, το κριθάρι και το καρποδοτικό σόργο. Μπορεί ακόµα να παραχθεί και από τη µελάσα, που είναι παραπροϊόν των ζαχαρουργείων. Η βιοαιθανόλη, αποτέλεσµα αλκοολικής ζύµωσης των ζαχάρων (Schmitz N. 2006), είναι το πρώτο καύσιµο κίνησης που χρησιµοποιήθηκε ως υποκατάστατο της βενζίνης. Είναι ένα άχρωµο, διαυγές, βιοαποικοδοµήσιµο, χαµηλής τοξικότητας υγρό που προκαλεί πολύ µικρή περιβαλλοντική ρύπανση. Ο υψηλός αριθµός οκτανίου που εµφανίζει την καθιστά κατάλληλη ως προσθετικό στη βενζίνη. Α) Βιοαιθανόλη από αµυλούχα φυτά Η παραγωγή βιοαιθανόλης από αµυλούχες πρώτες ύλες επιτυγχάνεται µετά από ενζυµατική υδρόλυση του αµύλου σε ζάχαρα που στη συνέχεια ζυµώνονται από τα κατάλληλα στελέχη του ζαχαροµύκητα στους C και σε ph 5,2. Η βιοαιθανόλη παράγεται σε συγκέντρωση 12-15% και το διάλυµα αποστάζεται για την απόκτηση µεγαλύτερων συγκεντρώσεων (Pimentel and Patzek, 2005). Σε βιοµηχανικό επίπεδο, από 1 τόνο αραβοσίτου (ή σίτου) παράγονται 390 λίτρα βιοαιθανόλης σε συγκέντρωση 99,6% και 0,33 τόνοι υψηλής θρεπτικής αξίας ζωοτροφή (dried distillers grains with soluble- DDGS) ως παραπροϊόν.

34 34 Β) Βιοαιθανόλη από ζαχαρούχα φυτά Η παραγωγή βιοαιθανόλης από ζαχαρούχα φυτά όπως τα ζαχαρότευτλα και το γλυκό σόργο είναι η απλούστερη διαδικασία παραγωγής βιοαιθανόλης γιατί από την πρώτη ύλη εξάγονται διαλυτά ζάχαρα που οδηγούνται απευθείας σε ζύµωση. Σε βιοµηχανικό επίπεδο, από ένα τόνο ζυµώσιµων ζαχάρων παράγονται 535 λίτρα βιοαιθανόλης, ενώ ένας τόνος µελάσας ζαχαρουργείου παράγει την µισή περίπου ποσότητα βιοκαυσίµου (Lazzarelto et al 2012). 1.5 Βιοαέριο Το βιοαέριο είναι ένα πολύ σταθερό, µη τοξικό, άχρωµο, άοσµο και άγευστο αέριο που αποτελείται κυρίως από µεθάνιο (Kaltschmit et al 2009). Παράγεται µε αναερόβια χώνευση της βιοµάζας, η οποία επιτυγχάνεται µε την µικροβιακή αποδόµηση σύνθετων οργανικών µορίων σε απλούστερα και πραγµατοποιείται σε τρεις φάσεις οι οποίες λαµβάνουν χώρα ταυτόχρονα. Τη φάση της υδρόλυσης, την όξινη φάση και τη φάση της µεθανοποίησης. Το παραγόµενο βιοαέριο αποτελείται από CH 4 (55-70%), CO (30-45%), Η 2 S (1-2%), Ν 2 (0-1%), Η 2 (0-1%) και ίχνη από άλλα αέρια. Η θερµογόνος δύναµη που παράγεται από την καύση του βιοαερίου όταν η περιεκτικότητα του σε µεθάνιο είναι 60-70% κυµαίνεται µεταξύ των kcal/m 3 ή MJ/m 3. Το βασικό πλεονέκτηµα του βιοαερίου είναι ότι µπορεί να παραχθεί από ποικίλη βιοµάζα, όπως ζωικά απόβλητα, το οργανικό κλάσµα των αστικών αποβλήτων, φυτική βιοµάζα από αµιγώς ενεργειακές καλλιέργειες καθώς και από υπολείµµατα όλων των καλλιεργειών. Μπορεί να χρησιµοποιηθεί όπως και το φυσικό αέριο για την παραγωγή θερµότητας, ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και ως καύσιµο κίνησης. Αυτό απαιτεί τον προηγούµενο εµπλουτισµό και καθαρισµό του για να αυξηθεί η συγκέντρωση του µεθανίου και για να αντιµετωπισθεί το υψηλό περιεχόµενο σε θείο και µονοξείδιο του άνθρακα. Η αξιοποίησή του ως βιοκαυσίµου µεταφορών εξαρτάται από την επιτυχηµένη προηγούµενη χρήση του φυσικού αερίου, ώστε να έχει δηµιουργηθεί η απαραίτητη υποδοµή διακίνησης του καθώς και η κατάλληλη τεχνολογία ρεζερβουάρ και κινητήρων. Προς το παρόν έχει χρησιµοποιηθεί επιτυχώς στη Σουηδία (8.000 περίπου οχήµατα), µια χώρα µε πλεονάσµατα βιοαερίου και µε χαµηλές τιµές για την ηλεκτρική ενέργεια. Τελευταία, υπάρχει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον για παραγωγή βιοµεθανίου από καλλιέργειες όπως τεύτλα, µικρά αγροστώδη κλπ. 1.6 Βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς Το βιοντίζελ, η βιοαιθανόλη, το βιοαέριο και τα βιοέλαια, που παράγονται από τις πρώτες ύλες και µε τις διαδικασίες που αναφέρθηκαν παραπάνω, ανήκουν στην κατηγορία των βιοκαυσίµων πρώτης γενιάς. Οι διαδικασίες παραγωγής τους µετατρέπουν τµήµα µόνο (άµυλο, ζάχαρα, λάδια) της διαθέσιµης βιοµάζας σε βιοκαύσιµο. Οι λιγνοκυτταρίνες που αποτελούν τα δοµικά συστατικά των φυτικών κυττάρων, ευρίσκονται σε µεγάλες ποσότητες και έχουν υψηλό ενεργειακό περιεχόµενο, παραµένουν όµως αναξιοποίητες. Αυτό συµβαίνει γιατί η κυτταρίνη και η ηµικυτταρίνη είναι στενά συνδεδεµένες µε τη λιγνίνη που δεν αποσυντίθεται από µικροοργανισµούς (πλήν ορισµένων µόνο µυκήτων). Απαιτούνται εποµένως ειδικές διεργασίες για να επιτραπεί η περαιτέρω µετατροπή τους σε βιοκαύσιµα (Μπεζεριάνη, 2013). Η παραγωγή των βιοκαυσίµων δεύτερης γενιάς αντιθέτως, βασίζεται στην ολική ή µερική αξιοποίηση λιγνοκυτταρινούχων πρώτων υλών. Προς το παρόν υπάρχουν δύο κύριες πλατφόρµες για τη µετατροπή των πολυµερών αυτών σε υγρά βιοκαύσιµα. Η πρώτη πλατφόρµα, βασίζεται σε βιοχηµική µετατροπή τους σε ζυµώσιµα ζάκχαρα, τα οποία στη συνέχεια µε µικροβιακή ζύµωση παράγουν την βιοαιθανόλη. Η δεύτερη πλατφόρµα µετατροπής των λιγνοκυτταρινών είναι χηµική και χρησιµοποιεί θερµότητα και χηµικούς

35 35 καταλύτες για τη µετατροπή τόσο των υδατανθράκων όσο και των πολυµερών της λιγνίνης σε υγρά βιοκαύσιµα και κυρίως συνθετικό βιοντίζελ (Royals Society, 2008). Α) Βιοαιθανόλη 2ης γενιάς Η βιοαιθανόλη από λιγνοκυτταρίνη παράγεται κυρίως βιοχηµικά, µε την χρήση καινοφανών ενζύµων και ζυµών. H βιοαιθανόλη δεύτερης γενιάς µπορεί επίσης να παραχθεί από βιοµάζα και µε θερµοχηµική µετατροπή. Στη βιοχηµική µετατροπή, τα νέα ένζυµα, σε συνδυασµό και µε την κατάλληλη προκατεργασία, αποδοµούν (υδρολύουν) τόσο τις κυτταρίνες όσο και τις ηµικυτταρίνες (Νίτσος Χ. 2013) σε απλούστερα C6 και C5 ζάκχαρα αντίστοιχα. Τα νέα εξειδικευµένα στελέχη ζυµών µπορούν να ζυµώσουν και τα C5 ζάχαρα και έτσι να παράγουν µεγαλύτερες ποσότητες βιοαιθανόλης. Η όλη διαδικασία δεν έχει εφαρµοσθεί ακόµα σε µεγάλο βιοµηχανικό επίπεδο, λειτουργούν όµως αρκετές πιλοτικές-επιδεικτικές µονάδες (πχ. σε Σουηδία, ανία, Ισπανία, ΗΠΑ, Καναδά και Ιαπωνία).. Πρόδροµη µέθοδος της ενζυµικής υδρόλυσης για την αποδόµηση των κυτταρινών και ηµικυτταρινών, είναι η υδρόλυση µε πυκνά ή αραιά οξέα, που έχει χρησιµοποιηθεί περιορισµένα σε βιοµηχανικό επίπεδο. Όµως θεωρείται ως πιο πολύπλοκη µέθοδος και αναµένεται η αντικατάστασή της από τη χρήση ενζύµων στο εγγύς µέλλον. Η έρευνα επίσης επικεντρώνεται στην παραγωγή βιοαιθανόλης από βιοµάζα µε ταυτόχρονη ζύµωση των ζαχάρων και κυτταρίνης. Σύντοµα θα λειτουργήσει στις ΗΠΑ µονάδα παραγωγής βιοαιθανόλης η οποία θα στηρίζεται σε αποδόµηση της λιγνοκυτταρίνης µε συνδυασµό ήπιας προκατεργασίας µε οξέα και αναερόβιας δράσης µίγµατος βακτηρίων, και στην ταυτόχρονη ζύµωση πεντοζών και εξοζών από δύο διαφορετικές ζύµες. Υπολογίζεται ότι από ένα τόνο ξηράς βιοµάζας θα παράγονται λίτρα βιοαιθανόλης (Σκαράκης κ.α. 2008). Τα συγκριτικά πλεονεκτήµατα της βιοαιθανόλης 2 ης γενιάς είναι οι άφθονες πρώτες ύλες, ο µη ανταγωνισµός των πρώτων υλών µε τα τρόφιµα και η µεγαλύτερη µείωση εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου (1 η γενιά < 35%, 2 η γενιά >90%). Προς το παρόν τα µειονεκτήµατα είναι το κόστος προκατεργασίας και κυρίως υδρόλυσης της πρώτης ύλης (κυτταρίνης). Η βιοαιθανόλη είναι πλήρως συµβατή και αναµίξιµη µε τη βενζίνη σε οποιαδήποτε αναλογία και µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε µίγµατα µε αυτή στους ήδη υπάρχοντες βενζινοκινητήρες. Β) Συνθετικό βιοντίζελ (FT) Το βιοντίζελ 2ης γενιάς (επίσης ονοµάζεται συνθετικό βιοντίζελ, Fischer Tropsch βιοντίζελ ή BtL βιοντίζελ) παράγεται µε θερµοχηµική επεξεργασία της βιοµάζας (Biomass-to-Liquid) (Leckel, 2009). Η διαδικασία αυτή σε αντίθεση µε τη χηµική αξιοποιεί και τη λιγνίνη. Συνδυάζει την αεριοποίηση της βιοµάζας για την παραγωγή του "syngas" (που περιέχει κυρίως CO και H 2 ) και την περαιτέρω µετατροπή του σε υγρά βιοκαύσιµα. Το CO 2 και Η 2 µπορεί να µετατραπούν σε διάφορα καύσιµα όπως αιθανόλη, διµεθυλαιθέρας (DME) και µέσω της µεθόδου Fischer Tropsch σε µίγµα υδρογονανθράκων που ονοµάζεται BtL βιοντίζελ. Το βιοντίζελ αυτό έχει φυσικές και χηµικές ιδιότητες σχεδόν ίδιες µε το συµβατικό ντίζελ και µπορεί να χρησιµοποιηθεί στους υπάρχοντες κινητήρες χωρίς καµία µετατροπή. Συγκριτικά µε το ορυκτό ντίζελ πλεονεκτεί στο ότι µειώνει σηµαντικά τις εκποµπές NO X και µικροσωµατιδίων καθώς επίσης και γιατί δεν περιέχει καρκινογόνες αρωµατικές ενώσεις. Για τους λόγους αυτούς το ενδιαφέρον στρέφεται προς το FT βιοντίζελ. Προς το παρόν στην Ευρώπη δεν έχει υπάρξει παραγωγή συνθετικού βιοντίζελ σε µεγάλη κλίµακα αλλά υπάρχουν στη φάση του σχεδιασµού µονάδες βιοµηχανικής παραγωγής.

36 Βιοκαύσιµα 1ης - 2ης γενιάς Τα βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς µειονεκτούν συγκριτικά µε αυτά της δεύτερης γενιάς διότι : α) η αξιοποίηση των φυτικών πρώτων υλών ανταγωνίζεται τη διατροφική χρήση, β) τα φυτά έχουν βελτιωθεί για διατροφική και όχι ενεργειακή χρήση, γ) µέρος µόνο των φυτών µετατρέπεται σε βιοκαύσιµο και δ) έχει υψηλό κόστος παραγωγής και η οικονοµική αξιοποίηση των παραπροϊόντων είναι ιδιαίτερα σηµαντική για τη βιωσιµότητα των βιοκαυσίµων. Η γενιά αυτή βιοκαυσίµων, που ήδη κατακρίνεται για την έλλειψη αλλά και την υπέρογκη αύξηση των τιµών των δηµητριακών, αποτελεί σαφέστατα ένα αναποτελεσµατικό, πλην όµως µοναδικό ενδιάµεσο στάδιο, προς την επιχειρούµενη κάλυψη ενεργειακών αναγκών από ανανεώσιµες πηγές έως ότου καταστούν οικονοµικά βιώσιµες οι τεχνολογίες παραγωγής βιοκαυσίµων 2ης γενιάς (Garm M.,2007). Η βιωσιµότητα αυτή αναµένεται να επιτευχθεί στη διάρκεια της επόµενης δεκαετίας. Για το σκοπό αυτό συνεχίζονται οι προσπάθειες βελτίωσης των παραδοσιακών αµυλούχων, ζαχαρούχων και ελαιούχων φυτών µε στόχο την δηµιουργία ποικιλιών, συµβατικά ή βιοτεχνολογικά, εµπλουτισµένων µε συγκεκριµένα γνωρίσµατα που θα µεγιστοποιούν των παραγωγή βιοκαυσίµων. Τα γνωρίσµατα αυτά αφορούν σε: α) αύξηση φωτοσυνθετικού δυναµικού, β) βελτίωση µεταβολισµού αζώτου, γ) ανθεκτικότητα σε βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες, δ) µεταβολή ποιότητας αµύλου και ζαχάρων για καλύτερη αξιοποίηση και ε) ενσωµάτωση ενζυµατικών µηχανισµών (αµυλάσες) για µετατροπή του αµύλου σε ζυµώσιµα ζάχαρα πάνω στον καρπό µετά τη συγκοµιδή. Ταυτόχρονα, επιδιώκεται η προσαρµογή και βελτίωση εναλλακτικών αµυλούχων, ζαχαρούχων και ελαιούχων φυτών µε µεγάλο δυναµικό παραγωγής βιοκαυσίµων σε αρδευόµενες ή ξηρικές συνθήκες (πχ. γλυκό σόργο, ρετσινολαδιά, Jatropha) (Σκαράκης 2008). Σε αντίθεση µε την πρώτη γενιά, τα βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς παράγονται κυρίως από λιγνοκυτταρίνη φυτών βιοµάζας. Τα χαρακτηριστικά των φυτών αυτών είναι ότι: α) η ενεργειακή δεν ανταγωνίζεται τη διατροφική χρήση, β) µπορούν να βελτιωθούν εξειδικευµένα για ενεργειακή χρήση και γ) µεγαλύτερο µέρος των φυτών µετατρέπεται σε βιοκαύσιµο. Σε σχέση µε τα βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς, έχουν µικρότερο κόστος πρώτων υλών αλλά η παραγωγή τους απαιτεί µεγαλύτερη αρχική επένδυση για τη µονάδα παραγωγής. Το βασικό τους πλεονέκτηµα, είναι το ότι παρέχουν σηµαντικά ενεργειακά και περιβαλλοντικά οφέλη. Στα πλαίσια καλύτερης αξιοποίησης των φυτών βιοµάζας, πρώτη επιλογή αποτελούν εγχώρια φυτικά είδη προσαρµοσµένα στις διάφορες περιοχές και αγρονοµικές συνθήκες ενώ παράλληλα δοκιµάζεται και η προσαρµογή και αποδοτικότητα ορισµένων νεο-εισαγόµενων ειδών. Στόχος των σχετικών προγραµµάτων δηµιουργίας ποικιλιών είναι η αύξηση της λιγνοκυτταρινούχας βιοµάζας και η βελτίωση της σύνθεσης των βασικών πολυσακχαριτών (πχ. µείωση ποσοστού λιγνίνης). Σηµαντικότατο ρόλο στην παραγωγή τέτοιων ποικιλιών θα έχει η βιοτεχνολογία και ειδικότερα η γενετική µηχανική εφόσον βεβαίως αποδειχθεί ότι η αξιοποίηση της τελευταίας δε θα αποτελέσει κίνδυνο για την υγεία και το περιβάλλον. Η ίδια τεχνολογία αξιοποιείται ήδη για την παραγωγή των καινοφανών ενζύµων και ζυµών που προαναφέρθηκαν (Metzer and Hüttermann,2009). 1.8 Η έννοια του βιοδιυλιστηρίου Στόχος των βιοδιυλιστηρίων είναι η βελτιστοποίηση της χρήσης των πρώτων υλών και η ελαχιστοποίηση των απωλειών (απόβλητα) µε συνακόλουθη τη µεγιστοποίηση του οφέλους

37 37 και της κερδοφορίας. Η έννοια του βιοδιυλιστηρίου αναφέρεται στην ενσωµάτωση της παραγωγής βιοκαυσίµων µε την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέµενης αξίας καθώς και ενέργειας. ιάφορες βιολογικές, θερµικές και χηµικές διαδικασίες µπορούν να ενσωµατωθούν και βελτιστοποιηθούν σε ένα βιοδιυλιστήριο ώστε να παραχθεί η µέγιστη αξία (Demirbas A.,2010). Παράδειγµα βιοδιυλιστηρίου που υφίσταται σήµερα αποτελεί η παραγωγή βιοαιθανόλης από άµυλο και ζάχαρα µαζί µε χρήσιµα παραπροϊόντα όπως CO 2 για βιοµηχανική χρήση καθώς και ζωοτροφές. Η εξέλιξη στα βιοδιυλιστήρια θα οδηγήσει στη χρήση των λιγνοκυτταρινών ως πρώτη ύλη µε αυξανόµενη αποτελεσµατικότητα των διαδικασιών µετατροπής. Ένα µελλοντικό ολοκληρωµένο βιοδιυλιστήριο θα αξιοποιούσε την συνολική φυτική παραγωγή µε τον τρόπο που παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήµα, όπου η παραγωγή ενέργειας και χηµικών δε θα γίνεται εις βάρος των προϊόντων διατροφής αλλά µόνο από τις λιγνοκυτταρινούχες ύλες. 1.9 Η παραγωγή βιοκαυσίµων στην Ευρωπαϊκή Ένωση Η Ευρωπαϊκή Ένωση είναι σήµερα ο µεγαλύτερος παραγωγός βιοντίζελ στον κόσµο. Το 2013 παρήγαγε περίπου το 40% της παγκόσµιας παραγωγής (Σχήµα 1.5). Στις χώρες της ΕΕ, το βιοντίζελ αντιπροσωπεύει το 80% της συνολικής παραγωγής βιοκαυσίµων. Περισσότερο από το 80% του βιοντίζελ προέρχεται από εγχώρια παραγόµενη ελαιοκράµβη, ενώ χρησιµοποιείται και η παραγωγή ηλίανθου. Η παραγωγή του βιοντίζελ αυξήθηκε στο 100πλάσιο την περίοδο και το συνολικό παραγωγικό δυναµικό το 2012 έφθασε τους 9,2 εκατ. τόνους (Πίνακας 1.5). Η Γερµανία παράγει µε απόσταση τις µεγαλύτερες ποσότητες βιοκαυσίµων, ως αποτέλεσµα (µέχρι πρότινος) ενός ιδιαίτερα ευνοϊκού φορολογικού καθεστώτος για τα βιοκαύσιµα στη χώρα αυτή. Σχήµα 1.5. Παγκόσµια παραγωγή βιοντίζελ( ΙΕΑ,2013 and F.O. Licht,2013

38 38 Πίνακας 1.5. Ανάπτυξη βιοκαυσίµων στην ΕΕ (Eurostat 2014) Η βιοαιθανόλη διαδραµατίζει στη φάση αυτή δευτερεύοντα ρόλο στα βιοκαύσιµα της ΕΕ σε σύγκριση µε το βιοντίζελ, καταλαµβάνοντας το 18.5% της συνολικής παραγωγής βιοκαυσίµων το Το 2012 η παραγωγή βιοαιθανόλης στην ΕΕ έφθασε τα 2.0 δισεκατ λίτρα µε κύριους παραγωγούς τη Γερµανία, Γαλλία και Ισπανία (Πίνακας 1.6). Οι πρώτες ύλες που χρησιµοποιήθηκαν ήταν τα σιτηρά (σιτάρι 32%, σίκαλη 15%, κριθάρι 7% και αραβόσιτο 2%), τα ζαχαρότευτλα (16%) καθώς και η αναβαθµισµένη αλκοόλη οίνου (22%). Για το 2010, η παραγωγή έφθασε τα 6.7 δισεκατ. λίτρα µε πρώτες ύλες σιτηρά (71%), κύρια αύξηση του σίτου και του αραβοσίτου και ζαχαρότευτλα (29%). Θα πρέπει να τονιστεί όµως ότι το 2007 η παραγωγή, από 13 συνολικά χώρες της ΕΕ, ανήλθε στα 1.77 δισεκατ. λίτρα σηµειώνοντας µικρή µόνο αύξηση (13,5%) σε σχέση µε το 2006, λόγω των υψηλών τιµών των σιτηρών και των χαµηλών τιµών βιοαιθανόλης τρίτων χωρών. Από την συνολική κατανάλωση βιοαιθανόλης το 2012 στις µεταφορές (2.85 δισεκατ. λίτρα, Πίνακας 1.7), το 37% προέρχεται από εισαγωγές και χρήση κυρίως στη Σουηδία, Αγγλία και Ολλανδία.

39 Πίνακας 1.6. Παραγωγή βιοκαυσίµων στην Ε.Ε (ktoe) (Eurostat May2014) 39

40 40 Πίνακας 1.7. E.E. Κατανάλωση, καύσιµα, βιοκαύσιµα στις µεταφορές 2012(ktoe) (Eurostat, May 2014) Εκτεταµένη έρευνα επίσης αφορά στις τεχνολογίες δεύτερης γενιάς µε τις οποίες, όπως έχει αναφερθεί, µπορεί να αξιοποιηθούν κάθε µορφής λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες. Τα βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς έχουν τη δυνατότητα κάλυψης ενός 12% περίπου των συνολικών αναγκών της ΕΕ σε καύσιµα για τις µεταφορές. Εκτός από τα υγρά βιοκαύσιµα και τη χρήση στερεής βιοµάζας, το βιοαέριο αποτελεί µεγεθυνόµενη αγορά στην ΕΕ.

41 Η παραγωγή βιοκαυσίµων στην Ελλάδα Αποτύπωση της αγορας βιοκαυσίµων-βιοντίζελ. Κατανοµή βιοντίζελ Η εθνική πολιτική για τα βιοκαύσιµα στην Ελληνική αγορά και την προώθησή τους, ικανοποιεί τη δέσµευση της Ελλάδας για να πετύχει τους στόχους που διατυπώνονται στη στρατηγική της ΕΕ για τα βιοκαύσιµα, οδηγία EE (2009)28 και οδηγία ΕΕ (2009)30, µε στόχο για τη µείωση των εκποµπών των αερίων του θερµοκηπίου και ιδιαίτερα του CO 2 στον τοµέα των µεταφορών. Υγρά βιοκαύσιµα στη χώρα µας θεωρήθηκαν το βιοντίζελ ως υποκατάστατο του πετρελαίου κίνησης και σε πολύ µικρό έως ανύπαρκτο βαθµό η βιοαιθανόλη σαν υποκατάστατο της βενζίνης. Σαν βασικούς πολιτικούς στόχους της προώθησης της χρήσης των βιοκαυσίµων µπορούµε να αναφέρουµε τη µείωση της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιµα, την ενίσχυση της ασφάλειας της ενεργειακής τροφοδοσίας ανεξαρτησίας, την προστασία του περιβάλλοντος και την προοπτική της ενίσχυσης της περιφερειακής οικονοµίας, στο βαθµό που οι πρώτες ύλες καλλιεργούνται στις αγροτικές περιοχές και η παραγωγή βιοκαυσίµων πραγµατοποιείται από αποκεντρωµένες µικροµεσαίες επιχειρήσεις κυρίως σε αγροτικές περιοχές, συµµετέχοντας έτσι στην ανάπτυξη της τοπικής επιχειρηµατικότητας στην περιφέρεια και δηµιουργώντας έτσι τις ανάλογες θέσεις εργασίας. Εντούτοις, ο κλάδος της παραγωγής βιοκαυσίµων αντιµετωπίζει µια σειρά αδυναµιών και στρεβλώσεων στη λειτουργία της αγοράς που προκλήθηκαν κυρίως από αµέλειες, παραλείψεις και καθυστερήσεις από µέρος της ελληνικής κυβέρνησης. Ενδεικτικά αναφέρονται οι συνεχείς καθυστερήσεις έκδοσης προσκλήσεων και αποφάσεων κατανοµής, µε αποτέλεσµα τις απρογραµµάτιστες αυξοµειώσεις και την πρόσφατη µείωση της ποσότητας κατανοµής αυτούσιου βιοντίζελ στα χλτ για το έτος Επίσης παρατηρείται η αδυναµία ενσωµάτωσης της εγχώριας παραγωγής βιοκαυσίµων στο µακροπρόθεσµο σχεδιασµό για την προώθηση των ΑΠΕ. Η έλλειψη ενός σταθερού και µακροπρόθεσµου θεσµικού πλαισίου προώθησης των βιοκαυσίµων στην Ελληνική αγορά στερεί από τους εµπλεκόµενους φορείς (αγρότες, εταιρείες παραγωγής βιοκαυσίµων, διυλιστήρια, εταιρείες εµπορίας καυσίµων) τη δυνατότητα έγκαιρου σχεδιασµού και τη διαµόρφωση µιάς υγιούς και ανταγωνιστικής αγοράς βιοκαυσίµων (ΙΟΒΕ 2010). Από το 2005 µε το Νόµο 3423 έχουν αναπτυχθεί στην Ελλάδα σηµαντικές υποδοµές παραγωγής βιοκαυσίµων. Επωφελούµενοι από το ευνοϊκό επενδυτικό περιβάλλον (επενδυτικά κίνητρα στα πλαίσια του αναπτυξιακού Νόµου) και βλέποντας την έντονη ανάπτυξη που γνώριζε η αγορά βιοντίζελ στην Ευρώπη, Έλληνες και ξένοι επιχειρηµατίες επένδυσαν στην παραγωγή βιοντίζελ, µε πρώτη τη µονάδα της εταιρείας Ελληνικά Βιοπετρέλαια Α.Β.Ε.Ε. στο Κιλκίς που ξεκίνησε την λειτουργία της το εκέµβριο του Η δυναµική ανάπτυξη της εγχώριας βιοµηχανίας βιοντίζελ οδήγησε στη δηµιουργία µιας εγκατεστηµένης ετήσιας δυναµικότητας παραγωγής που ξεπερνά τους τόνους (Πίνακας 1.8) ο στόχος για το 2010 ήταν τόνοι, για τα έτη 2011, 2012, 2013 και 2014 κατανεµήθηκαν από το υπουργείο , , και τόνοι αντίστοιχα (Πίνακας 1.11), µε αποτέλεσµα την υπολειτουργία των µονάδων. Με δεδοµένους τους εθνικούς στόχους για τα βιοκαύσιµα και το µέγεθος της εγχώριας αγοράς προκύπτει µια πολύ µεγάλη παραγωγική δυνατότητα, η οποία σε σχέση µε τη διάθεση του προϊόντος και τη διαθέσιµη πρώτη ύλη από εγχώριες πηγές, τίθεται σε κίνδυνο η βιωσιµότητα των εµπλεκοµένων επιχειρήσεων. Eνδεικτική η περίπτωση της παραγωγικής µονάδας της εταιρείας AGROINVEST A.B.E.E., η δυναµικότητα της οποίας υπερκαλύπτει το σηµερινό µέγεθος της Ελληνικής αγοράς βιοντίζελ. Από πλευράς δυναµικότητας η εταιρεία AGROINVEST Α.Β.Ε.Ε. βρίσκεται πρώτη µεταξύ των παραγωγών βιοντίζελ µε ετήσια παραγωγική δυνατότητα τόνους, ακολουθούν οι

42 42 ΠΑΥΛΟΣ Ν. ΠΕΤΤΑΣ Α.Β.Ε.Ε. και GF ENERGY Α.Ε. µε και τόνους αντίστοιχα, η ΕΛ.ΒΙ. ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΒΙΟΠΕΤΡΕΛΑΙΑ Α.Β.Ε.Ε. µε τόνους, η ΜΑΝΟΣ Α.Ε. µε τόνους και ακολουθούν µικρότερες. Πίνακας 1.8. Εγχώριες µονάδες παραγωγής βιοντίζελ (ΙΟΒΕ.2010) Επωνυµία ΕΛ.ΒΙ. ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΒΙΟΠΕΤΡΈΛΑΙΑ Α.Β.Ε.Ε. ΠΑΥΛΟΣΝ. ΠΕΤΤΑΣΑ.Β.Ε.Ε. VERT OIL A.E. AGROINVEST Α.Ε.Β.Ε. STAFF COLOUR-ENERGY A.B.E.E. Τόπος εγκατάστασης Έτος έναρξης λειτουργίας Ονοµαστική ετήσια δυναµικότητα(μτ) Σταυροχώρι Κιλκίς ΒΙ.ΠΕ Πατρών Αγ. Αθανάσιος Θεσσαλονίκης. Εχιναίων Φθιώτιδας ΒΙ.ΠΕ Λάρισας ΕΚΚΟΚΙΣΤΗΡΙΑ- ΚΛΩΣΤΗΡΙΑ ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΛΛΑ ΟΣ Α.Ε. ΒΙΟΝΤΗΖΕΛ Ε.Π.Ε. Βιστωνίδα Ξάνθης Μυγδωνία Θεσσαλονίκη ΕΛΙΝ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ Α.Ε. ΒΙ.ΠΕ Βόλου ΒΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΑΠΑΝΤΩΝΙΟΥ Α.Ε. Χαλκιδική MIL OIL Hellas Α.Ε. ΒΙ.ΠΕ. Κιλκίς ΦΥΤΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Α.Ε. Παραλίµνιο Νοµού Σερρών GF ENERGY Α.Ε. Σουσάκι Κορίνθου ΜΑΝΟΣ Α.Ε. ΒΙ.ΠΕ Βόλου ΠΕΤΣΑΣ Α.Ε. Κοµοτινή Συνολική δυναµικότητα εγχώριων µονάδων παραγωγής Αν και υπήρχε ενδιαφέρον να εισέλθουν στην αγορά νέοι επενδυτές, µάλλον έχει ανακοπεί µετά την εκδήλωση της σοβαρής ύφεσης στην Ελληνική οικονοµία. Μοναδική ίσως εξαίρεση µετά από καθυστέρηση πολλών ετών, η επένδυση κατασκευής µονάδας παραγωγής βιοκαυσίµων ΒΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑ ΦΕΡΕΣ Α.Ε. Αυστριακών συµφερόντων, στο βιοµηχανικό πάρκο Φερών δυναµικότητας παραγωγής τόνων βιοντίζελ από ελαιοκράµβη και ηλιόσπορο που θα καλλιεργούνται στη περιοχή του Έβρου µε συµβολαιακή γεωργία. Το

43 43 χωροταξικό πλεονέκτηµα του λιµανιού, της Εγνατίας οδού και της εγγύτητας στις καλλιέργειες έπαιξαν σηµαίνοντα ρόλο. Ανακοινώθηκε η έναρξη των εργασιών για το τέλος του Για την Ελληνική αγορά έπρεπε να είναι περίπου τόνοι βιοντίζελ και τόνοι βιοαιθανολη. Το 2005,πρώτο χρόνο εφαρµογής ο στόχος 2% ήταν περίπου τόνοι βιοντίζελ και το 2014 είναι τόνοι (Πίνακας 1.9), όσο για την βιοαιθανόλη το 2005 η απαίτηση ήταν τόνοι και έφτασε το 2014 να είναι τόνοι (Πίνακας 1.10). Πίνακας 1.9. Εκτιµώµενες ποσότητες βιοντίζελ (ΥΠΕΚΑ 2014) ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΙΝΗΣΗΣ (μ.τ.) ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ (%) ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ (μ.τ.) , , , , , , , , * , * , * Τα στοιχεία του 2013 και 2014 είναι προσωρινά και δεν έχουν οριστικοποιηθεί ακόµη Πίνακας Εκτιµώµενες ποσότητες βιοαιθανολης (ΥΠΕΚΑ 2014) ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΒΕΝΖΙΝΩΝ ΠΟΣΟΣΤΟ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΠΟΣΌΤΗΤΕΣ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ (μ.τ.) (μ.τ.) (%) , , , , , , , , * , * , *Τα στοιχεία του 2013 και 2014 είναι προσωρινά και δεν έχουν οριστικοποιηθεί ακόµη

44 44 Η κατανοµή των βιοκαυσίµων δεν γίνεται µε βάση ενός µακροπρόθεσµου προγραµµατισµού, αλλά µε καθορισµό σε ετήσια βάση της ποσότητας αυτούσιου βιοντίζελ που κατανέµεται στους ενδιαφερόµενους παραγωγούς ή εµπόρους, έπειτα από πρόσκληση και µε κοινή υπουργική απόφαση των Υπουργείων, Οικονοµικών, Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίµων και Περιβάλλοντος ενέργειας και κλιµατικής αλλαγής. εδοµένης της µερικής έλλειψης πρώτων υλών για το βιοντίζελ και την παντελή έλλειψη εγχώριας παραγωγής βιοαιθανόλης, το πρόγραµµα εξαρχής περιορίστηκε αποκλειστικά στην κατανοµή ποσοτήτων βιοντίζελ για ανάµειξη µε το πετρέλαιο κίνησης. Εποµένως το όλο µέγεθος της ελληνικής αγοράς διαµορφώθηκε από το πρόγραµµα της ετήσιας κατανοµής µε εξάρτηση από την ετήσια κατανάλωση πετρελαίου κίνησης. Στο πρόγραµµα συµµετέχουν, πέρα από τις εγχώριες παραγωγικές µονάδες, και µονάδες εγκατεστηµένες σε άλλα κράτη µέλη της Ε.Ε. καθώς και εισαγωγείς από εταιρείες παραγωγής βιοντίζελ εγκατεστηµένες στην Ε.Ε. που είναι κάτοχοι αδειών διάθεσης βιοκαυσίµων. Σύµφωνα µε τα στοιχεία κατανοµής, εισαγωγές από την Ε.Ε. πραγµατοποιούν οι εταιρείες: ΕΛΛΗΓΝΙΚΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΑ Α.Ε. από Ιταλία και Ρουµανία χλτ, ΡΕΒΟΙΛ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ Α.Ε. από Γερµανία και Βουλγαρία, AVIN από Ιταλία, Ρουµανία, Γερµανία, Βουλγαρία, Αυστρία χλτ, ΜΟΤΟΡ ΟΙΛ- ΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΡΙΝΘΟΥ Α.Ε από Ρουµανία, Ιταλία, Βουλγαρία, Αυστρία, Γερµανία 2.000χλτ, ΕΠΙΛΕΚΤΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΑ.Ε. από Ιταλία 737 χλτ, ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ Α.Ε. από Ιταλία, Ρουµανία 904 χλτ και ΤΕΙΛΟΡΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε. από Γερµανία, Βουλγαρία 840 χλτ.. Οι εισαγόµενες ποσότητες αντιπροσωπεύουν το 6% της συνολικής ποσότητας κατανοµής. Αξιοσηµείωτο είναι ότι οι µεγάλοι παίχτες των καυσίµων στην Ελλάδα δεν έχουν εµπλακεί στην παραγωγική διαδικασία των βιοκαυσίµων.

45 45 Πίνακας Ετήσιες ποσότητες Κατανοµής Βιοντίζελ ανά ικαιούχο σε µ.τ.(υπεκα 2014), * εισαγωγές

46 46 Επισηµαίνεται ότι έως και το 2012, τα έτη κατανοµής δεν ήταν ηµερολογιακά αλλά είχαν έναρξη 1 η Ιουλίου και λήξη 30 Ιουνίου του επόµενου έτους. Επίσης σηµειώνεται ότι το 2012 δεν εκδόθηκε απόφαση κατανοµής καθώς παρατάθηκε το έτος κατανοµής του Από το έτος 2013, κατανέµεται το 85% του βιοντίζελ που προβλέπεται ότι θα καταναλωθεί και το υπόλοιπο 15% διατίθεται µε ελεύθερη διαπραγµάτευση. Το 2008 η Ελλάδα επέτυχε ποσοστό χρήσης βιοκαυσίµων στις µεταφορές 1%, αποκλειστικά µε βιοντίζελ (ο µέσος όρος στην ΕΕ -27 ήταν 2,5%). Το 2012 και πάλι αποκλειστικά µε βιοντίζελ και µε ένα µέσο όρο στην ΕΕ-27 4,6%, βρίσκεται στη 22 η µε 2,5%. Ακολουθεί το Ηνωµένο Βασίλειο 2,4%, η Κύπρος και το Λουξεµβούργο µε 2,3%,η Μάλτα µε 1% και η Εσθονία µε 0,5%. Τα υψηλότερα ποσοστά συµµετοχής επέτυχαν η Ισπανία µε 8,3%, η Αυστρία, Φιλανδία, Λετονία µε 7,1%, ακολουθεί η Γαλλία και η ανία µε 6,8% και 6,5% αντίστοιχα. Η Γερµανία, ο µεγαλύτερος καταναλωτής υγρών καυσίµων για µεταφορές µε ktoe και συµµετοχή 6,1% µε ktoe βιοκαύσιµα (2.114 ktoe βιοντίζελ, 792 ktoe βιοαιθανόλη) βρίσκεται στη 7 η θέση (Πίνακας 1.12). Πίνακας Συµµετοχή βιοκαυσίµων στα καύσιµα µεταφορών ανά χώρα ΕΕ-27 (ΕC ΙP/10/711,6/10 και Eurostat 2014, ίδιος υπολογισµός) Κράτος μέλος Γερμανία 6,1% 6% 1,2% Γαλλία 6,8% 5,7% 0,7% Αυστρία 7,1% 5,5% 0,1% Σουηδία 8% 5% 1,3% Λιθουανία 4,8% 4,3% 0% Πολωνία 6% 3,7% 0,5% Ουγγαρία 4,4% 3,5% 0% Κάτω Χώρες 3,2% 3,3% 0% Σλοβακία 4,7% 2,7% 0,1% Ρουμανία 4,6% 2,3% - Λουξεμβούργο 2,3% 2% 0% Πορτογαλία 5,5% 2% 0% Ισπανία 8,3% 2% 0,4% Φινλανδία 7,1% 2,1% 0,1% Ηνωμένο Βασίλειο 2,4% 2% 0% Ιρλανδία 3% 1,6% 0% Κύπρος 2,3% 1,3% 0% Τσέχικη Δημοκρατία 5,3% 1,3% 1,1% Σλοβενία 2,8% 1,2% 0% Βέλγιο 3% 1,1% 0%

47 47 Ελλάδα 2,5% 1% 0% Εσθονία 0,5% 0,6% 0% Ιταλία 4,5% 0,6% 0,5% Μάλτα 1% 0,4% 0% Δανία 6,5% 0,2% 0% Βουλγαρία 4% 0,2% - Λετονία 7,1% 0,2% 0,2% Μέσος όρος 3,4% (ΕΕ27) 3,4% (ΕΕ27) 0,5%(ΕΕ25) Η συνολική κατανάλωση βιοκαυσίµων αντιστοιχεί σε 4,6% επί της συνολικής κατανάλωσης υγρών καυσίµων και συνεπώς όχι µόνο ο στόχος 5,75%του 2010 δεν έχει επιτευχθεί αλλά και επόµενοι στόχοι δείχνουν µη επιτεύξιµοι σηµατοδοτώντας µια επιβράδυνση του ρυθµού ανάπτυξής της συγκεκριµένης αγοράς σε Ευρωπαϊκό επίπεδο (ΙΟΒΕ 2010) Εισαγωγη-Παραγωγή υγρών βιοκαυσίµων Όπως αναφέρθηκε ήδη, η Οδηγία 2003/30/ΕΕ στόχευε στην αξιοποίηση των ενεργειακών καλλιεργειών για παραγωγή βιοκαυσίµων και τη χρήση αυτών προς αντικατάσταση των συµβατικών καυσίµων στις µεταφορές. Οι ενδεικτικοί στόχοι που τέθηκαν από την Οδηγία ήταν η αντικατάσταση των συµβατικών καυσίµων µε βιοκαύσιµα σε ποσοστό 2% και 5,75% για το 2005 και 2010 αντίστοιχα,7% το 2013 και 10% κατά το έτος 2020 (ποσοστά σε ενεργειακό περιεχόµενο). Το εθνικό πρόγραµµα για τα βιοκαύσιµα µεταφορών αντικατοπτρίζεται στον σχετικό Νόµο 3423/ για την Εισαγωγή στην ελληνική αγορά των βιοκαυσίµων και άλλων ανανεώσιµων καυσίµων". Με τον νόµο αυτό, η Ελλάδα εναρµόνισε την εθνική της νοµοθεσία µε την οδηγία για τα βιοκαύσιµα, και έθεσε το θεσµικό πλαίσιο για τη λειτουργία της αγοράς των βιοκαυσίµων στη χώρα µας. Συγκεκριµένα, ο νόµος όρισε τους τύπους βιοκαυσίµων και ταυτόχρονα: α) προέβλεψε την προοδευτική συµµετοχή τους έως 5,75% για το 2010, β) θέσπισε την άδεια διάθεσης βιοκαυσίµων και γ) κατάρτισε το πρόγραµµα κατανοµής ποσοτήτων βιοντίζελ απαλλαγµένων από τον ειδικό φόρο κατανάλωσης που ανήλθαν σε µ.τ. το 2006 και µ.τ. το Για το 2014, κατανεµήθηκαν περί τα µ.τ. Πρόσφατα, ρυθµίστηκαν νοµοθετικά και όλα όσα αφορούν στη διάθεση βιοαιθανόλης στην αγορά, για χρήση στις µεταφορές. Η εναρµόνιση µε την προαναφερθείσα οδηγία αντιµετωπίσθηκε σχεδόν καθολικά, όχι απλώς ως µια νοµική αναγκαιότητα, αλλά ως µια σηµαντική ευκαιρία που παρουσιάζεται για την στήριξη του αγροτικού µας τοµέα καθώς και για την δηµιουργία νέων επενδύσεων. Η πολλαπλά εκπεφρασµένη βούληση του Υπ. Αγροτικής Ανάπτυξης & Τροφίµων για υποστήριξη της εγχώριας παραγωγής βιοµάζας επιτρέπει κάθε αισιοδοξία για το ξεπέρασµα των όποιων αναπόφευκτων δυσχερειών προκύψουν στην πορεία. Έτσι, θεσµοθετήθηκε η κατανοµή των ποσοτήτων βιοκαυσίµων κατά προτεραιότητα σε µονάδες παραγωγής που αξιοποιούν εγχώριες ενεργειακές καλλιέργειες µετά από σχετικά συµβόλαια µε τους αγρότες, ενώ δίδεται και στους ίδιους τους αγρότες η δυνατότητα παραγωγής και εξασφαλισµένης διάθεσης βιοκαυσίµων. Επίσης, παρασχέθηκαν από το ΥΠΑΑΤ, ευνοϊκότεροι όροι για την έγκριση σχεδίων βελτίωσης που περιέχουν συµβολαιοποιηµένες καλλιέργειες ενεργειακών φυτών, ενώ υπήρξε και πρόβλεψη για κατά προτεραιότητα έγκριση σχετικών επενδύσεων του πρωτογενή τοµέα στη Προγραµµατική Περίοδο. Οι πιο πρόσφατες εξελίξεις σε νοµοθετικό επίπεδο, αφορούν στην απόφαση κατάργησης από το 2008 του καθεστώτος φοροαπαλλαγής για τις κατανεµηµένες ποσότητες βιοντίζελ, µια απόφαση η οποία έτυχε δυσµενούς κριτικής από διάφορες πλευρές. Αυτό υπήρξε αποτέλεσµα του γεγονότος,

48 48 στη φάση αυτή τουλάχιστον, η ανταγωνιστικότητα των βιοκαυσίµων υστερεί έναντι των συµβατικών και απαιτείται η στήριξή τους: στη Γερµανία, η απλή µείωση της απαλλαγής κατά 1% είχε ως αποτέλεσµα τη δραµατική µείωση της παραγωγής βιοντίζελ και οδήγησε πολλές µονάδες σε αναστολή λειτουργίας, πώληση ή και εκποίηση. Η σηµαντικότερη εξέλιξη όµως υπήρξε, όπως αναφέρθηκε στο σχετικό κεφάλαιο, η νέα πρόταση οδηγίας του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συµβουλίου σχετικά µε την προώθηση της χρήσης ενέργειας από ανανεώσιµες πηγές στη ΕΕ, όπου ορίζεται πλέον ως υποχρεωτικός στόχος η συµµετοχή των βιοκαυσίµων στα καύσιµα των µεταφορών κατά 10%µε τις προϋποθέσεις που έχουν ήδη αναφερθεί. Η επίτευξη των στόχων του 2020 µε αποκλειστική αξιοποίηση εγχώριων παραδοσιακών καλλιεργειών, θα απαιτούσε σηµαντική συνολική έκταση. Σύµφωνα µε τις παραδοχές της νέας πρότασης Οδηγίας της ΕΕ όµως, µόνο το 50% των βιοκαυσίµων µεταφορών αναµένεται να είναι πρώτης γενιάς, το 30% θα είναι βιοκαύσιµα 2ης γενιάς (από καλλιέργειες φυτών βιοµάζας και από γεωργικά και δασικά κατάλοιπα) ενώ το υπόλοιπο 20% θα καλυφθεί από εισαγωγές. Οι εκτάσεις εποµένως παραδοσιακών καλλιεργειών που πραγµατικά θα απαιτηθούν για την παραγωγή βιοντίζελ θα είναι σχεδόν ίδιες µε αυτές για το 2010, ενώ για την παραγωγή βιοαιθανόλης θα είναι αυξηµένες κατά 20% περίπου. Το µέγεθος των πρόσθετων εκτάσεων που θα απαιτηθεί για ενεργειακές καλλιέργειες φυτών βιοµάζας για το 30% εκτιµάται περί τα 0,6-0,8 εκατ. στρέµµατα, ανάλογα µε το φυτικό είδος και την αποδοτικότητα της τεχνολογίας µετατροπής Η εξέλιξη ενεργειακών καλλιεργειών-βιοκαυσίµων Υπήρξε από την αρχή ένα υπερβολικά µεγάλο ενδιαφέρον για επενδύσεις σε µονάδες παραγωγής βιοντίζελ. Σήµερα λειτουργούν και παραδίδουν προϊόν 13 µονάδες συνολικής δυναµικότητας παραγωγής µεγαλύτερης από τόνους (5πλάσιας του στόχου για το 2010), ενώ κατά καιρούς ανακοινώνεται και η πρόθεση δηµιουργίας πρόσθετων µονάδων. Οι µονάδες βιοντίζελ εισάγουν και αξιοποιούν κυρίως, σογιέλαιο, φοινικέλαιο και κραµβέλαιο. Όσον αφορά στην παραγωγή ελαιούχων φυτών, ο ηλίανθος καλλιεργήθηκε κυρίως στην περιοχή του Έβρου σε έκταση , , και στρεµµάτων το 2005, 2006 και 2007 αντίστοιχα και σήµερα παίζει πρωταρχικό ρόλο και η έκταση που καλλιεργείται πανελλαδικά ανέρχεται στα στρέµµατα (Αλεξοπούλου ΚΑΠΕ 2013, Skoulou et al 2011). Η συµβολαιακή γεωργία ξεκίνησε το 2007 και µάλιστα σε ποσοστό 90%. Στην καλλιεργητική χρονιά που πέρασε καλλιεργήθηκαν στρέµµατα ελαιοκράµβης µε υψηλές αποδόσεις που ξεπέρασαν τα 300 κιλά το στρέµµα κατά µέσο όρο και µια τιµή στα 0,40 Ευρώ και απορροφήθηκαν και τόνοι περίπου βαµβακόσπορου για τη παραγωγή βιοντίζελ. Τέλος, για την παραγωγή του 2015 έχουν σπαρθεί περί τα στρέµµατα ελαιοκράµβης ενώ έχουν υπογραφεί ήδη συµβάσεις για περίπου στρέµµατα ηλίανθου. Όπως γίνεται φανερό, µικρό ποσοστό του βιοντίζελ προέρχεται µέχρι τώρα από εγχώριες καλλιέργειες (Panoutsou et al 2008). Συνοπτικά, λόγω της µη παραγωγής µέχρι τώρα βιοαιθανόλης στη χώρα µας, το 2006 καλύψαµε µε βιοντίζελ το 0.6% του συνόλου των καυσίµων κίνησης έναντι στόχου 2%, το 2012 το 2.5% έναντι στόχου 5.75%. Η σχετική σηµασία της βιοαιθανόλης πρόκειται, όπως συµβαίνει ήδη διεθνώς, να καταστεί σηµαντική και στη χώρα µας. Ενδεικτικά σηµειώνεται ότι τα διυλιστήρια έχουν ζητήσει 300 εκατ. λίτρα για το 2009, ενώ η ποσότητα στόχος για το 2010 ήταν 480 εκατ. λίτρα. Με βάση δε τους νέους στόχους της ΕΕ για το 2020, είναι προφανής η επιτακτική ανάγκη καταβολής κάθε προσπάθειας για την παραγωγή των ποσοτήτων αυτών, στο µεγαλύτερο δυνατό βαθµό, από εγχώριες πρώτες ύλες. Το µοναδικό επενδυτικό ενδιαφέρον µέχρι σήµερα προήλθε από την ΕΒΖ, που έχει ανακοινώσει την πρόθεσή της για µετατροπή των ζαχαρουργείων της Λάρισας και της Ξάνθης σε µονάδες παραγωγής βιοαιθανόλης ετήσιας συνολικής δυναµικότητας µ.τ. (Christopoulou P. 2006). Προτείνεται η αξιοποίηση αραβόσιτου, ζαχαροτεύτλων και µελάσας ως πρώτων υλών.

49 Τεχνικές παραγωγής - Προϊόντα ενεργειακών καλλιεργειών Για τις παραδοσιακές καλλιέργειες των σιτηρών, του τεύτλου και του ηλίανθου όπως είναι φυσικό υπάρχει άριστη τεχνογνωσία παραγωγής, η νέα όµως θεώρησή τους αφορά στην ενεργειακή τους αξιοποίηση. Για την ελαιοκράµβη υπάρχουν περιορισµένα καλλιεργητικά δεδοµένα ενώ για το γλυκό σόργο, όπως και για την ελαιοκράµβη, υπάρχουν δεδοµένα από εκτεταµένο πειραµατισµό διαφόρων φορέων (ΑΕΙ, ΕΘ.Ι.Α.Γ.Ε ΚΑΠΕ και ΕΒΖ). Για τα φυτά βιοµάζας, υφίσταται εµπειρία σε πειραµατικό µόνο επίπεδο, η οποία για τη χώρα µας προέρχεται αποκλειστικά σχεδόν από το ΚΑΠΕ. Για τη Jatropha και τη Ρετσινολαδιά υφίσταται έντονο ενδιαφέρον αξιοποίησής τους για παραγωγή βιοντίζελ σε τρίτες χώρες και ενδεχοµένως στο µέλλον να απασχολήσουν και τη χώρα µας. Παρουσιάζουν ενδιαφέρον επίσης γιατί, παρά τη συµβατική µέθοδο παραγωγής του, το βιοντίζελ από τα µη εδώδιµα λάδια των φυτών αυτών µπορεί να χαρακτηρισθεί ως δεύτερης γενιάς εφόσον δεν ανταγωνίζεται τη διατροφική χρήση. Πίνακας Ενεργειακά φυτά και τα προϊόντα τους (Σκαράκης κ.α. 2008)

50 Αγορές και πολιτικές στα βιοκαύσιµα. Οι αγορές βιοκαυσίµων συνδέονται στενά µε τις αγορές βασικών γεωργικών προϊόντων: το 40% των φυτικών ελαίων στην Ευρωπαϊκή Ένωση, το 50% του ζαχαροκάλαµου στη Βραζιλία και το 40% περίπου του καλαµποκιού στις ΗΠΑ απορροφάται στην παραγωγή βιοκαυσίµων. Η αγορά βιοκαυσίµων δεν εξαρτάται µόνο από τις τιµές στις γεωργικές πρώτες ύλες αλλά και από τις τιµές του πετρελαίου και τις αντίστοιχες πολιτικές για τα βιοκαύσιµα. Εδώ µιλάµε για την ελάχιστη θεσµοθετηµένη συµµετοχή των βιοκαυσίµων στο µίγµα, τις φορολογικές ελαφρύνσεις και τους εισαγωγικούς δασµούς. Σε αυτό το σύµπλεγµα διαµορφώθηκαν αυξητικά από το 2005 οι τιµές και η παραγωγή αιθανόλης και βιοντίζελ. Οι ονοµαστικές τιµές του βιοντίζελ µέχρι το 2011 έχουν διπλασιαστεί και για την αιθανόλη έχουν τετραπλασιαστεί.. Μέχρι το 2021, υπολογίζουν OECD και FAO, µια περεταίρω ονοµαστική αύξηση των τιµών σε σχέση µε τον µέσο όρο , κατά 50% για την αιθανόλη και 37% για το βιοντίζελ, που σηµαίνει για αποπληθωρισµένες τιµές µια πολύ µικρή αύξηση (Σχήµα 1.6). Σχήµα 1.6.Τιµές βιοκαυσίµων (παγκόσµια)πηγή:oecd-fao 2012 Η αυξητική τάση της παγκόσµιας παραγωγής για βιοκαύσιµα, αν και κάπως αποδυναµωµένα αναµένεται να διαρκέσει µέχρι το 2021 και προβλέπεται µέχρι τότε µια αύξηση 95% σε σχέση µε το 2011 στο βιοντίζελ (Σχήµα 1.7) και 84% για την αιθανόλη (Σχήµα 1.8). Το παγκόσµιο εµπόριο βιοκαυσίµων θα παρουσιάσει ελάχιστες διακυµάνσεις, µε µια ανοδική τάση για την αιθανόλη σαν αποτέλεσµα της πολιτικής που έχει σχέση µε την ανάπτυξη του διµερούς εµπορίου µεταξύ ΗΠΑ και Βραζιλίας. Μεγάλος παραγωγός και καταναλωτής στην αγορά του βίοντιζελ παραµένει η Ευρωπαϊκή ένωση µε ένα µερίδιο παραγωγής 49% και µε πρόβλεψη ζήτησης (Σχήµα 1.24) για

51 51 εισαγωγές από ένα µέχρι 2 δισεκ. λίτρα, µε σηµαντικούς εξαγωγείς την Αργεντινή, που θα διπλασιάσει τις εξαγωγές µέχρι το 2021, την Μαλαισία και την Ταϊλάνδη. Σχήµα 1.7. Παγκόσµια αγορά βιοντίζελ (OECD-FAO2012) Σχήµα 1.8. Αγορά βιοντίζελ στην ΕΕ (OECD-FAO 2012)

52 52 Μεγαλύτερος παραγωγός και καταναλωτής αιθανόλης είναι η ΗΠΑ ακολουθουµένη από την Βραζιλία. Οι ΗΠΑ κατά το διάστηµα των προβλέψεων (Σχήµα 1.9) θα χρειαστεί εισαγωγές 8 δισεκ. λίτρων και έτσι η Βραζιλία θα µεγαλώσει τις εξαγωγές αιθανόλης σε 11,5 δισεκ. Λίτρα. Αξιοσηµείωτη για το διεθνές εµπόριο είναι η κατάργηση από το 2015 της συνοριακής προστασίας από την ΕΕ για τις εισαγωγές αιθανόλης καθώς και το σηµαντικά χαµηλότερο επίπεδο των εξαγωγών της Αργεντινής και της Ταϊλάνδης. Σχήµα 1.9. Παγκόσµια αγορά αιθανόλης (OECD-FAΟ2012 ) Σχήµα Αγορά αιθανόλης ΗΠΑ (OECD-FAO2012)

53 53 Το 70% της παγκόσµιας παραγωγής βιοντίζελ προέρχεται από φυτικά έλαια και το 72% της παγκόσµιας παραγωγής αιθανόλης προέρχεται από δηµητριακά και ζαχαροκάλαµο. Αυτά αποτελούν το 30% της παγκόσµιας παραγωγής ζάχαρης από ζαχαροκάλαµο και τεύτλα, το 14% της παγκόσµιας παραγωγής σε δηµητριακά και το 16% σε φυτικά έλαια. Οι αναλογίες ανά χώρα είναι πολύ διαφορετικές. Για παραγωγή βιοντίζελ χρησιµοποιούνται π.χ. στην Αργεντινή περίπου το 75% των φυτικών ελαίων, στην Ταϊλάνδη το 55%,στην ΕΕ περίπου 50% και στη Βραζιλία πάνω από 35% (Σχήµα.11). Για την παραγωγή αιθανόλης χρησιµοποιείται στις ΗΠΑ το 40% της παραγωγής καλαµποκιού και στη Βραζιλία το 50% του ζαχαροκάλαµου. Σχήµα Συµµετοχή των φυτικών ελαίων στη παραγωγή βιοντίζελ. (OECD-FAO 2012) Στις ΗΠΑ µε τα δύο πρότυπα για τα ανανεώσιµα καύσιµα RS 1 και 2 για τα έτη 2005 και 2007, διατυπώθηκαν αισιόδοξοι στόχοι (Schnepf and Yacobucci 2013). Ειδικότερα το πρότυπο RSF 2 προβλέπει αύξηση των ελαχίστων ποσοτήτων βιοκαυσίµων από 9 δισ. γαλ.(1 Gallon=3,785liter) το 2008, µέχρι και 36 δισεκ. γαλ. το 2022, µε την προϋπόθεση τα 16 δισ. γαλ. βιοκαυσίµων να προέρχονται από βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς και από το 2015 ένα ανώτατο όριο 15 δις. γαλ. αιθανόλη από άµυλο αραβοσίτου. Η συµµετοχή του αραβοσίτου για παραγωγή αιθανόλης από 87% το 2012 µειώνεται το 2022 στο µισό (44%). Στις ΗΠΑ υπολογίζεται µια αύξηση της συµµετοχής των βιοκαυσίµων δεύτερης γενιάς µέχρι το 2022 σε 44%. Ένα άλλο θέµα σε αντίθεση µε την ΕΕ και πολλές άλλες χώρες, είναι ότι οι ποσότητες εκφράζονται σε µεγέθη και όχι σε ποσοστά. Με τη µείωση της κατανάλωσης καυσίµων ο στόχος του 10% (blend wall) έχει επιτευχθεί, καύσιµα µε µεγαλύτερες προσµίξεις βιοκαυσίµων αποτυγχάνουν γιατί αδυνατεί η αυτοκινητοβιοµηχανία τεχνικά να ανταπεξέλθει προχωρώντας στις απαραίτητες τεχνικές αλλαγές.

54 54 Σχήµα Παραγωγή βιοντίζελ και αιθανόλης το 2021 (δις. λίτρα) (OECD-FAO2012) Σε αντίθεση µε την επιβράδυνση της ανάπτυξης των δύο µεγάλων παραγωγών και καταναλωτών βιοκαυσίµων (ΗΠΑ, ΕΕ), πολλές αναδυόµενες και αναπτυσσόµενες χώρες ακολουθούν φιλόδοξους στόχους µε βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς. Έτσι µέχρι το 2021 σύµφωνα µε τις προβλέψεις OECD-FAO η παγκόσµια παραγωγή και κατανάλωση βιοντίζελ και αιθανόλης θα διπλασιαστεί. ΗΠΑ, ΕΕ και Βραζιλία παραµένουν οι κύριοι παράγοντες (Σχήµα 1.12) Παγκόσµια αποτύπωση χρήσης γης ενεργειακών φυτών. Η ανάλυση της παγκόσµιας χρήσης της γης για την παραγωγή βιοκαυσίµων δείχνει ότι οι µεγαλύτερες εκτάσεις για την παραγωγή βιοαιθανόλης και την παραγωγή βιοντίζελ βρίσκονται στις Ηνωµένες Πολιτείες, στην Ευρώπη και στη Βραζιλία. (Ficher et al 2009). Το 3,2% των γεωργικών εκτάσεων που βρίσκονται στις βιοµηχανικές χώρες χρησιµοποιείται για την παραγωγή βιοκαυσίµων και αντίστοιχα 0,6% στις αναπτυσσόµενες χώρες. Στη Νότια Αµερική, το 3,1% της γεωργικής γης χρησιµοποιείται ανάλογα. Η Αφρική ως η ήπειρος µε το σηµαντικό πρόβληµα του εφοδιασµού τροφίµων αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 0,1 % της διαθέσιµης αγροτικής γης για την παραγωγή καυσίµων. Σε παγκόσµιο επίπεδο, 25 εκατοµµύρια εκτάρια της γεωργικής γης χρησιµοποιούνται για την παραγωγή βιοκαυσίµων, τα οποία αντιπροσωπεύουν περίπου 2% του συνόλου των εκατ. εκταρίων της παγκόσµιας γεωργικής γης (Πίνακας 1.14, όλα τα αριθµητικά στοιχεία για το 2007). Από αυτά, περίπου 15 εκατοµµύρια στρέµµατα απαιτούνται για την παραγωγή της βιοαιθανόλης. Για την παραγωγή του βιοντίζελ καλλιεργούνται δέκα εκατοµµύρια εκτάρια και περίπου 2,5

55 55 εκατοµµύρια εκτάρια ζαχαροκάλαµου καλλιεργούνται για την παραγωγή βιοαιθανόλης (Zeddies 2008). Εικόνα για τις ποσότητες δίνουν στοιχεία για τη µεταποίηση των δηµητριακών σε βιοαιθανόλη. Το έτος 2009 χρησιµοποιήθηκαν περίπου 118 εκατ. τόνοι δηµητριακών για την παραγωγή βιοαιθανόλης, από αυτά, 110 εκατοµµύρια τόνοι καλαµποκιού καλλιεργηθήκαν στις Ηνωµένες Πολιτείες, η ποσότητα αυτή αντιστοιχεί στο 15 τοις εκατό της παγκόσµιας κατανάλωσης καλαµποκιού. Μόνο πέντε εκατοµµύρια τόνοι σιτάρι και 0,7 εκατοµµύρια τόνοι κριθαριού χρησιµοποιούνται σε όλο τον κόσµο για την παραγωγή βιοκαυσίµων. Συνολικά το 2009, περίπου 7% της παγκόσµιας παραγωγής δηµητριακών έγινε βιοκαύσιµα. Στις ΗΠΑ, η εστίαση είναι στην ενεργειακή πολιτική και σε µια µεγαλύτερη ανεξαρτησία του ενεργειακού εφοδιασµού. Στην ΕΕ, ωστόσο, η συζήτηση εστιάζεται πέρα από την κλιµατική αλλαγή και στην ανάπτυξη της αγοράς µέσω της χρήσης των βιοκαυσίµων (Schraa 2009). Πίνακας Παγκόσµια χρήση γης για παραγωγή βιοκαυσίµων 2007 (Fischer et al. 2009) Περιοχή Αγροτική Καλλιεργήσιμη γη των 6 Καλλιεργήσιμη γη των κυριότερων καλλιεργειών έκταση για διατροφή, ζωοτροφή και βιοκαύσιμα 6 κυριότερων καλλιεργειών για βιοκαύσιμα εκ. εκταρ. εκ. εκταρ. % εκ. εκταρ. % Β. Αμερική ,4 5,0 Ευρώπη & Ρωσία ,2 2,4 Ωκεανία & Πολυνησία ,4 0,8 Ασία ,8 0,3 Αφρική ,2 <0,1 Κεντ. Αμερ.& Καραϊβική ,2 0,5 Ν. Αμερική ,0 3,1 Βιομηχανικές Χώρες ,9 3,2 Αναπτυσσόμενες Χώρες ,2 0,6 Παγκόσμια ,1 1,6 Ενδιαφέρουσα είναι η παρατήρηση σχετικά µε την αλλαγή χρήσης γης που οφείλεται στην αποψίλωση δασών και βοσκοτόπων για καλλιέργειες πρώτων υλών για τα βιοκάσιµα και τον διπλασιασµό της παραγωγής βιοκαυσίµων. Η ανησυχία φαίνεται σε µεγάλο βαθµό αβάσιµη (Nunez et.al. 2013).

56 Ελαιοκράµβη - Brassica napus Πίνακας Ελαιοκράµβη, αποδόσεις - καλλιέργεια Η ενεργειακή ταυτότητα Απόδοση: Κg σπόρου/στρ Απόδοση σε λάδι : 40-45% Ενεργειακή απόδοση: Kg βιοντίζελ/στρ Χρήση : Βιοντίζελ, δυνατότητα παραγωγής στερεών ή υγρών καυσίμων 2 ης γενιάς Μείωση ΑΕΘ: 45-60% Ισοζύγιο ενέργειας : (+) Πλεονεκτήματα (-) Μειονεκτήματα + Υπάρχουσες μονάδες αξιοποίησης του προϊόντος + Χειμερινή καλλιέργεια + Υψηλές προδιαγραφές ελαίου για βιοντίζελ + Παραγωγή παραπροϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας (ζωοτροφές) + Δυνατότητα συμπληρωματικής επίσπορης καλλιέργειας + Εύκολη καλλιέργεια + Αμειψισπορά Πολύ μικρή περίοδος συγκομιδής Μικρή εμπειρία της καλλιέργειας Απαραίτητη εδαφική εργασία για φύτρωμα Κίνδυνος παγετού από όψιμες σπορές Γενικά Η ελαιοκράµβη είναι ένα ετήσιο C3 φυτό το γένος Brassica που περιλαµβάνει µερικά από τα αρχαιότερα είδη φυτών που καλλιέργησε ο άνθρωπος µε αναφορές για το είδος Brassicarapa από το 1500 π.χ., έχουν βρεθεί σε αρχαιολογικά ευρήµατα σπόροι από Brassicajuncea που χρονολογούνται από το 2300 π.χ. και αναφέρεται καλλιέργεια της στην Κίνα από το 2500 π.χ. (Raymar 2002). Η καταγωγή της ελαιοκράµβης δεν είναι ξεκάθαρα προσδιορισµένη και πιθανότατα να προέρχεται από την ευρύτερη περιοχή της Ευρασίας και αναφέρονται επίσης οι περιοχές της Μεσογείου, Τουρκίας, Αφγανιστάν, Πακιστάν και Περσίας. Πρωτοκαλλιεργήθηκε για την παραγωγή λαδιού για φωτισµό. Στην Ευρώπη η καλλιέργεια φέρεται να άρχισε το 13 0 αιώνα, αν και ήταν η καλλιέργεια γνωστή από τη Ρωµαϊκή εποχή και το µεσαίωνα όπου το κραµβέλαιο χρησιµοποιείτο αποκλειστικά ως καύσιµη ύλη σε λάµπες φωτισµού. (Raymar 2002). Μετά τον 17 ο και 18 ο αιώνα χρησιµοποιήθηκε περά από το φωτισµό και ως λιπαντικό. Άρχισε να χάνει την σηµασία του προς τα τέλη του 19 0 αιώνα µε την εµφάνιση του ορυκτού πετρελαίου και

57 57 την παραγωγή και άλλων ελαιούχων σπόρων. Μετά το 1930 κύριες παραγωγές χώρες ήταν η Κίνα και η Ινδία µε τη συνολική παραγωγή της Ευρώπης σε σπόρους να είναι της τάξεως των τόνων. Στις επόµενες δεκαετίες η καλλιέργεια της ελαιοκράµβης έγινε από τις σηµαντικότερες στην Ευρώπη. Η καλλιέργεια της ελαιοκράµβης σήµερα παρουσιάζει παγκόσµια εξάπλωση µε κυριότερες χώρες παραγωγής την Ινδία, την Κίνα, τον Καναδά, τις ΗΠΑ, το Πακιστάν, την Πολωνία, τη Γαλλία, τη Γερµανία, την Ολλανδία και την Αγγλία. Η ελαιοκράµβη, λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε λάδι εξαιρετικής ποιότητας, αποτελεί σήµερα την πιο σηµαντική πηγή εδώδιµου λαδιού για τις χώρες της Βόρειας Ευρώπης. Το λάδι που εξάγεται από την ελαιοκράµβη χρησιµοποιείται επίσης για την παρασκευή µαργαρίνης, σαπουνιών, χρωµάτων, φαρµάκων, πλαστικών, λιπαντικών ή ως συστατικό µείγµατος σε ορυκτά λάδια. Μετά την εξαγωγή του λαδιού τα υπολείµµατα της καλλιέργειας (πίτα), λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε πρωτεΐνες (10-45%), χρησιµοποιούνται ως ζωοτροφή. εδοµένης της υψηλής περιεκτικότητάς της σε έλαια και της διαθεσιµότητας της απαραίτητης τεχνογνωσίας, η ελαιοκράµβη αποτελεί την κύρια πηγή παραγωγής βιοντίζελ στην Ε.Ε. Η περιεκτικότητα της ελαιοκράµβης σε λάδι κυµαίνεται µεταξύ 40 και 45%. Τα κύρια συστατικά του λαδιού είναι το ελαϊκό (60%), λινολεϊκό (10%) και λινολενικό (20%), ενώ η συνολική περιεκτικότητα σε κορεσµένα οξέα δεν υπερβαίνει το 6% Βοτανική περιγραφή Η ελαιοκράµβη είναι φυτό ετήσιο, όρθιας έκφυσης που φτάνει συνήθως το 1,5 µέτρο ύψος. Έχει χοντρή πασσαλώδη κύρια ρίζα µε πολυάριθµες πλάγιες ρίζες που φθάνει σε βάθος 5-7,7 εκατοστά. Όταν επικρατούν ξηροθερµικές συνθήκες το φυτό αναπτύσσει βαθύτερο ριζικό σύστηµα που αυξάνει την αντοχή του φυτού στην έλλειψη εδαφικής υγρασίας. Τα πρώτα πράσινα-µπλε φύλλα διαµορφώνουν τη ροζέτα από την οποία µετά το λήθαργο του χειµώνα αναπτύσσονται νέα φύλλα και το κεντρικό στέλεχος από το οποίο βλαστάνουν οι πλάγιοι ανθοφόροι βραχίονες. Η διάρκεια της ροζέτας επηρεάζεται από την ποικιλία, τις κλιµατικές συνθήκες και την εποχή της σποράς. Ο αριθµός των πλαγίων βλαστών διαφέρει και εξαρτάται από το περιβάλλον. Η πυκνότητα των φυτών έχει άµεση επίπτωση στον αριθµό των πλαγίων βλαστών και στο ύψος. Οι πλάγιοι βλαστοί που εκπτύσσονται στις µασχάλες των υψηλότερων φύλλων στο κύριο στέλεχος καθώς αυτό αναπτύσσεται καταλήγουν συνήθως σε ανθοταξίες. Το ύψος του κυρίου στελέχους ανάλογα µε την ποικιλία φθάνει από 50cm µέχρι 2m και κατά µέσο όρο είναι cm. Τα φύλλα είναι σκούρα πράσινα και ο αριθµός τους στο κύριο στέλεχος είναι χαρακτηριστικό της ποικιλίας και ποικίλει από 40 για τις χειµερινές και από 5 µέχρι 12 για τις ανοιξιάτικες. Η ταξιανθία φέρεται στο άκρο του κυρίου στελέχους και των πλαγίων βλαστών. Τα άνθη είναι λαµπερά χρυσοκίτρινα και µπορεί να ποικίλει από πορτοκαλί µέχρι ανοιχτοκίτρινο και ανοίγουν πρώτα οι ανθοφόροι οφθαλµοί της βάσης και ακολουθούν εκείνοι της κορυφής. Το φυτό παράγει συνήθως πολύ περισσότερα άνθη από λοβούς και κάτω από ελεγχόµενες συνθήκες παρατηρήθηκε ότι το 68% των ανθέων δίνει λοβούς ενώ τα υπόλοιπα απορρίπτονται. Οι λοβοί σχηµατίζονται συνήθως σε ύψος 45 εκ. πάνω από την ροζέτα και µέχρι την κορυφή του φυτού, πολλοί από αυτούς δεν φθάνουν στο στάδιο της ωρίµανσης εξαιτίας της σκίασης που δηµιουργείται από το πυκνό φύλλωµα και τα γειτονικά φυτά. Οι χαµηλές θερµοκρασίες σε πρώιµο βλαστικό στάδιο (εαρινοποίηση) είναι ο κυριότερος παράγοντας που επηρεάζει την ανάπτυξη του ανθοφόρου οφθαλµού και εποµένως την παραγωγή λοβών στη χειµερινή καλλιέργεια. Η ανθοφορία διαρκεί 3-5 εβδοµάδες και µερικές φορές περισσότερο. Τα άνθη του γένους Brassica είναι σταυρογονοποιηµένα ενώ του Brassicanapus είναι βασικά αυτογονιµοποιούµενα. Ο καρπός είναι επιµήκης, κυλινδρικός, στενός, κερατοειδής οξύληκτος λοβός µήκους 5-10cm που ανοίγει από τη βάση όταν ωριµάσει. Κάθε φυτό έχει 120 περίπου λοβούς από τους οποίους αναπτύσσονται στο κεντρικό στέλεχος, κάθε λοβός περιέχει µικρούς σφαιρικούς σπόρους διαµέτρου 1,75-2mm. Το µέγεθος του σπόρου διαφοροποιείται ανάλογα µε την ποικιλία και επηρεάζεται πολύ από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Το βάρος 1000 σπόρων κυµαίνεται από 4 µέχρι 6g. ανάλογα µε την ποικιλία. Το χρώµα των σπόρων είναι σκούρο καφέ προς γυαλιστερό

58 58 µαύρο. Οι σπόροι ωριµάζουν συνήθως ηµέρες µετά την γονιµοποίηση των ανθέων. Οι σπόροι από τους χαµηλότερους λοβούς τινάζονται γρηγορότερα από εκείνους της των λοβών της κορυφής του φυτού (Βακάκης 2006). Εικόνα 1.1, 1.2, 1.3. Άνθη, λοβοί, σπόροι.

59 Βιολογικός κύκλος Ο βιολογικός κύκλος της ελαιοκράµβης διαρκεί ηµέρες. Το πρώτο στάδιο του, περιλαµβάνει τη βλάστηση του σπόρου, το φύτρωµα και την εµφάνιση του σπορόφυτου που πραγµατοποιείται ηµέρες µετά τη σπορά. Ακολουθεί το στάδιο ανάπτυξης του φυλλώµατος που διαρκεί αρκετές εβδοµάδες και στη συνέχεια το κεντρικό στέλεχος επιµηκύνεται και σχηµατίζονται οι πλευρικές διακλαδώσεις. Η διαφοροποίηση των οφθαλµών ξεκινά µε την αύξηση της διάρκειας ηµέρας και ακολουθεί η ανθοφορία που διαρκεί 14 µε 21 ηµέρες και η εξέλιξη µέρους των ανθέων σε λοβούς. Τότε ξεκινά η ωρίµανση και το γέµισµα των λοβών ολοκληρώνεται ηµέρες από την έναρξη της ανθοφορίας. Στο στάδιο αυτό η υγρασία του σπόρου είναι περίπου 40%, ενώ η ωρίµανση ολοκληρώνεται όταν 30-40% των σπόρων στους λοβούς του κύριου στελέχους αλλάξουν χρώµα. Ο βιολογικός κύκλος ολοκληρώνεται µε τηξήρανση των βλαστικών µερών και των λοβών (Σχήµα 1.16). Σχήµα Βιολογικός κύκλος της ελαιοκράµβης

60 Τύποι (Ποικιλίες) ελαιοκράµβης. Με κριτήριο ή όχι την ανάγκη εαρινοποίησης, οι ποικιλίες της ελαιοκράµβης χωρίζονται σε δύο τύπους. Ο ένας περιλαµβάνει ποικιλίες που σπέρνονται το φθινόπωρο και αναπτύσσονται ως χειµερινές ώστε να υποστούν τις χαµηλές θερµοκρασίες και να ανθήσουν την επόµενη άνοιξη και η συγκοµιδή να γίνει τον Ιούλιο. Είναι η καλλιέργεια που καταλαµβάνει τη µεγαλύτερη έκταση στη Γερµανία, στη Μ. Βρετανία και τη Νότιο υτική Ευρώπη (Berry and Spink 2006), παράγει τις µεγαλύτερες αποδόσεις σε σπόρο και λάδι (Πίνακας 1.16, 1.17). Η χειµερινή καλλιέργεια αντέχει στις παρατεταµένες περιόδους χαµηλών θερµοκρασιών, εάν προλάβει να φυτρώσει και να αναπτύξει την πρώτη βλάστηση πριν την αρχή του βαρύ χειµώνα. Ο άλλος τύπος περιλαµβάνει ποικιλίες που η σπορά τους γίνεται την άνοιξη (αρχές Μαρτίου) και η συγκοµιδή τον Αύγουστο, είναι η ανοιξιάτικη καλλιέργεια της ελαιοκράµβης και συναντάται σε περιορισµένη έκταση σε διάφορες περιοχές της Βόρειας Ευρώπης και τις νότιες περιοχές της Μ. Βρετανίας. Επίσης σε µεγάλη έκταση την βρίσκουµαι στον Καναδά. Ένας άλλος διαχωρισµός των τύπων της ελαιοκράµβης σχετίζεται µε τα ποιοτικά γνωρίσµατα του παραγόµενου λαδιού και της κραµβόπιτας. Είναι µια κατηγορία που περιλαµβάνει ποικιλίες που δηµιούργησαν Καναδοί γενετιστές την δεκαετία του 1979 και είχαν λιγότερο από 2% ερουρικό οξύ ως singlelow ή Loweruric. Η επιλογή των ποικιλιών αυτών γίνεται µε βάση τα επιθυµητά ποσοστά σε ερουρικό οξύ και σε γλυκοζινολικές ενώσεις που θα έχει το τελικό προϊόν (λάδι, κραµβόπιτα), την περιοχή, το κλίµα, τις αποδόσεις, την εποχή σποράς και ωρίµανσης, την αντοχή σε ασθένειες, την τιµή του σπόρου καθώς και τις τιµές και τις ανάγκες της αγοράς. Γενικά επιλέγονται ποικιλίες που συνδυάζουν υψηλές αποδόσεις µε καλή αντοχή του φυτού σε ασθένειες και προσαρµοστικότητα στις κλιµατολογικές συνθήκες. Τα τελευταία χρόνια οι γενικότεροι στόχοι των γενετιστών επικεντρώνονται κυρίως στην αύξηση των στρεµµατικών αποδόσεων και του ποσοστού λαδιού στο σπόρο, στην αύξηση της αντοχής του φυτού στις χαµηλές θερµοκρασίες,στη µείωση του ερουρικού οξέος, στη µείωση του τινάγµατος των σπόρων κατά τη διάρκεια της ωρίµανσης, στη βελτίωση της αντοχής του στο πλάγιασµα και στη δηµιουργία νέων φυτών ανθεκτικών στη ξηρασία, στα αλατούχα εδάφη και στις προσβολές εχθρών και ασθενειών. Πίνακας Αποδόσεις Υβριδίων-Ποικιλιών ελαιοκράµβης σε σπόρο και περιεκτικότητα σε λάδι (πειραµατικοί αγροί στην Κάτω Σαξονία Γερµανία) (LWK Niedersachsen 2014) Απόδοση t/ha Περιεκτικότ. σε λάδι % Χρονιά Εταιρεία Visby Υ NPZ/Rapool 4,378 4,685 4,816 42,5 41,1 41,8 PR46W20 Υ Pioneer 4,336 4,780 5,121 44,0 43,2 43,5 Treffer Υ KWS 4,254 4,780 4,969 43,3 43,3 42,8 Xenon Υ NPZ/Rapool 4,254 4,684 5,019 43,3 42,6 42,6 Sherlock Π KWS ,7 42,3 42,3

61 61 PR46W26 Υ Pioneer 4,295 4,828 5,121 44,0 43,1 43,0 Sherpa Υ NPZ/Rapool 4,254 4,923 5,019 42,5 41,9 42,3 Genie Υ DSV/Rapool 4,213 4,684 4,969 44,0 43,3 43,6 Avatar Υ NPZ/Rapool 4,254 5,019 5,121 43,3 43,0 43,5 Midas Υ NPZ/Rapool 4,171 4,684 5,070-43,0 43,2 Raptol Υ KWS 4,171 4,637 5,323-44,0 44,3 PT 206 Υ Pioneer 4,254 4,684 4,918-43,1 43,1 SY Alister Υ Syngenta 4,089 4,722 5,273-41,6 41,4 DK Exstom Υ Mosanto 4,254 4,971 4,918-42,5 42,5 Hybrirock Υ KWS 4,089 4,971 5,222-41,7 42,4 Tores Υ Syngenta 4,213 4, ,1 41,2 Patron Π Baywa 4,047 4,971 5, ,4 Foxx Υ NPZ/Rapool 4,171 5,019 5, Marathon Υ DSV/Rapool 4,254 5,258 5, ,2 Peter 29 Υ Baywa 4,089 4,780 4, ,5 PT 211 Υ Pioneer 4,130 4,971 5,374-43,4 Mercedes Υ NPZ/Rapool 4,295 5,115 4, ,7 SY Vesuvio Υ Syngenta 4,213 5,115 5, ,4 Arabella Π Limagrain 4,213 5,115 5, ,9 -PX 104 Υ Pioneer 4,006 5, , Οικολογικές απαιτήσεις Η ελαιοκράµβη καλλιεργείται σχεδόν παντού, είναι όµως φυτό της εύκρατης ζώνης και η καλλιέργεια του περιοριζόταν αρχικά στις ζώνες αυτές. Με τη γενετική βελτίωση και την επιλογή των ποικιλιών έχει αυξηθεί η δυνατότητα καλλιέργειάς της και σε άλλες περιοχές και σε συνθήκες που είναι απαγορευτικές για άλλες καλλιέργειες, όπου έχουµε χαµηλές θερµοκρασίες και ξηρασία..

62 62 Σήµερα καλλιεργείται σε µεγάλη κλίµακα στον Καναδά, Ευρώπη, Ρωσία, Κίνα, Ινδία, Αυστραλία, Νότ. Αµερική. Στην Ευρώπη η ελαιοκράµβη απαντάται ως ανοιξιάτικη και χειµερινή καλλιέργεια και θεωρείται φυτό ευρείας προσαρµοστικότητας µε αντοχή στις χαµηλές θερµοκρασίες (Rapacz and Markowski 1999). Πίνακας Καλλιεργηµένες εκτάσεις µε ελαιοκράµβη και αποδόσεις ( Κάτω Σαξονία Γερµανία) (LWK Niedersachsen 2014) Χρονιά Καλλιεργημένη έκταση σε ha % επι της συνολ. Καλλιεργ. έκτασης Απόδοση t/ha ,5 4, ,2 3, ,0 3, ,0 3, ,0 3, ,7 4, ,0 4, ,9 34, ,5 36, ,5 38, Θερµοκρασία Η θερµοκρασία ελέγχει τη βλάστηση του σπόρου, την εαρινοποίηση, την παραγωγή βιοµάζας, το ρυθµό και τη διάρκεια της ανάπτυξης και είναι από τους κυριότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την περιεκτικότητα των σπόρων σε λάδι και πρωτεΐνη (Gunasekera et al 2006). Η κατάλληλη θερµοκρασία φυτρώµατος των σπόρων της ελαιοκράµβης είναι C και κατά το στάδιο της βλαστικής ανάπτυξης χρειάζονται θερµοκρασίες ηµέρας κάτω των 25 0 C και είναι φυτό ανθεκτικό στον παγετό σε όλα τα στάδια της ανάπτυξής του. Οι χαµηλές θερµοκρασίες καθορίζουν σε µεγάλο βαθµό την ανάπτυξη των φυτών της ελαιοκράµβης στην χειµερινή καλλιέργεια και βιβλιογραφικά αναφέρεται ότι σε µέση θερµοκρασία ηµέρας κατώτερης των 5 0 C σταµατάει η ανάπτυξη των φυτών (Behrensa and Diepenbrock 2005). Ποικιλίες ελαιοκράµβης που είναι ανθεκτικές στις χαµηλές θερµοκρασίες και τα φυτά της έχουν 4-6 φύλλα(ροζέτα) µπορεί να αντέξουν επί µακρό την χιονοκάλυψη. Θερµοκρασίες κάτω των 10 0 C χωρίς χιονοκάλυψη θεωρείται ότι είναι η ελάχιστη κρίσιµη θερµοκρασία για την επιβίωση των φυτών των περισσοτέρων ποικιλιών (Βακάκης, 2006). Η αντοχή της ελαιοκράµβης στον παγετό είναι στενά συνδεδεµένη µε την ικανότητα των φυτών να παραµένουν φωτοσυνθετικά ενεργά κατά την περίοδο της σκληραγώγησης, ενώ για την επίτευξη της αντοχής αυτής είναι απαραίτητη και η

63 63 αναστολή της ανάπτυξης τους κατά την περίοδο του εγκλιµατισµού στο ψύχος (σκληραγώγηση). Αναλυτικότερα, κατά την διάρκεια του φθινοπώρου και µετά το φύτρωµα όταν οι θερµοκρασίες ηµέρας είναι γύρω στους 12 0 C, τα φυτά µπαίνουν αρχικά στην φάση προσκληραγώγησης όπου αυξάνουν την αντοχή τους στο ψύχος µέσα από διάφορες µορφολογικές και φυσιολογικές διεργασίες. Αρχικά σταµατάει η επιµήκυνση της υποκοτήλης και τα φυτά παίρνουν µορφή ροζέτας. Μετά προσαρµόζεται ο φωτοσυνθετικός µηχανισµός ώστε να λειτουργεί στις χαµηλές θερµοκρασίες της σκληραγώγησης. Για διάστηµα δύο εβδοµάδων όπου η θερµοκρασία ηµέρας είναι περίπου στους 10 0 C και την νύχτα στους -2 0 C, τα φυτά της ελαιοκράµβης διανύουν την πρώτη φάση της σκληραγώγησης συσσωρεύοντας διαλυτά σάκχαρα, πρωτεΐνες και ακόρεστα λιπαρά οξέα. Στη δεύτερη φάση που είναι η έκθεση των φυτών σε θερµοκρασίες κάτω από το µηδέν για µια εβδοµάδα τα κύτταρα αποβάλουν νερό και αυξάνεται η παραγωγή κρυοπροστατευτικών ουσιών όπως µόνο και πολυσακχαρίτες, υδρόφιλες πρωτεΐνες, πεντόζες, προλίνη και λιπίδια (Velicka et al.,2005). Τα φυτά της ελαιοκράµβης είναι σε θέση να ανταπεξέλθουν στις χαµηλές θερµοκρασίες καλύτερα όταν η εαρινοποίηση δεν έχει ολοκληρωθεί παρά όταν τελειώσει. Τα φυτά µπορούν να ξεπεράσουν πολύ χαµηλές θερµοκρασίες την περίοδο εκεµβρίου- Ιανουαρίου ενώ την περίοδο Φεβρουαρίου-Μαρτίου µπορεί να καταστραφούν από µικρότερης θερµοκρασίας παγετούς (Rife and Zeinali, 2003). Οι ποικιλίες ανοιξιάτικης σποράς είναι πιο ευαίσθητες στους όψιµους παγετούς, αλλά και όταν ακόµη τα φυτά φαίνονται να µαυρίζουν από τον παγετό, αν ένα τµήµα στο κέντρο της ροζέτας διατηρείται πράσινο, είναι πολύ πιθανό να ανακάµψουν. Σε περίπτωση που καταστραφούν από όψιµο παγετό τα µισά των φυτών είναι προτιµότερο να αφήνεται η καλλιέργεια να εξελιχθεί κανονικά, αφού µια εκ νέου σπορά του αγρού οδηγεί συνήθως σε µικρότερες αποδόσεις (Βακάκης 2006). Η εκτεταµένη απώλεια του φυλλώµατος κατά τη διάρκεια του χειµώνα θεωρείται φυσιολογική και το καταπονηµένο φυτό µπορεί να ανακάµψει από τα αποθέµατα της ρίζας του. Η επίδραση του παγετού κατά το στάδιο ωρίµανσης των σπόρων επηρεάζει βασικά την ποιότητα και την ποσότητα του λαδιού (Pritchard et al 2000). Η επιλογή του χρόνου σποράς της χειµερινής καλλιέργειας έχει µεγάλη σηµασία σχετικά µε τις θερµοκρασίες που θα επικρατούν κατά το στάδιο σχηµατισµού των ανθοφόρων οφθαλµών. Μια πολύ πρώιµη σπορά µπορεί να προκαλέσει ζηµιά από παγετούς στους οφθαλµούς, ενώ µε πολύ καθυστερηµένη σπορά µπορεί να µειωθεί σηµαντικά η παραγωγή από άλλους παράγοντες. Ο χρόνος σποράς είναι πολύ σηµαντική παράµετρος, ειδικά για τις χειµερινές ποικιλίες. Η πολύ πρώιµη σπορά επιτρέπει την υπερβολική βλαστική ανάπτυξη των φυτών και είναι ευαίσθητη στους παγετούς και η πολύ όψιµη έχει συχνά σαν αποτέλεσµα την µειωµένη βλάστηση των σπόρων. Σηµαντική είναι και η επίδραση των υψηλών θερµοκρασιών στα φυτά της ελαιοκράµβης από το τέλος της ανάπτυξής των ανθοφόρων οφθαλµών µέχρι την αρχή της ανάπτυξης των σπόρων. Υψηλές θερµοκρασίες σε αυτή την περίοδο προκαλούν πτώση ανθέων και µειώνουν σηµαντικά την απόδοση σε σπόρο (Morrison and Stewart, 2002). Αντοχή του φυτού στις χαµηλές θερµοκρασίες εξαρτάται και από το βαθµό προσβολής του από εχθρούς και ασθένειες και από την έλλειψη ασβεστίου και αζώτου ή περίσσειας αζώτου στο έδαφος, είναι δε ευαίσθητο στην έντονη εναλλαγή των θερµοκρασιών. Ο παγετός µπορεί να προκαλέσει αποπληξία και ξήρανση του φυτού. Πολύ σηµαντικό είναι να φθάνει το φυτό στο σωστό στάδιο ανάπτυξης πριν τις παγωνιές του χειµώνα Έδαφος Η ελαιοκράµβη µπορεί να καλλιεργηθεί σε µεγάλο εύρος τύπων εδάφους, από τα ελαφρώς αµµώδη µέχρι τα ελαφρώς βαριά αργιλώδη, προτιµά όµως µέσης σύστασης εδάφη που στραγγίζουν εύκολα γιατί η κατάκλιση των εδαφών και οι πληµµύρες στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του φυτού εµποδίζουν το φύτρωµα και την ανάπτυξη του. Αργιλώδη συνήθως εδάφη που σχηµατίζουν κρούστα µετά τη βροχή θεωρούνται ακατάλληλα γιατί ο σπόρος είναι µικρός και αδυνατεί να τη διαπεράσει κατά το φύτρωµα (Kershaw 1998). Ιδανικό είναι το έδαφος που είναι βαθύ και γόνιµο, πλούσιο σε οργανική ουσία και θρεπτικά συστατικά, µέσης σύστασης πηλοαµµώδες ή µέσης σύστασης αµµοαργιλλώδες για να µπορεί το φυτό να αναπτύσσει πλούσιο και βαθύ ριζικό σύστηµα που προσδίδει ανθεκτικότητα στο φυτό και να ικανοποιεί κατά τις φάσεις της ανάπτυξης

64 64 του τις απαιτήσεις του σε νερό και θρεπτικές ουσίες, έτσι η ανάπτυξη πλούσιου ριζικού συστήµατος κατά το φθινόπωρο επιτρέπει την καλλιέργεια να ξεπεράσει τις δυσκολίες µιας πιθανής ανοιξιάτικης ξηρασίας. Οργανικά και πηλώδη εδάφη θεωρούνται κατάλληλα όταν είναι διασφαλισµένη η επάρκεια της εδαφικής υγρασίας κατά όλη την διάρκεια της βλαστικής περιόδου. Εδάφη που είναι αµµώδη, ελαφριά ή πετρώδη δεν συνιστώνται καθώς και τα πολύ βαριά και αυτά που είναι επίπεδα και συγκρατούν νερό γιατί καταστρέφεται το ριζικό σύστηµα ή αναπτύσσονται σε αυτό µυκητολογικές ασθένειες (Βακάκης 2006). Το ιδανικό ph για την ανάπτυξη των φυτών είναι 6,0-7,0 αν και σήµερα υπάρχουν ποικιλίες που ευδοκιµούν και σε ένα µεγαλύτερο εύρος ph (5,5-8,3) µε προτίµηση τα όξινα παρά τα αλκαλικά εδάφη (Sattel et al 1998). Πέρα από αυτά τα εδάφη, η ελαιοκράµβη µπορεί να καλλιεργηθεί,αλλά οι αποδόσεις µειώνονται αισθητά. Το φυτό της ελαιοκράµβης παρουσιάζει και µεγάλη αντοχή στην αλατότητα, συγκρίσιµη µε αυτή του κριθαριού (Steppuhn and Raney, 2005) Εδαφική υγρασία Η υγρασία είναι ένας από τους βασικότερους παράγοντες στην καλλιέργεια της ελαιοκράµβης που επηρεάζουν την απόδοση σε σπόρο και την περιεκτικότητά του σε λάδι. Πρέπει να αναφερθεί ότι τα φυτά διαθέτουν πλούσιο και βαθύ ριζικό σύστηµα και η κεντρική ρίζα µπορεί να απορροφήσει νερό από βάθος εδάφους 1,1-1,7 m (Johnston et al 2002). Έλλειψη υγρασίας καθυστερεί τη βλάστηση των σπόρων, µειώνει την φυλλική επιφάνεια και την επιφάνεια των κεράτων, περιορίζει τη δραστηριότητα των στοµατίων µε αποτέλεσµα τη µείωση της φωτοσύνθεσης, µειώνει τη διάρκεια της φυλλικής επιφάνειας µετά την άνθηση επιταχύνοντας τη γήρανση των φύλλων και αυξάνει και το ποσοστό διάρρηξης των κεράτων όταν αυτά έχουν ωριµάσει (Rathke at al 2006). Αρνητικά επιδρά η ξηρασία στην απόδοση και στην ποιότητα του σπόρου κυρίως όταν η έλλειψη νερού παρουσιάζεται κατά την περίοδο της άνθησης µειώνει τις αποδόσεις εξαιτίας της µείωσης του αριθµού των κεράτων ανά φυτό κατά 26,5% και του αριθµού των σπόρων ανά φυτό κατά 9,9% (Sinaki et al 2007). Η περιεκτικότητα των σπόρων σε λάδι επηρεάζεται και αυτή αρνητικά από την έλλειψη νερού και η ξηρασία στο στάδιο των ανθοφόρων οφθαλµών οδηγεί σε µείωση της συγκέντρωσης των σπόρων σε λάδι και µε τη βροχόπτωση µετά την άνθηση παρατηρήθηκε αύξηση στην απόδοση του σπόρου και στην περιεκτικότητά του σε λάδι (Gunasekera et al 2006). Στο Μεσογειακό περιβάλλον όπου το αναπαραγωγικό στάδιο των φυτών συµπίπτει µε ξηρασία και υψηλές θερµοκρασίες η περιεκτικότητα των σπόρων σε λάδι ελαττώνεται αισθητά και σε συνδυασµό µε τη µείωση της απόδοσης σε σπόρο η όλη παραγωγή σε λάδι µπορεί να µειωθεί αισθητά. Σε αυτό το περιβάλλον πρέπει να χρησιµοποιούνται πρώιµες ποικιλίες που έχουν καλύτερη προσαρµογή σε συνθήκες ξηρασίας και όπου υπάρχει δυνατότητα να πραγµατοποιείται άρδευση (Rahmena and Bakhshanden, 2006). Η υψηλή ατµοσφαιρική υγρασία σε παραθαλάσσιες, παραλίµνιες και παραποτάµιες περιοχές µπορεί µέχρι ένα βαθµό να αναπληρώσει τις περιορισµένες βροχοπτώσεις Καλλιεργητικές απαιτήσεις και τεχνικές Η ελαιοκράµβη προσφέρεται για εδάφη που καλλιεργούνται συνήθως µε σιτηρά και άλλους µικρούς σπόρους και εύκολα εντάσσεται στο σύστηµα της αµειψισποράς γιατί βελτιώνει µε το βαθύ και πλούσιο ριζικό σύστηµα σε σύγκριση µε αυτό των σιτηρών τον εξαερισµό και τη δοµή του εδάφους και µπορεί να χρησιµοποιηθεί ο ίδιος εξοπλισµός που χρησιµοποιείται για τις κλασσικές καλλιέργειες των σιτηρών κλπ.. Γίνονται φθινοπωρινές και ανοιξιάτικες καλλιέργειες χρησιµοποιώντας αντίστοιχες ποικιλίες. Υπάρχουν χειµερινές και ανοιξιάτικες ποικιλίες και των δύο ειδών B. Napus και B. rapa. τα φυτά της φθινοπωρινής καλλιέργειας αναπτύσσουν το φύλλωµά τους δηλ. ροζέτα από 6-8 φύλλα και το ριζικό τους σύστηµα νωρίς το φθινόπωρο και µε την πτώση της θερµοκρασίας την χειµερινή περίοδο παραµένουν σε λήθαργο (Jullien et al 2009). Τα πρώτα φύλλα εκφύονται ελικοειδώς γύρω από το κορυφαίο σηµείο ανάπτυξης και η διαδικασία

65 65 αυτή συνεχίζεται τον Οκτώβριο και Νοέµβριο. Όταν µειώνεται η διάρκεια της ηµέρας και πέφτει η θερµοκρασία αλλάζει η ανάπτυξη του φυτού και από τη βλαστική περνάει στην παραγωγική χωρίς να επηρεάζεται η φάση αυτή από το χρόνο της σποράς. Με την άνοδο της θερµοκρασίας το Φεβρουάριο και όταν η θερµοκρασία εδάφους φθάσει τους 3,5-4,5 0 C τα φυτά αρχίζουν να αναπτύσσονται και ωριµάζουν τους θερινούς µήνες (Βακάκης 2006). Τα φυτά της ανοιξιάτικης καλλιέργειας έχουν σύντοµη περίοδο ροζέτας και αναπτύσσονται και ωριµάζουν το φθινόπωρο του ίδιου έτους Αµειψισπορά Η ελαιοκράµβη εύκολα εντάσσεται στο σύστηµα της αµειψισποράς περιοχών όπου τα σιτηρά αποτελούν µονοκαλλιέργεια γιατί βελτιώνει µε το βαθύ και πλούσιο ριζικό σύστηµα σε σύγκριση µε αυτό των σιτηρών τον εξαερισµό και τη δοµή του εδάφους και µπορεί να χρησιµοποιηθεί ο ίδιος εξοπλισµός που χρησιµοποιείται για τις κλασσικές καλλιέργειες των σιτηρών. Μπορεί επίσης να καλλιεργηθεί µετά από καλαµπόκι, πατάτες, ζαχαρότευτλα και λινάρι και πρέπει να αποφεύγεται µετά από άλλα είδη του γένους Brassica. Με σπορά µετά από κριθάρι αυξάνεται η περιεκτικότητα των σπόρων σε λάδι και µετά από ψυχανθές έχει µεγαλύτερες αποδόσεις σε σπόρο (Rathke et al 2006). Στην Κίνα συνηθίζεται η καλλιέργεια της ελαιοκράµβης να ακολουθεί αυτή του ρυζιού (Momoha and Zhou 2001) και στην Ινδία το βαµβάκι (Buttar et al 2006). Η συνεχόµενη καλλιέργεια ελαιοκράµβης στον ίδιο αγρό ακόµη και ανά δύο χρόνια οδηγεί σε αισθητή µείωση των αποδόσεων ενώ αντίθετα όσο µεγαλύτερο είναι το διάστηµα µεταξύ δύο καλλιεργειών αυξάνονται και οι αποδόσεις. Οι αποδόσεις φτάνουν το µέγιστο όταν στον ίδιο αγρό καλλιεργείται ελαιοκράµβη κάθε τέσσερα χρόνια. Έχει αρκετά πλεονεκτήµατα η ένταξή της στο πρόγραµµα αµειψισποράς, µειώνει τις προσβολές από ασθένειες διακόπτοντας το βιολογικό τους κύκλο και βοηθάει στην καταπολέµηση ζιζανίων των σιτηρών που δύσκολα καταστρέφονται. Χάρη στο βαθύ ριζικό της σύστηµα βελτιώνει τη δοµή του εδάφους και αυξάνει τη γονιµότητά του εξαιτίας της µεγάλης συγκέντρωσης σε θρεπτικά στοιχεία που έχουν τα υπολείµµατά της. ιαδεδοµένο σύστηµα αµειψισποράς είναι η ελαιοκράµβη να καλλιεργείται µετά από ψυχανθές για να επωφελείται από το εµπλουτισµό του εδάφους σε άζωτο και πριν από τα σιτηρά για να µειώνει τις προσβολές από µύκητες εδάφους. ιαδεδοµένη πρακτική είναι ελαιοκράµβη-σιτάρι-κριθάριελαιοκράµβη Κατεργασία του εδάφους Μια καλή προετοιµασία του εδάφους πριν από τη σπορά θεωρείται αναγκαία και είναι παρόµοια µε την προετοιµασία για τη σπορά σιτηρών δηλαδή όργωµα και δισκοσβάρνισµα και σχετίζεται πάντα µε την προηγούµενη καλλιέργεια και τα υπολείµµατα της (Sieling et al 1999). Επειδή ο σπόρος της ελαιοκράµβης είναι πολύ µικρός, για την οµοιόµορφη βλάστηση το έδαφος πρέπει να είναι καλά προετοιµασµένο, επίπεδο και οµοιογενές χωρίς σβόλους για να υποβοηθηθεί η οµοιόµορφη βλάστηση του σπόρου. Σε περίπτωση που αµέσως µετά τη σπορά και έπειτα από δυνατή βροχή σχηµατιστεί κρούστα στην επιφάνεια σποροκλίνης συνιστάται ένα πολύ επιφανειακό ελαφρύ δισκοσβάρνισµα Σπορά Εποχή σποράς: Ο χρόνος σποράς είναι από τους κρισιµότερους παράγοντες για την επιτυχία της καλλιέργειας, ειδικά για τις ποικιλίες φθινοπωρινής σποράς, αφενός γιατί, το 70% της τελικής παραγωγής καθορίζεται πριν το χειµώνα και αφετέρου η καλλιέργεια είναι εκτεθειµένη στις

66 66 αντίξοες συνθήκες του χειµώνα. Γι αυτό το φυτό πρέπει να φτάνει στο σωστό στάδιο ανάπτυξης πριν την έλευση του χειµώνα. Το φυτό πρέπει να διαχειµάζει έχοντας ήδη αναπτύξει 8 φύλλα και η διάµετρος του σταυρού να είναι 0,8-1cm. Έχει παρατηρηθεί ότι οι πρώιµες σπορές δίνουν µεγαλύτερες αποδόσεις, γεγονός όµως που εγκυµονεί κινδύνους καθώς, επιτρέπεται η υπερβολική βλαστική ανάπτυξη µε την πιθανότητα να προκληθούν ζηµίες στους οφθαλµούς από παγετό. Με τις πολύ όψιµες σπορές, συχνά παρουσιάζεται µειωµένη βλάστηση των σπόρων. Η φθινοπωρινή σπορά της ελαιοκράµβης, στις συνθήκες της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης, γίνεται από τα µέσα του Αυγούστου µέχρι τις αρχές του Σεπτεµβρίου. Για τις εαρινές ποικιλίες ο χρόνος σποράς είναι από τα τέλη Μαρτίου έως τις αρχές του Μαΐου (Miralles et al 2001). Για τις κλιµατολογικές συνθήκες της χώρας µας, έπειτα από σχετικές δοκιµές, κρίθηκε ότι η σπορά πρέπει να ξεκινά, ανάλογα µε την περιοχή, από τα µέσα Σεπτεµβρίου και να ολοκληρώνεται τον Οκτώβριο. Ειδικότερα: για τις βόρειες περιοχές, υτικής Μακεδονίας Σεπτεµβρίου, Κεντρικής και Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης 25 Σεπτεµβρίου µε 15 Οκτωβρίου και για τις νοτιότερες περιοχές Θεσσαλίας και Στερεάς Ελλάδας Οκτωβρίου. Ακόµη και στα ίδια γεωγραφικά διαµερίσµατα µπορεί να υπάρχουν σηµαντικές διαφοροποιήσεις, σε σχέση µε την έλευση του χειµώνα, οπότε η ηµεροµηνία σποράς θα πρέπει να προσαρµόζεται ανάλογα. Ποσότητα σπόρου: Η ποσότητα του σπόρου που θα χρησιµοποιηθεί καθορίζεται ανάλογα µε την ποικιλία, αν θα χρησιµοποιηθεί δηλαδή ποικιλία ή υβρίδιο και τον τρόπο και την εποχή σποράς. Ο υπολογισµός της απαιτούµενης ποσότητας σπόρου στηρίζεται κατά 90% στη φυτρωτική ικανότητα του σπόρου και κατά 10% σε προβλεπόµενους ή µη κινδύνους απωλειών (παγωνιά, ξηρασία, κατάσταση εδάφους). (Miri 2007). Συνήθως χρησιµοποιούνται g σπόρου ανά στρέµµα. Όταν χρησιµοποιούνται υβρίδια η απαιτούµενη ποσότητα είναι µειωµένη ( g) σε σχέση µε αυτές που απαιτούνται για τις ποικιλίες ( g). Για τις ανοιξιάτικες σπορές χρησιµοποιούνται µεγαλύτερες ποσότητες προκειµένου να επιτευχθεί ίδια πυκνότητα φυτών ανά m 2 µε τις χειµερινές. Σε περιπτώσεις δυσµενών εδαφικών συνθηκών, όπως άγονα και µη καλά προετοιµασµένα χωράφια ή όψιµης σποράς απαιτείται 10% επιπλέον ποσότητα σπόρου. Βάθος σποράς: Το βάθος σποράς καθορίζεται ανάλογα µε την ποικιλία και τον τύπο του εδάφους και κυµαίνεται από 1,5 µε 3 cm. Συνήθως, στα βαριά και υγρά εδάφη και για τις ποικιλίες που παράγουν µικρούς σπόρους, το βάθος σποράς είναι µικρότερο απ ότι για τα ελαφρότερα και ξηρά εδάφη και τις ποικιλίες µε µεγαλύτερους σπόρους. Τρόπος & πυκνότητα σποράς: Ο τελικός αριθµός των φυτών ανά µονάδα επιφάνειας, εξαρτάται από, την φυτρωτική ικανότητα του σπόρου, το µέγεθος του σπόρου (όπως µετράται µε το βάρος των 1000 κόκκων), τις εδαφικές συνθήκες (θερµοκρασία, υγρασία) και από την εποχή σποράς. Σε κάθε περίπτωση, ο επιθυµητός αριθµός φυτών µετά τον χειµώνα, είναι για τις ποικιλίες φυτά/m 2 και φυτά/m 2 για τα υβρίδια, κατώτερο όριο είναι τα 20 φυτά/m 2. Για την σπορά µπορούν να χρησιµοποιηθούν, είτε ειδικές σπαρτικές µηχανές, είτε µηχανές άλλων ειδών σπόρων έπειτα από µικρές τροποποιήσεις, όπως αυτές που χρησιµοποιούνται για τα σιτηρά. Με την σπαρτική σιταριού, λόγω του πολύ µικρού µεγέθους του σπόρου, χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή, ώστε να αποφευχθεί πυκνή σπορά. Είναι πολύ σηµαντικό, ο σπόρος να µην έρχεται σε επαφή µε το λίπασµα κατά την σπορά, γιατί επηρεάζει την οµοιόµορφη ροή του σπόρου και έχει δυσµενή επίδραση στην βλάστησή του. Για την καλύτερη διασπορά του, συνίσταται να αναµιγνύεται µε σπασµένους σπόρους σιτηρών (πολύ καλή ανάµειξη), σε αναλογία Εκτός από την σπαρτική σιταριού µπορεί να χρησιµοποιηθεί και πνευµατική σπαρτική µηχανή (που ενδείκνυται ), φυσικά µε τις κατάλληλες ρυθµίσεις σχετικά µε τον τρόπο και την απόσταση σποράς καθώς και µε τη χρήση δίσκου κατάλληλου για σπορά πολύ µικρών σπόρων, όπως ο δίσκος τοµάτας. Αποστάσεις γραµµών: Οι αποστάσεις µεταξύ των γραµµών σποράς µπορεί να είναι από 15 cm και µεγαλύτερες. Πειραµατικές καλλιέργειες έδειξαν ότι, µε τις µεγαλύτερες αποστάσεις από 25 cm ως 50 cm, επιτυγχάνονται ελαφρώς υψηλότερες αποδόσεις, ενώ παράλληλα διευκολύνονται οι εργασίες απαλλαγής από ζιζάνια. Για σπορά µε πνευµατική µηχανή, οι προτεινόµενες αποστάσεις µεταξύ των γραµµών είναι 25, 30 και 45 cm, µε την απόσταση επί της γραµµής να είναι 5 5.5,

67 και 3.5 cm αντίστοιχα. Για τη σπορά µε σπαρτική σιταριού οι προτεινόµενες αποστάσεις µεταξύ των γραµµών είναι 25-35cm Έλεγχος Ζιζανίων Πολύ σηµαντικός παράγοντας για την επιτυχία της καλλιέργειας είναι να προλάβει η ελαιοκράµβη να αναπτυχθεί πριν από τα ζιζάνια και να κλείσει τις γραµµές. Πολλά στενόφυλλα και πλατύφυλλα ζιζάνια µπορεί να ανταγωνιστούν την καλλιέργεια, µε τα κυριότερα να είναι: φυτά σιτηρών από προηγούµενες καλλιέργειες, η κύπερη, η αγριοβρώµη, η κολλιτσίδα, το άγριο σινάπι, η παπαρούνα κ.α.. Εχει αποδειχθεί, πως η τελική παραγωγή επηρεάζεται αρνητικά από τη δράση των στενόφυλλων ζιζανίων. Τα φυτά είναι ευάλωτα και ευαίσθητα στον ανταγωνισµό από τα ζιζάνια ιδιαίτερα κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης, γι αυτό είναι σηµαντικό να λαµβάνεται µέριµνα για την αντιµετώπιση τους. Έτσι εφαρµόζεται µια προσπαρτική ζιζανιοκτονία µε τριφλουραλίνη (Trifluralin) που δίνει ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Πριν τη σπορά και εφόσον έχουν φυτρώσει ζιζάνια, µπορούν να χρησιµοποιηθούν επίσης, το ζιζανιοκτόνο Sulfosate. Σε περιπτώσεις δύσκολων στενόφυλλων συνηθίζεται και µια µεταφυτρωτική ζιζανιοκτονία µε Fluazifop στο στάδιο των 2 πραγµατικών φύλλων ή την Άνοιξη. Επίσης, πριν τη συγκοµιδή συνηθίζεται η εφαρµογή Sulfosate, Glyphsate ή Diquat, για ταυτόχρονη ωρίµανση των λοβών και καταπολέµηση των ζιζανίων. Λοιπά ζιζανιοκτόνα µε ευρεία χρήση είναι το Metazachor, και το Propyzamide, καθώς και τα διαφυλλικά Benazolin και Clopyralid. Επισηµαίνεται ότι, στις περιπτώσεις σποράς µε αποστάσεις γραµµών cm υπάρχει η δυνατότητα αντιµετώπισης µε µηχανικά µέσα και σκάλισµα Λίπανση Τα βασικά στοιχεία για τη λίπανση είναι το άζωτο, ο φώσφορος και το κάλιο, µε το ισοζύγιο τους να επηρεάζει τη συνολική παραγωγή. Οι απαιτήσεις της ελαιοκράµβης σε φώσφορο και κάλιο είναι σχεδόν οι ίδιες µε εκείνες του σιταριού, ενώ σε άζωτο είναι µεγαλύτερες. Ένα επιπλέον στοιχείο, ιδιαίτερα πολύτιµο στην καλλιέργεια της ελαιοκράµβης είναι το θείο, το οποίο φαίνεται να συνδέεται µε την καλύτερη πρόσληψη του αζώτου και µε την αύξηση της παραγωγής. Λόγω της σπουδαιότητας της καλλιεργητικής τεχνικής της λιπάνσεως, πρέπει να λαµβάνονται υπόψη για την εκτέλεσή της παράµετροι όπως, η δόση του στοιχείου, η επιλογή του λιπάσµατος και ο χρόνος εφαρµογής του. Είναι πολύ σηµαντικό, ιδίως όταν πρόκειται για καλλιέργεια σε µεγάλη έκταση να προηγηθούν δοκιµαστικές καλλιέργειες, ώστε να προσδιοριστούν οι σωστές αναλογίες των λιπαντικών µονάδων, µε αποτέλεσµα να αποφεύγονται περιπτώσεις αύξησης του κόστους παραγωγής, αλλά και των επιπέδων εισροών λιπασµάτων. Μια συνήθης αναλογία ΝΡΚ είναι 4:2:1 για τις καλλιέργειες χειµερινής σποράς και 3:2:1 για τις καλλιέργειες εαρινής σποράς. Άζωτο: το άζωτο είναι από τα πλέον απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για την ανάπτυξη των φυτών και η επάρκεια του στο έδαφος επηρεάζει επίσης την παραγωγικότητα, αλλά και την ποιότητα του προϊόντος. Η ελαιοκράµβη είναι σχετικά φυλλώδες φυτό και η έλλειψη του αζώτου κατά τα πρώτα στάδια, µπορεί να επιβραδύνει την ανάπτυξή του. Το άζωτο εκτός από την ανάπτυξη του φυλλώµατος επηρεάζει επίσης την ανάπτυξη των ανθέων και των λοβών µε επιπτώσεις στην τελική παραγωγή. Η εφαρµογή ικανοποιητικής αζωτούχας λίπανσης όχι µόνο διευκολύνει την ανάπτυξη των φύλλων, αλλά βοηθά στη διατήρηση της µεγαλύτερης δυνατής φυλλικής επιφάνειας για όσο γίνεται µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα. Γεγονός που έχει ως αποτέλεσµα να συνεχίζεται επί µακρόν η φωτοσυνθετική δραστηριότητα, µε αποτέλεσµα να ευνοείται η αύξηση των αποδόσεων, καθώς επιτρέπεται η σύνθεση και η µεταφορά των υδατανθράκων (Mendham et al 1981). Από τα παραπάνω συµπεραίνουµε ότι οι µεγαλύτερες ποσότητες αζώτου απορροφώνται κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης της ελαιοκράµβης και κατά την περίοδο της κύριας ανθοφορίας. Έτσι

68 68 συνιστώνται δύο εφαρµογές, µια ως βασική λίπανση κατά τη σπορά και µια επιφανειακή πριν τον σχηµατισµό των ανθοφόρων οφθαλµών, όταν τα φυτά έχουν ύψος 20 cm. Όσον αφορά την ποσότητα των δόσεων, στις εαρινές καλλιέργειες εφαρµόζεται η µισή ποσότητα κατά τη σπορά, ενώ στις χειµερινές είναι το ¼ της συνολικής ποσότητας. Επίσης η ελλειµµατικότητα του αζώτου στο έδαφος καθορίζει την ποσότητα εφαρµογής του στοιχείου, έτσι από το συνολικό Ν που έχει κριθεί να χορηγηθεί µόνο το ελάχιστο έως και καθόλου, εφαρµόζεται κατά την σπορά του φθινοπώρου, ενώ το % της ποσότητας του εφαρµόζεται στην αρχή της άνοιξης µε την επιµήκυνση του φυτού. Πιο συγκεκριµένα και ανάλογα την γονιµότητα του εδάφους συνιστώνται: σε γερά και υγρά εδάφη µε αρκετό υπολειµµατικό άζωτο, µια µόνο εφαρµογή την άνοιξη και σε ελάχιστες ποσότητες από 0-7 µονάδες Ν, σε ελαφριά-µεσαία εδάφη, 2-3 µονάδες Ν τον Οκτώβριο και 8-10 µονάδες στις αρχές του Μαρτίου, σε ιδιαίτερα φτωχά εδάφη η δόση της άνοιξης µπορεί να αυξηθεί κατά 2-3 µονάδες µε µια δεύτερη εφαρµογή 3-4 εβδοµάδες µετά την πρώτη επιφανειακή λίπανση. Tο σύνολο των αναγκών είναι περίπου 250 kg / ha υπό τη µορφή νιτρικής αµµωνίας. Φώσφορος: Η παρουσία ικανοποιητικής ποσότητας Ρ 2 O 5 στο έδαφος, µειώνει το διάστηµα που απαιτείται µέχρι την έναρξη της ανθοφορίας και την ωρίµανση των σπόρων, ενώ η έλλειψή του αυξάνει τον χρόνο που απαιτείται. Η απορρόφηση του φωσφόρου είναι συνήθως µεγαλύτερη κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης του φυτού και η καταλληλότερη εποχή εφαρµογής των φωσφορικών λιπασµάτων είναι κατά τη σπορά. Συνήθως, δεν απαιτείται σηµαντική ποσότητα φωσφόρου, για να ικανοποιηθούν η απαιτήσεις της ελαιοκράµβης και για να κρατηθούν σταθερά τα αποθέµατα του εδάφους. Έτσι στους περισσότερους τύπους εδαφών µία εφαρµογή 5 µονάδων είναι αρκετή για την κάλυψη των αναγκών της καλλιέργειας. Συγκεκριµένα όταν το έδαφος έχει ph µεταξύ 5,5-7,5, εφαρµογή Ρ 2 O 5 60 kg/ha, σε εδάφη µε ph > 7,5, εφαρµογή Ρ 2 O kg/ha, σε όξινα εδάφη µε ph <5.5, εφαρµογή Ρ 2 O kg/ha. Κάλιο: η παρουσία του K 2 O στο έδαφος διασφαλίζει την ικανοποιητική απορρόφηση του αζώτου και του φωσφόρου από το φυτό. Η ποσότητα εφαρµογής του καλίου πρέπει ναι είναι µισή από εκείνη του φωσφόρου, εκτός και αν υπάρχει έλλειψη του στοιχείου στο έδαφος, αν και είναι σπάνιο να συµβεί αυτό, εφόσον τα περισσότερα ελληνικά χωράφια είναι πλούσια σε κάλιο. Σε εδάφη µε υψηλή διαθεσιµότητα K, kg/ha K 2 O, σε εδάφη µε µέση διαθεσιµότητα, kg/ha K 2 O, σε εδάφη µε κακή διαθεσιµότητα, kg/ha K 2 O Θείο: η ελαιοκράµβη έχει αυξηµένες απαιτήσεις σε SO 3, το οποίο και χρησιµοποιεί για την σύνθεση της πρωτεΐνης και των γλυκοζινολικών ενώσεων. Η επάρκεια του θείου στο έδαφος ευνοεί την καλύτερη αφοµοίωση του αζώτου από το φυτό (συνεργισµός) και την αύξηση της παραγωγής. Τα φυτά προσλαµβάνουν το S κατά την ανάπτυξη του κύριου στελέχους και του φυλλώµατος, οι µεγαλύτερες ποσότητες όµως απορροφώνται κατά την ανθοφορία και το δέσιµο των λοβών. Η καταλληλότερη εποχή εφαρµογής του είναι στις αρχές της άνοιξης και συνιστώνται 3 µονάδες SO 3 (70-80 kg/ha) υπό την µορφή επιφανειακής λίπανσης παράλληλα µε την αζωτούχα. Εφαρµόζοντας το θείο, ουσιαστικά µειώνονται οι εισροές λιπασµάτων στο έδαφος εφόσον έτσι υπάρχει η δυνατότητα µείωσης της ποσότητας του αζώτου κατά 30% Άρδευση Οι περισσότερες ενεργειακές καλλιέργειες παρουσιάζουν µέτρια έως υψηλή αποτελεσµατικότητα χρήσης νερού. Η ελαιοκράµβη µπορεί να καλλιεργηθεί, να αναπτυχθεί και να αποδώσει ικανοποιητικά και χωρίς άρδευση. Όπως σε κάθε ξερική καλλιέργεια το νερό είναι πολύ κρίσιµος παράγοντας και η επιτυχία της επηρεάζεται από τον ικανοποιητικό εφοδιασµό της µε νερό, καθ όλα τα στάδιά της (Sinaki et al 2007). εδοµένου ότι, στις περισσότερες περιοχές της Ελλάδας από το Νοέµβριο έως και τον Μάρτιο υπάρχουν συνήθως βροχοπτώσεις ή χιονόπτωση, ως κρίσιµες φάσεις της ανάπτυξης, µε υψηλές απαιτήσεις σε εδαφική υγρασία χαρακτηρίζονται, το ξεκίνηµα της φυτείας πρώτη βλαστική

69 69 περίοδος, τον Οκτώβριο και κυρίως, το διάστηµα της ανθοφορίας µέχρι και το δέσιµο των λοβών, Απρίλιος µέσα Μαΐου. Για την βλάστηση και το φύτρωµα των σπόρων, 10-15mm βροχής τον Οκτώβριο, είναι αρκετά για την οµοιόµορφη βλάστηση. Η ανθοφορία, ανάλογα µε την περιοχή, εκτιµάται στις αρχές του Απριλίου και διαρκεί µέχρι Απριλίου. Αυτό το διάστηµα και για τις επόµενες 2-3 εβδοµάδες, η βροχόπτωση µπορεί να αυξήσει σηµαντικά την τελική απόδοση της καλλιέργειας. Σε περίπτωση που δε σηµειωθούν ικανοποιητικές βροχοπτώσεις ( mm) κατά τις κρίσιµες αυτές φάσεις, τότε κρίνεται απαραίτητη η εφαρµογή άρδευσης, ώστε να επιτευχθεί αύξηση των αποδόσεων. Εάν το διαθέσιµο νερό επαρκεί για µια και µοναδική άρδευση, θα πρέπει να γίνεται οπωσδήποτε κατά το διάστηµα της ανθοφορίας και µέχρι το δέσιµο των λοβών (στο τέλος της ανθοφορίας)(rahnema and Bakhshanden 2006) Συγκοµιδή Η συγκοµιδή αποτελεί σηµείο κατά το οποίο απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή, καθώς είναι πολύ σηµαντικό να γίνεται στο κατάλληλο στάδιο ωρίµανσης των σπόρων, έτσι ώστε να επιτευχθεί µε όσο το δυνατόν λιγότερες απώλειες, αφού ο πολύ ξηρός σπόρος τινάζεται από του λοβούς πολύ εύκολα. Η ωρίµανση των σπόρων της ελαιοκράµβης ξεκινά από τη βάση του κεντρικού στελέχους και των πλάγιων βλαστών και εξελίσσεται προοδευτικά προς τα πάνω, ολοκληρώνεται δε µέσα σε σύντοµο χρονικό διάστηµα. Η καλλιέργεια είναι έτοιµη για αλωνισµό όταν οι βραχίονες και οι λοβοί πάρουν κίτρινο χρώµα, ενώ τα στελέχη των φυτών µπορεί να είναι ακόµη πράσινα και το 90% των σπόρων αποκτήσουν χρώµα µαύρο, µε το 10% να είναι καφέ. Είναι πολύ σηµαντικό, ιδίως για τις χειµερινές καλλιέργειες, να µην αναµένεται να ξηραθεί πλήρως το φυτό, καθώς έχει παρατηρηθεί ότι το περιεχόµενο των σπόρων σε λάδι είναι υψηλότερο κατά το στάδιο που οι λοβοί είναι κίτρινοι, ενώ όταν παρατείνεται η περίοδος συγκοµιδής το ποσοστό αυτό φαίνεται να µειώνεται. Στις εαρινές καλλιέργειες, αντίθετα, το ποσοστό του λαδιού συνεχίζει να αυξάνεται µέχρι και την πλήρη ωρίµανση. Το ιδανικό στάδιο συγκοµιδής της ελαιοκράµβης είναι όταν η υγρασία των σπόρων είναι 9-12%. εδοµένου όµως, ότι η υγρασία µπορεί να µειωθεί γρήγορα, ιδίως στην Ελλάδα που επικρατούν ξηροθερµικές συνθήκες, η συγκοµιδή πρέπει να ξεκινά όταν η υγρασία του σπόρου αρχίζει να πέφτει κάτω από το 15-14%, έτσι µειώνεται και ο κίνδυνος να ανοίξουν οι λοβοί και να τινάξει ο σπόρος και κατ επέκταση να µη σηµειωθούν σηµαντικές απώλειες (Elias and Copeland 2001). Η συγκοµιδή πρέπει να αποφεύγεται κατά τη διάρκεια της ηµέρας, ιδίως στις ξηρές περιοχές ή ζεστές περιόδους, αλλά να γίνεται νωρίς το πρωί και αργά το απόγευµα, που η σχετική υγρασία είναι πιο υψηλή. Επίσης, η περίοδος της συγκοµιδής πρέπει να διαρκεί όσο το δυνατόν λιγότερο και να ολοκληρώνεται µέσα σε µια εβδοµάδα. Σηµειώνεται ότι οι υγρασίες κατά την περίοδο της συγκοµιδής δεν επηρεάζουν την ποιότητα του σπόρου και την παραγωγή, αντίθετα ευνοούν τη διαδικασία, δίδοντας µεγαλύτερη ευχέρεια χρόνου. Στην Ευρώπη συνηθίζεται η χρήση αποξηραντικών ουσιών, πριν τον αλωνισµό, για ταυτόχρονη ωρίµανση. Έτσι για τη συγκοµιδή της ελαιοκράµβης, σε φυτείες µε πολύ ανοµοιόµορφη ωρίµανση ή µε υγρασία σπόρου 25-30%, συνιστάται η χρήση αποξηραντικών ουσιών και αλωνισµός ακολουθεί σε 10 ηµέρες από την εφαρµογή. Τα µηχανικά µέσα που χρησιµοποιούνται για τον αλωνισµό της ελαιοκράµβης, είναι οι κοινές θεριζοαλωνιστικές µηχανές που χρησιµοποιούνται για τη συγκοµιδή του σιταριού, αφού βέβαια προηγηθούν κάποιες ρυθµίσεις (Diepenbrock 2000). Αναγκαίες ρυθµίσεις για µια καλή συγκοµιδή µε τις δυνατόν µικρότερες απώλειες: Η τρόµπα αλωνισµού να έχει ταχύτητα 600 στροφές ανά λεπτό.

70 70 Η ταχύτητα του αέρα να είναι χαµηλή ( στροφές ανά λεπτό). Τα κόσκινα (σταριού) να είναι σχεδόν τελείως κλειστά. Το µαχαίρι να είναι σε τέτοιο ύψος ώστε να κόβεται το καρποφόρο µόνο τµήµα του φυτού και η ανέµη να βρίσκεται στο υψηλότερο σηµείο (ανάλογα µε το ύψος των φυτών). Η ταχύτητα της θεριζοαλωνιστικής µηχανής να είναι χαµηλή (4-5 km/h). Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται δεδοµένα από την συγκοµιδή της καλλιέργειας ελαιοκράµβης στην περιοχή των Σερρών. Πρόκειται για αποδόσεις που έχουν προκύψει από συµβολαιακή γεωργία της εταιρείας ΦΥΤΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Α.Ε. (Πίνακας 1.18). Πίνακας Απόδοση καλλιεργειών (ΦΥΤΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Α.Ε 2014) α/α Καλλιεργητική Συνολική έκταση Απόδοση(Kg/στρ.) περίοδος (στρ.) Ξήρανση και αποθήκευση Η ξήρανση και η αποθήκευση των συγκοµισµένων σπόρων, αποτελούν διαδικασίες ιδιαίτερης σηµασίας και χρειάζονται σωστούς και γρήγορους χειρισµούς, καθώς η υψηλή περιεκτικότητα του σπόρου σε υγρασία επηρεάζει δυσµενώς τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του τελικού προϊόντος, ακόµη και όταν πρόκειται να αποθηκευτεί για πολύ σύντοµο χρονικό διάστηµα. Έπειτα από τη συγκοµιδή, ιδιαίτερα όταν οι σπόροι προέρχονται από υγρές περιοχές ή έχει προηγηθεί της συγκοµιδής βροχή, θεωρείται αναγκαία, η τεχνητή ξήρανση των σπόρων σε ικανοποιητικό βαθµό και η αποθήκευσή τους σε δροσερούς χώρους, ώστε να παρεµποδιστούν τυχών µολύνσεις από την ανάπτυξη µυκήτων, να αποτραπεί ο κίνδυνος ανάµµατος του σπόρου και γενικότερα να διασφαλιστεί η ποιότητα και η εµπορευσιµότητα του προϊόντος. Σηµειώνεται ότι ο υγρός σπόρος, σε συνδυασµό µε το µικρό του µέγεθος και την υψηλή περιεκτικότητα του σε λάδι, ανάβει πολύ γρήγορα και είναι δυνατό να υποστεί βλάβη ακόµη και µέσα σε 12 ώρες. Είναι πολύ σηµαντικό να αποφευχθεί το άναµµα, γιατί επιφέρει το τάγγισµα του περιεχόµενου λαδιού, κάτι που είναι ανεπιθύµητο, ιδιαίτερα για σπόρους που προορίζονται για κατανάλωση. Τα επιθυµητά επίπεδα υγρασίας τους σπόρους, για την ασφαλή αποθήκευσή τους, καθώς και για την αποδοχή τους από τις βιοµηχανικές µονάδες επεξεργασίας τους, κυµαίνονται στο 6-9%. Η αρχή λειτουργίας των συστηµάτων ξήρανσης του σπόρου της ελαιοκράµβης, βασίζεται στη συνεχή ροη θερµού αέρα που διαπερνά τον σπόρο. Κατά τη διαδικασία της ξήρανσης πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην θερµοκρασία του αέρα που χρησιµοποιείται, καθώς πολλές φορές

71 71 παρατηρείται µειωµένη βλαστική ικανότητα του σπόρου (ειδικά σε σπόρους που προορίζονται για σπορά) που οφείλεται στον λανθασµένο τρόπο ξήρανσης και αποθήκευσης. Οι µέγιστες θερµοκρασίες ξήρανσης που διασφαλίζουν την βλαστικότητα του σπόρου, εξαρτώνται άµεσα από τo επιθυµητό ποσοστό υγρασίας στον σπόρο. Έτσι για ποσοστό υγρασίας 10-17% η θερµοκρασία ξήρανσης είναι στους 66 ο C, για υγρασία 19% θερµοκρασία στους 60 ο C, για 21% στους 54 ο C και για 23% στους 49 ο C. Σχετικά τους χώρους αποθήκευσης, είναι πολύ σηµαντικό αρχικά να είναι απαλλαγµένοι από έντοµα, µύκητες, οσµές και υγρασία. Οι σπόροι αποθηκεύονται σε δροσερούς χώρους, όπως κελάρια, χύδην στο δάπεδο, σε σωρούς ύψους 3-9 m ή και σε σιλό ύψους m. Η θερµοκρασία του χώρου αποθήκευσης πρέπει να βρίσκεται ή να µειώνεται, όσο το δυνατόν γρηγορότερα στους 15 ο C, ενώ όταν ο σπόρος πρόκειται να παραµείνει αποθηκευµένος για µεγάλο διάστηµα, η περαιτέρω µείωση της θερµοκρασίας πρέπει να γίνεται σταδιακά. Σηµειώνεται ότι σπόροι µε ποσοστό υγρασίας 18-20%, όταν αποθηκεύονται σε χώρο µε 20 ο C, χειροτερεύουν ποιοτικά σε διάστηµα µιας ηµέρας, ενώ όταν η υγρασία του µειωθεί στο 10-12% µπορεί να διατηρηθεί στην ίδια θερµοκρασία για ένα µήνα Κραµβέλαιο Το κραµβέλαιο όπως έχει προαναφερθεί, στην Ευρώπη λαµβάνεται κυρίως από τους σπόρους του Brassica napus και του Brassica campestris. Γενικά, τα φυτικά έλαια είναι εστέρες της γλυκερίνης µε λιπαρά οξέα που απαντώνται κυρίως στα σπέρµατα και στους καρπούς, αλλά και σε ρίζες, κλαδιά και φύλλα. Ο σχηµατισµός του ελαίου στο φυτό αποτελεί µια περίπλοκη διαδικασία, κατά την οποία οι υδατάνθρακες που συντίθενται από το φυτό, από ανθρακικό οξύ και νερό, µετατρέπονται σε έλαιο. Στα σπέρµατα, µετά την πτώση των ανθέων, υπάρχει µια πολύ µικρή ποσότητα λαδιού. Όσο προχωρεί η ωρίµανση, τόσο αυξάνει η ποσότητα του λαδιού και µειώνεται αντίστοιχα η περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες. Επίσης κατά την τελευταία φάση της ανάπτυξης µειώνεται και η περιεκτικότητα σε ελεύθερα λιπαρά οξέα. Τα εµφανιζόµενα στη φύση λιπαρά σώµατα, αποτελούνται από µείγµατα µικτών εστέρων της γλυκερίνης µε κορεσµένα και ακόρεστα λιπαρά οξέα, που έχουν άρτιο αριθµό ατόµων του άνθρακα, συνήθως Από το σύνολο των λιπαρών οξέων που περιέχονται στο σπόρο των νέων ποικιλιών της ελαιοκράµβης, το 94% είναι ακόρεστα (60-65% µονοακόρεστα και 30-35% πολυακόρεστα) και το 6% κορεσµένα. Μεταξύ των ακόρεστων λιπαρών οξέων περιλαµβάνονται το εουρικό, το ελαϊκό, το λινολεϊκό, το λινολενικό κ.α.. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται, η σύνθεση των λιπαρών οξέων του κοινού κραµβέλαιου, η συγκέντρωσή τους και τα µοριακά βάρη. Πίνακας Σύνθεση λιπαρών οξέων κραµβέλαιου ( ηµουλάς,1981) ΛΙΠΑΡΟ ΟΞΥ Μ.Β C % Παλμιτικό C16 1,9 2,5 Στεατικό C18 0,4 3,5 Ελαϊκό C18 1,2 24 Λινελαϊκό C Λινολενικό C Γαδολεϊκό C Εουρικό C Δοκοσαδιενοϊκό C22 0,6 2,8

72 72 Το κραµβέλαιο ονοµάζεται και έλαιο του εουρικού οξέος καθώς, το εουρικό οξύ, παρατηρείται σε πολύ υψηλή συγκέντρωση µόνο στο κραµβέλαιο. Λόγω της περιεκτικότητας του σε εουρικό οξύ, το οποίο έχει µεγάλο µοριακό βάρος, παρουσιάζει δυσµενείς επιδράσεις στην υγεία, προκαλώντας καρδιαγγειακές δυσλειτουργίες και διαταραχές στους ζωικούς οργανισµούς. Επιπλέον στο έλαιο παρατηρείται µια δυσάρεστη οσµή και γεύση η οποία οφείλεται στην ύπαρξη θειούχων ενώσεων - γλυκοζινολικά άλατα στο σπόρο (φυσική τοξίνη επιβλαβή για τα αγροτικά ζώα). Για τους λόγους αυτούς, αρχικά το κραµβέλαιο δεν ήταν βρώσιµο, έπειτα όµως από πειράµατα που έγιναν την δεκαετία του 1970 στον Καναδά, δηµιουργήθηκαν ποικιλίες που παράγουν βρώσιµο λάδι και πλακούντα κατάλληλο για ζωοτροφή. Επισηµαίνεται ότι οι ποικιλίες που χρησιµοποιούνται για την παραγωγή διατροφικών προϊόντων ελαίου και ζωοτροφών, επιβάλλεται να περιέχουν χαµηλά ποσοστά εουρικού οξέος 2% και γλυκοζινόλης 30µmol/g αντίστοιχα και είναι γνωστές σαν ποικιλίες τύπου 00. Καθώς η σύσταση του ελαίου είναι γενετικά ελεγχόµενη δηµιουργήθηκαν νέες ποικιλίες που παράγουν έλαιο µε λιγότερο από 4% λινολενικό οξύ και περίπου 70% ελαϊκό οξύ, σύσταση δηλαδή που πλησιάζει αυτή του ελαιολάδου (Dimov and Mollers 2010). Άλλες πάλι ποικιλίες που δηµιουργήθηκαν µε τη βοήθεια της γενετικής µηχανικής δίνουν έλαιο που περιέχει υψηλό ποσοστό λαυρικού και µυριστικού οξέος, έχουν δηλαδή σύσταση που µοιάζει µε αυτή του φοινικέλαιου (Schierholt et al 2000). Σηµειώνεται ότι ως προς τη χρήση για παραγωγή βιοκαυσίµου, οι έρευνες στράφηκαν στη µείωση της περιεκτικότητας σε κορεσµένα λίπη, χαµηλότερο σηµείο τήξης και σε καλύτερες ιδιότητες ψυχρής ροής σε σύγκριση µε άλλα λάδια (π.χ. σόγια). Χρήσεις Ελαίου Το λάδι της ελαιοκράµβης βρίσκει εφαρµογές τόσο στην ικανοποίηση διατροφικών αναγκών, αλλά κυρίως παρουσιάζει ενδιαφέρον στη βιοµηχανική παραγωγή ελαίων και βιοκαυσίµων. Στη βιοµηχανία τροφίµων χρησιµοποιείται ως σπορέλαιο µαγειρικής, αναµεµειγµένο µε άλλα φυτικά έλαια και στην παραγωγή µαργαρίνης και µαγιονέζας. Το κραµβέλαιο ως βιοµηχανικό έλαιο βρίσκει εφαρµογές, στη βιοµηχανία λιπαντικών, υδραυλικών υγρών, στην παραγωγή πολυµερών, πλαστικών, κόλλας, στις επιστρώσεις επιφανειών παραγωγή βερνικιών, χρωµάτων, µελάνης τυπογραφείου, στη σαπωνοποιία και στην παραγωγή καλλυντικών. Ιδιαίτερα σηµαντική εφαρµογή αποτελεί η χρήση του στην κάλυψη ενεργειακών αναγκών, ως καύσιµη ύλη βιοκαύσιµο, σε µηχανές εσωτερικής καύσης πετρελαιοκινητήρες. Μετά την έκθλιψη των σπόρων, για να παραχθεί προϊόν κατάλληλο για διατροφικούς σκοπούς, το παραλαµβανόµενο λάδι της ελαιοκράµβης πρέπει να υποστεί ορισµένες διαδικασίες, καθώς περιέχει ποικίλες ποσότητες ανεπιθύµητων ουσιών, που πρέπει να αποµακρυνθούν. Οι διεργασίες που κρίνονται απαραίτητες και γίνονται προκειµένου να παραχθεί εδώδιµο λάδι, είναι γνωστές ως διεργασίες εξευγενισµού και στα πλαίσια του πραγµατοποιούνται η εξουδετέρωση, η αποκοµµίωση, ο αποχρωµατισµός, η απόσµηση. Το χρώµα του ακατέργαστου λαδιού είναι σκούρο, ενώ του ραφιναρισµένου ανοιχτό κίτρινο. Για να είναι εδώδιµο το κραµβέλαιο πρέπει να µην περιέχει ή να περιέχει ένα πολύ µικρό ποσοστό σε εουρικό οξύ (έως 2%) και να έχει υποστεί πλήρη εξευγενισµό. Όταν το ακατέργαστο λάδι προορίζεται για ενεργειακούς και άλλους βιοµηχανικούς σκοπούς δεν χρειάζεται να εξευγενιστεί πλήρως. Όρος βιοµηχανικό κραµβέλαιο αναφέρεται σε έλαια που περιέχουν πάνω από 45% εουρικό οξύ.

73 73 2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. ιερεύνηση καλλιέργειας ελαιοκράµβης στη υτική Μακεδονία 2.1 Εισαγωγή Με την παρούσα εργασία επιχειρείται, η διερεύνηση της καλλιέργειας ποικιλιών και υβριδίων ελαιοκράµβης στην Περιφέρεια της υτικής Μακεδονίας, η µελέτη της προσαρµοστικότητας του φυτού στο περιβάλλον της καλλιέργειας, η αξιολόγηση των ποικιλιών και της ποσότητας και ποιότητας του παραγόµενου καρπού και τέλος ο εντοπισµός τυχόν προβληµάτων. Η υπολειµµατική βιοµάζα των καλλιεργειών θα µελετηθεί περεταίρω σε σύγκριση µε άλλα ενεργειακά φυτά που καλλιεργούνται στην Ελλάδα. Το βιοντίζελ που θα παραχθεί από το κραµβέλαιο του καρπού της καλλιέργειας, θα διερευνηθεί στη χρήση του σε µίγµατα ή αυτούσιο ως εναλλακτικό καύσιµο. Η προσπάθεια συντονίστηκε και υποστηρίχτηκε επιστηµονικά από την γεωπονική σχολή του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ). 2.2 οµή εργασίας Αρχικά παρουσιάζεται η διερεύνηση και αξιολόγηση των καλλιεργειών 8 ποικιλιών και 11 υβριδίων κατά την καλλιεργητική περίοδο σε δύο αγρούς στην Περιφερειακή Ενότητα Κοζάνης (Σχήµα 2.1) και Φλώρινας (Σχήµα 2.2). Στη συνέχεια παρουσιάζεται η καλλιέργεια που προκρίθηκε-προτάθηκε συνολικά σε 300 στρέµµατα σε πραγµατικές συνθήκες και υποστηρίχτηκε σε επίπεδο παραγωγού και τα αποτελέσµατά της αξιολογήθηκαν ως προς την απόδοση και την ποιότητα σε σπόρο και λάδι. Τέλος, παρουσιάζονται η ανάλυση και ο σχολιασµός των αποτελεσµάτων των πιλοτικών καλλιεργειών µαζί µε τα συµπεράσµατα και τις προτάσεις σχετικά µε την καλλιέργεια της ελαιοκράµβης. Σχήµα Περιφερειακή Eνότητα Κοζάνης, τοποθεσία αγρού πειραµατικών τετραγωνιδίων. (ΑΝΚΟ, 2014)

74 74 Πηγή : ΑΝΚΟ Σχήµα 2.2. Περιφερειακή Ενότητα Φλώρινας, τοποθεσία αγρού πειραµατικών τετραγωνιδίων. (ΑΝΚΟ 2014) 2.3 ΠΕΙΡΑΜΑ 1. Αξιολόγηση ποικιλιών - υβριδίων Σκοπός Έλεγχος αξιολόγηση της προσαρµοστικότητας, της παραγωγικότητας, και των αγρονοµικών χαρακτηριστικών όπως και της ποιότητας και ποσότητας του παραγόµενου σπόρου από ποικιλίες και υβρίδια ελαιοκράµβης. Για την αξιολόγηση επιλέχτηκαν 8 ποικιλίες και 11 υβρίδια και από τα αποτελέσµατά της θα προταθεί ένα υβρίδιο ή µια ποικιλία που θα έχει την καλύτερη απόδοση, για περαιτέρω καλλιέργεια σε πραγµατικές συνθήκες παραγωγού Υλικά και µέθοδοι Οι δεκαεννέα (19) ποικιλίες υβρίδια (Πίνακας 2.1) σπάρθηκαν σε δύο αγρούς στην Περιφερειακή Ενότητα Κοζάνης (Σχήµα 2.1) και Φλώρινας (Σχήµα 2.2) κατά την καλλιεργητική περίοδο Η καλλιέργεια έγινε σε ένα αγρό που είχε προηγηθεί καλλιέργεια σίτου (Πτολεµαΐδα, Π.Ε. Κοζάνης) και σε ένα αγρό που είχε προηγηθεί καλλιέργεια αραβοσίτου (Αµύνταιο, Π.Ε. Φλώρινας).

75 75 Πίνακας 2.1. Ποικιλίες και υβρίδια ελαιοκράµβης που αξιολογήθηκαν α/α Υβρίδια Ποικιλίες 1 Vectra Caracas 2 Tissot CaliforniumSAAT 3 Extra X Formula 46W09 5 Royal 45W04 6 Recital 46W10 7 Toccata Californium MONSANTO 8 X-9 FS W D01 11 Executive Η σπορά έγινε σε πειραµατικά τετραγωνίδια ( microplots ) διαστάσεων 5m Χ 2m. Η απόσταση του ενός πειραµατικού τετραγωνιδίου από το άλλο ήταν 1m. Η µια σειρά των 19 πειραµατικών τετραγωνιδίων από την άλλη απείχε 3m. Μεγάλη προσοχή δόθηκε ώστε να µην γειτνιάζουν ίδιες ποικιλίες-υβρίδια µεταξύ τους (Σχήµα 2.1.3). Η σπορά κάθε ποικιλίας υβριδίου επαναλήφθηκε 4 φορές και η καλλιέργειες ήταν ξηρικές. Η σπορά έγινε στο διάστηµα Σεπτεµβρίου Η απόσταση µεταξύ των γραµµών σποράς ήταν 25 cm. ενώ αυτή επί των γραµµών 10 cm. Το βάθος σποράς ήταν 2cm. Πριν από τη σπορά έγινε καλή προεργασία εδάφους, ψεκάστηκαν οι περιβάλλοντες χώροι µε το ζιζανιοκτόνο glyphosate 36SL για να είναι απαλλαγµένοι από ζιζάνια, ενώ στο έδαφος των πειραµατικών τετραγωνιδίων ενσωµατώθηκε το ζιζανιοκτόνο Trifluralin. Η βασική λίπανση έγινε µε λίπασµα Μετά την σπορά ακολούθησε κυλίνδρισµα µε σκοπό την καλύτερη επαφή του σπόρου µε το έδαφος. Αρχές Μάρτιου εφαρµόστηκε συµπληρωµατική επιφανειακή λίπανση µε νιτρική αµµωνία 20 kg/στρέµµα. εν εφαρµόστηκαν ψεκασµοί κατά εντοµολογικών ή µυκητολογικών παθήσεων για να µελετηθεί η συµπεριφορά των διαφόρων ποικιλιών υβριδίων σε διάφορους µύκητες και έντοµα. Από τους µύκητες εκείνο που δηµιουργεί µεγάλο πρόβληµα στην Ευρώπη, όπου η καλλιέργεια της ελαιοκράµβης είναι αρκετά διαδεδοµένη, είναι ο µύκητας εδάφους Blackleg. Στην περιοχή µας δεν παρατηρήθηκε. Αποφύγαµε τους ψεκασµούς επίσης και για το λόγο, να µην επηρεασθούν οι πληθυσµοί των ωφέλιµων εντόµων. Το ph του εδάφους στους αγρούς Πτολεµαΐδας και Αµύνταιου ήταν ελαφρά αλκαλικό (7,3 και 7,4 αντίστοιχα) ενώ η περιεκτικότητα σε οργανικές ουσίες 3,0% και 3,6%, αντίστοιχα.

76 76 Επειδή τα πειραµατικά τετραγωνίδια (Σχήµα 2.3) ήταν µικρής έκτασης (5m x 2m) η συγκοµιδή του σπόρου έγινε χειρονακτικά. Η ηµεροµηνία ωρίµανσης των σπόρων των διαφόρων ποικιλιών υβριδίων ήταν διαφορετική. Η συγκοµιδή άρχισε στις 12 Ιουλίου 2007 και τελείωσε στις 12 Αυγούστου m 3m 1m 2m 19 microplots Σχήµα 2.3. Σχηµατική παράσταση τετραγωνιδίων καλλιέργειας

77 Αποτελέσµατα και σχολιασµός Κλιµατικά δεδοµένα Στα σχήµατα 2.4 και 2.5 που ακολουθούν παρατίθενται οι µέσες µηνιαίες θερµοκρασίες κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας στην Πτολεµαΐδα και το Αµύνταιο καθώς και οι µέσες µηνιαίες τιµές βροχόπτωσης (Σχήµα 2.6, 2.7) ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑ θερµοκρασίες σε ο C ΑΥΓ ΣΕΠΤ ΟΚΤ ΝΟΕΜ ΔΕΚ ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ μέγιστη ελάχιστη μέση µήνες Σχήµα 2.4. Πτολεµαΐδα µέση µηνιαία θερµοκρασία (Πηγή: ΕΜΥ) ΦΛΩΡΙΝΑ θερµοκρασίες σε ο C ΑΥΓ ΣΕΠΤ ΟΚΤ ΝΟΕΜ ΔΕΚ ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ μέγιστη ελάχιστη μέση µήνες Σχήµα 2.5. Αµύνταιο(Φλώρινα) µέση µηνιαία θερµοκρασία (Πηγή: ΕΜΥ) Οι µέσες θερµοκρασίες κατά το διάστηµα του φυτρώµατος και δηµιουργίας της ροζέτας, ευνόησαν την ανάπτυξη του φυτού και σε συνδυασµό µε τις αρκετές βροχοπτώσεις του Οκτωβρίου είχαµε γενικά ένα κανονικό φύτρωµα µε ελάχιστα κενά στις γραµµές.

78 78 Κατά την διάρκεια του χειµώνα και τους µήνες εκέµβριο (2.8 µέχρι C), Ιανουάριο (5 µέχρι -7,1 0 C) και Φεβρουάριο (6 µέχρι -8,2 0 C) είχαµε παγετό και οι ελάχιστες θερµοκρασίες πλησίασαν τους C. Πρέπει να αναφερθεί ότι θερµοκρασίες που πλησιάζουν τους C κατά την διάρκεια του χειµώνα δεν είναι σπάνιο φαινόµενο για την περιοχή. Την άνοιξη η βλάστηση ήταν πλούσια και πυκνή µε ελάχιστες απώλειες φυτών από τις χαµηλές θερµοκρασίες του χειµώνα.. Οι βροχοπτώσεις κατά τη διάρκεια τις ανάπτυξης των φυτών ήταν ικανοποιητικές: Μάρτιος 42,8 mm, Απρίλιος 20,4 mm, Μάιος 40,5 mm και Ιούνιος 50,4 mm. Κατά τον Ιούλιο δεν είχεσχεδόν καθόλου βροχή (Σχήµα 2.6 και 2.7) ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑ ΥΨΟΣ ΒΡΟΧΗΣ σε χιλιοστά µήνες Πηγή: ΕΜΥ Σχήµα 2.6. Πτολεµαΐδα µέση µηνιαία βροχόπτωση ΥΨΟΣ ΒΡΟΧΗΣ σε χιλιοστά ΦΛΩΡΙΝΑ µήνες Πηγή: ΕΜΥ Σχήµα 2.7. Αµύνταιο(Φλώρινα) µέση µηνιαία βροχόπτωση

79 Απόδοση σε σπόρο Επειδή τα πειραµατικά τετραγωνίδια ήταν µικρής έκτασης και η µηχανοποιηµένη συλλογή ήταν αδύνατη, η συγκοµιδή έγινε χειρωνακτικά, µε θερισµό των ταξικαρπιών και στη συνέχεια αποχωρισµό των κεράτων, σύνθλιψη, λίχνισµα και διαχωρισµό του σπόρου. Η ηµεροµηνία ωρίµανσης των σπόρων των διαφόρων ποικιλιών-υβριδίων ήταν διαφορετική. Η συγκοµιδή άρχισε 15 Ιουλίου 2007 και τελείωσε 12 Αυγούστου Πίνακας 2.2. Aπόδοση σε σπόρο (µέσος όρος) των διαφόρων ποικιλιών υβριδίων σε Πτολεµαΐδα, Αµύνταιο α/α Ποικιλία/Υβρίδιο Απόδοση σε σπόρο Kg/στρέμμα 1 Formula (υβρίδιο) Vectra (υβρίδιο) Royal (υβρίδιο) Exekutive (υβρίδιο) Recital (υβρίδιο) Tissot (υβρίδιο) D01 (υβρίδιο) Extra (υβρίδιο) X-9 (υβρίδιο) W31 (υβρίδιο) Toccata (υβρίδιο) Californium Monsado (ποικιλία) Californium Saat (ποικιλία) W10 (ποικιλία) X-106 (ποικιλία) Caracas (ποικιλία) FS10 (ποικιλία) W10 (ποικιλία) W09 (ποικιλία) 142 Μετά την εκτέλεση του πειράµατος αξιολογήθηκαν τα δεδοµένα και τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.2. Είναι ο µέσος όρος των τεσσάρων επαναλήψεων σε κάθε αγρό ανά ποικιλία και υβρίδιο από τους δύο αγρούς σε Πτολεµαΐδα και Αµύνταιο. εν παρουσιάστηκαν αξιοσηµείωτες διαφορές ανά τετραγωνίδιο. Οι αποδόσεις σε σπόρο παρουσιάζονται µε αναγωγή σε Kg/στρέµµα. Παρατηρούµε ότι γενικά τα υβρίδια παρουσίασαν µεγαλύτερες αποδόσεις ποικιλίες και σε ορισµένες περιπτώσεις η απόδοση έφτασε και στο διπλάσιο. σε σχέση µε τις Σε πειραµατικές καλλιέργειες σε τετραγωνίδια που έγιναν στη Λάρισα (Γιάνουλη ) µετρήθηκαν αποδόσεις kg/στρ και δεν µπορούν να αναγνωριστούν σαν αντιπροσωπευτικές

80 80 (Γέµπτος 2007). Σε άλλη καλλιέργεια στην Κεντρική Μακεδονία (Γάκη 2011) παρουσιάστηκαν αποδόσεις κατά µέσο όρο µε 174 kg/στρ (από 150 µέχρι 325 kg/στρ). Επίσης έγιναν πειραµατικές καλλιέργειες µε αποδόσεις 447 kg/στρ το 2006 και 217 kg/στρ το2007 (Παπαντωνίου 2011). Στην υτ. Ελλάδα πειραµατικές καλλιέργειες (Leneti et al 2010) απέδωσαν 486 και 540 kg/στρ. Γενικά τα υβρίδια παρουσίασαν καλύτερες αποδόσεις. 2.4 ΠΕΙΡΑΜΑ 2. Πιλοτικές καλλιέργειες ελαιοκράµβης Σκοπός Βασικός στόχος της εγκατάστασης των πιλοτικών καλλιεργειών ελαιοκράµβης ήταν να µελετηθεί σε επίπεδο παραγωγού η προσαρµοστικότητα και η απόδοση σε σπόρο και λάδι της καλλιέργειας και παράλληλα να εξοικειωθούν οι τοπικοί αγρότες µε την τεχνική της καλλιέργειας της ελαιοκράµβης. ηλαδή να παρατηρήσουν την µορφολογία του σπόρου, να µάθουν τις καλλιεργητικές ιδιαιτερότητες και τα προβλήµατα και να γίνει κατανοητή η σπουδαιότητα της επιλογής του χρόνου της σποράς ειδικά για τη φθινοπωρινή ελαιοκράµβη Υλικά και µέθοδοι Επιλογή περιοχών Στις περιφερειακές ενότητες Κοζάνης και Φλώρινας στην Περιφέρεια της υτικής Μακεδονίας εγκαταστήσαµε πιλοτικές καλλιέργειες ελαιοκράµβης, συνολικά σε έκταση 300 στρεµµάτων και σε συνθήκες ελλιπούς άρδευσης (ξηρικές συνθήκες). Η επιλογή των καλλιεργητών έγινε µε βάση το ενδιαφέρον, το τόπο εγκατάστασης και την ηλικία τους. Στην επιλογή των αγρών έγινε προσπάθεια να βρεθούν και να καλλιεργηθούν αντιπροσωπευτικοί αγροί µε διαφορετικά χαρακτηριστικά, διασπαρµένοι χωροταξικά. Πίνακας 2.3 και Σχήµα 2.8, 2.9. Πίνακας 2.3. Περιοχές εγκατάστασης πιλοτικών καλλιεργειών Περιοχές εγκατάστασης πιλοτικών καλλιεργειών α/α Περιφερειακή Ενότητα Κοζάνης Περιοχή Έκταση (στρ.) Περιφερειακή Ενότητα Φλώρινας Περιοχή 1 Εορδαία, ΔΔ Πτολεμαΐδας 20 Αμύνταιο, ΔΔ Βαλτονέρου 25 2 Εορδαία, ΔΔ Πτολεμαΐδας 20 Αμύνταιο, ΔΔ Φανού 20 3 Εορδαία, ΔΔ Γαλάτειας 20 Αμύνταιο, ΔΔ Φιλώτα 20 4 Εορδαία, ΔΔ Άρδασσας 15 Αμύνταιο,ΔΔ Λακκιάς 20 5 Εορδαία, ΔΔ Ανατολικού 15 Φλώρινα, ΔΔ Αρμενοχωρίου 15 6 Κοζάνη, ΔΔ Αιανής 15 Φλώρινα, ΔΔ Βεύης 20 7 Κοζάνη, ΔΔ Δρεπάνου 15 Φλώρινα, ΔΔ Μελίτης 5 8 Κοζάνη, ΔΔ Σιδερών 5 Φλώρινα, ΔΔ Νέου Καυκάσου 20 9 Κοζάνη, ΔΔ Λιβερών Κοζάνη, ΔΔ Καπνοχωρίου 15 Έκταση (στρ.)

81 Σχήµα 2.8. Περιοχές εγκατάστασης πιλοτικών καλλιεργειών Π.Ε. Κοζάνης (ΑΝΚΟ 2014) Σχήµα 2.9. Περιοχές εγκατάστασης πιλοτικών καλλιεργειών Π.Ε. Φλώρινας ( ΑΝΚΟ 2014)

82 Επιλογή ποικιλιών Σε όλες τις πιλοτικές καλλιέργειες χρησιµοποιήθηκε το υβρίδιο Formula, γιατί από την προηγούµενη καλλιέργεια αποδείχτηκε το πλέον παραγωγικό για την περιοχή Προετοιµασία σποροκλίνης Η προετοιµασία του αγρού έγινε µε τον εξοπλισµό που διέθεταν οι καλλιεργητές και µε τις συνήθεις πρακτικές της περιοχής, δηλαδή ελαφρύ φθινοπωρινό όργωµα, σβάρνα και καλλιεργητή Σπορά Λίπανση Ο χρόνος σποράς κυµάνθηκε από 15 Σεπτεµβρίου µέχρι αρχές Οκτωβρίου (Εικόνα 2.1, 2.3). Σε δύο περιπτώσεις καθυστέρησε η σπορά και έγινε τέλος Νοεµβρίου. Χρησιµοποιήθηκαν πνευµατικές σπαρτικές µηχανές µε χρήση δίσκου για πολύ µικρούς σπόρους (δίσκος µε οπές1,1 mm, τοµάτας), η ποσότητα σπόρου ( Εικόνα 2.2) ήταν σε γενικές γραµµές 400 g/στρέµµα (βάρος σπόρου 6g/1000 σπόροι), βάθος σποράς 2 cm. Πριν την σπορά έγινε χρήση ζιζανιοκτόνου Trifluralin (200 g) και κατά την διάρκεια της σποράς έγινε ελαφριά λίπανση µε την προσθήκη θρεπτικών στοιχείων Ν,Ρ,Κ σε αναλογία 4:2:1 και στις αρχές Μαρτίου έγινε συµπληρωµατική επιφανειακή αζωτούχος λίπανση. Εικόνα 2.1. Σπορά

83 83 Εικόνα 2.2. Σπορά ( λεπτοµέρεια σπαρτικής µηχανής) Εικόνα 2.3. Σπορά

84 Αποτελέσµατα και συζήτηση Κλιµατικά δεδοµένα Στα σχήµατα που ακολουθούν παρουσιάζοντα κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας οι µέσες µηνιαίες θερµοκρασίες στην Πτολεµαΐδα (Σχήµα 2.10) καθώς και στη Φλώρινα (Σχήµα 2.11) και στη συνέχεια ακλουθούν η µέση µηνιαία βροχόπτωση στην Πτολεµαΐδα (Σχήµα 2.12) και στη Φλώρινα (Σχήµα 2.13) ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑ θερµοκρασίες σε ο C μέγιστη ελάχιστη μέση µήνες Σχήµα Πτολεµαΐδα µέση µηνιαία θερµοκρασία (Πηγή: ΕΜΥ) θερµοκρασίες σε ο C ΦΛΩΡΙΝΑ μέγιστη ελάχιστη μέση µήνες Σχήµα Φλώρινα, µέση µηνιαία θερµοκρασία (Πηγή: ΕΜΥ)

85 85 Από πλευράς θερµοκρασίας είχαµε έναν ήπιο Οκτώβριο και Νοέµβριο και σε συνδυασµό µε τις πολλές βροχές 88,8mm και 61mm για Πτολεµαΐδα και 101,4mm και 70mm για Φλώρινα, το φύτρωµα είχε επιτυχία (Εικόνα 2.4). Εντοπίστηκαν ορισµένες αστοχίες σε µέρη αγρών όπου λίµναζαν νερά βροχοπτώσεων και δεν είχαν απορροφηθεί. Τα φυτά δηµιούργησαν τη ροζέτα και ήταν προετοιµασµένα και την αντιµετώπιση των χαµηλών θερµοκρασιών του εκεµβρίου, Πτολεµαΐδα -15,1 ο C στις 16/12/2007 και -8,0 0 C στις 4/1/2008 και -9,4 0 C στις 18/2/2008. Για τη Φλώρινα -12,5 0 C στις 23/12/2007 και -9,3 0 C στις 4/1/2015 και -11,5 0 C στις 18/2/2008. Οι χαµηλές θερµοκρασίες κατά τη διάρκεια του χειµώνα είναι συνηθισµένες για την περιοχή της υτ. Μακεδονίας. Σε δύο αγρούς (Π.Ε. Κοζάνης,.. Σιδερών 5 στρ. και Π.Ε. Φλώρινας,.. Μελίτης 5 στρ.) όπου η σπορά έγινε πολύ αργά για τις συνθήκες της υτικής Μακεδονίας (15-20 Νοεµβρίου) παρατηρήθηκε µια πολύ µεγάλη καταστροφή των νεαρών φυτών. Πρέπει να αναφερθεί ότι η σπορά έγινε µελετηµένα καθυστερηµένα για να λειτουργήσει στους αγρότες εκπαιδευτικά και να αντιληφθούν προσωπικά τη σπουδαιότητα του χρόνου σποράς. Στους ανωτέρω δύο αγρούς την άνοιξη έγινε καταστροφή των υπολειπόµενων φυτών και νέα καλλιέργεια µε εαρινή ποικιλία. Εικόνα Νεαρά φυτά Ο ήπιος Μάρτιος και Απρίλιος σε συνδυασµό µε τις βροχοπτώσεις (πιο ικανοποιητικές στη Φλώρινα, 41,2 mm και 44,4 mm αντίστοιχα ) βοήθησαν σε µια καλή ανθοφορία και καρποδεσία (Εικόνες 2.5, 2.6, 2.7, 2.8). Γενικά οι θερµοκρασίες πέρα από τα ακραία του εκεµβρίου και Ιανουαρίου, που είναι συνήθη για την περιοχή, κυµάνθηκαν σε καλά για την καλλιέργεια επίπεδα. Οι βροχοπτώσεις της χρονιάς, από Αυγούστου 2007 µέχρι Ιουλίου 2008 ήταν στα 390 mm για Πτολεµαΐδα (σχήµα 2.12) και 419 mm για Φλώρινα (Σχήµα 2.13)(βρίσκονται στα συνήθη πλαίσια) ευνόησαν την καλλιέργεια.

86 86 ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑ ΥΨΟΣ ΒΡΟΧΗΣ σε χιλιοστά µήνες Σχήµα Πτολεµαΐδα, µέση µηνιαία βροχόπτωση ( ΕΜΥ) ΦΛΩΡΙΝΑ ΥΨΟΣ ΒΡΟΧΗΣ σε χιλιοστά µήνες Σχήµα Φλώρινα, µέση µηνιαία βροχόπτωση (ΕΜΥ)

87 87 Εικόνα 2.5. Νεαρά φυτά Εικόνα 2.6. Φυτά στην ανθοφορία

88 88 Εικόνα 2.7. Φυτά στην ανθοφορία Εικόνα 2.8. Φυτά στην καρποδεσία

89 Αποδόσεις σε σπόρο Πίνακας 2.4. Απόδοση, περιεκτικότητα σε λάδι και υγρασία του σπόρου. α/α Τοποθεσία Απόδοση καρπού Kg/στρ. 1 Π Ε Υγρασία % Εορδαία, ΔΔ Πτολεμαΐδας 290 9, Εορδαία, ΔΔ Πτολεμαΐδας ,1 3 Εορδαία, ΔΔ Γαλάτειας , Κ Ο Ζ Εορδαία, ΔΔ Άρδασσας Εορδαία, ΔΔ Ανατολικού Κοζάνη, ΔΔ Αιανής , ,4 7 Α Κοζάνη, ΔΔ Δρεπάνου ,2 8 Ν Κοζάνη, ΔΔ Σιδερών Η Κοζάνη, ΔΔ Λιβερών ,8 Σ 10 Κοζάνη, ΔΔ Καπνοχωρίου 175 9,0 41,1 11 Π Αμύνταιο, ΔΔ Βαλτονέρου ,4 12 Ε Αμύνταιο, ΔΔ Φανού ,5 40,3 13 Αμύνταιο, ΔΔ Φιλώτα , Φ Λ Ω ΡΙ Αμύνταιο,ΔΔ Λακκιάς Φλώρινα, ΔΔ Αρμενοχωρίου Φλώρινα, ΔΔ Βεύης Φλώρινα, ΔΔ Μελίτης , ,6-18 Ν Α Σ Φλώρινα, ΔΔ Νέου Καυκάσου 170 9, ΜΤ: Μέση τιµή Περιεκτικότητα σε λάδι % ΜΤ 210 ΜΤ 9.5 ΜΤ 41,0 Η συγκοµιδή έγινε µέσα Ιουλίου µε αρχές Αυγούστου (Εικόνα 2.9, 2.10, 2.11). Χρειάστηκε περισσότερος χρόνος, γιατί οι αγροί βρισκότανε σε διαφορετικό περιβάλλον µε ιδιάζουσα µικροκλίµατα (κάµπος, γειτνίαση µε λίµνη ή ρυάκι κλπ) και µεγάλες αποστάσεις µεταξύ τους. Η ελάχιστη βροχόπτωση του Ιουλίου και η ξηρασία του Αυγούστου βοήθησαν αισθητά. Υπολογίζεται αυθαίρετα ότι ένα ποσοστό 2-5% χάθηκε κατά το θερισµό, αν και έγινε προσπάθεια αυτός να γίνει τα ξηµερώµατα και τις πρώτες πρωινές ώρες, όπου υπάρχει µια σχετική υγρασία. Από τον πίνακα 2.4 παρατηρούµε ότι η µέση τιµή απόδοσης σε σπόρο από τις καλλιέργειες στη υτική Μακεδονία βρίσκεται στα 210 kg/στρ και κρίνεται ικανοποιητική. Από δεδοµένα συµβολαιακής γεωργίας της εταιρείας ΦΥΤΟΕΝΕΡΓΕΙΑ στην περιοχή των Σερρών (Πίνακας 1.18) οι αποδόσεις βρίσκονται σε παρόµοια επίπεδα. Από καλλιέργειες σε όλη την Ελλάδα (Χρήστου 2014) έχουµε αποδόσεις 250 kg/στρ, η Αλεξοπούλου (Αλεξοπούλου 2013) αναφέρει αποδόσεις 254 kg/στρ και περιεκτικότητα σε λάδι 39-44,1%. Σε σχέση µε το ευρωπαϊκό επίπεδο οι αποδόσεις υστερούν (Πίνακας 1.16). Αναφέρονται αποδόσεις 395 kg/στρ (BBE 2013) και 370 kg/στρ (Faraji et al 2009).

90 90 Εικόνα 2.9. Αλωνισµός Εικόνα Αγρός πριν τον αλωνισµό Εικόνα Καρπός ελαιοκράµβης

91 Συµπεράσµατα Η καλλιέργεια της χειµερινής ελαιοκράµβης παρουσιάζει καλή προσαρµοστικότητα εδαφολογικές και κλιµατολογικές συνθήκες της υτικής Μακεδονίας. στις Είναι γενικά µια εύκολη καλλιέργεια χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις. Η σπορά πρέπει να γίνεται πρώιµη (Σεπτέµβριου) ώστε το ριζικό σύστηµα να µπορέσει να αναπτυχθεί στο σωστό βάθος και να δηµιουργηθεί η ροζέτα για να µπορέσει το φυτό να προστατευθεί από τους παγετούς. Με την ιδιαιτερότητα της περιοχής πρέπει να επιλεχθούν προσεκτικά οι κατάλληλες ποικιλίες - υβρίδια που να αντέχουν τις ιδιαίτερα χαµηλές θερµοκρασίες του χειµώνα (µέχρι C). Η προετοιµασία του αγρού πρέπει να γίνει σχολαστικά γιατί ο σπόρος της ελαιοκράµβης είναι πολύ µικρός. Χρειάζεται προσπαρική προφυτρωτική ζιζανιοκτονία, το φυτό στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του δεν ανταγωνίζεται τα ζιζάνια. εν είναι απαραίτητη η ανοιξιάτικη ζιζανιοκτονία. Οι αλωνιστικές του σιταριού, µε τις πρέπουσες ρυθµίσεις είναι κατάλληλες για τη συγκοµιδή του σπόρου της ελαιοκράµβης. Η συγκοµιδή να γίνεται τις πρώτες πρωινές ώρες, όταν υπάρχει µια σχετική υγρασία, µικρότερη απώλεια σπόρου. Θα πρέπει να αναλογισθούµε ότι η καλλιέργεια των 300 συνολικά στρεµµάτων έγινε µε τη φιλοσοφία της γενίκευσης. Είναι σχεδόν σίγουρο ότι µια καλλιέργεια που θα λάβει σοβαρά υπόψη τις διαφορετικές απαιτήσεις του κάθε αγρού θα αυξήσει σοβαρά την απόδοση σε σπόρο. εν παρουσιάστηκε προσβολή από εχθρό και παθογόνο. Η ελαιοκράµβη µπορεί να καλλιεργηθεί σε λιγότερο γόνιµα εδάφη και να αποδώσει ικανοποιητικά. Από την εµπειρία της καλλιέργειας διαπιστώθηκε ότι υπάρχει µια ισχυρή συνήθεια πολλών αγροτών να προσκολλώνται στις παραδοσιακές καλλιέργειες και µε µεγάλη δυσκολία προσαρµόζονται στις ανάγκες της αγοράς Προτάσεις Απαιτείται η συνέχιση της έρευνας µε στόχο την απόκτηση µεγαλύτερης τεχνογνωσίας σχετικά µε την καλλιέργεια. Επίσης, απαιτείται η σε βάθος χρόνου εξέταση ποικιλιών υβριδίων µε µε ιδιαίτερη αντοχή στο παγετό σε συνδυασµό µε τις αποδόσεις. Για την προώθηση και καθετοποίηση της καλλιέργειας είναι σηµαντική η ενίσχυση της συµβολαιακής καλλιέργειας και η δηµιουργία οµάδων παραγωγών. Η αποδοχή της καλλιέργειας της ελαιοκράµβης από τους παραγωγούς και η καθιέρωσή της θα µπορούσε να γίνει µέσω της ένταξής της σε ένα πρόγραµµα αµειψισποράς. ιερεύνηση του δυναµικού και άλλων ενεργειακών καλλιεργειών και ιδιαίτερα αυτών ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις των βιοκαυσίµων δεύτερης και τρίτης γενιάς. που Προώθηση των πιλοτικών καλλιεργειών ενεργειακών φυτών σε υποβαθµισµένες περιοχές του Λιγνιτικού Κέντρου υτικής Μακεδονίας.

92 92 3 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - ιερεύνηση υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών για την παραγωγή ενέργειας 3.1 Εισαγωγή Το θέµα της εργασίας είναι η αξιολόγηση των υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών (βαµβάκι, ηλίανθος, σόγια) ως στερεά βιοκαύσιµα για την παραγωγή ενέργειας σε σχέση µε την ελαιοκράµβη. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου πραγµατοποιήθηκαν από το Εργαστήριο Τεχνολογίας Χηµικών Εγκαταστάσεων (ΕΤΧΕ) του Αριστοτέλειου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) πειραµατικές µετρήσεις σε αντιδραστήρες ταχείας πυρόλυσης και σε αεριοποιητές σταθερής κλίνης, ώστε να διερευνηθεί η επίδραση της θερµοκρασίας στην ποιότητα του παραγόµενου αερίου. Η επιλογή για τη µελέτη των συγκεκριµένων ενεργειακών καλλιεργειών βασίστηκε στο δεδοµένο ότι η καλλιέργεια των φυτών του ηλίανθου και του βαµβακιού, ήδη αποτελούν βασικές καλλιέργειες στην Ελλάδα, καθώς µέχρι σήµερα καλλιεργούνται σχεδόν αποκλειστικά µε σκοπό την εξαγωγή βαµβακιού και φυτικού ελαίου διατροφής αντίστοιχα. Η ελαιοκράµβη, από την άλλη, αποτελεί ένα από τα πιο πλούσια σε έλαια φυτό και όπως είδαµε στο προηγούµενο κεφάλαιο και παρουσιάζει καλή προσαρµοστικότητα στις κλιµατολογικές και εδαφολογικές συνθήκες της περιοχής της υτικής Μακεδονίας καθώς έχει την δυνατότητα να αξιοποιεί και λιγότερο γόνιµα εδάφη. Μια εντατική και µαζική καλλιέργειά της, αναµένεται να προσφέρει µια εναλλακτική λύση στους γεωργούς. Τα υπολείµµατα ενεργειακών/γεωργικών καλλιεργειών (κλαδιά, φύλλα, κουκούτσια, κοτσάνια, κλαδέµατα, άχυρα κτλ) συσσωρεύονται επί ετήσιας βάσης και πολύ µεγάλες ποσότητες ή καταστρέφονται, αφήνοντας ανεκµετάλλευτο το ενεργειακό δυναµικό τους. Μόνο ένα µικρό ποσοστό αυτών αξιοποιείται, παγκοσµίως, για παραγωγή ενέργειας και κυρίως µέσω της καύσης και η έρευνα επεκτείνεται και σε τοµείς όπως η σύνθετη καύση µε ζωικά απορρίµµατα ή άνθρακα (Nieminen 1998), καθώς και η αναερόβια ζύµωση και η κοµποστοποίηση. Η σύνθετη καύση και αεριοποίηση άνθρακα και αγροτικών απορριµµάτων συνεισφέρει στην σταθεροποίηση της ετήσιας διαθεσιµότητα τους, µειώνει το κόστος τους, και να δίνει καλύτερες αποδόσεις. Μερικές φορές η βιοµάζα από µόνη της είναι φθηνή (ή ακόµα προσφέρεται και δωρεάν) και δεν εξαρτάται από τις πιέσεις της αγοράς σε ποσότητες και τιµές. Εκτός όµως από τα παραπάνω πλεονεκτήµατα που προσφέρει η χρησιµοποίηση της υπολειµµατικής βιοµάζας, υπάρχουν και κάποια µειονεκτήµατα/δυσκολίες στην διαχείριση της. Αυτά έχουν να κάνουν µε τους µεγάλους όγκους προς αποθήκευση και διαχείριση, τη συγκοµιδή και µεταφορά από ηπειρωτικές περιοχές και νησιά, το υψηλό περιεχόµενο υγρασίας που µειώνει σηµαντικά το ενεργειακό περιεχόµενο, τον εποχιακό χαρακτήρα της παραγωγής και τη µεταβλητή ποιότητα ακόµα και για δείγµατα της ίδιας παρτίδας. 3.2 οµή εργασίας Αρχικά περιγράφονται αναλυτικά τόσο οι πειραµατικές διατάξεις όσο και η διαδικασία των πειραµατικών µετρήσεων. Στη συνέχεια, προσδιορίζονται οι φυσικοχηµικές ιδιότητες των υπολειµµάτων των ενεργειακών καλλιεργειών αρχίζοντας µε τη στοιχειακή ανάλυση µε τη µέθοδο LECO-ASDM-D 5291 και τη θερµοστατική ανάλυση TGA. Ακολουθoύν πειραµατικές µετρήσεις θερµοχηµικής µετατροπής (πυρόλυση, αεριοποίηση σταθερής κλίνης) και στη συνέχεια γίνεται ανάλυση και σχολιασµός των αποτελεσµάτων των πειραµατικών µετρήσεων. Τέλος µαζί µε τα

93 93 συµπεράσµατα της έρευνας παρουσιάζονται και οι προτάσεις για περαιτέρω ενέργειες στο αντικείµενο αυτό. 3.3 Προσδιορισµός φυσικοχηµικών ιδιοτήτων υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Ο χαρακτηρισµός των πρώτων υλών βιοµάζας (υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών) στην παρούσα µελέτη περιλαµβάνει τα παρακάτω τρία είδη αναλύσεων που πραγµατοποιήθηκαν στα Εργαστήρια Τεχνολογίας Χηµικών Εγκαταστάσεων ΑΠΘ και Εργαστήριο Γενικής Χηµικής Τεχνολογίας Στοιχειακή Ανάλυση µε τη µέθοδο LECO - ASDM-D 5291, Προσδιορισµός Θερµογόνου ύναµης µε τη µέθοδο ASDM-D Η στοιχειακή ανάλυση πραγµατοποιήθηκε σε αναλυτή CHN-LECO 800 και περιλάµβανε την καύση σε φούρνο, µέσα στον οποίο τοποθετούνταν ο αντιδραστήρας. Στον Πίνακα 3.1, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα της στοιχειακής ανάλυσης των 4 υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών που επιλέχθηκαν προς µελέτη. Για τον προσδιορισµό της θερµογόνου δύναµης χρησιµοποιήθηκε θερµιδόµετρο PAAR, στο οποίο έγινε η καύση του δείγµατος µε καθαρό οξυγόνο. Τα αποτελέσµατα των αναλύσεων δίνονται στον Πίνακα 3.1. Πίνακας 3.1.Στοιχειακή ανάλυση υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Υπόλειμμα Ελαιοκράμβη Σόγια Ηλίανθος Βαμβάκι Στοιχειακή ανάλυση (κ.β. %, επί ξηρού) C 44,52 43,49 42,60 44,29 H 5,53 5,6 5,47 5,57 O* 49,37 50,6 51,74 49,4 N 0,58 0,35 0,19 0,74 H.H.V (Kcal/kg) 5553, , , ,62 L.H.V (Kcal/kg) 5269, , , ,8 * Από διαφορά

94 94 Οι παραπάνω αναλύσεις αποτέλεσαν τη βάση για µια πρώτη εκτίµηση της καταλληλότητας των πρώτων υλών που µελετήθηκαν µέσω των θερµοχηµικών διεργασιών µετατροπής της βιοµάζας. Η στοιχειακή ανάλυση των υπολειµµάτων των τεσσάρων ενεργειακών καλλιεργειών (ελαιοκράµβη, σόγια, ηλίανθος, βαµβάκι) έδειξε ότι αυτές γενικά δε διαφέρουν σηµαντικά στην περιεκτικότητα τους σε C, Ο, Η και Ν (% κβ). Το στέλεχος της σόγιας έχει το υψηλότερο θερµικό περιεχόµενο σε σχέση µε τα άλλα (H.H.V= 6.125,79 Kcal/kg), επίσης παρουσιάζει και τη µικρότερη απόκλιση µεταξύ µέγιστου και ελάχιστου θερµικού περιεχοµένου (143,03Kcal/kg). Ακολουθεί η ελαιοκράµβη (44,52% C και H.H.V.= 5.553,31 Kcal/kg ) και µε ελάχιστη διαφορά το βαµβάκι (44,29% C και H.H.V.= 5.547,62 Kcal/kg ). Έπεται ο ηλίανθος µε 42,60% C και H.H.V.=5375,46 Kcal/kg. Και τα τέσσερα υπολείµµατα, ως είδη βιοµάζας, είναι γνωστό πως περιέχουν επίσης χαµηλά ποσοστά κ.β. % σε S, N σε σχέση µε τα συµβατικά ορυκτά καύσιµα, µειώνοντας έτσι το δυναµικό σχηµατισµού SO X, NO X (Brigwater 2003). Ο ηλίανθος παρουσίασε τη µικρότερη περιεκτικότητα σε Ν (0,19%) ακολουθούµενος από τη σόγια (0,35%) και την ελαιοκράµβη (0,58%). Τέλος το βαµβάκι παρουσίασε την υψηλότερη περιεκτικότητα (0,74%) Μέθοδος Θερµοσταθµικής Ανάλυσης-TGA Για τη θερµοσταθµική ανάλυση χρησιµοποιήθηκε όργανο τύπου ΤΑ Instruments 2960, στο οποίο το δείγµα θερµάνθηκε παρουσία αέρα στις επιθυµητές θερµοκρασίες. Οι συνθήκες που επιλέχτηκαν για τη µελέτη της συµπεριφοράς των προς ανάλυση δειγµάτων µε την παραπάνω µέθοδο ήταν οι εξής: αρχική θερµοκρασία 30 o C, αύξηση της θερµοκρασίας µε ρυθµό 10 o C/min µέχρι τους 100 o C, παραµονή στους 100 o C για 20 min, αύξηση της θερµοκρασίας µε ρυθµό 20 o C/min µέχρι τους 600 o C, παραµονή στους 600 o C για 20 min, αύξηση της θερµοκρασίας µε ρυθµό 20 o C/min µέχρι τους 900 o C και παραµονή για τον ίδιο χρόνο. Πίνακας 3.2.Ποιοτική ανάλυση υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Υπόλειμμα Ελαιοκράμβη Σόγια Ηλίανθος Βαμβάκι Ποιοτική ανάλυση (κ.β. %) Υγρασία (%κ.β.) 2,01 2,24 1,68 2,65 Τέφρα (%κ.β.) 3,87 3,93 5,08 3,1 Πτητικά (%.κ.β.) 91,46 90,74 88,52 91,58 Σταθερός άνθρακας(%.κ.β.) 2,66 3,09 4,72 2,67 Από την µελέτη του Πίνακα 3.2 φαίνεται πως το ποσοστό υγρασίας εµφανίζεται ιδιαίτερα χαµηλό και µε µικρές διαφορές (1,68%-2,65% κ.β.). Μικρότερο ποσοστό παρουσιάζει ο ηλίανθος (1,68%) ακολουθούµενος από την ελαιοκράµβη (2,01%), τη σόγια (2,24%) και το βαµβάκι (2,65%). H τέφρα γενικά βρίσκεται σε χαµηλά επίπεδα. Το µεγαλύτερο ποσοστό τέφρας από όλα τα στελέχη εµφανίζεται στον ηλίανθο (5,08 % κ.β.), ενώ η λιγότερη στο βαµβάκι (3,10 % κ.β.) ακολουθούµενο από την ελαιοκράµβη (3,87 κ.β.). Επίσης τα πτητικά διαφέρουν λίγο µεταξύ των στελεχών (88,52%-91,58%) µε το µεγαλύτερο ποσοστό να το βρίσκουµε στο βαµβάκι (91,58%) και στην ελαιοκράµβη (91,45%).

95 95 Τέλος για το σταθερό άνθρακα, ο ηλίανθος περιέχει (4,72%), η σόγια 3,09% και το βαµβάκι µαζί µε την ελαιοκράµβη 2,67% και 2,66% αντίστοιχα. Eνα σηµαντικό κριτήριο που καθορίζει προκαταρκτικά τη δυνατότητα επιλογής της µεθόδου επεξεργασίας των υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών, είναι το περιεχόµενο υγρασίας τους και η στοιχειοµετρική σχέση C/N. Για περιεχόµενο υγρασίας λιγότερο από 50% κ.β. και λόγους C/N> 30 (Zabaniotou et al 2000), η θερµοχηµική µέθοδος επεξεργασίας της βιοµάζας είναι εφαρµόσιµη για την απευθείας πυρόλυση ή/ και αεριοποίηση (Kaltschmitt et al 2009). Σε αντίθετη περίπτωση είναι καλύτερα να εφαρµοστεί η βιολογική επεξεργασία (αερόβια/αναερόβια επεξεργασία, κοµποστοποίηση κ.α.). Με βάση αυτό το δεδοµένο φαίνεται πως και τα τέσσερα υπολείµµατα ενεργειακών καλλιεργειών (ελαιοκράµβη, σόγια, ηλίανθος και βαµβάκι) είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν µέσω της θερµοχηµικής οδού για την παραγωγή ενέργειας ή/και υλικών. 3.4 Πειραµατικές µετρήσεις θερµοχηµικής µετατροπής υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών είγµατα από στελέχη ενεργειακών καλλιεργειών, από τη βιοµάζα που µένει στο χωράφι, χρησιµοποιήθηκαν σε αντιδραστήρες ταχείας πυρόλυσης βιοµάζας και σταθερής κλίνης αεριοποίησης βιοµάζας, αφού προηγουµένως αλέστηκαν σε µύλο ώστε να επιτευχθεί η κατάλληλη κοκκοµετρική διαβάθµιση. Ο αντιδραστήρας τόσο ταχείας πυρόλυσης βιοµάζας, όσο και αεριοποίησης σταθερής κλίνης λειτούργησε µε τροφοδοσία αποκλειστικά υπολειµµάτων και των τεσσάρων προς µελέτη ενεργειακών φυτών. Για κάθε ένα από τα δείγµατα πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις εκποµπών αερίων πυρόλυσης και αεριοποίησης αντίστοιχα. Στόχος των µετρήσεων ήταν να διερευνηθεί η δυνατότητα παραγωγής αερίου πυρόλυσης/αεριοποίησης κατάλληλου για την περαιτέρω χρήση του ως καυσίµου σε µηχανές/τουρµπίνες για την παραγωγή ενέργειας Πειραµατικός αντιδραστήρας ταχείας πυρόλυσης βιοµάζας Ως πυρόλυση µπορεί να ορισθεί εκείνη η διεργασία κατά την οποία πραγµατοποιείται η θερµική αποικοδόµηση των συστατικών της βιοµάζας, σε συνθήκες απουσίας οξειδωτικού µέσου (αδρανή ατµόσφαιρα). Η διεργασία πραγµατοποιείται σε θερµοκρασίες C (χαµηλότερες σε σχέση µε τις θερµοκρασίες αεριοποίησης C) και λαµβάνονται αέρια, υγρά και στερεά προϊόντα, οι σχετικές αναλογίες των οποίων εξαρτώνται από τη µέθοδο πυρόλυσης και τις παραµέτρους της αντίδρασης. Οι χαµηλές θερµοκρασίες και οι υψηλοί χρόνοι παραµονής, ευνοούν την παραγωγή στερεού υπολείµµατος, ενώ οι υψηλότερες θερµοκρασίες και οι σύντοµοι χρόνοι παραµονής οδηγούν σε υψηλές αποδόσεις υγρών και αερίων (Brigwater and Peacocke 2004). Ο τύπος, επίσης, του αντιδραστήρα πυρόλυσης είναι καθοριστικός, όσον αφορά στην απόδοση της διεργασίας σε επιθυµητά προϊόντα, και ο σχεδιασµός και η λειτουργικότητά του αποτελούν αντικείµενο εκτεταµένης έρευνας. Το παραγόµενο βιοέλαιο διαθέτει το µισό περίπου ενεργειακό περιεχόµενο του ορυκτού πετρελαίου και η στοιχειακή ανάλυση του παρουσιάζει στοιχεία παρόµοια µε αυτή της µητρικής βιοµάζας. Στην ουσία πρόκειται για ένα ιδιαίτερα πολύπλοκο µίγµα οξυγονωµένων υδρογονανθράκων και αρωµατικών ενώσεων, το οποίο περιέχει σηµαντικά ποσά υγρασίας, που ενδέχεται να προέρχονται από την πρώτη ύλη ή να παράγονται κατά τη διάρκεια της διεργασίας. Η διάταξη που χρησιµοποιήθηκε για την διεξαγωγή των πειραµάτων πυρόλυσης των αγροτικών υπολειµµάτων είναι αντιδραστήρας captive sample και φαίνεται στο Σχήµα 3.1. Η διάταξη αυτή παρουσιάζει τα εξής πλεονεκτήµατα (Peacocke and Bridgwater 1994): Πολύ καλή µεταφορά θερµότητας στο δείγµα. Σχεδόν µηδενικό χρόνο παραµονής των αερίων προϊόντων στην τελική θερµοκρασία, διότι εγκαταλείπουν τη θερµική επιφάνεια πυρόλυσης ακαριαία.

96 96 Γρήγορη ψύξη των αερίων προϊόντων καθότι ο χώρος στο εσωτερικό του αντιδραστήρα δεν υπερβαίνει σηµαντικά τη θερµοκρασία περιβάλλοντος ακόµη και σε πειράµατα µεγάλης χρονικής διάρκειας. υνατότητα λειτουργίας σε µεγάλο εύρος πιέσεων, από απόλυτο κενό έως και 100 atm. Ολική συλλογή προϊόντων για άµεση µέτρηση υλικών και κατάστρωση των στοιχειακών και ολικών ισοζυγίων. Η αρχή λειτουργίας της διάταξης είναι η εξής: Το δείγµα τοποθετήθηκε σε πλέγµα από ανοξείδωτο χάλυβα το οποίο εφαρµόζει µεταξύ των δύο ηλεκτροδίων µέσα στον αντιδραστήρα και σε αδρανή ατµόσφαιρα αερίου γνωστής πίεσης. Η µεταφορά θερµότητας στο πλέγµα έγινε από ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωµα εναλλασσόµενου ρεύµατος. Σχήµα 3.1. Πειραµατική διάταξη ταχείας πυρόλυσης βιοµάζας Η όλη διάταξη αποτελείται από 4 τµήµατα: 1. Τον αντιδραστήρα πυρόλυσης 2. Τον ψύκτη αερίων προϊόντων 3. Την παγίδα υγρασίας 4. Το σύστηµα συλλογής αερίων προϊόντων

97 97 Ο αντιδραστήρας (Εικόνα 3.1) είναι ένα κυλινδρικό δοχείο κατασκευασµένο από Plexiglas διαµέτρου 7 cm και ύψους 12 cm. Το δοχείο κλείνεται µε δύο ζεύγη φλαντζών από τα δύο άκρα. Το κάθε ζεύγος φλαντζών αποτελείται από δύο φλάντζες, µια µπρούντζινη και µια από ανοξείδωτο χάλυβα SS 316, ανάµεσα στις οποίες προσαρµόζεται ένα λαστιχένιο δαχτυλίδι (o-ring) για στεγανοποίηση του εσωτερικού του αντιδραστήρα. Στο κέντρο του πάνω ζεύγους υπάρχει σπειροειδή οπή 1 / 8 in για την έξοδο των αερίων, πάνω στην οποία προσαρµόζεται ο υποδοχέας και το φίλτρο συλλογής της πίσσας, καθώς και οι παγίδες Π 1 και Π 2 των υγρών H/C. Φέρει ακόµη µια σπειροειδή οπή 1 / 8 in, πάνω στην οποία προσαρµόζεται µανόµετρο για µέτρηση της πίεσης στο εσωτερικό του αντιδραστήρα. Η βάση στήριξης του αντιδραστήρα είναι τετράγωνη πλευράς 13.5 cm και στις τέσσερις γωνίες της φέρει οπές για τη στήριξη και σταθεροποίηση του αντιδραστήρα πάνω σε έδρανο Dexion. Είναι κατασκευασµένη από plexiglass και φέρει επιπλέον οκτώ οπές από τις οποίες, τέσσερις χρησιµοποιούνται για την στήριξη των ηλεκτροδίων (D=5mm), τρεις για την σύνδεση και τη στήριξη του αντιδραστήρα (D=8mm) ενώ η άλλη φέρει εσωτερικό σπείρωµα (D=10mm) για τη σύνδεση µε το σωλήνα µεταφοράς του αδρανούς αερίου. Τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασµένα από ορείχαλκο µε επίστρωση νικελίου. Το καθένα αποτελείται από δύο τµήµατα που έχουν σχήµα πρίσµατος µε κυκλική βάση. Το κάτω τµήµα κάθε ηλεκτροδίου φέρει δύο οπές διαµέτρων D=4mm µε εσωτερικό σπείρωµα, στις οποίες προσαρµόζονται δύο κοχλίες. Το πάνω τµήµα φέρει οπές διαµέτρων D=5mm στις ίδιες θέσεις ώστε να διέρχονται οι δύο κοχλίες και να επιτυγχάνεται η σύνδεση των δύο τµηµάτων. Ανάµεσα σε αυτά τα δύο τµήµατα συγκρατείται και σταθεροποιείται το πλέγµα που περιέχει το δείγµα. Τα τµήµατα της συσκευής είναι τοποθετηµένα σε σκελετό από Dexion που αποτελείται από δύο πατώµατα. Στο κάτω πάτωµα βρίσκεται το ηλεκτρικό κύκλωµα και στο πάνω πάτωµα ο αντιδραστήρας. Σε ειδικό πίνακα είναι τοποθετηµένος ο διακόπτης του ηλεκτρικού κυκλώµατος, ο ρυθµιστής, ο διακόπτης έναρξης και λήξης του πειράµατος, η ασφάλεια του ηλεκτρικού κυκλώµατος, ο διακόπτης λειτουργίας της τρίοδης ηλεκτροβάνας (ΤΒ) και µία µικροµετρική βάνα ρύθµισης ροής του αερίου. Εικόνα 3.1. Αντιδραστήρας ταχείας πυρόλυσης βιοµάζας

98 98 Η παγίδα συλλογής αερίων είναι µια διάταξη κατασκευασµένη από plexiglass. Αποτελείται από ένα κυλινδρικό δοχείο δια µέτρου (D=11,5cm) και ύψους 22 cm το οποίο είναι ερµητικά κλειστό και πληρωµένο µε νερό. Στο πάνω µέρος του δοχείου υπάρχουν τρεις σπειροειδείς οπές διαµέτρου 1 / 4 in όπου στη µία προσαρµόζεται ογκοµετρικός κύλινδρος από plexiglass 400 ml µε βάνα στο κάτω µέρος (Β1), στην άλλη προσαρµόζεται η τρίοδη βάνα (Β2) και στην τρίτη ο αγωγός εκτόπισης του νερού. Η τρίοδη ηλεκτροβάνα είναι µια σύνθετη βάνα η οποία λειτουργεί µε ηλεκτρικό ρεύµα. Ανάλογα µε την θέση του διακόπτη λειτουργίας της, κατευθύνει το αέριο σε δύο διαφορετικές εξόδους. Όταν το αέριο οδηγείται στο εσωτερικό της παγίδας εκτοπίζει ανάλογο όγκο νερού, το οποίο οδηγείται στον ογκοµετρικό κύλινδρο µέσα από τον κάθετο αγωγό εκτόπισης. Έτσι µετριέται µε ακρίβεια ο όγκος του παγιδευµένου αερίου. Η χρωµατογραφική ανάλυση των αερίων έγινε σε αέριο χρωµατογράφο (6890N Agilent Technology), (Εικόνα 3.2). To φέρον αέριο που χρησιµοποιήθηκε στην ανάλυση είναι το ήλιο, (He). Ο χρωµατογράφος διαθέτει δύο στήλες, την Plot Q και την Molesieve. Το δείγµα αερίου προς ανάλυση εισήχθη στη στήλη µε αεροστεγή σακούλα δειγµατοληψίας. Ο χρωµατογράφος ήταν συνδεδεµένος µε ηλεκτρονικό υπολογιστή όπου έγινε η καταγραφή του σήµατος εξόδου των ανιχνευτών µέσω ειδικής κάρτας τύπου HP DA/D και λογισµικού προγράµµατος της HP (HP 3365 Series II Chem Stations), δίνοντας έτσι το χρωµατογράφηµα του δείγµατος. Το ίδιο λογισµικό πρόγραµµα έδωσε τη δυνατότητα ολοκλήρωσης του χρωµατογραφήµατος εµφανίζοντας τον χρόνο εµφάνισης των κορυφών (peaks), την επιφάνεια και το ύψος τους, καθώς και τον ποσοτικό προσδιορισµό των αερίων προϊόντων, σύµφωνα µε διάφορες µεθόδους όπως % Normalization Method (%Norm), External Standard (ESTD), Internal Standard (ISTD). Η τελευταία δυνατότητα του προγράµµατος προϋποθέτει κατάλληλη ρύθµισή του, η οποία θα αναφερθεί παρακάτω. Εικόνα 3.2 Σύστηµα αέριας χρωµατογραφίας

99 Αποτελέσµατα ταχείας πυρόλυσης υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Τα αποτελέσµατα της ταχείας πυρόλυσης των τεσσάρων υπολειµµάτων φαίνονται στα σχήµατα 3.2, 3.3, 3.4 και 3.5. Από τα προϊόντα της πυρόλυσης µελετήθηκε η επίδραση της θερµοκρασίας στο αέριο για παραγωγή ενέργειας και υδρογόνου. Ενδεικτικά κατατίθενται τρεις θερµοκρασίες για κάθε δείγµα (420 0 C, C και C). Η χρωµατογραφική ανάλυση του παραγόµενου αερίου πυρόλυσης ταυτοποίησε τα µόνιµα αέρια (permanent gases) των στελεχών της ελαιοκράµβης, του ηλίανθου, του βαµβακιού και της σόγιας, CO, H 2, CH 4, CO 2 καθώς και ίχνη υδρογονανθράκων χαµηλού µοριακού βάρους (C 2 H X ). To CO έχει υψηλή συµµετοχή σε όλα τα δείγµατα (37 53%). Ειδικά στην ελαιοκράµβη η συµµετοχή κυµαίνεται υψηλά (46, 43 και 44% αντίστοιχα στις θερµοκρασίες 420, 560, και 700 ο C) και δεν επηρεάζεται από την άνοδο της θερµοκρασίας πυρόλυσης. Και τα υπόλοιπα στελέχη παρουσιάζουν µια σταθερότητα στην παραγωγή CO µε την θερµοκρασία.. Μικρή διαφοροποίηση παρουσιάζει η σόγια που µε την αύξηση της θερµοκρασίας παρουσιάζει µια γραµµική µείωση στο παραγόµενο CO. Το Η 2 παρουσιάζει αύξηση της συγκέντρωσης στο αέριο πυρόλυσης. Στην ελαιοκράµβη η αύξηση είναι αισθητή (21, 27, 30% αντίστοιχα µε την άνοδο της θερµοκρασίας). Το ίδιο παρατηρούµε και µε τον ηλίανθο και τη σόγια, το βαµβάκι παρουσιάζει γενικά µια σταθερότητα στη χαµηλή και υψηλή θερµοκρασία και µια κάµψη στη µέση θερµοκρασία. Γενικά η ανοδική παραγωγή πιθανόν να οφείλεται στη θερµική αποικοδόµηση της λιγνίνης. Γενικά η πυρόλυση της βιοµάζας ευνοεί την παραγωγή Η 2 (Sharma et al 2004, Di Basi 2009). Το CH 4 παρουσιάζει γενικά µια σταθερότητα µε την άνοδο της Θερµοκρασίας και µια ισορροπία στα δείγµατα (10-14%) και ειδικά στην ελαιοκράµβη (14, 13, και 12%). Εξαίρεση αποτελεί ο ηλίανθος όπου η παραγωγή είναι µικρή (3-4%). Το CO 2 παρουσιάζει µια πτώση µε την αύξηση της θερµοκρασίας. Στην ελαιοκράµβη υπάρχει µια αισθητή πτώση από 18 σε 16 και τέλος 11% στους C. Στη σόγια η συµµετοχή στο αέριο πυρόλυσης είναι µικρή (3-6%).

100 CO %κ.ο. Σύσταση Αερίου Πυρόλυσης οC 560oC 700oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.2. Συµµετοχή CO (% κ.ο.) στο αέριο Πυρόλυσης H 2 %κ.ο. Σύσταση Αερίου Πυρόλυσης οC 560oC 700oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.3. Συµµετοχή H 2 (% κ.ο.) στο αέριο Πυρόλυσης

101 CH 4 %κ.ο. Σύσταση Αερίου Πυρόλυσης οC 560oC 700oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.4. Συµµετοχή CH 4 (% κ.ο.) στο αέριο Πυρόλυσης CO 2 %κ.ο. Σύσταση Αερίου Πυρόλυσης οC 560oC 700oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.5. Συµµετοχή CO 2 (% κ.ο.) στο αέριο Πυρόλυσης

102 102 Για να δούµε που κατατάσσεται το αέριο προϊόν ως προς το ενεργειακό του περιεχόµενο υπολογίστηκε η θερµογόνος του δύναµη. Σε όλα τα δείγµατα η ΚΘ ήταν πάνω από 10 MJ/m 3 (Σχήµα 3.6)., κατατάσσοντας τα σε αέρια µεσαίας κατηγορίας, τα οποία µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε µηχανές εσωτερικής καύσης και σε τουρµπίνες (Zabaniotou and Skoulou 2007, McKendry 2001,). Η ελαιοκράµβη παρόλο που έχει χαµηλό ποσοστό H 2 (21-30%), εξαιτίας του υψηλού ποσοστού CO (43-46%) και CH 4 (12-14%)προκύπτει να έχει ΚΘ ~14 MJ/m 3. Η θερµοκρασία φαίνεται να µην την επηρεάζει αισθητά, αν και παρουσιάζονται µικρές διαφοροποιήσεις στη σύσταση του αερίου πυρόλυσης και έχει καλύτερη απόδοση στην υψηλότερη θερµοκρασία (700 0 C). H ελαιοκράµβη έχει τα καλύτερα αποτελέσµατα για παραγωγή ενέργειας µε πυρόλυση, η σόγια ακολουθεί στενά, ενώ ο ηλίανθος είναι κατάλληλος για παραγωγή υδρογόνου. Ακολουθεί κοντά η σόγια. Κατώτερη Θερμογόνος Δύναμη Αερίου Πυρόλυσης(MJ/Nm 3 ) ΚΘΔ 420οC 560oC 700oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.6. Κατώτερη Θερµογόνος ύναµη (ΚΘ ) αερίου Πυρόλυσης (MJ/Nm 3 ) Πειραµατικός αντιδραστήρας αεριοποίησης σταθερής κλίνης Η αεριοποίηση βιοµάζας ορίζεται η διεργασία κατά την οποία πραγµατοποιείται η θερµοχηµική διάσπαση της βιοµάζας σε ήπια οξειδωτική ατµόσφαιρα (υποστοιχειοµετρική ποσότητα οξειδωτικού µέσου) που οδηγεί προς µίγµατα Η 2, CH 4, CO, CO 2 και ελαφρών υδρογονανθράκων, αφήνοντας παράλληλα µικρές ποσότητες πίσσας και στερεού υπολείµµατος (εξανθρακώµατος). Η απόδοση σε θερµά αέρια της διεργασίας µπορεί να ανέλθει στο %, ενώ µετά τη ψύξη τους, η απόδοση σε ψυχρά αέρια φθάνει το 85 %. Το αέριο προϊόν, του οποίου η σύσταση καθορίζεται από παράγοντες όπως η θερµοκρασία, η σύσταση της τροφοδοσίας, η περιεχόµενη υγρασία βιοµάζας και ο βαθµός οξείδωσης των προϊόντων, µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε χηµικές συνθέσεις (παραγωγή µεθανόλης κ.α.) καθώς και για την παραγωγή θερµικής ή/και ηλεκτρικής ενέργειας σε

103 103 καυστήρες, αεριοστροβίλους ή ακόµα και κυψέλες καυσίµου. Παρά το γεγονός ότι, οι τεχνολογίες αεριοποίησης βρίσκονται ήδη στο στάδιο των µονάδων επίδειξης µεγάλης κλίµακας, συνεχίζουν να είναι ακριβές σε σχέση µε τις µονάδες παραγωγής ενέργειας από ορυκτά καύσιµα, µε αποτέλεσµα να αντιµετωπίζουν περισσότερο οικονοµικά παρά τεχνικά εµπόδια για την είσοδο τους στην αγορά. Η διέξοδος για την εµπορική τους εξάπλωση, φαίνεται να εξαρτάται από την ικανότητα τους να ενσωµατωθούν σε ολοκληρωµένα συστήµατα παραγωγής ενέργειας και προϊόντων από βιοµάζα. Για τη µελέτη της συµπεριφοράς των υλικών στις συνθήκες αεριοποίησης και το συσχετισµό των αποτελεσµάτων µε τα φυσικοχηµικά τους χαρακτηριστικά, πραγµατοποιήθηκαν πειράµατα αεριοποίησης µε αέρα στα επιλεγµένα υπολείµµατα ενεργειακών καλλιεργειών σε εργαστηριακό αντιδραστήρα σταθερής κλίνης. Παρακάτω δίνονται τα αποτελέσµατα της ποιοτικής/ ποσοτικής ανάλυσης των βιοαερίων που παράχθηκαν από την αεριοποίηση καθώς επίσης και τα αποτελέσµατα προσδιορισµού της κατωτέρας θερµογόνου δύναµης των βιοαερίων των παραπάνω πειραµάτων. Η πειραµατική διάταξη που χρησιµοποιήθηκε για την διεξαγωγή των πειραµατικών µετρήσεων της αεριοποίησης φαίνεται αναλυτικά στο Σχήµα 3.7. Αναλυτικά η πειραµατική διάταξη αεριοποίησης υπολειµµάτων αγροτικών καλλιεργειών αποτελείται από τα εξής µέρη: 1. Την φιάλη αέρα 2. Τον ρυθµιστή ροής αέρα 3. Το σύστηµα ελέγχου ανάλυσης πειραµατικών δεδοµένων 4. Τον ηλεκτρικό φούρνο θέρµανσης 5. Τον αντιδραστήρα αεριοποίησης σταθερής κλίνης 6. Την παγίδα υγρασίας 7. Το δοχείο καθαρισµού αερίου 8. Το δοχείο εκτόπισης νερού ογκοµέτρησης Σχήµα 3.7. Πειραµατική διάταξη αεριοποίησης αγροτικών υπολειµµάτων σε σταθερή κλίνη (Εργαστήριο ΤΧΕ-ΑΠΘ).

104 104 Ο αντιδραστήρας αεριοποίησης σταθερής κλίνης (50 cm ύψος και 1,25 cm i.d.) που χρησιµοποιήθηκε για τα πειράµατα αεριοποίησης εργαστηριακής κλίµακας είναι κατασκευασµένος από ανοξείδωτο χάλυβα τύπου SS 316, και είναι τοποθετηµένος σε κάθετο διαιρούµενο φούρνο τριών ζωνών, η θερµοκρασία των οποίων ελέγχεται µέσω ανεξάρτητων ρυθµιστών θερµοκρασίας. Η τροφοδοσία της βιοµάζας πραγµατοποιείται χειρωνακτικά από το επάνω µέρος του αεριοποιητή και αφού προηγουµένως αποσυναρµολογηθεί. Μια συνεχής ροή αέρα εισέρχεται από την κορυφή του αντιδραστήρα µε σκοπό την πραγµατοποίηση της αεριοποίησης και τη συνεχή αποµάκρυνση των παραγόµενων αερίων προϊόντων (βιοαερίων). Ο προσδιορισµός την ογκοµετρικής παροχής του αέρα πραγµατοποιήθηκε µε την ογκοµέτρηση σε συγκεκριµένο χρόνο αέρα κατά τη διέλευση του µέσα από το σύστηµα πριν από την έναρξη της θερµής λειτουργίας. Ο αντιδραστήρας τοποθετείται µέσα στο φούρνο, ο οποίος λειτουργεί µε σταθερό ρυθµό θέρµανσης (30 o C/min) επιτυγχάνοντας κάθε φορά την επιθυµητή θερµοκρασία. Η θερµοκρασία µετράται µε ένα K τύπου θερµοστοιχείο το οποίο τοποθετείται οµόκεντρα µέσα στον αεριοποιητή και σε επαφή µε το δείγµα. Στα πειράµατα αεριοποίησης χρησιµοποιήθηκε ο αέρας σαν µέσο αεριοποίησης και σε συνθήκες περιβάλλοντος (χωρίς προθέρµανση). Τα διάρκεια των πειραµάτων ήταν περίπου 20 min. Μετά το τέλος του πειράµατος έγινε η παραλαβή δείγµατος αερίου µέσω µιας ειδικής αεροστεγούς σακούλας και έγινε η ποιοτική/ στοιχειακή ανάλυση του σε αέριο χρωµατογράφο. Μετά από κάθε πείραµα ο αντιδραστήρας αποσυναρµολογούνταν, και καθαρίζονταν προσεκτικά µε σκοπό την πρόληψη και αποφυγή πιθανών λαθών. Κάθε πείραµα επαναλήφθηκε δυο φορές και τα αποτελέσµατα έδειξαν µια καλή συµφωνία. Τα αέρια προϊόντα συλλέγονται και µετρώνται µε εκτόπιση νερού, το στερεό υπόλειµµα (char) προσδιορίζεται µε απευθείας ζύγιση και το παραγόµενο υγρό εκ διαφοράς. Η παγίδα συλλογής και καθαρισµού αερίου αεριοποίησης αποτελείται από µια διάταξη κατασκευασµένη από µία σειρά γυάλινων δοχείων πλύσης αερίου αεριοποίησης. Αποτελείται από : µία παγίδα υγρασίας πληρωµένη µε silica gel, σε σειρά µε µια παγίδα υαλοβάµβακα, ένα κυλινδρικό δοχείο 300 ml βυθισµένο σε πάγο για την αποµάκρυνση της υγρασίας, από ένα δοχείο σφαιρικό 2 lt για την πλύση του αερίου αεριοποίησης το οποίο είναι ερµητικά κλειστό και πληρωµένο µε νερό. Έπειτα ακολουθεί ο αγωγός εκτόπισης του νερού (εκτοπίζοντας έτσι ανάλογο όγκο µε αυτόν του παραγόµενου αερίου) το οποίο οδηγείται στον ογκοµετρικό κύλινδρο µέσα από τον κάθετο αγωγό εκτόπισης. Έτσι µετράται µε ακρίβεια ο όγκος του παγιδευµένου αερίου που στο σύνολο του αποτελείται από το φέρον αέριο (µέσο) αεριοποίησης και το παραγόµενο αέριο αεριοποίησης (αέριο σύνθεσης). Η χρωµατογραφική ανάλυση των αερίων έγινε σε αέριο χρωµατογράφο (6890N Agilent Technology), (Εικόνα 3.2) του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών ΑΠΘ-Εργαστήριο Τεχνολογίας Χηµικών Εγκαταστάσεων. To φέρον αέριο που χρησιµοποιήθηκε στην ανάλυση είναι το ήλιο, (He) Το δείγµα αερίου προς ανάλυση εισήχθη στη στήλη µε αεροστεγή σακούλα δειγµατοληψίας Αποτελέσµατα αεριοποίησης σταθερής κλίνης υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών Στα προς µελέτη δείγµατα ενεργειακών καλλιεργειών πραγµατοποιήθηκαν πειράµατα αεριοποίησης σε διαφορετικές θερµοκρασίες σε µια προσπάθεια αξιολόγησης της επίδρασης του παράγοντα της θερµοκρασίας στα προϊόντα της αεριοποίησης µε ιδιαίτερη έµφαση στο παραγόµενο βιοαέριο. Η θερµοκρασία του αεριοποιητή κυµάνθηκε µεταξύ C και C, και σε σταθερό περιβάλλον οξειδωτικών συνθηκών (παράγοντας αέρα = 0,4).

105 105 Η ποιοτική και ποσοτική ανάλυση (κ.ο%) του βιοαερίου από την αεριοποίηση των τεσσάρων υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών φαίνεται στα Σχήµατα 3.8, 3.9, 3.10 και CO %κ.ο. Σύσταση Αερίου Αεριοποίησης οC 850oC 950oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.8. Συµµετοχή CO (% κ.ο.) στο αέριο αεριοποίησης H 2 %κ.ο. Σύσταση Αερίου Αεριοποίησης οC 850oC 950oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα 3.9. Συµµετοχή H 2 (% κ.ο.) στο αέριο αεριοποίησης

106 CH 4 %κ.ο. Σύσταση Αερίου Αεριοποίησης οC 850oC 950oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα Συµµετοχή CH 4 (% κ.ο.) στο αέριο αεριοποίησης CO 2 %κ.ο. Σύσταση Αερίου Αεριοποίησης οC 850oC 950oC 0 ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια Σχήµα Συµµετοχή CO 2 (% κ.ο.) στο αέριο αεριοποίησης

107 107 Από την µελέτη των παραπάνω διαγραµµάτων προέκυψε πως η αεριοποίηση σε χαµηλή θερµοκρασία ~ 750 o C, δίνει παρόµοια αποτελέσµατα σε σύσταση αερίου, ενώ σε υψηλή θερµοκρασία ~ 950 o C η ελαιοκράµβη δίνει αέριο περισσότερο εµπλουτισµένο σε Η 2 και CO. Ειδικά στην ελαιοκράµβη: Tο CH 4, η µη µεταβολή του στη συγκέντρωση µε την αύξηση της θερµοκρασίας έως C οφείλεται στο γεγονός ότι το µεθάνιο αποτελεί προϊόν της αποικοδόµησης της λιγνινοκυτταρικής δοµής της βιοµάζας αλλά και πιθανά λόγω της προώθησης των πολύπλοκων ενδόθερµων αντιδράσεων της διάσπασης των βαρέων συστατικών της πίσσας (Maniatis et al 1988). Το Η 2 επηρεάστηκε θετικά από την αύξηση της θερµοκρασίας και παρουσίασε µια σταδιακή άνοδο που µαζί µε την αύξηση του CO που παραµένει σχεδόν σταθερό στις διακυµάνσεις της θερµοκρασίας, οδήγησε σε αύξηση της συγκέντρωσης του αερίου σύνθεσης (CO και H 2 ) (Franco et al 2003). Η µείωση της συγκέντρωσης του CO 2 στο αέριο αεριοποίησης οφείλεται στο ότι υποστοιχειοµετρικές ποσότητες αέρα εµποδίζουν την ολοκλήρωση των αντιδράσεων πλήρους οξείδωσης (C+O 2 CO 2 ) τόσο του άνθρακα όσο και των υπολοίπων ελαφρών υδρογονανθράκων και του εξανθρακώµατος πυρολυτικής προέλευσης και στην ενεργότητα της αντίδρασης Boudouard ( C+O 2 2CO) η οποία απαιτεί υψηλότερη θερµοκρασία από την αντίδραση υδραερίου (CO+H 2 OCO 2 +H 2 ). Η αντίδραση υδραερίου δεν ευνοείται θερµοδυναµικά σε Τ<750 0 C, ενώ η αντίδραση Bouduard φαίνεται να ελέγχει την αεριοποίηση της βιοµάζας για Τ=850 0 C (Franco et al 2003). Η αντίδραση αυτή ως ετερογενής προχωρεί πιο αργά εξαιτίας των εµπλεκοµένων φαινοµένων προσρόφησης του µέσου αεριοποίησης στο εξανθράκωµα πυρολυτικής προέλευσης και ταυτόχρονης διάχυσης του αερίου αεριοποίησης µέσω της πορώδους δοµής του εξανθρακώµατος αεριοποίησης. Από τη σύσταση του βιοαερίου αεριοποίησης και των τεσσάρων δειγµάτων (Σχήµα 3.12) υπολογίσθηκε η κατώτερη θερµογόνος δύναµη του αερίου αεριοποίησης. Γενικά ακολουθεί µια αυξητική τάση καθώς αυξάνεται η θερµοκρασία της αεριοποίησης. Κατώτερη Θερμογόνος Δύναμη Αερίου Αεριοποίησης (MJ/Nm 3 ) ΚΘΔ ελαιοκράμβη ηλίανθος βαμβάκι σόγια 750οC 850oC 950oC Σχήµα Θερµογόνος δύναµη αερίου από την αεριοποίηση στελεχών ενεργειακών καλλιεργειών.

108 108 Η θερµογόνος δύναµη αερίου αεριοποίησης από τα υπολείµµατα των τεσσάρων εξεταζόµενων στελεχών µπορεί να χαρακτηριστεί ως µέση (8-10 MJ/Nm 3 ) (McKendry 2003). Συγκρίνοντας τα στελέχη, τα καλύτερα αποτελέσµατα παρουσιάζει η ελαιοκράµβη ακολουθόντας µια ανοδική τάση µε την άνοδο της θερµοκρασίας αεριοποίησης (8.9, 9.7 και 10.1 MJ/Nm 3 αντίστοιχα στους 750, 850 και C) και οφείλεται στην άνοδο της συµµετοχής του αερίου σύνθεσης ( CO και H 2 ) καθώς και του CH Συµπεράσµατα Τα υπολείµµατα ενεργειακών καλλιεργειών αποτελούν µια σηµαντική ανανεώσιµη πηγή ενέργειας από άποψης περιβαλλοντικής προστασίας και αειφόρου ανάπτυξης και φαίνονται κατάλληλα για τη θερµοχηµική µετατροπή τους προς αέρια υγρά βιοκαύσιµα. Η αεριοποίηση και πυρόλυση δύνανται να συµβάλουν ως καθαρές µέθοδοι παραγωγής ενέργειας από αυτά γιατί δεν δηµιουργούν τα περιβαλλοντικά εκείνα προβλήµατα µε τα οποία ως γνωστόν συνδέεται η καύση, όπως αύξηση της συγκέντρωσης του CO 2 στην ατµόσφαιρα, απελευθέρωση αερίων θερµοκηπίου, αύξηση συγκέντρωσης σωµατιδίων κλπ. Με την ολοκλήρωση της παρούσας έρευνας τα αποτελέσµατα κατέδειξαν ότι τα υπολείµµατα ενεργειακών καλλιεργειών δύνανται να αξιοποιηθούν µέσω της θερµοχηµικής οδού µε ελκυστικά αποτελέσµατα σε ότι αφορά την παραγωγή αερίων και υγρών καυσίµων που θα οδηγηθούν περαιτέρω για παραγωγή ενέργειας. Οι µέθοδοι πυρόλυσης (captive sample αντιδραστήρα) και αεριοποίησης (σταθερής κλίνης) συγκεκριµένα µπορούν να αποδώσουν αέρια προϊόντα µέσης θερµογόνου δύναµης που µπορούν να χρησιµοποιηθούν απευθείας σε τουρµπίνες και µηχανές εσωτερικής καύσης. Με βάση τα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω προκύπτουν τα ακόλουθα συµπεράσµατα: H αξία των υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών ως συµπληρωµατικό καύσιµο για την παραγωγή ενέργειας δεν έχει επισηµανθεί στο παρελθόν και σήµερα υπάρχουν σηµαντικά περιθώρια αξιοποίησης τους. Η ποιότητα του βιοαερίου που προκύπτει από τα τέσσερα υπολείµµατα προς µελέτη, όσον αφορά την κατωτέρα θερµογόνο δύναµη του µπορεί να χαρακτηριστεί ως µέση (medium heating value gases), τα καθιστά αξιοποιήσιµα προς παραγωγή βιοαερίου και ενέργειας σε µηχανές εσωτερικής καύσης και τουρµπίνες αερίου. Η µεγιστοποίηση της θερµογόνου δύναµης των βιοαερίων που προκύπτουν από την αεριοποίηση των τεσσάρων ενεργειακών καλλιεργειών πραγµατοποιείται σε υψηλές θερµοκρασίες, όπου ευνοείται και η παραγωγή Η 2 και CO. Η θερµογόνος δύναµη αερίου αεριοποίησης από τα όλα τα υπολείµµατα κυµαίνεται από 8-10 MJ/Nm 3 (αέριο µέσης θερµογόνου δύναµης), ενώ είναι υψηλότερη στο αέριο πυρόλυσης (10-14 MJ/Nm 3 ). Στην αεριοποίηση τα υπολείµµατα ελαιοκράµβης πλεονεκτούν σε παραγωγή αερίου σύνθεσης, µε θερµογόνο δύναµη 10.1 MJ/Nm 3. Στην πυρόλυση γενικά η ελαιοκράµβη πλεονεκτεί και παρουσιάζει µικρές διαφορές στις διακυµάνσεις της θερµοκρασίας (14,1 14,4 MJ/Nm 3 ). H ελαιοκράµβη παράγει περισσότερο % κ.β. αέριο αεριοποίησης από ότι τα άλλα υπολείµµατα ενεργειακών καλλιεργειών στην αεριοποίηση.

109 Επόµενα βήµατα Για την περαιτέρω αξιοποίηση των στερεών βιοακαυσίµων που µελετήθηκαν ως τροφοδοσία σε µονάδες θερµοχηµικής µετατροπής βιοµάζας προτείνονται τα εξής βήµατα: Να µελετηθεί η αξιοποίηση των υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών σε ηµιβιοµηχανικής και βιοµηχανικής κλίµακας αντιδραστήρες τόσο πυρόλυσης όσο και αεριοποίησης βιοµάζας. Να εξεταστεί η δυνατότητα ενεργειακής αξιοποίησης των υπολειµµάτων ενεργειακών καλλιεργειών αποκεντρωµένα στην πηγή τους. Να διερευνηθεί η χρήση τους για βιοκαύσιµα 2 ης γενιάς.

110 110 4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ- ιερεύνηση της χρήσης βιοντίζελ ως καύσιµο κινητήρων Diesel 4.1 Εισαγωγή Το θέµα της παρούσης εργασίας είναι η αξιολόγηση µεθυλεστέρων φυτικών ελαίων (βιοντίζελ) ως καυσίµων κινητήρων έναυσης µε συµπίεση (κινητήρων Diesel) είτε για απευθείας χρήση είτε σε ανάµειξη µε το συµβατικό καύσιµο Diesel. Για την επίτευξη των παραπάνω πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις των φυσικών ιδιοτήτων του βιοκαυσίµου και µετρήσεις σε πραγµατικά οχήµατα, ώστε να διερευνηθεί η επίδραση των καυσίµων στην κατανάλωση καυσίµου και στις εκποµπές ρύπων. Στις µετρήσεις χρησιµοποιήθηκαν βιοκαύσιµα ίδιας παραγωγής τα οποία παρήχθησαν από εγχώριες πρώτες ύλες που προήλθαν από τις καλλιέργειες στη δυτική Μακεδονία. Οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν και υποστηρίχθηκαν από το Εργαστήριο Εφαρµοσµένης Θερµοδυναµικής (ΕΕΘ) του τµήµατος Μηχανολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτέλειου Πανεπιστήµιου Θεσσαλονίκης. Στα κεφάλαια που ακολουθούν περιγράφονται αναλυτικά οι µέθοδοι που ακολουθήθηκαν για τις µετρήσεις. Στη συνέχεια πραγµατοποιείται ανάλυση και σχολιασµός των αποτελεσµάτων των µετρήσεων. Τέλος µαζί µε τα συµπεράσµατα της έρευνας παρουσιάζονται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα στο αντικείµενο αυτό. 4.2 οµή προγράµµατος Η µελέτη κινήθηκε σε 2 άξονες. Πρωταρχικός στόχος ήταν η διερεύνηση της όποιας επίδρασης του βιοκαυσίµου σε σχετικά χαµηλές συγκεντρώσεις (ποσοστό 10%) σε σύγχρονο όχηµα ντίζελ προδιαγραφών Euro3. Ο δεύτερος στόχος ήταν η ποσοτικοποίηση της επίδρασης της αυξηµένης συγκέντρωσης του βιοντίζελ στις εκποµπές και τη λειτουργία οχήµατος προδιαγραφών Euro 2, για την επίτευξη του οποίου εφαρµόστηκαν µίγµατα συγκεντρώσεων 50% και 100% σε βιοντίζελ. Για την διεξαγωγή των παραπάνω επιλέχθηκαν και χρησιµοποιήθηκαν δύο οχήµατα VW Golf (Euro 2) και Renault Laguna (Euro 3) τα οποία τροφοδοτήθηκαν µε τα µίγµατα βιοντίζελ-ντίζελ και µετρήθηκαν σύµφωνα µε τα πρωτόκολλα που παρουσιάζονται σε επόµενο κεφάλαιο. Οι µετρήσεις των οχηµάτων περιελάµβαναν όλους τους νοµοθετηµένους αέριους ρύπους, εκποµπές CO 2 και κατανάλωση καυσίµου, µετρήσεις µη νοµοθετηµένων ρύπων όπως αριθµό και κατανοµή σωµατιδίων, αλλά και µετρήσεις αποδιδόµενης ισχύος. Πριν και µετά από την εφαρµογή των διαφόρων βιοκαυσίµων, διεξήχθησαν µετρήσεις αναφοράς µε συµβατικό καύσιµο. Κατά τη διάρκεια του προγράµµατος τα οχήµατα παρακολουθούνταν συστηµατικά για πιθανές βλάβες ή προβλήµατα λειτουργίας. Παράλληλα µε τις µετρήσεις των κινητήρων διεξήχθησαν εργαστηριακές µετρήσεις για τον προσδιορισµό των χαρακτηριστικών και της ποιότητας του βιοντίζελ που χρησιµοποιήθηκε.

111 Παραγωγή βιοντίζελ µετρήσεις ιδιοτήτων Το βιοντίζελ το οποίο χρησιµοποιήθηκε στα πλαίσια του προγράµµατος παράχθηκε από εγχώριες πρώτες ύλες οι οποίες καλλιεργήθηκαν στην Περιφέρεια υτικής Μακεδονίας. Επρόκειτο για πιλοτικές καλλιέργειες ελαιοκράµβης από τις περιοχές της Κοζάνης, Πτολεµαΐδας και Φλώρινας. Ο σπόρος ο οποίος παράχθηκε παραδόθηκε σε σπορελαιουργείο ώστε να εξαχθεί το λάδι που αποτελεί την πρώτη ύλη παραγωγής του βιοντίζελ. Το λάδι αυτό στη συνέχεια παραδόθηκε σε εργοστάσιο παραγωγής βιοντίζελ στην περιοχή της Θεσσαλονίκης όπου και έλαβε χώρα η διεργασία της µετεστεροποίησης και της παραγωγής του τελικού προϊόντος. Το τελικό προϊόν ήταν σύµφωνο µε το Ευρωπαϊκό πρότυπο ποιότητας για το βιοντίζελ ΕΝ Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων των φυσικών ιδιοτήτων του βιοκαυσίµου τα οποία πραγµατοποιήθηκαν για την πιστοποίηση της ποιότητάς του κατά ΕΝ αλλά και του καυσίµου αναφοράς. Η γνώση των βασικών φυσικών ιδιοτήτων είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση των ίδιων των καυσίµων αλλά και για την ερµηνεία των αποτελεσµάτων των µετρήσεων. Τα καύσιµα τα οποία µελετήθηκαν και τα χαρακτηριστικά τους φαίνονται στον Πίνακα 4.1. Πίνακας 4.1. Αποτελέσµατα µετρήσεων των καυσίµων που µελετήθηκαν Ιδιότητα Κραμβέλαιο μη εξευγενισμένο Βιοντίζελ κραμβέλαιο Ντίζελ αναφοράς Πρότυπο μέτρησης Πυκνότητα 20C (g/l) Ανώτερη Θερμογόνος Δύναμη (Kj/Kg) EN ISO CEN/TS 14918/2005 Αρ. Κετανίου DIN Περιεκτηκότητα σε εστέρες (%) Περιεχόμενο σε H 2 O (ppm) Οξειδωτική σταθερότητα (h) - 97,6 - EN , ISO ,9 - EN Αριθμός Οξύτητας 2,67 0,29 - EN Αριθμός Ιωδίου 113, EN Σημείο απόφραξης ψυχρού φίλτρου IP 309

112 Μετρήσεις εκποµπών και κατανάλωσης Μίγµατα εστεροποιηµένων φυτικών ελαίων µε Diesel σε αναλογία 10% (Β10) κατ όγκο εφαρµόσθηκαν σε όχηµα Diesel προδιαγραφών Euro 3. Επίσης µίγµατα βιοντίζελ µε συµβατικό Diesel σε αναλογία 50% (Β50) κατ όγκο όπως και καθαρό βιοντίζελ (Β100) εφαρµόστηκαν σε όχηµα Diesel προδιαγραφών Euro 2. Για κάθε καύσιµο-µίγµα πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις εκποµπών αερίων ρύπων σύµφωνα µε τη νοµοθετηµένη διαδικασία αλλά και µετρήσεις σε µη νοµοθετηµένους κύκλους οδήγησης που προσοµοιώνουν κίνηση σε πραγµατικές συνθήκες. Επιπλέον των νοµοθετηµένων ρύπων µετρήθηκαν και µη νοµοθετηµένες εκποµπές σύµφωνα µε τα όσα περιγράφονται στη συνέχεια. Στόχος των µετρήσεων ήταν να πιστοποιηθεί ότι τα βιοκαύσιµα δεν έχουν αρνητικές επιδράσεις στις εκποµπές ρύπων Μετρήσεις οχηµάτων Oχήµατα Τα οχήµατα που χρησιµοποιήθηκαν ήταν ένα VW Golf κατασκευής 1996 που φέρει κινητήρα Diesel 1900cc, απευθείας έγχυσης µε υπερπληρωτή (TDi), κλάσης εκποµπών Euro 2 και ένα Renault Laguna κατασκευής 2001 που φέρει κινητήρα Diesel 1900cc, απευθείας έγχυσης µε υπερπληρωτή (TDi), κλάσης εκποµπών Euro 3, και τεχνολογίας common rail (υψηλής πίεσης έγχυσης) η οποία αποτελεί την επικρατούσα τάση στους κινητήρες Diesel. Η επιλογή των οχηµάτων στηρίχθηκε στο γεγονός ότι υπάρχουν µακρόχρονα µετρητικά δεδοµένα των εκποµπών των συγκεκριµένων οχηµάτων αλλά και εµπειρία σχετική µε τη λειτουργία του κινητήρα τους. Εικόνα 4.1.οχήµατα VW Golf και Renault Laguna κατά την διάρκεια των µετρήσεων

113 113 Πίνακας 4.2. Τεχνικά χαρακτηριστικά οχηµάτων Μοντέλο Volkswagen Golf (LAT) Renault Laguna Di Κατηγορία Επιβατικό Αυτοκίνητο Επιβατικό Αυτοκίνητο Προδιαγραφές Euro IΙ Euro III Έτος κατασκευής Μοντέλο/Κινητήρας Golf 1.9 TDi 1.9 dci Κυβισμός [cm 3 ] Κύλινδροι/Βαλβίδες 4/2 4/2 Μέγιστη Ισχύς[kW/rpm] 66/ /4000 Μέγιστη Ροπή[Νm/rpm] /1750 Σύστημα προετοιμασίας μίγματος Απευθείας έγχυσης-injection Αυλός κοινής τροφοδοσίας, απευθείας έγχυσης (1350bar) Κιβώτιο ταχυτήτων Μηχανικό Μηχανικό Βάρος (κενό) [kg] Μετεπεξεργασία καυσαερίων Οξειδωτικός καταλύτης Προ και κύριος καταλύτης Κύκλος έγκρισης ΜVEG-B NEDC

114 114 RenaultLaguna 1.9 ctdi Το Renault Laguna ήταν το πρώτο όχηµα το οποίο τροφοδοτήθηκε µε τα µίγµατα βιοντίζελ-ντίζελ. Στο όχηµα αυτό εφαρµόσθηκαν µίγµατα βιοντίζελ σε συγκεντρώσεις 10% κ.ο.. Το όχηµα αυτό επιλέχθηκε για την εφαρµογή των µιγµάτων χαµηλών συγκεντρώσεων λόγω της σταθερότητας που παρουσιάζει ως προς τις εκποµπές ρύπων αλλά και τη συνολικότερη λειτουργική του συµπεριφορά. Έχοντας κινητήρα σχετικά σύγχρονης τεχνολογίας και σύστηµα ελέγχου ακριβείας της τροφοδοσίας καυσίµου, θεωρήθηκε πως η όποια επίπτωση από την παρουσία του βιοκαυσίµου σε χαµηλές συγκεντρώσεις αντανακλάται καλύτερα στο αυτοκίνητο αυτό σε σχέση µε το παλαιότερης τεχνολογίας Golf. Επίσης, η επικείµενη αύξηση της συγκέντρωσης βιοντίζελ στο ντίζελ κίνησης στο 10% κ.ο. έως το 2020 θα επηρεάσει τα µελλοντικά οχήµατα ντίζελ τα οποία θα είναι και αυτά τεχνολογίας common rail. Θεωρήθηκε συνεπώς ότι η µελέτη των όποιων επιπτώσεων της µακρόχρονης χρήσης των µιγµάτων στο συγκεκριµένο όχηµα µπορεί να οδηγήσει σε σηµαντικά συµπεράσµατα σε ότι αφορά πιθανά µελλοντικά προβλήµατα στο στόλο. VWGolf 1.9 TDi Στο VW Golf διερευνήθηκε η επίπτωση από την παρουσία βιοντίζελ σε υψηλές συγκεντρώσεις στο καύσιµο µε την εφαρµογή µίγµατος Β50 αλλά και καθαρού βιοντίζελ. Η επιλογή του συγκεκριµένου οχήµατος για τις µετρήσεις αυτές σε σχέση µε το πιο µοντέρνο Laguna στηρίχθηκε στο γεγονός ότι ο κινητήρας του έχει επανειληµµένα χρησιµοποιηθεί για δοκιµές πειραµατικών καυσίµων και έχει αποδειχθεί τόσο η αντοχή και η στιβαρότητά του όσο και η καλή λειτουργία του µε καύσιµα ποικίλων προδιαγραφών. Τα χαρακτηριστικά αυτά περιόριζαν τη πιθανότητα ενδεχόµενης βλάβης λόγω των αυξηµένων συγκεντρώσεων βιοκαυσίµου κατά τη διάρκεια των µετρήσεων που θα έθετε σε κίνδυνο την οµαλή εξέλιξη του προγράµµατος. εδοµένων των στόχων που έχουν τεθεί από την ΕΕ είναι µάλλον απίθανο το ποσοστό περιεκτικότητας σε βιοντίζελ να αυξηθεί πέρα του 10% στην επόµενη 10ετία οπότε πρωταρχικός στόχος των µετρήσεων σε υψηλές συγκεντρώσεις ήταν η ποσοτικοποίηση των επιπτώσεων στις εκποµπές και δευτερευόντως η επαλήθευση της συµβατότητας βιοκαυσίµουκινητήρα Πειραµατικά καύσιµα Τα βιοντίζελ που χρησιµοποιήθηκε ήταν σύµφωνα µε το πρότυπο ΕΝ για το βιοντίζελ. Σε ορισµένες περιπτώσεις πραγµατοποιήθηκε ανάµειξη κατά την παραγωγή µε τηγανέλαια σε ποσοστό 5% ώστε να διασφαλισθεί η ποιότητα του τελικού προϊόντος και προσαρµογή του στο πρότυπα ΕΝ Η πρακτική αυτή, ανάµειξη διαφόρων πρώτων υλών για τη βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών του βιοκαυσίµου είναι συνηθισµένη κατά την παραγωγή βιοντίζελ (Forson et al 2004). Το πετρέλαιο αναφοράς το οποίο χρησιµοποιήθηκε και ως καύσιµο βάσης στα µίγµατα των βιοκαυσίµων ήταν συµβατικό πετρέλαιο κίνησης, περιεκτικότητας 50ppm σε θείο, το οποίο αγοραζόταν από συγκεκριµένο πρατήριο καυσίµων. Το πετρέλαιο αυτό όπως και το σύνολο του ντίζελ κίνησης που κυκλοφορεί στην Ελλάδα περιέχει ένα ποσοστό βιοκαυσίµου (βιοντίζελ) το οποίο κατά τη διάρκεια του προγράµµατος κυµάνθηκε από %. Ακριβής προσδιορισµός του περιεχόµενου βιοκαυσίµου είναι πολύ δύσκολος διότι απαιτεί εξειδικευµένες χηµικές αναλύσεις. Επίσης ήταν αδύνατη η προµήθεια καθαρού ντίζελ καθότι το τελευταίο δεν κυκλοφορεί στην Ελληνική αγορά και δεν πωλείται από τα διυλιστήρια. Παρόλα αυτά το µικρό αυτό ποσοστό θεωρήθηκε ότι δεν επηρεάζει τα αποτελέσµατα των µετρήσεων.

115 Χρονοδιάγραµµα Οι µετρήσεις οι πραγµατοποιήθηκαν σύµφωνα µε το ακόλουθο χρονοδιάγραµµα. Πίνακας 4.3. Χρονοδιάγραµµα µετρήσεων Όχημα Ημερομηνία Χιλιόμετρα οχήματος Παρατηρήσεις Laguna 31/01/ Μέτρηση Αναφοράς #1 4-5/12/ Μέτρηση Β 10 7/12/ Μέτρηση Αναφοράς # /2/ Μέτρηση Αναφοράς #1 Golf 19/03/ Μέτρηση Β50 1-2/04/ Μέτρηση Β100 15/04/ Μέτρηση Αναφοράς #2 Για όλα τα πειραµατικά καύσιµα πραγµατοποιήθηκαν τουλάχιστον 2 επαναλήψεις µετρήσεων των εκπεµπόµενων ρύπων (CO 2, NOx, HC, CO, σωµατίδια µάζα, αριθµός, κατανοµή), της κατανάλωσης καυσίµου και της ελαστικότητας του κινητήρα σύµφωνα µε το πρωτόκολλο που παρουσιάζεται στη συνέχεια Πρωτόκολλο µετρήσεων Για την αξιολόγηση των οχηµάτων αναφορικά µε τις εκποµπές ρύπων και την κατανάλωση καυσίµου χρησιµοποιήθηκε η µέθοδος τις ολικής δειγµατοληψίας και ανάλυσης καυσαερίων. Κατά τη µέθοδο αυτή το εξεταζόµενο όχηµα οδηγείται εντός εργαστηρίου σε ειδική εξέδρα προσοµοίωσης της κίνησης στον δρόµο (πέδη οχηµάτων). Η πέδη οχηµάτων προσοµοιώνει τόσο τις αεροδυναµικές αντιστάσεις και τις αντιστάσεις τριβής όσο και την αδράνεια του οχήµατος µε ηλεκτρικά και µηχανικά µέσα. Η ταχύτητα του οχήµατος κατά τη δοκιµή ακολουθεί προκαθορισµένη χρονική εξέλιξη που ονοµάζεται κύκλος οδήγησης. Για τη χορήγηση έγκρισης τύπου σε οχήµατα εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης ο κύκλος οδήγησης που χρησιµοποιείται είναι ο Νέος Ευρωπαϊκός Κύκλος Οδήγησης (NEDC) και παρουσιάζεται στο Σχήµα 4.1.α. Ο NEDC διακρίνεται στο αστικό (UDC) και το υπεραστικό (EUDC) τµήµα. Κατά τη διάρκεια της µέτρησης συλλέγεται σε σάκους δείγµα αραιωµένου καυσαερίου µε σταθερό ρυθµό δειγµατοληψίας. Στο τέλος της µέτρησης το δείγµα αναλύεται και προκύπτουν οι συνολικές τιµές των εκποµπών σε g/km.

116 116 Σχήµα 4.1. Κύκλοι οδήγησης που χρησιµοποιήθηκαν στις µετρήσεις. (α) Νέος Ευρωπαϊκός Κύκλος Οδήγησης (NEDC), (β) Αστικός κύκλος ARTEMIS, (γ) Περιαστικός κύκλος ARTEMIS, (δ) Υπεραστικός κύκλος ARTEMIS Βασικός στόχος των µετρήσεων που πραγµατοποιήθηκαν ήταν η ποσοτικοποίηση των εκποµπών αερίων ρύπων των οχηµάτων, όχι µόνο στις συνθήκες οδήγησης που εφαρµόζονται κατά τη δοκιµή έγκρισης τύπου αλλά και σε πραγµατικές συνθήκες λειτουργίας. Για το λόγο αυτό χρησιµοποιήθηκαν οι κύκλοι οδήγησης Artemis. Οι κύκλοι προσοµοιώνουν διαφορετικές συνθήκες κίνησης του αυτοκινήτου σε αστική οδήγηση (URBAN), σε περιαστική οδήγηση (ROAD) που αντιστοιχεί σε κίνηση σε περιφερικό δρόµο µέσης ταχύτητας, και σε υπεραστική οδήγηση (MOTORWAY) που αντιστοιχεί σε κίνηση σε δρόµο ταχείας κυκλοφορίας (Andre 2004). Το προφίλ της ταχύτητας των κύκλων Artemis παρουσιάζεται στο Σχήµα 4.1 β έως δ. Το συνολικό πρωτόκολλο µέτρησης περιελάµβανε έναν NEDC ψυχρής εκκίνησης, έναν UDC θερµής εκκίνησης και τους τρεις µη νοµοθετηµένους κύκλους Artemis Αποτελέσµατα µετρήσεων οχηµάτων νοµοθετηµένοι ρύποι Στην παράγραφο αυτή θα παρουσιαστούν τα αποτελέσµατα των µετρήσεων νοµοθετηµένων εκποµπών ρύπων και κατανάλωσης καυσίµου για τα δυο πειραµατικά οχήµατα.

117 Αποτελέσµατα µετρήσεων καυσίµων Β10 Οι µέσες τιµές και η διασπορά των αποτελεσµάτων των µετρήσεων των νοµοθετηµένων ρύπων στο Renault Laguna για τα µίγµατα βιοντίζελ-ντίζελ 10% κ.ό. που δοκιµάστηκαν παρουσιάζονται στα σχήµατα που ακολουθούν. Οι διακεκοµµένες γραµµές εκφράζουν τις προδιαγραφές ρύπων που ισχύουν για το πειραµατικό όχηµα όπου αυτές ορίζονται. Σχήµα 4.2. Αποτελέσµατα µετρήσεων κατανάλωσης καυσίµου

118 118 Σχήµα 4.3 Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών CO Σχήµα 4.4Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών HC Σχήµα 4.5Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών ΝΟx Σχήµα 4.6Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών PM

119 119 Σχήµα 4.7. Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών CO 2 Τα αποτελέσµατα των µετρήσεων που παρουσιάζονται στα παραπάνω διαγράµµατα δεν έδειξαν σηµαντικές διαφοροποιήσεις ανάµεσα στη λειτουργία µε το καύσιµο αναφοράς και στα µίγµατα πετρελαίου και βιοκαυσίµων σε ότι αφορά τις εκποµπές του οχήµατος. Οι µεταβολές βρίσκονται συνήθως εντός των ορίων επαναληψιµότητας των µετρήσεων και εντός των προδιαγραφών εκποµπών Euro 3 στις οποίες υπόκειται το όχηµα. Για την ευκολότερη κατανόηση των επιδράσεων των βιοκαυσίµων στις εκποµπές και την κατανάλωση καυσίµου παρατίθενται τα παρακάτω σχήµατα (Σχήµα 4.8 µέχρι 4.13). Σε κάθε σχήµα παρουσιάζεται ο λόγος της µέσης τιµής των µετρήσεων µε βιοκαύσιµο προς τη µέση τιµή των µετρήσεων αναφοράς για τους διάφορους κύκλους οδήγησης. Η κόκκινη γραµµή που ισούται µε 1 εκφράζει τη µέση τιµή των µετρήσεων αναφοράς ενώ οι κόκκινες παύλες εκατέρωθεν συµβολίζουν το λόγο της µέγιστης και της ελάχιστης τιµής που µετρήθηκε µε συµβατικό ντίζελ προς τη µέση τιµή των µετρήσεων αναφοράς. Ξεκινώντας από τις εκποµπές CO 2 και την κατανάλωση καυσίµου παρατηρήθηκε ότι δεν διαφοροποιούνται σηµαντικά για το µίγµα Β10. Όλα σχεδόν τα αποτελέσµατα βρίσκονται εντός του εύρους διασποράς των µετρήσεων αναφοράς και των ορίων ±3% τα οποία αποτελούν και τα όρια ακρίβειας της µέτρησης. Σε ότι αφορά στους λοιπούς ρύπους οι διακυµάνσεις είναι επίσης µικρού εύρους και συνήθως εντός των ορίων αξιοπιστίας των µετρήσεων. Ειδικότερα για το CO και τους HC διαπιστώθηκε µια τάση αύξησης των τιµών εκποµπών κατά την ψυχρή εκκίνηση. Η παρατήρηση αυτή έχει ιδιαίτερη σηµασία καθώς κατά την ψυχρή εκκίνηση παράγονται σηµαντικά περισσότερες εκποµπές απ ότι στην κανονική λειτουργία των οχηµάτων. Όπως φαίνεται στις εικόνες οι εκποµπές των ρύπων αυτών βρίσκονται κοντά στα ανώτερα επίπεδα που παρατηρήθηκαν κατά τις µετρήσεις µε συµβατικό καύσιµο ενώ ενίοτε τις ξεπερνούν σηµαντικά. Τα φαινόµενα αυτά σχετίζονται µε τη λειτουργία του οξειδωτικού καταλύτη του οχήµατος και τη στρατηγική διαχείρισης της ψυχρής εκκίνησης από τον κινητήρα. Τα δύο αυτά χαρακτηριστικά του οχήµατος είναι βελτιστοποιηµένα για λειτουργία µε συµβατικό καύσιµο και όπως αποδεικνύεται επηρεάζονται σηµαντικά από την παρουσία του βιοκαυσίµου. Σε ορισµένες περιπτώσεις εµφανίστηκαν επίσης εκποµπές πολύ υψηλότερες από την αναφορά (πχ. Θερµός UDC). Τέτοιες µεµονωµένες υψηλές τιµές ρύπων έχουν εµφανιστεί και σε

120 120 µετρήσεις µε συµβατικό καύσιµο και δεν προβληµατίζουν καθότι τα απόλυτα επίπεδα εκποµπών παραµένουν πολύ χαµηλά. Σχετικά µε τις εκποµπές NOx, δεν διαπιστώθηκαν διαφοροποιήσεις ανάµεσα στα διάφορα καύσιµα. Σε όλες τις περιπτώσεις οι µεταβολές είναι περιορισµένες και εντός των αναµενόµενων ορίων για το όχηµα αυτό. Αντίθετα στις εκποµπές PM η παρουσία βιοντίζελ, οδηγεί σε συστηµατική µείωση των εκποµπών οι οποίες πάντα βρίσκονται σε επίπεδα κατώτερα των µετρήσεων αναφοράς. Οι τιµές εκποµπών ΡΜ κείνται στα κατώτερα επίπεδα που παρατηρούνται µε συµβατικό καύσιµο ή και χαµηλότερα. Σχήµα 4.8.Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς για CO 2 Σχήµα 4.9. Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς για κατανάλωση

121 121 Σχήµα 4.10 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς CO Σχήµα 4.11 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς HC Σχήµα 4.12 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς ΝΟx Σχήµα 4.13 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς PM

122 Αποτελέσµατα µετρήσεων καυσίµων Β50 και Β100 Οι µέσες τιµές και η διασπορά των αποτελεσµάτων των µετρήσεων των νοµοθετηµένων ρύπων για τα µίγµατα 50% και 100% βιοντίζελ παρουσιάζονται στα σχήµατα που ακολουθούν. Οι διακεκοµµένες γραµµές εκφράζουν τις προδιαγραφές ρύπων που ισχύουν για το πειραµατικό όχηµα, όταν αυτές ορίζονται. Σχήµα Αποτελέσµατα µετρήσεων κατανάλωσης καυσίµου Σχήµα Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών CO 2

123 123 Σχήµα 4.16 Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών CO Σχήµα 4.17 Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών HC Σχήµα 4.18 Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών NOx Σχήµα 4.19 Αποτελέσµατα µετρήσεων εκποµπών PM

124 124 Τα αποτελέσµατα των µετρήσεων που παρουσιάζονται στα παραπάνω διαγράµµατα έδειξαν σε ορισµένες περιπτώσεις σηµαντικές διαφοροποιήσεις ανάµεσα στη λειτουργία µε το καύσιµο αναφοράς και στα µίγµατα πετρελαίου και βιοκαυσίµων τόσο ως προς την κατανάλωση όσο και ως προς τις εκποµπές. Ο κύκλος οποίος φαίνεται να επηρεάζεται περισσότερο είναι ο UDC ψυχρής εκκίνησης. Στους υπόλοιπους κύκλους οι µεταβολές βρίσκονται συνήθως εντός των ορίων επαναληψιµότητας των µετρήσεων. Παρά την αύξηση των εκποµπών στον UDC ψυχρής εκκίνησης το όχηµα σε όλες τις περιπτώσεις παραµένει έστω και οριακά εντός των προδιαγραφών εκποµπών Euro 2 στις οποίες υπόκειται. Για την ευκολότερη κατανόηση των επιδράσεων των βιοκαυσίµων στις εκποµπές και την κατανάλωση καυσίµου παρατίθεται όπως και στην περίπτωση του προηγούµενου οχήµατος ο λόγος της µέσης τιµής των µετρήσεων µε βιοκαύσιµο προς τη µέση τιµή των µετρήσεων αναφοράς για τους διάφορους κύκλους οδήγησης. Και σε αυτές τις περιπτώσεις η κόκκινη γραµµή που ισούται µε 1 εκφράζει τη µέση τιµή των µετρήσεων αναφοράς ενώ οι κόκκινες παύλες τη µέγιστη και ελάχιστη τιµή αναφοράς που καταγράφηκε. Σχήµα Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς για CO 2 Ξεκινώντας τον σχολιασµό από τις εκποµπές CO 2 και την κατανάλωση καυσίµου παρατηρήθηκε πως κατά την ψυχρή εκκίνηση εµφανίζονται συστηµατικά πολύ υψηλότερες τιµές. Για τα µεν µίγµατα Β100 η αύξηση των εκποµπών ήταν της τάξης του 14% ενώ η αύξηση της κατανάλωσης κυµάνθηκε στο 23%, ενώ για τα Β50 οι αντίστοιχες αυξήσεις ήταν 9% και 14% αντίστοιχα. Στους λοιπούς κύκλους οι µεταβολές ήταν ηπιότερες όπως θα παρουσιαστεί στη συνέχεια. Σε ότι αφορά το CO 2, τα φαινόµενα αυτά περιορίζονται στους κύκλους θερµής εκκίνησης αν και η χρήση Β100 οδηγεί πάντα σε αυξηµένες εκποµπές σε σχέση µε το συµβατικό ντίζελ. Είναι ενθαρρυντικό ότι στους κύκλους Artemis η διαφοροποίηση παρουσιάζει τις µικρότερες τιµές και τα µεν µίγµατα Β50 παρουσιάζουν εικόνα εντελώς συναφή µε το συµβατικό καύσιµο τα δε µίγµατα Β100 βρίσκονται κοντά στα ανώτατα όρια εκποµπών που παρατηρούνται µε το ντίζελ.

125 125 Σχήµα Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς για κατανάλωση Παρόµοιες τάσεις παρουσιάζει και η κατανάλωση καυσίµου αλλά οι τιµές που µετρήθηκαν µε τα πειραµατικά καύσιµα είναι σαφώς υψηλότερες από την αναφορά. Το γεγονός αυτό αντικατοπτρίζει τη µειωµένη θερµογόνο δύναµη του βιοντίζελ σε σχέση µε το ντίζελ (10% χαµηλότερη) αλλά και πιθανή επιδείνωση της απόδοσης του κινητήρα µε τα βιοκαύσιµα. Στους κύκλους Artemis η εικόνα είναι σχετικά βελτιωµένη σε σχέση µε τους νοµοθετηµένους µε την κατανάλωση να βρίσκεται περίπου 5% και 10% υψηλότερα από την αναφορά για τα µίγµατα Β50 και Β100 αντίστοιχα. Η µεγάλη απόκλιση µεταξύ UDC hot και Artemis Urban οι οποίοι είναι αµφότεροι κύκλοι µε χαµηλή µέση ταχύτητα υποδηλώνει ότι τα βιοκαύσιµα ενδεχοµένως προκαλούν εντονότερη πτώση του βαθµού απόδοσης στα σηµεία λειτουργίας χαµηλών στροφών και φορτίου του κινητήρα έναντι άλλων. Έτσι δεδοµένου του ότι ο αστικός Artemis είναι πιο µεταβατικός κύκλος οδήγησης από τον νοµοθετηµένο αστικό και του ότι έχει σχεδόν την ίδια µέση ταχύτητα (άρα επιβάλλει υψηλότερα φορτία στον κινητήρα) είναι πιθανό να οδηγεί σε σηµεία λειτουργίας λιγότερο ευαίσθητα στην ποιότητα και τα φυσικά χαρακτηριστικά των καυσίµων.

126 126 Σχήµα 4.22 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς CO Σχήµα 4.23 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς HC Σχήµα 4.24 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς NOx Σχήµα 4.25 Μετρήσεις βιοκαυσίµων/µετρήσεις αναφοράς PM

127 127 Η εικόνα των εκποµπών CO διαφοροποιείται από αυτή των εκποµπών HC. Οι εκποµπές CO παραµένουν σε υψηλά επίπεδα (σχεδόν διπλάσιες) σε όλους τους κύκλους και οι αποκλίσεις µεγιστοποιούνται στον αστικό κύκλο Artemis. Οι εκποµπές HC παρουσιάζουν αυξηµένες τιµές στον ψυχρό αστικό αλλά και στον υπεραστικό νοµοθετηµένο κύκλο αλλά κυµαίνονται στα επίπεδα των εκποµπών ντίζελ στο θερµό αστικό και στον αστικό κύκλο Artemis. Στους λοιπούς Artemis είναι αρκετά µειωµένες σε σχέση µε τις εκποµπές αναφοράς. Οι αυξήσεις κατά την ψυχρή εκκίνηση µπορούν να αποδοθούν σε αυτή την περίπτωση όπως και στο Euro 3 όχηµα στον σχεδιασµό του καταλύτη άλλα και στη συνολική διαχείριση του κινητήρα. Η συνολική αύξηση του CO πιθανότατα οφείλεται σε κακή ανάµιξη του βιοντίζελ µε τον αέρα, λόγω διαφορετικών φυσικών ιδιοτήτων που οδηγεί τοπικά σε πλούσια µίγµατα και µη πλήρη καύση. Οι εκποµπές NOx διαφοροποιούνται ανάµεσα στα δυο µίγµατα. Κατά την καύση του Β100 εµφανίζονται αυξηµένα επίπεδα εκποµπών NOx έως και 14%. Η χρήση βιοντίζελ γενικά φέρεται να ευνοεί το σχηµατισµό αυτού του ρύπου λόγω της παρουσίας του οξυγόνου στο µόριό του. Από την άλλη µεριά τα µίγµατα Β50 παρουσιάζουν εκποµπές ίσες µε αυτές του ντίζελ ή και χαµηλότερες. Η συνολική επίδραση του βιοντίζελ στις εκποµπές NOx χρήζει περαιτέρω διερεύνησης. Σε ότι αφορά τις σωµατιδιακές εκποµπές, αυτές βελτιώνονται έως και 45% µε τη χρήση Β50 µε εξαίρεση τον κύκλο ψυχρής εκκίνησης όπου καταγράφηκαν αυξήσεις. Η εικόνα αυτή συµβαδίζει µε την αντίστοιχη για τα µίγµατα Β10 που προαναφέρθηκε. Τα µίγµατα Β100 επίσης οδηγούν σε µειωµένη σωµατιδιακή µάζα στους κύκλους Artemis φαινόµενο το οποίο δεν ισχύει για τους νοµοθετηµένους κύκλους οδήγησης. Ειδικότερα στην περίπτωση της ψυχρής εκκίνησης καταγράφηκε σηµαντική αύξηση της σωµατιδιακή µάζας, περίπου 250%. Το γεγονός αυτό προβληµατίζει, αν και η ψυχρή εκκίνηση αποτελεί ένα µικρό µόνο ποσοστό της συνολικής λειτουργίας του κινητήρα. Και σε αυτή την περίπτωση στοχευµένες µετρήσεις κρίνονται αναγκαίες για τη διεξαγωγή ασφαλών συµπερασµάτων Παρουσίαση αποτελεσµάτων στο Νοµοθετηµένο κύκλο οδήγησης Όπως προαναφέρθηκε, ο NEDC είναι ο επίσηµος κύκλος του τεστ λήψης έγκρισης τύπου των οχηµάτων στην Ευρώπη. Για να κυκλοφορήσει ένα επιβατικό όχηµα στην Ευρωπαϊκή αγορά πρέπει να πληροί όλες τις προδιαγραφές εκποµπών που ορίζονται από την Ευρωπαϊκή νοµοθεσία για τον επίσηµο κύκλο οδήγησης (NEDC). Γίνεται αντιληπτό ότι η απαίτηση της διατήρησης των ορίων εκποµπών των οχηµάτων κρίνεται βάσει των αποτελεσµάτων των µετρήσεων στον NEDC. Στην παράγραφο αυτή πραγµατοποιείται λεπτοµερέστερη παρουσίαση των αποτελεσµάτων των µετρήσεων στον κύκλο NEDC η οποία πιστοποιεί και τη συµβατότητα των µιγµάτων βιοκαυσίµων - Diesel σε ότι αφορά τις εκποµπές ρύπων. Τέλος επισηµαίνεται ότι η λειτουργία των οχηµάτων στον NEDC είναι αυστηρά ελεγχόµενη εκ κατασκευής ώστε να εξασφαλίζονται τα προδιαγεγραµµένα όρια εκποµπών. Το γεγονός αυτό µπορεί να αναιρεί την αντιπροσωπευτικότητα του κύκλου σε σχέση µε τις πραγµατικές συνθήκες οδήγησης αλλά βοηθά στην αξιολόγηση των επιπτώσεων των διαφορετικών καυσίµων στη λειτουργία του κινητήρα.

128 128 Πίνακας 4.4. Εκποµπές Laguna στον NEDC Ρύπος Εκπομπές Β10 (g/km) Αναφορά (g/km) Όριο Euro 3 CO CO HC+NO X NO X PM Ξεκινώντας από τα µίγµατα βιοντίζελ- ντίζελ 10% κ.ο., οι µετρήσεις CO 2 και κατανάλωσης καυσίµου στον NEDC παρουσιάζουν όπως θα περίµενε κανείς αντίστοιχη εικόνα. Όλες οι µετρήσεις, κυµάνθηκαν σ ένα εύρος ±3% γύρω από το µέσο όρο του συνόλου των µετρήσεων. Το όριο αυτό 3% αποτελεί και το όριο επαναληψιµότητας τέτοιων µετρήσεων οπότε σε πρακτικό επίπεδο δε µπορεί να διατυπωθεί κάποιο συµπέρασµα γύρω από τις µεταβολές στην κατανάλωση και τις εκποµπές CO 2. Γενικά η προσθήκη βιοκαυσίµων στο συµβατικό καύσιµο σε ποσοστό 10% δεν έχει φαίνεται να έχει επίπτωση στην ενεργειακή συµπεριφορά του οχήµατος. Προχωρώντας στους λοιπούς ρύπους οι οποίοι προδιαγράφονται από τη νοµοθεσία στα πλαίσια του προτύπου εκποµπών Euro 3 δεν παρατηρούνται σηµαντικές διαφοροποιήσεις ανάµεσα στις µετρήσεις µε βιοκαύσιµο και τις µετρήσεις αναφοράς. Η εφαρµογή του βιοκαυσίµου αυξάνει ελαφρά τις εκποµπές CO στον NEDC λόγω της διαφορετικής συµπεριφοράς του καταλύτη του οχήµατος µε τους υδρογονάνθρακες του καυσίµου αυτού αλλά σε καµιά περίπτωση τα όρια του Euro 3 δεν ξεπερνιούνται. Επίσης το γεγονός ότι οι µετρήσεις αναφοράς κυµαίνονται αρχικά και τελικά σε παραπλήσια επίπεδα φανερώνει ότι τα βιοκαύσιµα δεν έχουν αρνητική επίδραση στον οξειδωτικό καταλύτη του οχήµατος. Οµοίως οι εκποµπές σωµατιδιακής µάζας παραµένουν εντός των ορίων Euro 3 ενώ µοιάζουν να µειώνονται σε σχέση µε τη µέτρηση αναφοράς. Σε ότι αφορά τα ΝΟx, βλέπουµε πως το όχηµα παρουσιάζει διττή εικόνα κάτι το οποίο δεν παρουσιάστηκε στις εκποµπές των κύκλων Artemis. Έτσι οι εκποµπές NOx στον κύκλο NEDC κυµαίνονται αρχικά στα 0.4g/km ενώ στη συνέχεια εµφανίζονται να κυµαίνονται στα 0.5g/km. ιερεύνηση γύρω από τα αίτια της µεταβολής αυτής δεν κατέληξε σε κάποιο τελικό αποτέλεσµα. Είναι πιθανό το φαινόµενο αυτό να σχετίζεται µε την ηλεκτρονική διαχείριση του κινητήρα στο συγκεκριµένο κύκλο οδήγησης ή µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του καυσίµου βάσης ντίζελ κίνησης. Στην περίπτωση των µιγµάτων υψηλών συγκεντρώσεων βιοντίζελ Β50 και Β100, παρατηρήθηκε πως η ψυχρή εκκίνηση έχει αρνητική επίδραση σε όλα σχεδόν τα µετρούµενα µεγέθη. Έτσι και ο NEDC παρουσιάζει εικόνα επιδείνωσης των εκποµπών σε αρκετές περιπτώσεις. Ξεκινώντας από την κατανάλωση καυσίµου παρατηρείται σαφής αύξηση και για τα µίγµατα Β100 και για τα µίγµατα Β50 η οποία ήταν αναµενόµενη δεδοµένης της χαµηλότερης θερµογόνου δύναµης που παρουσιάζουν τα βιοκαύσιµα.

129 129 Σχήµα Κατανάλωση καυσίµου στον κύκλο NEDC για µίγµατα Β50-Β100 Αυξήσεις παρατηρούνται και στις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα, φαινόµενο το οποίο δεν εµφανίστηκε στους κύκλους οδήγησης Artemis και το οποίο οφείλεται στη µεγάλη αύξηση των εκποµπών στο αστικό κοµµάτι του NEDC. Η αύξηση αυτή του εκπεµπόµενου CO 2 υποδηλώνει όπως αναφέρθηκε παραπάνω επιδείνωση της απόδοσης του κινητήρα και χρήζει περαιτέρω διερεύνησης. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι το φαινόµενο αυτό οφείλει να λαµβάνεται υπ όψιν σε µελέτες ανάλυσης κύκλου ζωής του βιοντίζελ και αξιολόγησης του δυναµικού µείωσης των εκποµπών θερµοκηπίου από τα βιοκαύσιµα. Σχήµα Εκποµπές CO 2 στον κύκλο NEDC για µίγµατα Β50-Β100

130 130 Το CO επίσης επηρεάζεται σηµαντικά από το βιοκαύσιµο και οι εκποµπές πολλαπλασιάζονται µε µίγµατα Β100. Παρόλ αυτά το αυτοκίνητο µε το καύσιµο αυτό παραµένει οριακά εντός των προδιαγραφών Euro 2 ενώ η εικόνα για το καύσιµο Β50 ήταν ελαφρώς καλύτερη. Το προδιαγεγραµµένο άθροισµα εκποµπών HC+NOx παραµένει σε όλες τις περιπτώσεις εντός των ορίων του Euro 2 ενώ η εξέλιξή του φαίνεται να καθορίζεται κυρίως από την εξέλιξη των εκποµπών ΝΟx. Οι τελευταίες παρουσιάζουν διακυµάνσεις οι οποίες βρίσκονται στα συνήθη για το όχηµα επίπεδα και κυµαίνονται ανάµεσα στις δυο µετρήσεις αναφοράς. εδοµένων των µεταβολών στις εκποµπές NOx ανάλογα µε τη χρονική συγκυρία οι οποίες έχουν παρατηρηθεί και στο παρελθόν θεωρήθηκε ορθό η ανάλυση των εκποµπών να γίνει µε βάση τη δεύτερη baseline που είναι χρονικά πολύ πιο κοντά στις µετρήσεις των βιοκαυσίµων. Συγκρίνοντας ως προς τη δεύτερη αναφορά, οι εκποµπές NOx αυξάνονται ελαφρώς µε την αύξηση της συγκέντρωσης γεγονός το οποίο είναι αναµενόµενο σύµφωνα µε τη βιβλιογραφία. Τέλος οι εκποµπές ΡΜ παρουσιάζουν διαφορετική εικόνα για τα δυο µίγµατα. Η χρήση Β100 οδηγεί σε πολύ αυξηµένες εκποµπές, εντός όµως των ορίων Euro 2, οι οποίες παράγονται κατά το αστικό κοµµάτι του κύκλου. Στους λοιπούς κύκλους τα καύσιµα Β100 δίνουν εκποµπές µειωµένες ή παρόµοιες µε αυτές των µετρήσεων αναφοράς. Η χρήση µιγµάτων Β50 στον NEDC δεν µετέβαλε τα επίπεδα εκποµπών ΡΜ.

131 131 Σχήµα 4.28 Εκποµπές COστον κύκλο NEDCγια µίγµατα B50-B100 Σχήµα 4.29 Εκποµπές HC +NOxστον κύκλο NEDCγια µίγµατα B50-B100 Σχήµα 4.30 Εκποµπές NOxστον κύκλο NEDCγια µίγµατα B50-B100 Σχήµα 4.31 Εκποµπές PMστον κύκλο NEDCγια µίγµατα B50-B100

132 Αποτελέσµατα µετρήσεων οχηµάτων - µη νοµοθετηµένεςσωµατιδιακές εκποµπές εδοµένου του ενδιαφέροντος το οποίο παρουσιάζουν οι εκποµπές σωµατιδίων από επιστηµονικής πλευράς, αλλά και λόγω των σηµαντικών επιπτώσεων των τελευταίων στην ανθρώπινη υγεία, οι µετρήσεις σωµατιδίων επεκτάθηκαν και σε µη νοµοθετηµένα µεγέθη. Τα οχήµατα που χρησιµοποιήθηκαν περιγράφονται αναλυτικά παραπάνω. Για τις µετρήσεις αυτές χρησιµοποιήθηκε η διάταξη αραίωσης και δειγµατοληψίας που παρουσιάζεται στο Σχήµα Η δειγµατοληψία πραγµατοποιήθηκε στον αγωγό αραίωσης µέσω του αραιοτήρα FPS (Fine Particle Sampler) κατασκευής Dekati. Λόγω των σχετικά υψηλών σωµατιδιακών εκποµπών, χρησιµοποιήθηκαν επιπλέον βαθµονοµηµένοι αραιοτήρες τύπου ακροφυσίου, ώστε να µειωθούν οι σωµατιδιακές συγκεντρώσεις εντός των ορίων µέτρησης των διαφόρων οργάνων. Συγκεκριµένα, για τον προσδιορισµό της αριθµητικής σωµατιδιακής συγκέντρωσης χρησιµοποιήθηκε απαριθµητής σωµατιδίων (TSI s Condensation Particle Counter CPC 3010) και ηλεκτρικός προσκρουστήρας χαµηλής πίεσης (Dekati s Electrical Low Pressure Impactor - ELPI). Ο τελευταίος έπαιρνε δείγµα µέσω προσροφητήρα πτητικών ουσιών (Dekati s Thermodenuder) που λειτουργούσε στους 250 o C για την αποµάκρυνση των (ηµι)-πτητικών σωµατιδίων (και εποµένως µετρούσε στερεά σωµατίδια µόνο). Στα σταθερά σηµεία χρησιµοποιήθηκε ο κατανεµητής µεγέθους κινητικότητας σωµατιδίων µε σάρωση (TSI s SMPS 3936L) αντί του CPC, για την µέτρηση του συνολικού αριθµού των σωµατιδίων επιτρέποντας παράλληλα τον προσδιορισµό της αριθµητικής κατανοµής µεγέθους αυτών. Σχήµα Σχηµατική απεικόνιση του συστήµατος δειγµατοληψίας για τον χαρακτηρισµό µη νοµοθετηµένων σωµατιδιακών εκποµπών Σε αντιστοιχία µε τη σωµατιδιακή µάζα, η εκποµπές αριθµού σωµατιδίων έχουν εκφρασθεί ανά διανυθέν χιλιόµετρο. Πρέπει να σηµειωθεί ότι σε αντίθεση µε τον απαριθµητή σωµατιδίων, η αναγωγή των ενδείξεων του ELPI (ρεύµα) σε αριθµητική συγκέντρωση δεν είναι άµεση αλλά απαιτεί την γνώση της ενεργού πυκνότητας των σωµατιδίων. Καθώς αυτή η πληροφορία δεν είναι διαθέσιµη,

133 133 έγινε η υπόθεση µοναδιαίας πυκνότητας (όπως συνηθίζεται σε µελέτες όπου χρησιµοποιείται το ELPI). Επιπλέον τα αποτελέσµατα του ELPI έχουν διορθωθεί για απώλειες στερεών σωµατιδίων στο εσωτερικό του προσροφητήρα σύµφωνα µε τη βαθµονόµηση της κατασκευάστριας εταιρίας. Τέλος, ο συντελεστής διακύµανσης που χρησιµοποιείται σε κάποιες περιπτώσεις, ορίζεται ως ο λόγος της τυπικής απόκλισης των εκποµπών προς το µέσο όρο αυτών και είναι ένδειξη της συστηµατικότητας των αποτελεσµάτων. Renault LagunaEuro 3 Στα παρακάτω σχήµατα παρατίθενται τα αποτελέσµατα των µη νοµοθετηµένων σωµατιδιακών εκποµπών. Τα αποτελέσµατα αντιστοιχούν στις µέσες τιµές των µετρήσεων που διεξήχθησαν για κάθε τύπο καυσίµου, ενώ οι γραµµές σφάλµατος αντιστοιχούν στη µέγιστη και στην ελάχιστη τιµή των µετρήσεων. Τα αποτελέσµατα που παρουσιάζονται περιλαµβάνουν τις εκποµπές αριθµού στερεών σωµατιδίων (Σχήµα 4.33), τις εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων (Σχήµα 4.34) και κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων στα 90 και 120 kph (Σχήµα 4.35και Σχήµα 4.36). Η διάταξη µέτρησης είναι αυτή που απεικονίζεται στο Σχήµα Στο Σχήµα 4.33 παρουσιάζονται οι εκποµπές αριθµού στερεών σωµατιδίων. Τα απόλυτα επίπεδα εκποµπών επηρεάζονται αισθητά από τις συνθήκες οδήγησης (κύκλος οδήγησης). Σε όλους τους κύκλους οδήγησης το υπό δοκιµή βιοντίζελ οδήγησε σε µείωση των εκποµπών στερεών σωµατιδίων. Η µείωση κυµάνθηκε γύρω στο 9% κατά µέσο όρο σε όλους τους κύκλους. Στα σταθερά σηµεία οδήγησης η εικόνα των εκποµπών είναι παρόµοια. Σχήµα Εκποµπές αριθµού στερεών σωµατιδίων Στο Σχήµα 4.34 παρουσιάζονται οι εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων. Το υπό εξέταση βιοκαύσιµο δεν παρουσιάζει κάποια συστηµατικότητα στο πώς επηρεάζει το συνολικό αριθµό εκπεµπόµενων σωµατιδίων. Το φαινόµενο αυτό δυσχεραίνεται και από το µικρό αριθµό µετρήσεων, ο οποίος δεν είναι επαρκής για την εξαγωγή ασφαλών συµπερασµάτων. Περαιτέρω µετρήσεις είναι απαραίτητες για τη διεξαγωγή ασφαλών συµπερασµάτων.

134 134 Σχήµα Εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων Τέλος, το βιοκαύσιµο δεν επηρεάζει σηµαντικά τις εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων (σε όλες τις περιπτώσεις η διαφοροποίηση στα επίπεδα των εκποµπών είναι µικρότερη από 10%). Εξαίρεση αποτελούν οι υπεραστικές συνθήκες οδήγησης. Στον υπεραστικό κύκλο Artemis Motorway και στα 120 kph το Β10 προκαλεί αύξηση των εκποµπών που ανέρχεται στο 107% και 28% αντίστοιχα, όντας το µόνο καύσιµο που αυξάνει τις εκποµπές στα 120 kph. Οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων που παρουσιάζονται στη συνέχεια δικαιολογούν το παραπάνω αποτέλεσµα, καθώς Β10 ευνοεί το σχηµατισµό περιοχής πυρήνωσης. Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων. Στο Σχήµα 4.35 συγκρίνονται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων που προέκυψαν από τα διάφορα καύσιµα για το σταθερό σηµείο 90 kph. Οι τάσεις που εµφανίζονται στα απόλυτα επίπεδα των κατανοµών του συνολικού αριθµού σωµατιδίων συµπίπτουν µε τις αντίστοιχες που αναφέρθηκαν στις εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων (Σχήµα 4.34), οπότε δε χρήζουν περαιτέρω σχολιασµού. Η µέση γεωµετρική διάµετρος της κατανοµής µε το καύσιµο αναφοράς βρίσκεται στα 66 nm. Το Β10 µετατοπίζει την κατανοµή προς µικρότερες διαµέτρους. Συγκεκριµένα, η κατανοµή που προκύπτει από τη χρήση βιοντίζελ έχει µέση γεωµετρική διάµετρο στα 61nm.

135 135 Σχήµα Κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων στα 90 kph Σχήµα Κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων στα 120 kph Στο Σχήµα 4.36 παρουσιάζονται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων που προκύπτουν στα 120 kph. Και πάλι δεν θα σχολιαστούν τα απόλυτα επίπεδα των εκποµπών, καθώς οι τάσεις που εµφανίζονται συµπίπτουν µε τις αντίστοιχες των αποτελεσµάτων του συνολικού αριθµού σωµατιδίων (Σχήµα 4.34). Η συµπεριφορά των καυσίµων είναι παρόµοια µε αυτή που εµφάνισαν στα 90 kph. Συγκεκριµένα, η µέση γεωµετρική διάµετρος µετατοπίζεται στην περιοχή των nm, τη στιγµή που το αντίστοιχο µέγεθος της κατανοµής µε το καύσιµο αναφοράς είναι στα 54 nm. Στην κατανοµή που προέκυψε µε το καύσιµο αναφοράς παρουσιάζεται µεγάλη διασπορά αποτελεσµάτων στις µικρές διαµέτρους (< 30 nm). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε κάποιες µετρήσεις σχηµατίστηκε περιοχή πυρήνωσης, ενώ σε κάποιες άλλες όχι. Η παρουσία βιοντίζελ, φαίνεται να ευνοεί το σχηµατισµό περιοχής πυρήνωσης. Παρόλα αυτά, οι κατανοµές έχουν µεγάλη διασπορά µε αποτέλεσµα να µην µπορεί να εξαχθεί κάποιο ξεκάθαρο συµπέρασµα. Όπως σχολιάσθηκε και στα αποτελέσµατα του συνολικού αριθµού σωµατιδίων (Σχήµα 4.34), το κραµβέλαιο οδηγεί σε αύξηση του συνολικού αριθµού σωµατιδίων. Αυτό εξηγείται από την κατανοµή του συνολικού αριθµού σωµατιδίων που επιφέρει το συγκεκριµένο καύσιµο. Ευνοεί το σχηµατισµό νανοσωµατιδίων που κορυφώνεται στα 18 nm. Ωστόσο, η διασπορά των µετρήσεων είναι πιο µικρή,

136 136 δηλαδή το φαινόµενο πιο επαναλαµβανόµενο. Τέλος, σε απόλυτα επίπεδα η περιοχή σχηµατισµού πυρήνωσης είναι της ίδιας τάξης µεγέθους µε την περιοχή συσσώρευσης. Volkswagen Golf Euro 2 Στα παρακάτω σχήµατα παρατίθενται τα αποτελέσµατα των µη νοµοθετηµένων σωµατιδιακών εκποµπών. Τα αποτελέσµατα αντιστοιχούν στις µέσες τιµές των µετρήσεων που διεξήχθησαν για κάθε τύπο καυσίµου, ενώ οι γραµµές σφάλµατος αντιστοιχούν στη µέγιστη και στην ελάχιστη τιµή των µετρήσεων. Τα αποτελέσµατα που παρουσιάζονται περιλαµβάνουν τις εκποµπές αριθµού στερεών σωµατιδίων (Σχήµα 4.37), τις εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων (Σχήµα 4.38) και κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων στα 50, 90 και 120 kph (Σχήµα 4.39α,β,γ,δ). Η διάταξη µέτρησης είναι αυτή που απεικονίζεται στο Σχήµα Στο Σχήµα 4.37 παρουσιάζονται οι εκποµπές αριθµού στερεών σωµατιδίων. Σε όλες τις περιπτώσεις η χρήση βιοκαυσίµου επιφέρει µείωση στις εκποµπές στερεών σωµατιδίων σε σχέση µε τη µέτρηση αναφοράς. Η µείωση αυτή ανέρχεται σε 25% κατά µέσο όρο από τη χρήση 100% βιοκαυσίµου. Η αντίστοιχη µείωση από τη χρήση µίγµατος µε 50 % βιοκαύσιµο είναι 15%. Στα 50 km/h τα δύο διαφορετικά καύσιµα, παρουσιάζουν αντίθετη συµπεριφορά. Συγκεκριµένα, η χρήση Β50 επιφέρει την ελάχιστη µείωση στις εκποµπές στερεών σωµατιδίων (~ 6%), τη στιγµή που η χρήση 100% βιοκαυσίµου επιφέρει τη µέγιστη µείωση ίση µε 37%. Τέλος, αξίζει να σηµειωθεί ότι η επίδραση που έχουν τα δύο καύσιµα στις εκποµπές στερεών σωµατιδίων κατά το νοµοθετηµένο κύκλο NEDC είναι παρόµοια. Η µείωση των εκποµπών είναι της τάξης του 10% και για τα δύο. Σχήµα Εκποµπές αριθµού στερεών σωµατιδίων Στο Σχήµα 4.38 παρουσιάζονται οι εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων. Από τα δύο πειραµατικά καύσιµα που χρησιµοποιήθηκαν, το Β100 είναι εκείνο το οποίο οδηγεί στη µεγαλύτερη κατά µέσο όρο αύξηση του συνολικού αριθµού σωµατιδίων του κινητήρα σε σχέση µε τη µέτρηση αναφοράς. Συγκεκριµένα, η αύξηση είναι της τάξης του 200% κατά µέσο όρο (µε συντελεστή διακύµανσης 20%) µε εξαίρεση τον υπεραστικό κύκλο Artemis Motorway. Σε υπεραστικές συνθήκες οδήγησης το Β100 οδήγησε σε αύξηση της τάξης του 65%. Αύξηση στις εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων προκύπτει και από το καύσιµο Β50. Παρατηρείται αύξηση 76% κατά µέσο όρο (µε συντελεστή διακύµανσης 39%) σε όλες τις περιπτώσεις εκτός από τον κύκλο Artemis Motorway. Όπως και στην περίπτωση του Β100, έτσι και το Β50, σε υπεραστικές συνθήκες οδήγησης οδηγεί στη µικρότερη παρατηρούµενη αύξηση των εκποµπών συνολικού αριθµού σωµατιδίων, η οποία ανέρχεται σε ποσοστό 5%.

137 137 Σχήµα Εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων Στο Σχήµα 4.39 παρουσιάζονται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων. Στις εικόνες α, β, γ συγκρίνονται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων που προέκυψαν από τα δύο καύσιµα µε τα αποτελέσµατα του καυσίµου αναφοράς για τα σταθερά σηµεία 50, 90 και 120 kph αντίστοιχα. Στην εικόνα δ παρατίθενται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων που προκύπτουν από τη χρήση καυσίµου Β100 για τα τρία σταθερά σηµεία λειτουργίας, ώστε να φανεί η διαφοροποίηση της κατανοµής ανάλογα µε τις συνθήκες λειτουργίας του οχήµατος. Οι τάσεις που εµφανίζονται στις κατανοµές του συνολικού αριθµού σωµατιδίων συµπίπτουν µε τις αντίστοιχες που αναφέρθηκαν στις εκποµπές συνολικού αριθµού σωµατιδίων (Σχήµα 4.34). Οι κατανοµές από τη χρήση του καυσίµου Β50 είναι µετατοπισµένες προς µικρότερα σωµατίδια µε τη γεωµετρική µέση διάµετρο να βρίσκεται στα 45 nm (50 kph) και 55 nm (90, 120 kph). Το αντίστοιχο µέγεθος της κατανοµής αναφοράς είναι 60 nm και 70 nm. Η χρήση του Β100 αλλάζει εντελώς την κατανοµή του συνολικού αριθµού σωµατιδίων που προκύπτει µε το καύσιµο αναφοράς. Η χρήση του οδηγεί στο σχηµατισµό σωµατιδίων στην περιοχή πυρήνωσης (< 50 nm) σε όλα τα σταθερά σηµεία λειτουργίας, η οποία κορυφώνεται στα nm. Στα 50 kph το φαινόµενο της πυρήνωσης είναι ιδιαίτερα έντονο µε την κατανοµή να είναι φανερά µετατοπισµένη προς µικρότερες διαµέτρους σε σχέση µε τη κατανοµή του καυσίµου αναφοράς. Η µέση γεωµετρική διάµετρος της κατανοµής είναι 28 nm τη στιγµή που η περιοχή πυρήνωσης κορυφώνεται στα 22 nm. Στα 90 και τα 120 kph το φαινόµενο είναι αισθητά µικρότερο. Η κορυφή της περιοχής πυρήνωσης παραµένει στα nm. Η ελάττωση του φαινοµένου αποκαλύπτει και µια περιοχή συσσώρευσης της ίδιας τάξης µεγέθους µε κορυφή στα nm. Το µέγεθος της περιοχής συσσώρευσης αυξάνεται στα 120 kph σε σχέση µε την αντίστοιχη των 90 kph τη στιγµή που η περιοχή πυρήνωσης στα 90 και 120 kph είναι όµοιες. Συµπληρωµατικά προς τα παραπάνω, στην εικόνα δ παρουσιάζονται οι κατανοµές συνολικού αριθµού σωµατιδίων που προέκυψαν από τη χρήση Β100, για τα διάφορα σταθερά σηµεία λειτουργίας. Χαρακτηριστική είναι η έντονη περιοχή πυρήνωσης στα 50 kph σε σχέση µε τα υπόλοιπα δύο σταθερά σηµεία. Επιπρόσθετα, φαίνεται η διαφορά στην περιοχή συσσώρευσης των κατανοµών που αντιστοιχούν στα 90 και τα 120 kph. Τέλος, τονίζεται ότι δεδοµένης της ευαισθησίας που παρουσιάζει ο σχηµατισµός νανοσωµατιδίων αναφορικά µε τις συνθήκες αραίωσης και δειγµατοληψίας, περαιτέρω µετρήσεις πρέπει να διεξαχθούν, ώστε να προκύψουν ασφαλή συµπεράσµατα.