ΠΑΡΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ ΑΠΟ ΒΙΟΜΑΖΑ ΥΠΑΡΧΟΥΣΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΑΙ ΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΟΥΣ

Transcript

1 ΠΑΡΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ ΑΠΟ ΒΙΟΜΑΖΑ ΥΠΑΡΧΟΥΣΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΑΙ ΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΟΥΣ Όλγα Μπερεκετίδου 1,2, Μαρία Γούλα 1,* 1 Τµήµα Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης, Σχολή Τεχνολογικών Εφαρµογών, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυµα υτικής Μακεδονίας, 50100, Κοίλα Κοζάνης 2 Τµήµα Μηχανικών ιαχείρισης Ενεργειακών Πόρων, Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας, Μπακόλα και Σιαλβέρα, 50100, Κοζάνη ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η βιοµάζα θεωρείται µια από τις κυριότερες ανανεώσιµες πηγές ενέργειας παγκοσµίως κυρίως για τρεις λόγους. Πρώτον, όπως προαναφέρθηκε είναι ανανεώσιµη πηγή και υπάρχουν δυνατότητες περαιτέρω ανάπτυξης των τεχνολογιών της στο άµεσο µέλλον. εύτερον, ως πηγή ενέργειας εµφανίζεται να έχει εξαιρετικά θετικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, καθώς συνδέεται µε µηδενικές εκποµπές CO 2. Τρίτον, από την χρήση της προκύπτουν σηµαντικά οικονοµικά οφέλη, κυρίως λόγω της συνεχώς αυξανόµενης τιµής των ορυκτών καυσίµων στο µέλλον [1,2,3]. Πολλά είδη βιοµάζας µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την µετατροπή τους σε ενέργεια. Θα µπορούσαµε να αναφέρουµε τρεις µεγάλες γενικές κατηγορίες, όπως: (i) ενεργειακές καλλιέργειες:φυλλώδης, ξυλώδης, βιοµηχανικές, γεωργικές, υδροχαρής, (ii) γεωργικά κατάλοιπα και απόβλητα, (iii) δασοκοµικά απόβλητα και κατάλοιπα και (iv) αστικά και βιοµηχανικά απορρίµµατα [4,5,6]. Η διάκριση των διαθέσιµων τεχνικών για την ενεργειακή αξιοποίηση της βιοµάζας µπορεί να γίνει σε δύο γενικές κατηγορίες: θερµοχηµικές και βιολογικές διεργασίες. Οι διεργασίες της καύσης, πυρόλυσης, υγροποίησης και αεριοποίησης είναι οι θερµοχηµικές διεργασίες, ενώ οι διεργασίες της άµεσης και έµµεσης βιοφωτόλυσης, της βιολογικής αντίδρασης µετατόπισης, της ζύµωσης παρουσίας ή όχι φωτός είναι οι βιολογικές διεργασίες. Από αυτές, καύση και υγροποίηση δεν θεωρούνται ευνοϊκές οδοί για την παραγωγή υδρογόνου. Αντίθετα, πυρόλυση, αεριοποίηση, βιοφωτόλυση, βιολογική αντίδραση µετατόπισης και ζύµωση είναι υλοποιήσιµες και αναµένεται να συγκεντρώσουν µεγάλο ενδιαφέρον όσον αφορά την παραγωγή υδρογόνου στο άµεσο µέλλον [7,8]. Συνοπτικά, θα µπορούσαµε να πούµε ότι η βιοµάζα είναι αξιόπιστη πηγή ενέργειας για την παραγωγή υδρογόνου και µε περαιτέρω ανάπτυξη των τεχνολογιών αξιοποίησής της, η βιοµάζα θα παίξει σηµαντικό ρόλο στην διαρκώς αναπτυσσόµενη οικονοµία του υδρογόνου. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αναφερόµενοι στην προοπτική ανάπτυξης της οικονοµίας του υδρογόνου, ένα από τα βασικότερα ερωτήµατα που πρέπει να απαντηθούν είναι ποιες είναι οι κατάλληλες πρώτες ύλες (feedstocks) αλλά και οι διαδικασίες παραγωγής του υδρογόνου, που θεωρείται δευτερογενής φορέας ενέργειας, αν λάβει κανείς υπόψη τους πολλαπλούς στόχους από την χρήση του υδρογόνου, όπως τα οικονοµικά οφέλη λόγω αντικατάστασης του πετρελαίου, την αυξηµένη ασφάλεια σε αποθέµατα ενέργειας και την µείωση των εκποµπών σε διοξείδιο του άνθρακα και άλλων καυσαερίων που επιβαρύνουν την ατµόσφαιρα. Σύµφωνα µε µελέτη που αναφέρεται στην κατασκευή των υποδοµών του υδρογόνου για την Ευρώπη έως το έτος 2030 ποικίλες τεχνολογίες και συνδυασµός τους σε ένα αναπτυξιακό σύστηµα υποδοµής που περιλαµβάνουν την παραγωγή, τη µεταφορά και τη διανοµή του υδρογόνου, αναλύονται και αναπτύσσονται διάφορα πιθανά σενάρια.

2 Με όρους οικονοµικούς και έχοντας σαν στόχο την µείωση των εκποµπών διοξειδίου του άνθρακα µπορεί να αποδειχθεί ότι η αναµόρφωση του φυσικού αερίου µε ατµό, ακολουθούµενη από την αεριοποίηση του άνθρακα και, σε µικρότερο βαθµό η ηλεκτρόλυση µε χρήση ηλεκτρικής ενέργειας παραγόµενης από ανανεώσιµες πηγές, αποτελούν τις υποσχόµενες µεθόδους παραγωγής υδρογόνου στη πρώτη φάση ανάπτυξης των υποδοµών του υδρογόνου. Το συνολικό κόστος ενός τέτοιου αναπτυξιακού έργου θα αποτελέσει περίπου το 0.3 % του EU 25 GDP µέχρι το 2030, πράγµα που δείχνει το µέγεθος της πρόκλησης για την ανάπτυξη του συστήµατος υποδοµών του υδρογόνου. Οι ειδικοί συµφωνούν ότι µακροπρόθεσµα, ο στόχος θα πρέπει να είναι η παραγωγή υδρογόνου µε την χρήση ανανεώσιµων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) κυρίως λόγω των επερχόµενων κλιµατικών αλλαγών και της συνεχώς µειούµενης διαθεσιµότητας σε ορυκτά καύσιµα. Ωστόσο, υπάρχουν ανησυχίες όσον αφορά την διαθεσιµότητα των ανανεώσιµων πηγών για την παραγωγή υδρογόνου εξαιτίας της περιορισµένης συνεισφοράς αυτών στην ενεργειακή κάλυψη έως το 2030 και των διαφόρων ανταγωνιστικών χρήσεών τους. Εποµένως, η διαθεσιµότητα των ανανεώσιµων πηγών στην παραγωγή υδρογόνου στα δύο διαφορετικά σενάρια (Α & Β) έχουν εκτιµηθεί χρησι- µοποιώντας την ανάλυση του µεσοπρόθεσµου δυναµικού των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας στην EU 25.Το µεσοπρόθεσµο δυναµικό ορίζεται ως το οικονοµικά επιτεύξιµο δυναµικό για το έτος 2030 µε την προϋπόθεση ότι όλοι οι περιορισµοί έχουν υπερνικηθεί (Ragwitz, 2004).Ανανεώσιµες πηγές χωρίς διακυµάνσεις, όπως η γεωθερµική και η υδροηλεκτρική έχουν εξαιρεθεί από την ανάλυση, αφού οι συγκεκριµένες πηγές είναι κατάλληλες για απευθείας εισαγωγή σε δίκτυα µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Μεταξύ των ΑΠΕ, το µεσοπρόθεσµο δυναµικό της βιοµάζας (59%), είναι το υψηλότερο στην EU 25, ακολουθούµενο από παράκτια (19%) and υπεράκτια αιολική ενέργεια (18%). Το δυναµικό της ηλιακής ενέργειας (4%) είναι πολύ µικρό µέχρι το 2030 εξαιτίας του υψηλού κόστους, αλλά το δυναµικό για παραγωγή υδρογόνου από ηλιακή ενέργεια αναµένεται µακροπρόθεσµα να αυξηθεί σηµαντικά. Η συνδυασµένη παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιµες προσδιορίζεται σύµφωνα µε τη συνεισφορά των ΑΠΕ στο «µεσοπρόθεσµο δυναµικό». Ακόµη και σε ένα αισιόδοξο σενάριο υδρογόνου, δεν θεωρείται ρεαλιστική η χρήση πάνω από το 50% του συνολικού µεσοπρόθεσµου δυναµικού για παραγωγή υδρογόνου, λόγω της χρήσης των ανανεώσιµων πηγών ενέργεια για άλλους σκοπούς (π.χ. στην περίπτωση της βιοµάζας για θέρµανση ή βιοµηχανικές εφαρµογές). Εποµένως, η συµµετοχή των ΑΠΕ στην συνολική παραγωγή υδρογόνου έχει ρυθµιστεί ως 15% στο σενάριο Α, καταλήγοντας στο 43% του µεσοπρόθεσµου δυναµικού και ως 10% στο σενάριο Β (7% του µεσοπρόθεσµου δυναµικού). Η συνδυασµένη παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιµες, η οποία είναι ίδια και στα δύο σενάρια, παρουσιάζεται στο Σχήµα 1. Σχήµα 1: Συνδυασµένη παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιµες για τα δύο σενάρια

3 Η συνεισφορά των ανανεώσιµων πηγών στην παραγωγή υδρογόνου θα είναι αρκετά χαµηλότερη από την αντίστοιχη των ορυκτών καυσίµων µέχρι το 2030, εξαιτίας της περιορισµένης συνεισφοράς των ανανεώσιµων στην ενεργειακή κάλυψη, των ανταγωνιστικών χρήσεών τους και του υψηλότερου κόστους συγκριτικά µε τα ορυκτά καύσιµα [9]. Ωστόσο, λαµβάνοντας υπόψη τις κλιµατικές αλλαγές και τα αποθέµατα των ορυκτών καυσίµων, οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας θα πρέπει να διαδρα- µατίσουν σηµαντικό ρόλο µακροπρόθεσµα. Το φυσικό αέριο θεωρείται σηµαντική πρώτη ύλη για την µεσοπρόθεσµη παραγωγή υδρογόνου όπως και ο άνθρακας, ο οποίος σε συνδυασµό µε την χρήση τεχνολογιών αποµάκρυνσης CO 2, αποτελεί ένα ελκυστικό καύσιµο όπως αποδεικνύεται βάσει στατιστικών στοιχείων. Παράλληλα, είναι εξίσου σηµαντικό το γεγονός ότι τα αποθέµατα φυσικού αερίου είναι περιορισµένα, ενώ και άλλες πιθανές χρήσεις του, όπως η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και η θέρµανση χώρων, αυξάνονται συνεχώς. Ως εκ τούτου, η βασιζόµενη σε φυσικό αέριο παραγωγή υδρογόνου µπορεί να οδηγήσει σε αδιέξοδο. Επιπλέον, η αποµόνωση του CO 2 είναι αµφιλεγόµενη, ιδιαίτερα όσον αφορά την ασφάλεια αποθήκευσης. Επιπρόσθετα, σήµερα δεν έχουν επιλυθεί όλες οι τεχνικές δυσκολίες για αποµάκρυνση του CO 2. Τα αποθέµατα του διοξειδίου του άνθρακα στα δύο σενάρια συγκρινόµενα µε ένα σενάριο αναφοράς απουσία υδρογόνου, στηρίζονται στην υπόθεση ότι η προερχόµενη από ορυκτά καύσιµα παραγωγή υδρογόνου συνοδεύεται πάντα από διαχωρισµό του CO 2 και αποθήκευση. Αυτό σηµαίνει ότι στην οικονοµία του υδρογόνου, θετικά αποτελέσµατα σε παγκόσµια κλίµακα επιτυγχάνονται µόνο µε αποµάκρυνση του παραγοµένου CO 2, µε την χρήση της πυρηνικής ενέργειας για παραγωγή υδρογόνου ή εάν µεγάλο ποσοστό του υδρογόνου παράγεται από ανανεώσιµες πηγές ενέργειας. Με βάση τις σηµερινές τιµές αργού πετρελαίου, το κόστος του υδρογόνου είναι αρκετά υψηλότερο από το αντίστοιχο της βενζίνης. Εάν όµως ληφθεί υπόψη και η µετατροπή στα κελιά καυσίµου, τότε το υδρογόνο είναι πιο ανταγωνιστικό στις σηµερινές τιµές του αργού πετρελαίου, µε την προϋπόθεση ότι δεν περιλαµβάνεται επιπλέον κόστος στα αυτοκίνητα κελιών καυσίµου συγκριτικά µε τα συµβατικά αυτοκίνητα. Το παραπάνω οφείλεται στην υψηλότερη απόδοση των κελιών καυσίµων συγκρινόµενα µε τις µηχανές εσωτερικής καύσης των συµβατικών αυτοκινήτων. Μέχρι τώρα, τα κελιά καυσίµου είναι πολύ ακριβά σε σχέση µε τις καθιερωµένες µηχανές καύσης, όµως επικρατεί µια αβεβαιότητα για την ανάπτυξη και το κόστος στο µέλλον. Πολλοί ειδικοί θεωρούν ότι µια δραστική µείωση του κόστους θα λάβει χώρα στο µέλλον, όµως οι απόψεις διχάζονται. 2. ΘΕΡΜΟΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ 2.1 Υδρογόνο από πυρόλυση της βιοµάζας Η πυρόλυση είναι η καύση της βιοµάζας σε θερµοκρασίες K και MPa απουσία αέρα για µετατροπή της βιοµάζας σε υγρό πετρέλαιο, στερεό ζωικό άνθρακα και αέρια προϊόντα. Η πυρόλυση µπορεί περαιτέρω να διαφοροποιηθεί σε αργή πυρόλυση και ταχεία πυρόλυση. Εάν το προϊόν είναι κυρίως στερεός ζωικός άνθρακας, η αργή πυρόλυση δεν ενδείκνυται για παραγωγή υδρογόνου. Η ταχεία πυρόλυση είναι µια διαδικασία που λαµβάνει χώρα σε υψηλή θερµοκρασία και κατά την οποία η βιοµάζα θερµαίνεται γρήγορα απουσία αέρα για σχηµατισµό ατµού και στη συνέχεια µε συµπύκνωση σε ένα σκούρο υγρό βιοκαύσιµο. Τα προϊόντα της ταχείας πυρόλυσης µπορεί να είναι αέρια, υγρά και στερεά. (i) Τα αέρια προϊόντα περιλαµβάνουν H 2, CH 4, CO, CO 2 και άλλα αέρια ανάλογα µε την οργανική φύση της βιοµάζας στην πυρόλυση.

4 (ii) Τα υγρά προϊόντα περιλαµβάνουν πίσσα και λάδια που παραµένουν σε υγρή µορφή σε θερµοκρασία δωµατίου, όπως η ακετόνη και το οξικό οξύ. (iii) Τα στερεά προϊόντα αποτελούνται κυρίως από προσροφητικό άνθρακα και άλλα αδρανή συστατικά. Παρόλο που οι περισσότερες διεργασίες πυρόλυσης έχουν σχεδιαστεί για παραγωγή βιοκαυσίµων, το υδρογόνο µπορεί να παραχθεί απ ευθείας µέσω ταχείας πυρόλυσης εάν επιτυγχάνονται υψηλές θερµοκρασίες και επαρκής χρόνος παραµονής, όπως παρακάτω: Βιοµάζα + Θερµότητα H 2 + CO + CH 4 + άλλα προϊόντα Οι ατµοί του µεθανίου και άλλων υδρογονανθράκων που παράγονται µπορούν να οδηγηθούν σε αναµόρφωση µε ατµό για µεγαλύτερη παραγωγή υδρογόνου: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 Με στόχο την αύξηση στην παραγωγή υδρογόνου, η water gas shift αντίδραση λαµβάνει χώρα ως εξής: CO + H 2 O CO 2 + H 2 Εκτός από τα αέρια προϊόντα, και τα πετρελαιοειδή είναι δυνατό να χρησιµοποιηθούν για παραγωγή υδρογόνου. Το έλαιο της πυρόλυσης µπορεί να διαχωριστεί σε δύο φάσεις και η φάση που είναι διαλυτή στο νερό µπορεί να χρησιµοποιηθεί για παραγωγή υδρογόνου. Το διάγραµµα ροής παρουσιάζεται στο Σχήµα 2. Πειραµατικά αποτελέσµατα έχουν δείξει ότι όταν χρησιµοποιούνται στηριζόµενοι καταλύτες Νi, η µέγιστη απόδοση σε υδρογόνο φτάνει το 90%. Με πρόσθετη αναµόρφωση µε ατµό και την αντίδραση WGS, η απόδοση αυξάνεται σηµαντικά. Η θερµοκρασία, ο ρυθµός θέρµανσης, ο χρόνος παραµονής, το είδος του καταλύτη, η παρουσία ή όχι ανόργανων αλάτων, (χλωριούχα, ανθρακικά και χρωµικά) αποτελούν βασικές παραµέτρους ελέγχου του ρυθµού της αντίδρασης [8,9,10]. Ανάµεσα σε διάφορα οξείδια µετάλλων, η Al 2 O 3 και το Cr 2 O 3 παρουσιάζουν καλύτερη καταλυτική συµπεριφορά σε σχέση µε άλλα. Ανάµεσα στους καταλύτες, το Na 2 CO 3 είναι καλύτερο από το K 2 CO 3 και το CaCO 3. Παρόλο που τα ευγενή µέταλλα όπως το Ru και το Rh, είναι πιο δραστικά από τους καταλύτες νικελίου και λιγότερο ευαίσθητα στο σχηµατισµό άνθρακα, δεν χρησιµοποιούνται συχνά εξαιτίας του υψηλού τους κόστος [11,12,13,14,]. Σχήµα 2: Πυρόλυση βιοµάζας για παραγωγή υδρογόνου

5 Για να αξιολογηθεί η παραγωγή υδρογόνου µέσω πυρόλυσης µε διάφορους τύπους βιοµάζας, έχουν πραγµατοποιηθεί εκτεταµένες πειραµατικές µελέτες τα τελευταία χρόνια. Γεωργικά απόβλητα, φλοιός φιστικιού, πλαστικά, βιοµάζα και συνθετικά πολυµερή έχουν µελετηθεί ευρέως για παραγωγή υδρογόνου µέσω πυρόλυσης. Με στόχο την επίλυση του προβλήµατος της µειωµένης απόδοσης της αντίδρασης αναµόρφωσης, που προκαλείται µε εναπόθεση άνθρακα στην επιφάνεια του καταλύτη και στην κλίνη, συνήθως χρησιµοποιούνται ρευστοστερεές κλίνες που βελτιώνουν την απόδοση σε υδρογόνο. Ο Yeboah κατασκεύασε µονάδα παραγωγής υδρογόνου από πυρόλυση φλοιού φιστικιών και αναµόρφωση µε ατµό σε αντιδραστήρα ρευστοστερεάς κλίνης µε ρυθµό παραγωγής 250 kg H 2 /day. Οι Padro και Putsche έχουν εκτιµήσει το κόστος παραγωγής του υδρογόνου από πυρόλυση της βιοµάζας από US$8.86/GJ έως US$15.52/GJ, ανάλογα µε το µέγεθος της µονάδας και το είδος της βιοµάζας. Συγκριτικά, το κόστος παραγωγής υδρογόνου µε συστήµατα αιολικάηλεκτρόλυση και φωτοβολταϊκά-ηλεκτρόλυση είναι US$20.2/GJ και US$41.8/GJ, αντίστοιχα. Φαίνεται λοιπόν ότι η πυρόλυση της βιοµάζας αποτελεί µια ανταγωνιστική µέθοδο για παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιµες πηγές ενέργειας. 2.2 Υδρογόνο από αεριοποίηση βιοµάζας Η βιοµάζα είναι δυνατό να αεριοποιηθεί σε υψηλές θερµοκρασίες (µεγαλύτερες των 1000 Κ). Τα συστατικά της βιοµάζας υπόκεινται σε µερική οξείδωση, η οποία οδηγεί σε παραγωγή αερίων και άνθρακα. Ο άνθρακας τελικά ανάγεται προς σχηµατισµό H 2, CO, CO 2 και CH 4. H µετατροπή αυτή εκφράζεται ως εξής: Βιοµάζα+Θερµότητα+Ατµός H 2 +CO+CO 2 +CH 4 + υδρογονάνθρακες + άνθρακας Σε αντίθεση µε την πυρόλυση, η αεριοποίηση στερεάς βιοµάζας διεξάγεται παρουσία αέρα. Εξάλλου, η αεριοποίηση αποσκοπεί στην παραγωγή αερίων προϊόντων, ενώ η πυρόλυση στην παραγωγή βιοελαίου και άνθρακα. Τα παραγόµενα αέρια είναι δυνατό να οδηγηθούν σε αναµόρφωση µε ατµό για παραγωγή υδρογόνου και αυτή η διαδικασία βελτιώνεται µε την αντίδραση water gas shift, όπως έχει ήδη αναφερθεί. Η αεριοποίηση εφαρµόζεται σε βιοµάζα µε περιεκτικότητα σε υγρασία µικρότερη του 35 %. Ένας από τους βασικούς παράγοντες στην αεριοποίηση της βιοµάζας, είναι ο σχηµατισµός πίσσας κατά τη διάρκεια της διεργασίας. Η ανεπιθύµητη πίσσα ίσως προκαλέσει το σχηµατισµό αεροζόλ και πολυµερισµό σε περισσότερο πολύπλοκη δοµή, τα οποία δεν ευνοούν την παραγωγή υδρογόνου µέσω αναµόρφωσης µε ατµό. Σήµερα, τρεις µέθοδοι είναι διαθέσιµες για την ελαχιστοποίηση του σχηµατισµού πίσσας: (i) ο κατάλληλος σχεδιασµός του αεριοποιητή, (ii) κατάλληλη λειτουργία και έλεγχος, (iii) προσθετικά/καταλύτες. Παράµετροι λειτουργίας, όπως η θερµοκρασία, το αντιδραστήριο αεριοποίησης και ο χρόνος παραµονής, παίζουν σηµαντικό ρόλο στο σχηµατισµό και την διάσπαση της πίσσας. Έχει αναφερθεί ότι η πίσσα διασπάται θερµικά σε θερµοκρασίες µεγαλύτερες των 1273 Κ. Η χρήση διαφόρων προσθέτων (δολοµίτης, ολιβίνης) στο εσωτερικό του αεριοποιητή βοηθούν στην αναγωγή της πίσσας.οι καταλύτες όχι µόνο µειώνουν το ποσοστό της πίσσας, αλλά και βελτιώνουν την ποιότητα του αερίου προϊόντος την απόδοση της αντίδρασης. ολοµίτες, στηριζόµενοι καταλύτες νικελίου και αλκαλικά οξείδια µετάλλων, χρησιµοποιούνται ευρέως ως καταλύτες αεριοποίησης [13]. Ένα ακόµη πρόβληµα της αεριοποίησης της βιοµάζας, είναι ο σχηµατισµός τέφρας που µπορεί να προκαλέσει εναπόθεση, πυροσυσσωµάτωση, απόφραξη και συσσωµάτωση. Για να επιλυθούν προβλήµατα που προκαλούνται από την τέφρα, κλασµατική απόσταξη και εκπλυσιµότητα λαµβάνουν χώρα, µε στόχο τη µείωση της τέφρας στο εσωτερικό του αντιδραστήρα.

6 Παρόλο που η κλασµατική απόσταξη είναι αποτελεσ-µατική για την αποµάκρυνση της τέφρας, υπάρχει πιθανότητα να επιβαρύνει την ποιότητα της τέφρας που αποµένει. Από την άλλη, η εκπλυσιµότητα µπορεί να αποµακρύνει τα ανόργανα συστατικά της βιοµάζας και ταυτόχρονα να βελτιώσει την ποιότητα της τέφρας. Πρόσφατα, η αεριοποίηση αποβλήτων ελιάς σε ένα αντιδραστήρα ρευστοστερεάς κλίνης, ερευνήθηκε για παραγωγή αερίου και απέδειξε τη µεγάλη σηµασία της εκπλυσιµότητας ως προ - επεξεργασία για παραγωγή αερίων. Πίνακας 1: Αεριοποίηση βιοµάζας για παραγωγή υδρογόνου Το υδρογόνο µπορεί να παραχθεί από την αεριοποίηση αερίων προϊόντων µε την ίδια διαδικασία της αναµόρφωσης µε ατµό και της water gas shift αντίδρασης, όπως συζητήθηκε και στην περίπτωση της πυρόλυσης. Επειδή τα προϊόντα της αεριοποίησης είναι κυρίως αέρια, αυτή η διεργασία ευνοεί περισσότερο την παραγωγή υδρογόνου σε σχέση µε την πυρόλυση. Με στόχο την βελτιστοποίηση της διεργασίας παραγωγής υδρογόνου, έχουν γίνει πολλές προσπάθειες από ερευνητές που αφορούν την µελέτη της παραγωγής Η 2 από αεριοποίηση της βιοµάζας σε ποικίλους τύπους βιοµάζας και διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, όπως φαίνεται και στον πίνακα 1. Χρησιµοποιώντας αντιδραστήρα ρευστοστερεάς κλίνης µε τους κατάλληλους καταλύτες, µπορεί να επιτευχθεί παραγωγή υδρογόνου έως 60% κ.ό. Αυτός ο υψηλός βαθµός µετατροπής, κάνει την αεριοποίηση της βιοµάζας µια ελκυστική µέθοδο για παραγωγή υδρογόνου. Επίσης, το κόστος παραγωγής υδρογόνου από αεριοποίηση βιοµάζας είναι ανταγωνιστικό σε σχέση µε το κόστος της αναµόρφωσης του φυσικού αερίου, όπως φαίνεται και στο Σχήµα 3. Λαµβάνοντας σοβαρά υπόψη και τα περιβαλλοντικά οφέλη, η αεριοποίηση της βιοµάζας, αποτελεί µια υποσχόµενη επιλογή, βασιζόµενη σε οικονοµικές και περιβαλλοντικές θεωρήσεις. Τα τελευταία χρόνια, µια µέθοδος αεριοποίησης, γνωστή ως Hydrogen Production by Reaction Integrated Novel Gasification (HyPr-RING), έχει προταθεί. Η HyPr-RING µέθοδος είναι µια ενσωµάτωση της αντίδρασης νερό υδρογονάνθρακες, της water gas shift και της προσρόφησης του CO 2 σε έναν αντιδραστήρα κάτω από υποκρίσιµες και υπερκρίσιµες συνθήκες νερού. Η κύρια αντίδραση της όλης διεργασίας εκφράζεται ως εξής: C + 2H 2 O + CaO CaCO 3 + 2H 2, H = -88Kj/mol Η αντίδραση είναι εξώθερµη και υψηλή απόδοση σε υδρογόνο µπορεί να επιτευχθεί σε σχετικά χαµηλή θερµοκρασία ( K). Συγκρινόµενη µε τη συνήθη αεριοποίηση, η HyPr-RING µέθοδος είναι πιο απλή, αφού η αντίδραση παραγωγής του υδρογόνου και διαχωρισµού του αερίου λαµβάνουν χώρα σε έναν απλό αντιδραστήρα σε χαµηλότερη θερµοκρασία.

7 Αυτή η µέθοδος αεριοποίησης έχει αναλυθεί θεωρητικά και πειραµατικά προβάλλεται ως µια αποδοτική τεχνική για παραγωγή υδρογόνου από τη βιοµάζα. Όταν η βιοµάζα περιέχει υγρασία περισσότερο του 35%, είναι προτιµότερο να αεριοποιηθεί η βιοµάζα σε υπερκρίσιµες συνθήκες νερού. Κάτω από τις συνθήκες θέρµανσης του νερού σε θερµοκρασία µεγαλύτερη της κρίσιµης (647 Κ) και συµπίεσης σε πίεση πάνω από την κρίσιµη (22 MPa), η βιοµάζα διασπάται σε µικρά µόρια ή αέρια σε λίγα λεπτά µε µεγάλη απόδοση. Η αεριοποίηση σε υπερκρίσιµες συνθήκες είναι µια υποσχόµενη µέθοδος αεριοποίησης της βιοµάζας µε υψηλό ποσοστό υγρασίας, εξαιτίας του υψηλού ρυθµού αεριοποίησης (έως και 100 %) και υψηλή ογκοµετρική αναλογία σε υδρογόνο (έως και 50 %). Σχήµα 3: Σύγκριση εκτιµώµενου κόστους για παραγωγή υδρογόνου από αεριοποίηση βιοµάζας και αναµόρφωση µε ατµό του φυσικού αερίου Ωστόσο, οι έρευνες έχουν παραµείνει κυρίως σε εργαστηριακή κλίµακα και στα πρώτα στάδια ανάπτυξης. Εποµένως, οι αρχές και οι βασικοί µηχανισµοί δεν έχουν ακόµη γίνει κατανοητοί. Η διαλυτότητα των συστατικών της βιοµάζας σε θερµό νερό, µελετήθηκε από τον Mok που έδειξε ότι σε θερµό νερό περίπου το 40 60% του δείγµατος της βιοµάζας είναι διαλυτό, παρόλο που η αντίδραση παραµένει λίγο κάτω από τις κρίσιµες συνθήκες του νερού. Ο Minowa έχει δηµοσιεύσει παραγωγή υδρογόνου από αεριοποίηση της κυτταρίνης σε θερµό νερό µε χρήση καταλύτη νικελίου. Ο Yu ισχυρίζεται ότι η αεριοποίηση της γλυκόζης σε υπερκρίσιµες συνθήκες νερού, όπως 873 Κ και 34.5 MPa, ήταν αρκετά διαφορετική από την αεριοποίηση σε µη υπερκρίσιµες συνθήκες. Βασικό πλεονέκτηµα ήταν ότι κατά τη διάρκεια της αεριοποίησης δεν υπάρχει σχηµατισµός πίσσας ή προσροφητικού άνθρακα. Χρησιµοποιώντας γλυκόζη, επιτυγχάνεται παραγωγή σε Η 2 µεγαλύτερη του 50%κ.ό. µε τη χρήση κατάλληλων καταλυτών σε υπερκρίσιµες συνθήκες του νερού, ενώ σωληνοειδείς αντιδραστήρες χρησιµοποιούνται ευρέως στην αεριοποίηση σε υπερκρίσιµες συνθήκες εξαιτίας της δοµής τους και της αντοχής σε υψηλές πιέσεις. Παρόλο που η αεριοποίηση σε υπερκρίσιµες συνθήκες νερού βρίσκεται ακόµη στα πρώτα στάδια, η τεχνολογία έχει ήδη δείξει τον ανταγωνισµό στο κόστος σε σχέση µε άλλες µεθόδους παραγωγής υδρογόνου. Οι Spritzer & Hong εκτίµησαν το κόστος παραγωγής Η 2 µε αεριοποίηση σε υπερκρίσιµες συνθήκες νερού περίπου σε US$3/GJ (US$0.35/kg). Η παραγωγή υδρογόνου από βιοµάζα µέσω θερµοχηµικών διεργασιών αποτελεί οικονοµική λύση και φαίνεται ήδη ως µια εφικτή µέθοδος.

8 Ωστόσο, το αέριο υδρογόνο παράγεται µαζί µε άλλα αέρια συστατικά και απαιτείται διαχωρισµός και καθαρισµός του παραγόµενου υδρογόνου µε µεθόδους όπως απορρόφηση του CO 2, ξήρανση και διαχωρισµός µε µεµβράνες. Αναµένεται ότι η µετατροπή της βιοµάζας µέσω θερµοχηµικών διεργασιών, κυρίως µέσω των νέων αναπτυσσόµενων µεθόδων, θα είναι διαθέσιµη για µεγάλη κλίµακα παραγωγής υδρογόνου στο άµεσο µέλλον. 3. ΠΑΡΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΑΠΟ ΖΥΜΩΣΗ [11] Από τη βιβλιογραφία είναι γνωστές αρκετές ερευνητικές εργασίες για βιολογική παραγωγή υδρογόνου [9]. Συστήµατα αντιδραστήρων που χρησιµοποιούν διαδικασίες ζύµωσης για παραγωγή υδρογόνου προσοµοιάζονται µε τις αναπτυγµένες τεχνολογίες µεθανογενούς αναερόβιας ζύµωσης που χρησιµοποιούνται στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων [10]. Σε µελέτες για παραγωγή µεθανίου από αναερόβια χώνευση, ένα πρώτο στάδιο παραγωγής οργανικού οξέος, παρόµοιο µε την παραγωγή υδρογόνου µέσω ζύµωσης, έχει βρεθεί ότι αυξάνει το ρυθµό της αποσύνθεσης, αυξάνει την παραγωγή µεθανίου και βελτιώνει τη σταθερότητα της διεργασίας, σε σχέση µε το αντίστοιχο σύστηµα ενός σταδίου [11]. Προτείνεται λοιπόν ένα ενιαίο σύστηµα παραγωγής υδρογόνου και µεθανίου από βιοµάζα σε δυο στάδια (Σχήµα 4). Σχήµα4: Σύστηµα παραγωγής υδρογόνου & µεθανίου από υγρή βιοµάζα, σε δύο στάδια Παραπροϊόντα, κυρίως από τις βιοµηχανίες τροφίµων, µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως τροφοδοσία, όπως και ενεργειακά φυτά που καλλιεργούνται για αυτόν ακριβώς τον λόγο. Η διαδικασία της ζύµωσης για παραγωγή υδρογόνου είναι µια τεχνολογία που µπορεί να πραγµατοποιηθεί σε γεωργική κλίµακα, όπως και η αναερόβια ζύµωση για παραγωγή µεθανίου. Αντίθετα µε τη βιοµάζα για καύση/αεριοποίηση/πυρόλυση, που περιλαµβάνει ξυλεία, τα συστατικά για σκοτεινή ζύµωση πρέπει να είναι κυρίως βιοαποικοδοµήσιµα. Οργανικά συστατικά, πλούσια σε υδατάνθρακες και µε χαµηλή περιεκτικότητα σε λιγνίνη, θεωρούνται τα κατάλληλα συστατικά. Για την παραγωγή υδρογόνου µέσω ζύµωσης, µπορεί να χρησιµοποιηθεί µεγάλη ποικιλία υδατανθράκων, ενώ η ζύµωση προς παραγωγή αιθανόλης µε χρήση ζύµης, χρησιµοποιεί µόνο µερικά ζαχαροειδή [12]. Βιοµάζα όπως ρίζες φυτών [13], ζωοτροφές [14] ή παραπροϊόντα παραγωγής σιταριού, έχουν βρεθεί ως τα πιο διαθέσιµα για την παραγωγή υδρογόνου µέσω σκοτεινής ζύµωσης. Βακτήρια για παραγωγή υδρογόνου προέρχονται από φυσικές πηγές, όπως από αναερόβια χώνευση υγρών αποβλήτων [9]. Συστατικά πλούσια σε υδατάνθρακες, µπορούν να παράγουν υδρογόνο και CO 2 µέσω ζύµωσης για εξόζη. Η µέγιστη θεωρητική στοιχειοµετρική απόδοση σε υδρογόνο είναι 4 mol υδρογόνου ανά mol εξόζης αν τα τελικά προϊόντα της ζύµωσης είναι µόνο οξικό οξύ, υδρογόνο και CO 2. Αν τελικό προϊόν είναι το βουτυρικό οξύ, η µέγιστη απόδοση είναι 2 mol υδρογόνου ανά mol εξόζης.

9 Το οξικό και το βουτυρικό οξύ, µαζί µε άλλα τελικά προϊόντα της ζύµωσης και µη χωνευµένη βιοµάζα, υφίστανται µεθανογενή αναερόβια χώνευση και το προϊόν µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως λίπασµα, αφού υπάρχει µικρή ή και καθόλου απώλεια θρεπτικών ουσιών, όπως Ν,P,K. 4. ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΓΙΑ ΤΟ Υ ΡΟΓΟΝΟ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Στη Γερµανία, οι ενδεχόµενες προοπτικές είναι η αναµόρφωση των ορυκτών καυσίµων, η ηλεκτρόλυση και η αεριοποίηση της βιοµάζας. Η βασική διεργασία για την αναµόρφωση των ορυκτών καυσίµων και της βιοµάζας, παρουσιάζεται στο Σχ. 5. Οι εκποµπές CO 2, εξαρτώνται από του τύπο του αεριοποιηµένου υδρογονάνθρακα και την ενέργεια που απαιτείται για τις βοηθητικές εργασίες, χειρισµό και µεταφορά. Οι σηµερινές µέθοδοι παραγωγής υδρογόνου µε χαµηλό κόστος, περιλαµβάνουν την αναµόρφωση του ορυκτού ελαίου και/ή του φυσικού αερίου. Το Σχ. 6 δείχνει τις εκποµπές του CO 2 ανά ένα MJ καυσίµου υδρογόνου (χαµηλής θερµαντικής αξίας) από διαφορετικούς τύπους υδρογονάνθρακα για τον τοµέα των µεταφορών. Εκτός από την παραγωγή υδρογόνου µε ηλεκτρόλυση του νερού, η ηλεκτροχηµική διάσπαση του νερού µε ηλεκτρισµό (δυναµικό 1.23 V κάτω από κανονικές συνθήκες) είναι µια άλλη µέθοδος. Αν η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από µια καθαρή πηγή, η ηλεκτρόλυση είναι µια καθαρή διεργασία. Αλλά, παράγοντας υδρογόνο µέσω ηλεκτρόλυσης και χρησιµοποιώντας το υδρογόνο για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, συνεπάγεται και µεγάλες απώλειες. Το 2002, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Γερµανία από ορυκτά καύσιµα είχε µια απόδοση περίπου 36% (German Federal Ministry of Economics and Labor, 2003). Η µεταφορά και διανοµή της ηλεκτρικής ενέργειας είχε απόδοση µεγαλύτερη του 90%. Συγκριτικά, η µετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας σε υδρογόνο έχει απόδοση έως 80%, ο χειρισµός του υδρογόνου περίπου 75 90% και η µετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια σε κελιά καυσίµου περίπου 50%. Η συνολική απόδοση για την ηλεκτρόλυση είναι περίπου % για ανανεώσιµη ενέργεια και % για κατανάλωση ενέργειας για το σύνολο των σηµερινών συµβατικών κέντρων ενέργειας στη Γερµανία. Αυτό οδηγεί στο συµπέρασµα ότι η ενέργεια που παράγεται µε ηλεκτρόλυση απαιτεί το ελάχιστο τρεις (ή οκτώ) φορές περισσότερη ανανεώσιµη ηλεκτρική ενέργεια και είναι το ελάχιστο τρεις (ή οκτώ) φορές ακριβότερη από την ανανεώσιµη ενέργεια. Στο Σχ 7 παρουσιάζεται το σχετικό κόστος και οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου ανά MJ καυσίµου για διάφορα είδη καυσίµου, περιλαµβάνοντας το συµπιεσµένο και υγρό υδρογόνο που παράγεται µε διάφορους τρόπους για τον τοµέα των µεταφορών. (Hohlein, 2004). Το τελικό κόστος του υδρογόνου που φτάνει στον τελικό χρήστη, θα είναι γενικά υψηλότερο από το κόστος των σηµερινών συµβατικών καυσίµων. Τα ειδικά κόστη υπολογίζονται χωρίς φόρους. Ειδικά αν το υδρογόνο βασίζεται σε ανανεώσιµη πηγή ενέργειας, το κόστος του καυσίµου είναι µεγαλύτερο, αλλά σε πολύ χαµηλά επίπεδα CO 2. Υψηλές αποδόσεις σε κελιά καυσίµου, κόστος για αποµάκρυνση CO 2 και αποθήκευση απαραίτητα για υδρογόνο από ορυκτά αλλά και προσπάθειες για ελαχιστοποίηση των εκποµπών του CO 2, θα επιφέρουν σηµαντικές µεταβολές. Στην Γερµανία το υδρογόνο ως καύσιµο φορολογείται κατ αντιστοιχία µε το φυσικό αέριο (13.9 h/mwh).αυτός ο µειωµένος ρυθµός φορολογίας θα καθιερωθεί το έτος 2020 σύµφωνα µε το άρθρο 3 του νόµου για το φόρο του ορυκτού ελαίου της γερµανικής κυβέρνησης. Το υδρογόνο προερχόµενο από βιοµάζα παραµένει χωρίς φορολογία. Το υδρογόνο από ανανεώσιµη ενέργεια δεν απαλλάσσεται από το φόρο (German Wording of the Tax on Oil Law, 2004). Η µικρή είσοδος του υδρογόνου στα σενάρια µέχρι το 2050 αποδεικνύει ότι η οικονοµία του υδρογόνου είναι µια µακροπρόθεσµη υπόθεση.

10 Αναλύοντας τις πιθανότητες εφαρµογών, το υδρογόνο είναι µια επιλογή για χρήση καθαρής ενέργειας εάν παράγεται από ανανεώσιµες πηγές ή από τη βιοµάζα. Ωστόσο, η ενεργειακή χρήση του υδρογόνου έρχεται σε σύγκρουση µε την απευθείας χρήση της αρχικής καθαρής ενέργειας και/ή τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιµη πηγή. Σχήµα 5: ιάγραµµα παραγωγής υδρογόνου από ορυκτά καύσιµα ή βιοµάζα Σχήµα 6: Παραγωγή υδρογόνου από υδρογονάνθρακες και εκποµπές CO 2 ( Biedermann, 2002) Σχήµα 7: Σχετικό κόστος και εκποµπές αερίων θερµοκηπίου για διάφορα είδη καυσίµων (Hohlein, 2004)

11 Το Hong Kong είναι ισχυρά ευάλωτο στην ενέργεια και στην οικονοµική ασφάλεια, εξαιτίας της µεγάλης εξάρτησης από την εισαγωγή των ορυκτών καυσίµων. Επίσης, η καύση των ορυκτών καυσίµων προκαλεί σηµαντικά ρύπανση του περιβάλλοντος. Εποµένως, κρίθηκε απαραίτητο να αναζητηθούν δυνατότητες για καθαρή ανανεώσιµη ενέργεια µε µακροπρόθεσµα αποθέµατα. Παρόλο που το κλίµα και η ποιότητα του εδάφους στο Hong Kong είναι κατάλληλα για καλλιέργεια βιοµάζας, κυρίως στις βορειότερες περιοχές, η χρήση της γης έχει σχεδιαστεί για την ανάπτυξη της χώρας και η ενέργεια της βιοµάζας έχει εξαιρεθεί από το σχεδιασµό. Σε αγροτικές περιοχές, όπου οι καλλιέργειες ευνοούνται, οι λόφοι και τα βουνά δεν ευνοούν τη θερµοχηµική ενεργειακή µετατροπή της βιοµάζας. Έχει εκτιµηθεί ότι ακόµη και 400 km 2 γης (36% της συνολικής) να χρησιµοποιηθούν για καλλιέργεια ενεργειακών φυτών, οι καλλιέργειες βιοµάζας θα ικανοποιούν µόλις το 1% της ενεργειακής απαίτησης. Για το λόγο αυτό, καλλιέργειες βιοµάζας για παραγωγή ενέργειας και υδρογόνου, δεν είναι αποτελεσµατικές. Εναλλακτικά, τα οργανικά απόβλητα είναι µια µορφή βιοµάζας. Η παραγωγή υδρογόνου από οργανικά απόβλητα εκπληρώνει ταυτόχρονα την παραγωγή ενέργειας και τη διαχείριση του περιβάλλοντος. Στο Hong Kong τρεις είναι οι βασικότεροι τύποι αποβλήτων που µπορούν να χρησιµοποιηθούν για ενεργειακή µετατροπή: αστικά απόβλητα, υγρά απόβλητα και ζωικά απόβλητα. Σύµφωνα µε το Waste Reduction Plan (WRP) για το 2007, 949,000 τόνοι αστικών στερεών αποβλήτων θα απορριφθούν, 949,000 τόνοι θα υποστούν θερµοχηµική µετατροπή, ενώ οι υπόλοιποι 2,850,000 τόνοι θα οδηγηθούν σε χώρους ταφής απορριµµάτων. Παρά την υλοποίηση της πρόληψης και των προγραµµάτων για µείωση των απορριµµάτων, η ταφή των απορριµµάτων θα παραµείνει ως η κύρια µέθοδος επεξεργασίας των οργανικών αποβλήτων στο άµεσο µέλλον. Βασιζόµενοι στο WRP, 1.1 TWh ηλεκτρικής ενέργειας µπορεί να παραχθεί από απόβλητα. Θεωρώντας ότι η απόδοση για παραγωγή υδρογόνου είναι συγκρινόµενη µε αυτή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, η ετήσια παραγωγή υδρογόνου από οργανικά απόβλητα ικανοποιεί 4.3 % της συνολικής απαίτησης σε ενέργεια για µεταφορές. Άλλες ανανεώσιµες πηγές ενέργειας, όπως η αιολική, η γεωθερµία και τα υδροηλεκτικά έχουν αµελητέα συνεισφορά στην ενεργειακή κάλυψη. Λαµβάνοντας υπόψη όλες τις ανανεώσιµες πηγές στο Hong Kong, η παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιµες µπορεί να ικανοποιήσει µέχρι και το 40% της απαίτησης σε ενέργεια για µεταφορές, κυρίως µε τη χρήση της αιολικής ενέργειας. Ο Καναδάς παράγει περίπου τόνους βιοµάζας ανά έτος, µε ενεργειακή αξία της τάξης των GJ, το οποίο είναι ισοδύναµο µε 22 % της σηµερινής ετήσιας απαίτησης σε ενέργεια στον Καναδά. Αναερόβια χώνευση της βιοµάζας χρησιµοποιώντας συµβατικές τεχνολογίες, θα οδηγούσε σε παραγωγή m 3 /year CH 4 µε θερµαντική αξία της τάξης GJ. Μετατροπή της βιοµάζας µε ανερχόµενες τεχνολογίες που ευνοούν τη σύνθεση του υδρογόνου και µειώνουν την παραγωγή µεθανίου, θα οδηγούσαν σε παραγωγή m 3 /έτος ανανεώσιµο υδρογόνο από απόβλητα της βιοµάζας, µε θερµαντική αξία της τάξης GJ. Παρόλο που η παραγωγή µεθανίου οδηγεί σε µεγαλύτερη ενεργειακή κάλυψη, η παραγωγή υδρογόνου από απόβλητα βιοµάζας είναι εναλλακτική λύση που ενισχύει την οικονοµία του υδρογόνου. Η καταλληλότητα των καλλιεργειών για παραγωγή υδρογόνου και µεθανίου στην UK έχει επίσης µελετηθεί, χρησιµοποιώντας κριτήρια όπως η απόδοση, η συγκοµιδή και η σύσταση της καλλιέργειας. Το ετήσιο δυναµικό για παραγωγή υδρογόνου και µεθανίου υπολογίζεται χρησιµοποιώντας τις επιλεγµένες καλλιέργειες, λαµβάνοντας υπόψη την ενέργεια που απαιτείται για την ανάπτυξη και την καλλιέργεια της βιοµάζας.

12 Μια εκτίµηση των αγροτικών περιοχών στη UK, εξαιρώντας τις εκτάσεις που δεν χρησιµοποιούνται για παραγωγή τροφίµων ή για ενεργειακές καλλιέργειες, έχει πραγµατοποιηθεί (294,960 ha). Εάν γινόταν χρήση συγκεκριµένων καλλιεργειών, 9.6 TWh ενέργειας θα παραγόταν κάθε χρόνο. Αυτό αντιστοιχεί σε ηλεκτρική ενέργεια για κάλυψη 2.2 εκατ. κατοικίες στην UK ετησίως και µια µείωση στις εκποµπές του CO 2 µεγαλύτερη των 2.3 εκατ. τόνων ετησίως στη UK. 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το υδρογόνο αναγνωρίζεται ως µια υποσχόµενη πηγή ενέργειας για το µέλλον. Αρκετές έρευνες για ποικίλες µεθόδους παραγωγής υδρογόνου έχουν διεξαχθεί τις τελευταίες δεκαετίες. Η βιοµάζα είναι µια αξιόπιστη πηγή ενέργειας για την παραγωγή υδρογόνου. Η βιοµάζα είναι ανανεώσιµη, άφθονη και εύκολη στη χρήση. Οι θερµοχηµικές µέθοδοι πυρόλυσης και αεριοποίησης για παραγωγή υδρογόνου είναι οικονοµικά εφικτές και θα γίνουν ανταγωνιστικές µε τη µέθοδο της αναµόρφωσης του φυσικού αερίου που χρησιµοποιείται σήµερα. Η βιολογική ζύµωση επίσης αποτελεί µια υποσχόµενη µέθοδο παραγωγής υδρογόνου για εµπορική χρήση στο µέλλον. Με περαιτέρω ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών, η βιοµάζα θα διαδραµατίσει πολύ σηµαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της οικονοµίας του υδρογόνου. References 1. A. Demirbas, Progress and recent trends in biofuels, Progress in Energy and Combustion Sciences, article in press 2. D. Ozcimen., F. Karaosmanoglu, Production and characterization of bio-oil and biochar from rapeseed cake, Renewable Energy 29 (2004) M. Jefferson, Sustainable energy development: performance and prospects, Renewable Energy 31 (2006) Meng Ni, Dennis Y.C Leung, Michael K.H. Leung, K. Sumathy, An overview of hydrogen production from biomass, Fuel Processing Technology 87 (2006) B. McLellan, E. Shoko, A.L. Dicks, J.C. Diniz da Costa, Hydrogen production and utilisation opportunities for Australia, International Journal of Hydrogen Energy 30 (2005) D. Levin, H. Zhu, M. Beland, N. Cicek, B. Holbein, Potential for hydrogen and methane production from biomass residues in Canada, Bioresource Technology 98 (2007) K.-A. Adamson, Hydrogen from renewable resources-the hundred year commitment, Energy Policy 32 (2004) T. Milne, C. Elam, R. Evans, Hydrogen from biomass: state of the art and research challenges, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO USA, IEA/H2/TR-02/ Martin Wietschel, Ulrike Hasenauer, Arend de Groot, Development of European hydrogen infrastructure scenarios CO2 reduction potential and infrastructure investment, Energy Policy 34 (2006) S.A. Sherif, Frano Barbir and T.N. Veziroglu, Towards a Hydrogen Economy, The Electricity Journal 11. N. Martınez-Pereza, S.J. Cherryman, G.C. Premier, R.M. Dinsdale, D.L. Hawkes, F.R. Hawkes, G. Kyazze, A.J. Guwy, The potential for hydrogen-enriched biogas production from crops: Scenarios in the UK, Biomass and Bioenergy 12. F. Hake, J. Linssen_, M. Walbeck, Prospects for hydrogen in the German energy system, Energy Policy 34 (2006) Meng Ni, Michael K.H. Leung, K. Sumathy, Dennis Y.C. Leung, Potential of renewable hydrogen production for energy supply in Hong Kong,International Journal of Hydrogen Energy 31 (2006) David B. Levin, Heguang Zhu, Michel Beland, Nazim Cicek, Bruce E. Holbein, Potential for hydrogen and methane production from biomass residues in Canada, Bioresource Technology 98 (2007)