ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΙΔΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΦΟΛΗ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΚΨΝ ΕΥΑΡΜΟΓΨΝ ΣΜΗΜΑ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΣΡΕΛΑΙΟΤ & ΥΤΙΚΟΤ ΑΕΡΙΟΤ ΠΣΤΦΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ

ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΙΔΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΦΟΛΗ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΚΨΝ ΕΥΑΡΜΟΓΨΝ ΣΜΗΜΑ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΣΡΕΛΑΙΟΤ & ΥΤΙΚΟΤ ΑΕΡΙΟΤ ΠΣΤΦΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ ΠΑΡΑΓΨΓΗ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ ΑΠΟ ΟΓΙΕΛΑΙΟ, ΕΠΙΔΡΑΗ ΠΑΡΑΜΕΣΡΨΝ ΠΙΕΗ, ΛΟΓΟΤ ΚΑΙ ΔΙΑΛΤΣΨΝ ΣΗ ΜΕΡΙΚΗ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΟΤ ΠΑΡΑΓΨΜΕΝΟΤ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ ΠΟΤΔΑΣΕ ΕΙΗΓΗΣΡΙΑ ΑΓΑΠΗΣΟ Γ. ΓΕΨΡΓΙΟ ΑΜ: 2681 ΑΝΑΣΑΙΑ Ν. ΛΑΖΑΡΙΔΟΤ ΖΕΜΠΛΑΚΟΤ Γ. ΦΡΙΣΟΥΟΡΟ ΑΜ: 2652 ΚΑΒΑΛΑ 2010

ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΙΔΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΦΟΛΗ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΚΨΝ ΕΥΑΡΜΟΓΨΝ ΣΜΗΜΑ ΣΕΦΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΣΡΕΛΑΙΟΤ & ΥΤΙΚΟΤ ΑΕΡΙΟΤ

ΠΕΡΙΕΦΟΜΕΝΑ Α ΜΕΡΟ ΘΕΩΡΗΣΙΚΟ 1. ΕΙΑΓΨΓΗ... 1 2. ΠΡΑΙΝΗ ΦΗΜΕΙΑ... 2 3. ΒΙΟΜΑΖΑ... 4 3.1. ΠΡΟΕΛΕΤΗ ΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑ... 5 3.2. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕ... 6 3.2.1. ΔΑΙΚΕ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕ... 6 3.2.2. ΓΕΨΡΓΙΚΕ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕ... 9 3.2.2.1. ΠΟΛΤΕΣΕΙ... 9 3.2.2.2. ΕΣΗΙΕ... 13 3.3. ΠΛΕΟΝΕΚΣΗΜΑΣΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΨΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΨΝ... 20 3.4 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΣΙΚΑ ΚΑΙ ΚΟΙΝΨΝΙΚΟ-ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΟΥΕΛΗ... 21 4. ΒΙΟΚΑΤΙΜΑ... 24 4.1. ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗ... 24 4.2. ΒΙΟΑΕΡΙΟ... 25 4.3. ΒΙΟΜΑΖΑ... 25 4.4. ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 26 5. ΥΤΣΙΚΑ ΕΛΑΙΑ... 26 5.1. ΠΑΡΑΓΨΓΗ ΥΤΣΙΚΟΤ ΕΛΑΙΟΤ... 27 6. ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 27 6.1. ΕΙΑΓΨΓΗ... 27 6.2. ΠΑΡΑΓΨΓΗ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 29 6.2.1. ΜΕΣΕΣΕΡΟΠΟΙΗΗ... 29 6.2.2. ΠΕΡΙΛΗΧΗ ΜΕΘΟΔΟΤ ΠΑΡΑΓΨΓΗ FAME... 29 6.3. ΟΞΙΝΑ ΚΑΣΑΛΤΟΜΕΝΗ ΜΕΣΕΣΕΡΟΠΟΙΗΗ... 31 6.4. ΒΑΙΚΑ ΚΑΣΑΛΤΟΜΕΝΗ ΜΕΣΕΣΕΡΟΠΟΙΗΗ... 32 6.5. ΔΕΤΣΕΡΕΤΟΝΣΑ ΠΡΟΙΟΝΣΑ... 34 6.6. ΠΛΕΟΝΕΚΣΗΜΑΣΑ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 34 6.7. ΜΕΙΟΝΕΚΣΗΜΑΣΑ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 35 6.8. ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 38 6.8.1. ΑΡΙΘΜΟ ΙΨΔΙΟΤ... 40 6.8.2. ΑΡΙΘΜΟ ΚΕΣΑΝΙΟΤ... 41 6.8.3. ΟΞΕΙΔΨΣΙΚΗ ΣΑΘΕΡΟΣΗΣΑ ΣΟΤ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 41 6.8.4. ΑΡΙΘΜΟ ΟΞΤΣΗΣΑ (ACID VALUE)... 42 6.8.5. ΛΙΠΑΝΣΙΚΗ ΙΚΑΝΟΣΗΣΑ... 43

6.9. ΣΟ ΜΕΛΛΟΝ ΣΨΝ ΒΙΟΚΑΤΙΜΨΝ... 44 7. ΒΕΛΣΙΨΗ ΙΔΙΟΣΗΣΨΝ ΒΙΟΝΣΗΖΕΛ... 45 7.1. ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ... 45 7.2. Ο ΡΟΛΟ ΣΟΤ ΔΙΑΛΤΣΗ... 45 8. ΚΑΣΑΛΤΗ... 46 8.1. ΒΑΙΚΕ ΕΝΝΕΙΕ ΚΑΣΑΛΤΗ... 46 8.2. ΒΑΙΚΟΙ ΚΛΑΔΟΙ ΚΑΣΑΛΤΗ... 47 8.2.1. ΟΜΟΓΕΝΗ ΚΑΣΑΛΤΗ... 47 8.2.2. ΕΣΕΡΟΓΕΝΗ ΚΑΣΑΛΤΗ... 47 8.2.3. ΕΝΖΤΜΙΚΗ ΚΑΣΑΛΤΗ... 48 8.3. ΤΓΚΡΙΗ ΟΜΕΓΕΝΟΤ ΚΑΙ ΕΣΕΡΟΓΕΝΟΤ ΚΑΣΑΛΤΗ... 48 Β ΜΕΡΟ ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΟ 9. ΕΙΑΓΨΓΗ... 51 10. ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΗ ΔΙΑΣΑΞΗ... 52 11. ΚΑΣΑΛΤΣΙΚΟ ΤΣΗΜΑ... 55 12. ΑΝΣΙΔΡΑΣΗΡΙΑ... 55 13. ΜΕΣΕΣΕΡΟΠΟΙΗΗ ΕΛΑΙΟΤ (ΟΓΙΕΛΑΙΟΤ)... 56 13.1. ΠΟΟΣΗΣΕ ΑΝΣΙΔΡΑΣΗΡΙΨΝ ΠΡΨΣΗ ΤΛΗ... 57 13.2. ΠΟΙΟΣΙΚΟ - ΠΟΟΣΙΚΟ ΠΡΟΔΙΟΡΙΜΟ ΤΠΟΣΡΨΜΑΣΨΝ ΜΕ ΑΕΡΙΑ ΦΡΨΜΑΣΟΓΡΑΥΙΑ (GC)... 57 13.2.1. ΤΚΕΤΗ... 57 13.2.2. ΤΝΘΗΚΕ ΦΡΨΜΑΣΟΓΡΑΥΗΜΑΣΟ... 58 13.2.3. ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ ΔΕΙΓΜΑΣΟ ΤΠΟΣΡΨΜΑΣΟ ΠΡΟ ΑΝΑΛΤΗ... 58 13.2.4. ΑΝΑΛΤΗ ΤΠΟΣΡΨΜΑΣΟ... 61 14. ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΣΟ ΓΙΑ TΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ... 63 15. ΠΟΟΣΙΚΟ ΠΡΟΔΙΟΡΙΜΟ ΤΔΡΟΓΟΝΨΜΕΝΨΝ ΤΠΟΣΡΨΜΑΣΨΝ... 64 16. ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΑ ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΑ-ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ-ΕΚΣΙΜΗΕΙ... 65 16.1. ΣΑΘΕΡΕ ΤΝΘΗΚΕ... 66 16.2. ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΟΤ ΔΙΑΛΤΣΗ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΨΝ MESSO (METHYL ESTERS OF SOYA OIL)... 67 16.3. ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ ΑΠΟ ΣΗΝ ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΨΝ ΔΙΑΛΤΣΨΝ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΨΝ MESSO (METHYL ESTERS OF SOYA OIL)... 68 17. ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΑ ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΑ-ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ-ΕΚΣΙΜΗΕΙ... 60 17.1. ΣΑΘΕΡΕ ΤΝΘΗΚΕ... 70 17.2. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΣΑ ΑΠΟ ΣΗΝ ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΗ ΠΙΕΗ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΜΕΘΤΛΕΣΕΡΑ ΟΓΙΕΛΕΙΟΤ... 71

17.3. ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΗ ΠΙΕΗ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΨΝ MESSO (METHYL ESTERS OF SOYA OIL)... 73 17.4. ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ ΑΠΟ ΣΗΝ ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΗ ΠΙΕΗ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΨΝ MESSO (METHYL ESTERS OF SOYA OIL)... 74 18. ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΑ ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΑ-ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ-ΕΚΣΙΜΗΕΙ... 75 18.1. ΣΑΘΕΡΕ ΤΝΘΗΚΕ... 76 18.2. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΣΑ ΑΠΟ ΣΗΝ ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΟΤ ΜΟΡΙΑΚΟΤ ΛΟΓΟΤ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΜΕΘΤΛΕΣΕΡΑ ΟΓΙΕΛΕΙΟΤ... 77 18.3. ΕΠΙΔΡΑΗ ΣOΤ ΛΟΓΟΤ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΟΤ MESSO (METHYL ESTERS OF SOYA OIL)... 79 18.4 ΕΠΙΔΡΑΗ ΣΟΤ ΜΟΡΙΑΚΟΤ ΛΟΓΟΤ ΣΗΝ ΤΔΡΟΓΟΝΨΗ ΣΨΝ MESSO (METHYL ESTERS OF SOYA OIL)... 80 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΥΙΑ-ΠΗΓΕ... 81

Α ΜΕΡΟ ΘΕΩΡΗΣΙΚΟ

1. ΕΙΑΓΨΓΗ Σα βιολογικά καύσιμα ή βιοκαύσιμα προέρχονται από βιομάζα οργανισμών που ζούσαν πρόσφατα ή από τα μεταβολικά υποπροϊόντα τους όπως είναι τα περιττώματα από αγελάδες κλπ. Είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, αντίθετα από άλλους φυσικούς πόρους όπως είναι το πετρέλαιο, ο άνθρακας, και τα πυρηνικά καύσιμα. Επίσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα βιοδιασπώμενα απόβλητα από τη βιομηχανία, τη γεωργία, τη δασονομία και τις οικογενειακές δραστηριότητες. Σέτοια παραδείγματα περιλαμβάνουν το άχυρο, την ξυλεία, το λίπασμα, τους φλοιούς του ρυζιού, τα λύματα, τα βιοδιασπώμενα απόβλητα, και τα περισσεύματα των τροφίμων, που μπορούν να μετατραπούν σε βιοαέριο μέσω της αναερόβιας χώνευσης. Η βιομάζα που χρησιμοποιείται ως καύσιμος ύλη αποτελείται συχνά από μερικώς χρησιμοποιούμενα υλικά, όπως είναι ο φλοιός και τα ζωικά απόβλητα. Η ποιότητα της ξυλείας ή της φυτικής βιομάζας δεν επηρεάζει άμεσα την αξία της ως πηγή ενέργειας. Σα βιοκαύσιμα προερχόμενα από οργανικά προϊόντα, θεωρούνται ανανεώσιμα καύσιμα. Ψς ανανεώσιμα καύσιμα έχουν το χαρακτηριστικό των χαμηλότερων εκπομπών CO2 στο συνολικό κύκλο ζωής τους σε σχέση με τα συμβατικά ορυκτά καύσιμα, στοιχείο που εξαρτάται άμεσα από την προέλευση τους, τη χρήση τους αλλά και τον τρόπο παραγωγής και διανομής τους. Κατά την καύση τους τα καύσιμα αυτά εκπέμπουν περίπου ίσες ποσότητες CO2 με τα αντίστοιχα πετρελαϊκής προέλευσης. Επειδή όμως είναι οργανικής προέλευσης ο άνθρακας τον οποίο περιέχουν έχει δεσμευτεί κατά την ανάπτυξη της οργανικής ύλης από την ατμόσφαιρα στην οποία επανέρχεται μετά την καύση κι έτσι το ισοζύγιο εκπομπών σε όλο τον κύκλο ζωής του βιοκαυσίμου είναι θεωρητικά μηδενικό. την πράξη επειδή κατά την παραγωγή και διακίνηση της πρώτης ύλης αλλά και των ίδιων των βιοκαυσίμων υπεισέρχονται και άλλες δραστηριότητες κατά τις οποίες παράγονται εκπομπές CO2 το τελικό όφελος από τα καύσιμα αυτά μπορεί να είναι από πολύ μεγάλο έως μηδαμινό. Η εργασία αυτή έχει ως στόχο να ασχοληθεί με το βιοντήζελ. Αρχικά με την παραγωγή βιοντήζελ από σογιέλαιο και στη συνέχεια με την προσπάθεια βελτίωσης των ιδιοτήτων του καυσίμου αυτού οι οποίες ιδιότητες δεν ανταποκρίνονται στα ευρωπαϊκά πρότυπα EN14214. Για τον σκοπό αυτό θα χρησιμοιποιηθεί η διαδικασία της μερικής υδρογόνωσης. Οι παράμετροι που θα ερευνηθούν για να επιτευχθούν όσο το δυνατό καλύτερα αποτελέσματα είναι αυτοί της πίεσης, του λόγου και των διαφορετικών διαλυτών στην όλη αντίδραση

2. ΠΡΑΙΝΗ ΦΗΜΕΙΑ Η Φημεία ως κεντρική και δημιουργική επιστήμη που συνδέεται με την ζωή του ανθρώπου και του πλανήτη γη έχει προσφέρει, άμεσα ή έμμεσα, στα περισσότερα τεχνολογικά επιτεύγματα (αντιβιοτικά, εμβόλια, εξειδικευμένα φάρμακα, λιπάσματα, γεωργικά φάρμακα, πλαστικά, πολυμερή, διάφορα συνθετικά υλικά, τα προηγμένα ηλεκτρονικά, καύσιμα, καθαρισμός του νερού κ.ά) που έχουν διαμορφώσει την σημερινή ποιότητα ζωής του ανθρώπου. Παρά τα οφέλη της κοινωνίας από τα επιτεύγματα της χημείας και της τεχνολογίας είναι γεγονός, που συνδέεται άμεσα με την αλόγιστη ανάπτυξη, ότι η βιομηχανική παραγωγή των αγαθών, οι διεργασίες που χρησιμοποιήθηκαν, η χρήση των αγαθών και η διάθεση ορισμένων χημικών ουσιών είχαν σαν αποτέλεσμα σημαντική και μετρήσιμη αρνητική επίδραση στην υγεία του ανθρώπου και το περιβάλλον. την προσπάθεια καταστολής των αρνητικών επιπτώσεων της χημείας, δημιουργήθηκε η φιλοσοφία της πράσινης χημείας. τόχος της πράσινης χημείας είναι η τεχνολογική εξέλιξη με εφαρμογές που δεν επηρεάζουν αρνητικά τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Βασική επιδίωξη του ανθρώπου τώρα θα πρέπει να είναι η σχεδίαση χημικών διεργασιών για την παραγωγή χημικών προϊόντων, οι οποίες είναι περισσότερο φιλικές προς το περιβάλλον και προς τον ίδιο. Σα προβλήματα αυτά μπορούν τώρα να λυθούν με την Πράσινη και Βιώσιμη Φημεία, μία νέα φιλοσοφία που καλύπτει όλους τους τομείς της επιστήμης της Φημείας. Πράσινη Φημεία είναι η χρησιμοποίηση ενός συνόλου αρχών με την εφαρμογή των οποίων μειώνεται ή εξαλείφεται η χρήση ή η δημιουργία επικίνδυνων ουσιών στις διεργασίες σχεδιασμού, παραγωγής και εφαρμογής των χημικών προϊόντων. τόχοι της Πράσινης Φημείας: είναι η μείωση επικίνδυνων ουσιών που σχετίζονται με προϊόντα και διεργασίες που είναι απαραίτητα όχι μόνο για την διατήρηση της Ποιότητας Ζωής που έχει πετύχει η κοινωνία μέσω της Φημείας αλλά και η περαιτέρω προώθηση τα τεχνολογικών επιτευγμάτων της Φημείας κατά τρόπο βιώσιμο.

Η επίτευξη των στόχων της Πράσινης Φημείας βασίζεται στις 12 παρακάτω αρχές: Πρόληψη: Είναι προτιμότερο να προλαμβάνουμε τα απόβλητα από το να κατεργαζόμαστε ή να καθαρίζουμε τα απόβλητα αφού σχηματιστούν. Οικονομία Ατόμων: Οι μέθοδοι σύνθεσης πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε όλα τα άτομα των αντιδρώντων ή όσον το δυνατόν περισσότερα να συμμετέχουν στο τελικό προϊόν. Λιγότερο επικίνδυνες χημικές συνθέσεις: χεδιασμός συνθετικών μεθόδων ώστε να χρησιμοποιούν και να δημιουργούν ουσίες που έχουν ελάχιστη ή καθόλου τοξικότητα στον άνθρωπο και το περιβάλλον. χεδιασμός ασφαλέστερων χημικών προϊόντων: Σα χημικά προϊόντα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να είναι αποτελεσματικά για τον σκοπό που σχεδιάστηκαν με ελαχιστοποίηση της τοξικότητάς των. Ασφαλέστεροι διαλύτες και βοηθητικά μέσα: Η χρήση διαλυτών να αποφεύγεται ή όπου χρησιμοποιούνται να είναι αβλαβείς. χεδιασμός για ενεργειακή αποτελεσματικότητα: Μείωση της απαιτούμενης ενέργειας στις διάφορες χημικές διεργασίες και όπου είναι δυνατόν συνθέσεις να γίνονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση. Φρήση ανανεώσιμων πρώτων υλών: Οι πρώτες ύλες πρέπει να είναι ανανεώσιμες. Μείωση ενδιαμέσων παραγώγων: Μη απαραίτητα παράγωγά όπως προστατευτικές ομάδες, προστασία αποπροστασία, προσωρινές τροποποιήσεις φυσικών και/ή χημικών διεργασιών πρέπει να ελαχιστοποιηθούν ή να αποφεύγονται διότι τα στάδια αυτά απαιτούν επιπλέον αντιδραστήρια και δημιουργούν απόβλητα. Κατάλυση: Καταλυτικά αντιδραστήρια, κατά το δυνατόν εκλεκτικά, υπερέχουν των αντιδραστηρίων που επιβάλλει η στοιχειομετρία της αντίδρασης. χεδιασμός αποικοδομήσιμων προϊόντων: Προϊόντα που αποικοδομούνται στο περιβάλλον προς μη τοξικά προϊόντα και δεν διατηρούνται ανέπαφα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ανάλυση πραγματικού χρόνου για πρόληψη της ρύπανσης: Ανάπτυξη μεθόδων ανάλυσης πραγματικού χρόνου που θα επιτρέπουν τον έλεγχο των διεργασιών όσον αφορά το σχηματισμό επικίνδυνων ουσιών Ασφαλέστερη χημεία για την πρόληψη ατυχημάτων: Οι χρησιμοποιούμενες και παραγόμενες ουσίες σε μία χημική διεργασία πρέπει να επιλέγονται έτσι ώστε να υπάρχει ελάχιστη πιθανότητα χημικών ατυχημάτων συμπεριλαμβανομένων των εκπομπών, των εκρήξεων και της ανάφλεξης.

Η Πράσινη Φημεία εργάζεται προς τη βιώσιμη ανάπτυξη α) Δημιουργώντας χημικά προϊόντα που δεν βλάπτουν είτε την υγεία του ανθρώπου είτε το περιβάλλον β) Φρησιμοποιώντας βιομηχανικές διεργασίες που μειώνουν ή εξαλείφουν επικίνδυνα χημικά και γ) χεδιάζοντας διεργασίες που ελαχιστοποιούν την παραγωγή αποβλήτων και την χρήση ενέργειας. Όλα αυτά σημαίνουν ότι η Πράσινη Φημεία προλαμβάνει τη ρύπανση πριν να συμβεί, εξοικονομεί χρήματα στην βιομηχανία διότι χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια, λιγότερα και ασφαλέστερα χημικά με αποτέλεσμα τη μείωση του κόστους για τον έλεγχο της ρύπανσης και διάθεσης των αποβλήτων. 3. ΒΙΟΜΑΖΑ Ο όρος βιοµάζα, ως ενεργειακή πρώτη ύλη, περιλαμβάνει οποιαδήποτε οργανική ύλη προερχόμενη από φυτά σε ανανεώσιμη βάση, όπως ενεργειακά φυτά και δένδρα, γεωργικές καλλιέργειες βρωσίμων προϊόντων, κατάλοιπα καλλιεργειών και αγροτοβιοµηχανιών, κατάλοιπα δασικών εκμεταλλεύσεων, απόβλητα ζώων, αστικά απόβλητα, και άλλα. Η οργανική αυτή ύλη, χρησιμοποιώντας χημικές ή βιοχημικές διεργασίες όπως η ζύμωση, η αναερόβια χώνευση, η αεριοποίηση και η πυρόλυση, μπορεί να μετατραπεί σε εύχρηστες μορφές ενέργειας. Ορισμένοι από τους παραγόμενους ενεργειακούς φορείς είναι η αιθανόλη, το βιοαέριο, το αέριο σύνθεσης, το βιοέλαιο και το βιοντήζελ. Οι φορείς αυτοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε µμηχανές εσωτερικής καύσεως σε κινητές εφαρμογές (μεταφορές) ή για την παραγωγή ή συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας.

3.1. Προέλευση της βιομάζας α) Ξυλεία Ειδική ξυλεία ταχείας ανάπτυξης, δέντρα (Ευκάλυπτοι, λεύκες), παραπροϊόντα ξυλείας, κούτσουρα, φλούδες, ξερή λιγνοκυτταρίνη (π.χ γιγάντια καλάμια). β) Γεωργία οδειές λαδιού, ζάχαρης και αμυλούχες, σπόροι λαδιού για μεθυλεστέρες (ηλίανθο, πίτα ελαιοκράμβης/ζωοτροφής), σοδειά ζάχαρης για αιθανόλη (ζαχαροκάλαμο, ζαχαρόχορτο κλπ), αμυλούχες ύλες για αιθανόλη (π.χ καλαμπόκι, σιτάρι) γ) Γεωργικά Τπόλοιπα Καλαμιές, κλαδέματα από αμπέλια και οπωροφόρα δ) Ζωικά Απόβλητα Τγρή και στερεή κοπριά ε) Βιομηχανικά Απόβλητα - Τπόλοιπα Τπόλοιπα ροκανίδια, πριονίδια, ινώδη φυτικά απόβλητα από χαρτοποιίες, ξερή λιγνοκυτταρίνη, υπολείμματα από πάρκα και κήπους (π.χ κλαδάκια, χόρτα) ακάθαρτα νερά, νεροπλύματα, οργανικά απόβλητα και κλάσματα τους βιοδιασπώμενα στοιχεία και αέρια ΦΤΣΑ, λάσπη υπονόμων

3.2. Ενεργειακές καλλιέργειες Οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι καλλιεργούμενα ή αυτοφυή είδη, παραδοσιακά ή νέα, τα οποία παράγουν βιομάζα ως κύριο προϊόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους ενεργειακούς σκοπούς όπως η παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρική ενέργειας παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων κ.α. Οι παραδοσιακές καλλιέργειες των οποίων το τελικό προϊόν θα χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας και βιοκαυσίμων θεωρούνται επίσης ενεργειακές καλλιέργειες. ε αυτή την κατηγορία ανήκουν: το σιτάρι, το κριθάρι, ο αραβόσιτος, τα ζαχαρότευτλα και ο ηλίανθος όταν χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων (βιοαιθανόλη και βιοντήζελ). Οι «νέες» ενεργειακές καλλιέργειες είναι είδη με υψηλή παραγωγικότητα σε βιομάζα ανά μονάδα γης και αναφέρονται σε δυο κύριες κατηγορίες, τις γεωργικές και τις δασικές. Οι γεωργικές ενεργειακές καλλιέργειες διακρίνονται περαιτέρω σε ετήσιες και πολυετείς. ε αυτή την εργασία θα εξετάσουμε τις παρακάτω καλλιέργειες: 3.2.1. Δασικές Ενεργειακές Καλλιέργειες Δυο είδη ευκαλύπτων (Eucalyptus globulus Labill, Eucalyptus camaldulensis Dehnh.) Χευδακακία (Robinia pseudoacacia L.)

Eυκάλυπτος Οι φυτείες ευκαλύπτων χαρακτηρίζονται από γρήγορους ρυθμούς ανάπτυξης, μετά την συγκομιδή. τα δύο σημαντικότερα είδη ευκαλύπτων για τις μεσογειακές χώρες είναι οι Eucalyptus globulus Labill και Eucalyptus camaldulensis Dehnh. τη χώρα μας, βάσει της έρευνας προσαρμοστικότητας, που έχει προηγηθεί (Metro 1969, Πανέτσος 1975, Μαντζίρης 1980, Dalianis et al.,1996), φαίνεται ότι το καταλληλότερο είδος ευκαλύπτου, που πληρεί τις προδιαγραφές των ενεργειακών καλλιεργειών είναι ο Ε. camaldulensis (Ευκάλυπτος η ρυγχωτή), καθόσον παρουσιάζει: 1. μεγαλύτερη ικανότητα προσαρμογής σε διάφορα μικροπεριβάλλοντα σε σχέση με τα άλλα είδη ευκαλύπτου 2. ταχυαυξεία 3. εύκολη πρεμνοβλάστηση μετά από κοπή οποιαδήποτε εποχή του έτους, και 4. μεγάλη παραγωγικότητα σε βιομάζα. Και τα δύο είδη πάντως σε όξινα εδάφη επέδειξαν ευρωστία και υψηλή παραγωγικότητα, η δε ανάπτυξη τους συνεχίζονταν καθ όλη την διάρκεια του έτοτς (Dalianis amd Djouras, 1997). ε πειραματικές εφαρμογές αρδευόμενου Ε. camaldulensis, διαχειριζόμενου με διετή περίτροπο χρόνο, απέδωσε κατά μέσο όρο τριών διαδοχικών περιτρόπων 64 τόνους/στρέμμα/έτος και 28 τόνους/στρέμμα/ έτος, χλωρής βιομάζας και ξηρής ουσίας, αντίστοιχα. Παρατηρήθηκε αύξηση των αποδόσεων ξηρής ουσίας κατά την συγκομιδή του τρίτου περίτροπου χρόνου κατά 46% σε σχέση με το δεύτερο περίτροπο χρόνο. Η πυκνότητα φύτευσης ήταν 1000 και 2000 φυτά ανά στρέμμα. το τέλος του τρίτου διετούς περίτροπου χρόνου οι αποδόσεις σε ξηρά ουσία κατέγραψαν υψηλές τιμές 25 τόνων/στρέμμα/έτος. Όσον αφορά στις επεμβάσεις του ευκάλυπτου σε ξηρή βιομάζα και την αντίστοιχη θερμογόνο δύναμη, το εκτιμώμενο ενεργειακό δυναμικό ενέρχεται σε 1,29 ΣΙΠ/στρέμμα/έτος.

Χευδακακία Η ψευδακακία είναι φυτό ψυχανθές, πολυετές, δενδρώδες, που χαρακτηρίζεται από ταχύτατη ανάπτυξη του υπέργειου μέρους, σημαντική παραγωγή βιομάζας και εξαιρετική αναβλάστηση μετά την κοπή. Σο ενδιαφέρον για την ψευδακακία αυξάνει τόσο στην Ευρώπη, όσο και στη Ασία. τη διάρκεια μιας 20ετίας, οι αναδασωμένες με ψευδακακία εκτάσεις, στις δυο αυτές περιοχές, αυξήθηκαν από 3.370.000 στρέμματα σε 18.900.000, χωρίς να περιλαμβάνεται η Κίνα (Keresztesi, 1990). Η ψευδακακία, εξ αιτίας του ταχύτατου ρυθμού ανάπτυξης, της υψηλής πυκνότητας του ξύλου και της χαμηλής περιεκτικότητας σε υγρασία, σε σχέση με άλλα είδη, θεωρείται πολύ παραγωγικό φυτό σε βιομάζα. την Ελλάδα πραγματοποιήθηκαν πειράματα, των οποίων το αντικείμενο μελέτης ήτα η προσαρμοστικότητα και παραγωγικότητα του φυτού σε διάφορες κλιματικές και εδαφικές συνθήκες. Εξετάστηκε επίσης η επίδραση διαφορετικών επιπέδων λίπανσης, άρδευσης και πυκνοτήτων φύτευσης στις αποδόσεις του φυτού σε βιομάζα. Από πειραματικές καλλιέργειες του Κ.Α.Π.Ε. λήφθησαν αποδόσεις ξηρής ουσίας κατά τον πρώτο χρόνο 0,5 και 0,8 τόνοι/στρέμμα/έτος σε άγονο και γόνιμο έδαφος αντίστοιχα. το δεύτερο περίτροπο οι αποδόσεις αυξήθηκαν στο γόνιμο έδαφος, ενώ μειώθηκαν στο άγονο. τον τρίτο περίτροπο ο μέσος όρος των αποδόσεων στο γόνιμο έδαφος έφθασε τους 1,7 τόνους ξηρής ουσίας/στρέμμα ανά έτος. Η πυκνότητα φύτευσης ήτα 1000 και 2000 φυτά/στρέμμα κατά την εγκατάσταση, ο δε περίτροπος χρόνος σε 2 έτη. Σο ενεργειακό δυναμικό της ψευδακακίας είναι τυπικό των πλατύφυλλων φυτών της εύκρατης ζώνης και κυμαίνεται, για το ξύλο της, γύρω στα 19,44 MJ/kg.

3.2.2. Γεωργικές ενεργειακές καλλιέργειες 3.2.2.1. Πολυετείς Καλάμι (Arundo donax L.) Μίσχανθος (Miscanthus x giganteus GREEF et DEU) Αγριαγκινάρα (Cynara cardunculus L.) Switchgrass (Panicum virgatum L.) Καλάμι Σο καλάμι ανήκει στα αγροστώδη πολυετή φυτά με C3 φωτοσυνθετικό μηχανισμό. υναντάται συνήθως κοντά σε ποτάμια και λίμνες, γενικά σε αγρούς με υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία, ωστόσο μπορεί να καλλιεργηθεί σε ευρεία κλίμακα εδαφικών και κλιματικών συνθηκών. θεωρείται ένα πολύ δυναμικό φυτό και πολλαπλασιάζεται κυρίως με ριζώματα, μπορεί όμως να πολλαπλασιαστεί και με μοσχεύματα. Oι αποδόσεις διαφέρουν από περιοχή σε περιοχή. Για παράδειγμα, στη νότια Γαλλία (Toblez) το καλάμι αποδίδει 2-2,5 τόνων/στρέμμα ξηρού βάρους, ενώ στη νότια Ιταλία περίπου 3,5 τόνων/στρέμμα (Matzke). την Ελλάδα, έχει επιβεβαιωθεί η δυνατότητα του φυτού να παράγει αξιόλογες ποσότητες βιομάζας. Οι αποδόσεις που καταγράφηκαν στο σύνολο των πειραματικών αγρών (στις ελληνικές εδαφοκλιματικές συνθήκες) κυμάνθηκαν από 0,5 έως 3 τόνους ανά στρέμμα σε ξηρή ουσία. ημαντική διακύμανση στις αποδόσεις παρατηρήθηκε για τα διαφορετικά επίπεδα άρδευσης που εφαρμόστηκαν. Είναι προφανές, ότι τα υψηλά επίπεδα άρδευσης οδήγησαν στην επίτευξη των υψηλότερων αποδόσεων. Είναι ενδεικτικό ότι η αζωτούχος λίπανση δεν διαφοροποίησε σημαντικά τις αποδόσεις. Η καταλληλότερη εποχή της συγκομιδής για το καλάμι, είναι σε άμεση συνάρτηση με τα κλιματολογικά χαρακτηριστικά κάθε περιοχής και εντοπίζεται στο διάστημα από Ιανουάριο έως και τις αρχές Μαρτίου. Η θερμογόνος άξια του φυτού ανήλθε σε 18,6 MJ/kg ξηρής ουσίας και η περιεκτικότητα σε τέφρα 6,9% σε ξηρή βάση. Με βάση αυτές τις εκτιμήσεις και τις αποδόσεις σε ξηρό βάρος, που έχουν επιτευχθεί μέχρι σήμερα, εκτιμάται ότι, κατά μέσο όρο, το ενεργειακό δυναμικό του καλαμιού μπορεί να φθάσει τους 1,29 ΣΙΠ/στρέμμα/έτος. Από τις αναλύσεις του καυσίμου και κυρίως από τα επίπεδα του καλίου, νατρίου και χλωρίου, προέκυψε ότι οι ιδιότητες του προσομοιάζουν με εκείνες του άχυρου και επομένως οι τεχνολογίες θερμοχημικής μετατροπής του άχυρου είναι πλέον κατάλληλες για το φυτό αυτό.

Mίσχανθος Ο μίσχανθος είναι ένα αγροστώδες, πολυετές, ριζωματώδες φυτό, που κατάγεται από τις χώρες της νοτιο-ανατολικής Ασίας και καλλιεργείται στην Ευρώπη, εδώ και πολλά χρόνια, σαν καλλωπιστικό φυτό. Φαρακτηρίζεται από σχετικά υψηλές αποδόσεις σε ξηρή και χλωρή ουσία, χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία και ανθεκτικότητα σε ασθένειες και παθογόνα. Επιπλέον, παρουσιάζει υψηλή αποτελεσματικότητα χρήσης νερού και νιτρικών. τη νότια Ευρώπη και ειδικότερα στην Ελλάδα, παρουσιάζει πολύ καλή προσαρμοστικότητα, σε αρδευόμενες εκτάσεις, έχει καλές αποδόσεις και η περιεκτικότητα του σε υγρασία είναι σχετικά χαμηλή. Οι αποδόσεις του μίσχανθου διαφοροποιούνται ανάλογα με την περιοχή και τις κλιματικές συνθήκες. Μια γενική εκτίμηση είναι ότι οι αποδόσεις αυξάνουν σημαντικά από το δεύτερο έτος μετά την εγκατάσταση. την Ελλάδα, από τα μέχρι τώρα δεδομένα, που συλλέχθηκαν από τα σχετικά πειράματα, προέκυψε ότι το ύψος της φυτείας μπορεί να φτάσει τα 3 μέτρα και η παραγωγή ξηρής ουσίας κυμαίνεται από 0,8 έως 3 τόνους/στρέμμα/έτος. Η άρδευση αποτελεί περιοριστικό παράγοντα για την επίτευξη της μέγιστης παραγωγής. Η εφαρμογή αζωτούχου λιπάνσεως στην αρχή της καλλιεργητικής προόδου δεν επηρέασε την ανάπτυξη του φυτού και την παραγωγή βιομάζας, αν και σχετικά καλύτερα αποτελέσματα παρατηρήθηκαν με υψηλά επίπεδα λίπανσης. τις κλιματικές συνθήκες της Ελλάδας, όταν η καλλιέργεια δεν αρδεύεται, η ανάπτυξη των φυτών επιβραδύνεται και οι αποδόσεις εκμηδενίζονται. Ευνοϊκή περίοδος, για τη συγκομιδή του μίσχανθου, θεωρείται το διάστημα από τέλη Νοεμβρίου έως και τέλη Υεβρουαρίου, όταν το φυτό ξεραίνεται με φυσικό τρόπο στον αγρό. ύμφωνα με αναλύσεις δειγμάτων μίχανθου, τα στελέχη έχουν υψηλή θερμιδική αξία (μέση τιμή 17,3 MJ/kg ξηρού βάρους). Η περιεκτικότητα σε τέφρα των στελεχών (μέση τιμή 1,64% επί του ξηρού βάρους) είναι σχετικά χαμηλή, αυξάνοντας τη θερμιδική τους αξία. τα φύλλα είναι κατώτερης ποιότητας καύσιμο λόγω της μεγαλύτερης περιεκτικότητας τους σε τέφρα (μέση τιμή 7,66% επί του ξηρού βάρους). Σα τελευταία χρόνια εξετάζεται η πιθανότητα χρησιμοποίησης του, ως ενεργειακή καλλιέργεια, αλλά και για την κατασκευή δομικών υλικών.

Aγριαγκινάρα Η αγριαγκινάρα είναι ένα πολυετές είδος αγκαθιού, που καλλιεργείται παραδοσιακά σε κάποιες περιοχές της μεσογειακής ζώνης. Όπως όλα τα είδη αγκαθιών, είναι πολύ καλά προσαρμοσμένη στο ξηρό κλίμα την μεσογειακών χωρών, επειδή δε είναι χειμερινό φυτό δίνει το μέγιστο των αποδόσεων, ακόμα και χωρίς άρδευση, εκμεταλλευόμενη τις βροχοπτώσεις του φθινοπώρου και του χειμώνα. Επιπλέον, λόγω του εύρωστου ριζικού συστήματος που διαθέτει, προστατεύει από τη διάβρωση τα επικλινή και άγονα εδάφη. Από πειράματα, που έχουν πραγματοποιηθεί τα τελευταία χρόνια, τόσο στην Ισπανία όσο και στην Ελλάδα, αποδεικνύεται ότι η αγριαγκινάρα είναι ένα φυτό με πολύ καλή προσαρμοστικότητα και υψηλές αποδόσεις. ε πειράματα που διεξάχθηκαν στην Ελλάδα, το τελικό ύψος του φυτού έφθασε τα 2,6 μέτρα (Dalianis, 1996). Η παραγωγή ξηράς ουσίας, ανάλογα με την πυκνότητα φύτευσης επί των γραμμών, κυμάνθηκε από 1,7 έως 3,3 τόνους/στρέμμα, ενώ με αντίστοιχα πειράματα στην Ισπανία, οι αποδόσεις κυμάνθηκαν από 0,4 έως 1,5 τόνους/στρέμμα. Η ζιζανοκτονία είναι απαραίτητη μόνο κατά το έτος εγκατάστασης της φυτείας. τη συνέχεια η μεγάλη φυλλική επιφάνεια της φυτείας δεν επιτρέπει στα ζιζάνια να αναπτυχθούν. Η καταλληλότερη εποχή συγκομιδής της αγριαγκινάρας στην Ελλάδα εντοπίζεται στο διάστημα από τέλη Ιουλίου έως και τις αρχές επτεμβρίου, ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες. Η θερμογόνος δύναμη, για τα διάφορα μέρη του φυτού, κυμαίνεται από 14,53 MJ/kg ξηρού βάρους, για τα φύλλα και τα βράκτια φύλλα και σε 24,73 MJ/kg ξηρού βάρους για τους σπόρους. Αυτό συμβαίνει λόγω της υψηλής περιεκτικότητα των σπόρων σε έλαια. Σα φύλλα παρουσιάζουν μεγάλη περιεκτικότητα σε τέφρα, περίπου 14%. τα υπόλοιπα φυτικά μέρη, το ποσοστό της τέφρας κυμαίνεται από 3,3% ως 5,3%. Με βάση τη θερμογόνο δύναμη των διαφόρων φυτικών τμημάτων και τις αντίστοιχες αποδόσεις σε ξηρή βιομάζα το ενεργειακό δυναμικό της καλλιέργειας, ανάλογα με τις καλλιεργητικές τεχνικές, ποικίλει από 0,6 ως 1,2 ΣΙΠ/στρέμμα/έτος. Πιθανές χρήσεις: Παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και βιοελαίου.

ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΑΞΙΑ ΞΗΡΗΣ ΟΥΣΙΑΣ 25 20 15 10 ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΑΞΙΑ ΞΗΡΗΣ ΟΥΣΙΑΣ 5 0 Kαιάκη κίζραλζνο αγξηαγθηλάξα ςεπδαθαθία Switchgrass Είναι ένα πολυετές, αγροστώδες φυτό. υναντάται κυρίως στη βόρειο και κεντρική Αμερική αλλά επίσης έχει βρεθεί στη νότιο Αμερική και την Αφρική. Η καλλιέργεια του παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα αφού μπορούν να παραχθούν σημαντικές ποσότητες βιομάζας ακόμη και σε συνθήκες μειωμένων εισροών (λίπανση, ζιζανοκτονία). Οι αρδευτικές ανάγκες του φυτού είναι χαμηλές αφού χαρακτηρίζεται από αποδοτική χρήση του νερού. Πειράματα που έχουν εκτελεστεί έδειξαν ότι αρδεύσεις συνολικού ύψους 400mm είναι αρκετές για ικανοποιητική παραγωγή (Elbersen, 2000a, b). Η λίπανση μπορεί να έχει σημαντική επίπτωση στην παραγωγή αφού η απόδοση καλλιεργειών που δε δέχθηκαν αζωτούχο λίπανση κυμάνθηκε περί τους 1,4 τόνους ξηρής βιομάζας το στρέμμα ενώ την ίδια περίοδο οι στρεμματικές αποδόσεις καλλιέργειας που εφαρμόστηκε λίπανση 4 και 12 kg αζώτου το στρέμμα ήταν 2,1 και 2,5 τόνοι ξηρής βιομάζας, αντίστοιχα. Σέλος η άρδευση κατά την περίοδο Μαΐου-Ιουλίου (έναρξη άνθησης) φαίνεται να έχει ένα σημαντικό ρόλο στις αποδόσεις του φυτού. την περιοχή της κεντρικής Ελλάδας όπου οι βροχοπτώσεις είναι σπάνιες αυτή την περίοδο, οι αποδόσεις κυμάνθηκαν από 1,7 τόνους ξηρής βιομάζας για τα μη αρδευόμενα φυτά έως τους 2,1 τόνους για την αρδευόμενη καλλιέργεια. Πιθανές χρήσεις: Παραγωγή υγρών ή στερεών βιοκαυσίμων ή βιομηχανικές πρώτες ύλες.

3.2.2.2. Ετήσιες Γλυκό και κυταρινούχο σόργο (Sorghum bicolor L.) Κενάφ (Hibiscus cannabinus L.) Ελαικράμβη (Brassica napus, Brassica carinata) όγια Ηλίανθος (Helianthous anuus L.) ιτάρι (Triticum aestivum L.) Ζαχαρότευτλα (Beta vulgaris L.) Αραβόσιτος (Zea mays L.) Κριθάρι (Hordeum sativum/vulgare L.) Γλυκό σόργο Σο γλυκό σόργο είναι ένα μονοετές φυτό, με μεγάλη φωτοσυνθετική ικανότητα, υψηλές αποδόσεις σε βιομάζα, υψηλό ποσοστό σε διαλυτά σάκχαρα και κυτταρίνες, και σχετικά χαμηλές απαιτήσεις σε άρδευση και λίπανση. Προσαρμόζεται εύκολα σε διάφορα είδη εδαφών και σε ποικίλες κλιματικές συνθήκες. την Ευρώπη, έχουν εξεταστεί πολλές ποικιλίες. Οι αποδόσεις τους ποικίλουν, ανάλογα με την περιοχή, τις κλιματικές συνθήκες, τη γονιμότητα του εδάφους και τις καλλιεργητικές τεχνικές, που εφαρμόζονται. Σο σόργο καλλιεργήθηκε στην Ελλάδα, για σειρά ετών, με σκοπό τη μελέτη της παραγωγικότητας του σε διάφορους τύπους εδαφών (περιθωριακά και γόνιμα) καθώς και την επίδραση διαφόρων καλλιεργητικών τεχνικών στις τελικές αποδόσεις. Σα κύρια συμπεράσματα από την πολυετή έρευνα συνοψίζονται παρακάτω. Σο γλυκό σόργο μπορεί να καλλιεργηθεί από τις βορειότερες ως τις νοτιότερες περιοχές της Ελλάδας, σε εύφορα αλλά και υποβαθμισμένα εδάφη. Από τους παράγοντες που εξετάστηκαν, η άρδευση αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την επίτευξη υψηλών αποδόσεων, ενώ η αζωτούχος λίπανση δεν έδειξε να επηρεάζει καθοριστικά τις αποδόσεις. Η αναλογία σε σάκχαρα, ποικίλει από 9-13,2 % επί του χλωρού βάρους των στελεχών, οι δε αποδόσεις με βάση την παραγωγή φτάνουν τους 1,2 τόνους/στρέμμα. Πρέπει να σημειωθεί ότι η προαναφερθείσα ποσότητα σακχάρων επιτυγχάνεται στις αρχές του επτέμβρη για τις πρώιμες ποικιλίες, και περίπου δεκαπέντε μέρες αργότερα για τις όψιμες. ύμφωνα με πειραματικά δεδομένα, που βασίζονται στο χλωρό βάρος των στελεχών και στην περιεκτικότητα τους σε σάκχαρα, μπορεί να εξασφαλιστεί, θεωρητικά, μέση παραγωγή 675 λίτρων αιθανόλης/στρέμμα. Επιπλέον, μετά την επεξεργασία της πρώτης ύλης, μένουν μεγάλες ποσότητες υπολείμματος, υψηλής θερμογόνου δύναμης, οι οποίες μπορούν να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες, τόσο της παραγωγής, όσο και της μετατροπής του σόργου σε αλκοόλη. την Ευρωπαϊκή Ένωση πραγματοποιούνται έρευνες με σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας αξιοποίησης του γλυκού σόργου για την παραγωγή βιοαιθανόλης.

Kυτταρινούχο σόργο Σο κυτταρινούχο σόργο είναι ετήσιο φυτό με υψηλές αποδόσεις σε βιομάζα. Αντίθετα με το γλυκό, το κυτταρινούχο σόργο έχει σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε διαλυτά σάκχαρα και το ενεργειακό δυναμικό του βασίζεται κυρίως στην υψηλή περιεκτικότητα του σε λιγνοκυτταρινούχα συστατικά. την Ιταλία αναφέρεται ότι η περιεκτικότητα σε σάκχαρα του γλυκού σόργου (Wray) ήταν 41% του ξηρού βάρους των στελεχών (0,9 τόνοι/στρέμμα ζυμώσιμα σάκχαρα), ενώ στα υβρίδια κυτταρινούχου σόργου ποικίλει από 9-12% επί του ξηρού βάρους (0,2 τόνοι/στρέμμα ζυμώσιμα σάκζαρα) και το μεγαλύτερο μέρος των στελεχών αποτελείται από λιγνοκυτταρινούχες ουσίες (2 τόνοι/στρέμμα). την Ελλάδα, οι αποδόσεις σε ξηρό βάρος φτάνουν τους 2,8 τόνους/στρέμμα. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι το κυτταρινούχο σόργο παρουσιάζει μεγάλη αντοχή στο πλάγιασμα, το οποίο αποτελεί φαινόμενο που επιφέρει σημαντικά προβλήματα στην καλλιέργεια του γλυκού σόργου. Πιθανές χρήσεις: Διάφορα υβρίδια καλλιεργούνται στην Γαλλία, Ιταλία και Ελλάδα κάτω από διαφορετικές καλλιεργητικές τεχνικές, με σκοπό την αξιολόγηση της παραγωγικότητας και της πιθανότητας χρήσης τους, σαν πρώτη ύλη, για την παραγωγή χαρτοπολτού και για ενεργειακούς σκοπούς. Κενάφ Σο κενάφ είναι ένα ετήσιο φυτό μικρής ημέρας, με κυτταρίνες υψηλής ποιότητας. την Ελλάδα το κενάφ μελετάται από το 1994 από το KAΠE σε μικρούς πειραματικούς αγρούς (έως 3 στρέμματα) σε διάφορες περιοχές. Αντικείμενο της έρευνας αποτελούν η προσαρμοστικότητα του φυτού στις ελληνικές κλιματολογικές συνθήκες, καθώς και η δυνατότητα χρήσης του φυτού ως στερεό καύσιμο και βιομηχανικό προϊόν (χαρτοπολτός, μοριοσανίδες κ.λπ.). Oι αποδόσεις σε ξηρή βιομάζα κυμάνθηκαν από 0,7 έως 2,4 τόνοι/στρέμμα. Oι υψηλότερες αποδόσεις τόσο σε χλωρή βιομάζα όσο και σε ξηρή ουσία καταγράφηκαν στις όψιμες ποικιλίες, οι οποίες καλλιεργήθηκαν κάτω οπό τη μεγαλύτερη πυκνότητα φυτών. Μέλος της οικογενείας των ιβίσκων, το κενάφ είναι επίσης συνδεδεμένο με το βαμβάκι και τη μπάμια, καθώς οι ψηλοί του μίσχοι και τα λουλούδια του μοιάζουν πολύ με αυτούς της μπάμιας.

Ελαιοκράμβη Η ελαιοκράμβη είναι ετήσιο φυτό, και ανήκει στη οικογένεια των ταυρανθών ή Βρασσικίδων. Πολλαπλασιάζεται με σπόρο και καλλιεργείται κυρίως σαν πρώτη ύλη για την παραγωγή ελαίου και σε μικρότερη έκταση για τα φύλλα της (για ανθρώπινη κατανάλωση, ζωοτροφή και λίπανση). Μετά τη εξαγωγή του ελαίου, τα υπολείμματα της (η λεγόμενη πίτα) χρησιμοποιούνται στην κτηνοτροφία καθώς έχουν πλούσια περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη. Η ελαιοκράμβη θεωρείται παγκοσμίως ως το τρίτο σημαντικότερο ελαιοπαραγωγό φυτό, μετά τη σόγια και το φοινικέλαιο. Ο μικρός στρογγυλός σπόρος της έχει κατά μέσο όρο μεγάλη περιεκτικότητα σε λάδι (30-50%) και η πίτα της είναι πολύ πλούσια σε πρωτεΐνη (10-45%). Οι τεχνικές καλλιέργειες είναι όμοιες με εκείνες των χειμερινών σιτηρών. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην εφαρμογή ζιζανιοκτόνων (προ και μεταφυτρωτικών) καθώς το φυτό είναι πολύ ευαίσθητο στα ζιζάνια στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής του. Προσοχή πρέπει επίσης να δοθεί κατά την συγκομιδή ώστε η υγρασία του σπόρου να κυμαίνεται από 9-12%. Έχει πολύ μεγάλη σημασία ο χρόνος συγκομιδής της ελαιοκράμβης, για την αποφυγή της απώλειας του σπόρου από τις υψηλές θερμοκρασίας που συνοδεύονται από τα ξηρά και τα θερμά ρεύματα. Από πειράματα, που πραγματοποιήθηκαν τα τελευταία χρόνια στις μεσογειακές περιοχές, και πιο συγκεκριμένα, στην Ελλάδα, στην Ιταλία, και στην Ισπανία (Ευρωπαϊκό δίκτυο για την ελαιοκράμβη: FAIR CT98-1946) προκύπτουν θετικά αποτελέσματα, όσον αφορά στην προσαρμοστικότητα και παραγωγικότητα της καλλιέργειας στις παραπάνω εδαφοκλιματικές συνθήκες, υγκεκριμένα, οι αποδόσεις σε σπόρο καθώς και σε ξηρή βιομάζα, ανάλογα με την ποικιλία. τις καλλιεργητικές τεχνικές και τις επικρατούσες εδαφοκλιματικές συνθήκες κυμάνθηκαν από 120 έως 250 κιλά/στρέμμα και 300 ως 800 κιλά/στρέμμα, αντίστοιχα. Από ένα στρέμμα ελαιοκράμβη παράγονται κατά μέσο όρο 120-250 κιλά σπόρος με αντίστοιχη παραγωγή 43-90 λίτρα βιοντήζελ.

όγια Η σόγια είναι φυτό ιθαγενές της Κίνας και της Ιαπωνίας, ανήκει στην οικογένεια των ψυχανθών. Είναι ετήσιο φυτό, έχει κορμό, φύλλα πυκνά και χνουδωτά και είναι χωρίς μίσχο. Σο ύψος του είναι από 30 έως 90 εκατοστά και πολλές φορές μπορεί να φτάσει και το 1,50 μέτρο. Ανθίζει τον Ιούλιο με Αύγουστο και τα άνθη είναι μικρά, άσπρα ή κόκκινα. Η όγια μπορεί να καλλιεργηθεί σε όλα τα κλίματα της εύκρατης ζώνης αρκεί να επιλεχθεί το κατάλληλο είδος του φυτού. Μπορεί επίσης να αναπτυχθεί σε όλα τα εδάφη, κυρίως όμως στα γόνιμα, πηλώδη και με άριστη αποστράγγιση. Αντέχει μόνο σε μικρές παγωνιές και ξηρασίες, αλλά είναι ευαίσθητη στην υπερβολική άρδευση. Ο καρπός της σόγιας είναι μικρός αλλά είναι πλούσιος σε λιπαρές και βιταμινούχες ουσίες. Έτσι η σόγια είναι μια θρεπτική τροπή για τον άνθρωπο και τα ζώα, αλλά και πολύτιμη πρώτη ύλη για βιομηχανικά προϊόντα. Από τη σόγια παράγεται λάδι (σογιέλαιο) και σογιάλευρο τα οποία είναι πλούσια σε φυτικές πρωτεϊνες. Σέλος το λάδι της σόγια, μετά από έρευνες, διαπιστώνεται ότι χρησιμοποιειται εκτεταμένα για την παραγωγή βιοκαυσίμων βιοντήζελ, ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία. Σο συγκεκριμένο έλαιο χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα πτυχιακή εργασία για την παραγωγή του βιοντήζελ καθώς και για τον πειραματισμό μας στην μερική υδρογόνωσή του.

Ηλίανθος Ο ηλίανθος είναι ένα ετήσιο φυτό και ανήκει στην οικογένεια Compositae. ύμφωνα με τον FAO, η συνολική παγκόσμια παραγωγή έφθασε στα 24,2 εκατ. τόνους το 2002, καλλιεργούμενη σε 195 εκατ. στρέμματα. Από αυτό, περισσότερα από 100 εκατ. στρέμματα καλλιεργήθηκαν στην Ευρώπη και 1,7 εκατ. στην Ιταλία (0,17 εκατ. στρέμματα στην Ελλάδα). την Ελλάδα, ο ηλίανθος θεωρείται σημαντικό φυτό, και η καλλιέργεια του συγκεντρώνεται κυρίως στο βορειο-ανατολικό μέρος της χώρας. Καλλιεργείται κυρίως ως πηγή φυτικού ελαίου διατροφής. Η συνολική καλλιεργημένη έκταση, καθώς και η συνολική παραγωγή με ηλίανθο σχεδόν διπλασιάστηκαν (2 εκατ. στρέμματα το 1991 και 3,6 εκατ. στρέμματα το 1999), με μια ετήσια παραγωγή των 0,033 εκατ. τόνων και 0,050 εκατ. τόνων αντίστοιχα (ΕΤΕ). Ο ηλίανθος μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοντήζελ. Η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ25) είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός βιοντήζελ (1.504.000 τόνοι το 2003) σε παγκόσμιο επίπεδο, (Biofuels Barometer-June 2004, EUROBSERVER). Από ένα στρέμμα ηλίανθο παράγονται κατά μέσο όρο 1120-210 κιλά σπόρος με αντίστοιχη παραγωγή 43-75 λίτρα βιοντήζελ. ιτάρι Kριθάρι Σο σιτάρι και το κριθάρι είναι ετήσια φυτά, τα οποία ανήκουν στην οικογένεια των δημητριακών. Σο σιτάρι θεωρείται παγκοσμίως ως το σημαντικότερο φυτό μεταξύ των άλλων δημητριακών, με συνολική παραγωγή 573,5 εκατομμυρίων τόνων το 2002. Σο κριθάρι, χρησιμοποιείται κυρίως σαν ζωοτροφή και στην παραγωγή αλκοολούχων ποτών. Η συνολική παγκόσμια παραγωγή του κριθαριού έφθασε στους 136,5 εκατομμύρια τόνους το 2002. Σα τελευταία πέντε χρόνια, υπάρχει έντονη δραστηριότητα στη χρήση του σιταριού και του κριθαριού ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης. Η Ισπανία έχει τη σημαντικότερη ενεργοποίηση στον τομέα της βιοαιθανόλης. Εκτιμάται ότι η δυναμικότητα της παραγωγής βιοαιθανόλης θα φθάσει στα 500 εκατομμύρια λίτρα (σε τρία εργοστάσια) το 2004, με πρώτη ύλη σιτάρι και κριθάρι. τη Γαλλία (2002) τα σιτηρά για παραγωγή βιοαιθανόλης αντιπροσώπευαν το 20% (56.600 τόνους). Αξίζει να σημειωθεί ότι τα τελευταία εφτά χρόνια, η καλλιεργούμενη έκταση με σιτάρι για βιοαιθανόλη σχεδόν τριπλασιάστηκε (από 4.600 εκτάρια το1993 σε 11.900 εκτάρια το 1999). Από ένα στρέμμα σιτάρι παράγονται κατά μέσο όρο 240 λίτρα βιοαιθανόλης.

την Ελλάδα, το σιτάρι (σκληρό και μαλακό) είναι το πιο διαδεδομένο ετήσιο φυτό και η καλλιέργεια του είναι εκτεταμένη σε όλη τη χώρα. Η συνολική καλλιεργούμενη έκταση (σκληρό και μαλακό) ήταν 6,6 εκατομμύρια στρέμματα το σκληρό και 1,9 εκατομμύρια στρέμματα το μαλακό (2000), με παραγωγή 1,8 και 0,5 εκατομμυρίων τόνων, αντίστοιχα. Η συνολική παραγωγή του σιταριού στην Ελλάδα ξεπέρασε τα 2 εκατομμύρια τόνους το 2002. Σο μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής αυτής χρησιμοποιείται για ανθρώπινη κατανάλωση, καθώς και για ζωοτροφή. ύμφωνα με το Ινστιτούτο ιτηρών Θεσσαλονίκης οι ελληνικές μέσες αποδόσεις σκληρού σιταριού κυμαίνονται από 150-800 κιλά/στρέμμα και οι αντίστοιχες του μαλακού σιταριού κυμαίνονται από 200-900 κιλά/στρέμμα. Οι αποδόσεις σε σπόρο % του συνολικού βάρους του υπέργειου τμήματος του φυτού (Δείκτης συγκομιδής) και των δύο τύπων κυμαίνονται από 30-56%. Η καλλιέργεια του κριθαριού είναι διάσπαρτη σε όλη τη χώρα. Η συνολική καλλιεργημένη έκταση ήταν 1,2 εκατ. στρέμματα το 2000, με ετήσια παραγωγή 0,29 εκατ. τόνων, αντίστοιχα. ύμφωνα με το Ινστιτούτο ιτηρών Θεσσαλονίκης οι ελληνικές μέσες αποδόσεις κριθαριού κυμαίνονται από 150-700 κιλά/στρέμμα, και οι αποδόσεις σε σπόρου % του συνολικού βάρους του υπέργειου τμήματος του φυτού (Δείκτης συγκομιδής) κυμαίνονται από 23-54%. Zαχαρότευτλα Σα ζαχαρότευτλα είναι ένας διετής τύπος τεύτλου, που καλλιεργείται εμπορικά λόγω της υψηλής περιεκτικότητας των ριζών του σε σάκχαρα. Οι ρίζες των τεύτλων περιέχουν μέχρι 20% σάκχαρα (επί χλωρού βάρους), κάνοντας το τη δεύτερη πιο σημαντική πηγή σακχάρων μετά από το ζαχαροκάλαμο. Η συνολική παγκόσμια παραγωγή έφθασε τους 257 εκατ. τόνους το 2002, καλλιεργούμενη σε περισσότερα από 60 εκατομμύρια στρέμματα. Από αυτά τα 5,5 εκατ. στρέμματα καλλιεργήθηκαν στις Η.Π.Α. και περισσότερο από 40 εκατ. στρέμματα στην Ευρώπη. την Ελλάδα, η καλλιέργεια των ζαχαρότευτλων είναι διάσπαρτη σε όλη τη χώρα. Αν και η συνολική παραγωγή τους μειώθηκε ελάχιστα, η συνολική καλλιεργημένη έκταση αυξήθηκε βαθμιαία (0,40 εκατομμύρια στρέμματα το 1991 και 0,43 εκατ. στρέμματα το 1999), με μια ετήσια παραγωγή 2,6 και 2,4 εκατ. τόνους, αντίστοιχα. ύμφωνα με τον FAO, οι ελληνικές μέσες αποδόσεις ζαχαρότευτλων ανέρχονται σε 6,250 κιλά/στρέμμα. Αξίζει να αναφερθεί ότι, αυτές οι αποδόσεις είναι μεταξύ των υψηλότερων στις ευρωπαϊκές χώρες. Σο μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής ζαχαρότευτλων στην Ελλάδα χρησιμοποιείται για ανθρώπινη κατανάλωση, καθώς και για ζωοτροφή. Σα τελευταία χρόνια, τα ζαχαρότευτλα χρησιμοποιούνται και σαν πρώτη ύλη για παραγωγή βιοαιθανόλης. Η Γαλλία είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός βιοαιθανόλης από ζαχαρότευτλα στον κόσμο. Εκτιμάται ότι το 2003, το 80%

(226.400 τόνοι) της παραγόμενης βιοαιθανόλης προήλθε από ζαχαρότευτλα, και το υπόλοιπο από άλλα δημητριακά φυτά. Από 1 στρέμμα ζαχαρότευτλα παράγονται κατά μέσο όρο 600 λίτρα βιοαιθανόλης. Απόδοζη 800 700 600 500 400 αηζαλόιε αλα ζηξέκκα 300 200 100 0 Switchgrass ζηηάξη δαραξόηεπηια αξαβόζηην γιπθό ζόξγν Aραβόσιτος Η παγκόσμια παραγωγή αραβοσίτου έφθασε στους 604 εκατομμύρια τόνους το 2002, καλλιεργούμενη σε 1.383 εκατ. στρέμματα. Από αυτά, πάνω από 280 εκατ. στρέμματα καλλιεργήθηκαν στις Η.Π.Α. και 134 εκατ. στρέμματα στην Ευρώπη (2,2 εκατ. στρέμματα στην Ελλάδα). την Ελλάδα, ο αραβόσιτος θεωρείται σημαντικό φυτό κι η καλλιέργεια του είναι εκτεταμένη σε όλη τη χώρα. Η συνολική καλλιεργούμενη έκταση παρέμεινε σχεδόν σταθερή την τελευταία δεκαετία (2,3 εκατ. στρέμματα το 1991 και 2,1 εκατ. στρέμματα το 1999), με ετήσια παραγωγή 2,3 και 2 εκατ. τόνους αντίστοιχα. ύμφωνα με το Ινστιτούτο ιτηρών Θεσσαλονίκης οι ελληνικές μέσες αποδόσεις αραβοσίτου κυμαίνονται από 600-1800 κιλά/στρέμμα. Οι αντίστοιχες αποδόσεις σε σπόρο (% του συνολικού βάρους του υπέργειου τμήματος του φυτού-δείκτης συγκομιδής) κυμαίνονται από 35-50%. Σα τελευταία δεκαπέντε χρόνια, ο αραβόσιτος χρησιμοποιείται κι ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης, με κυριότερη παραγωγό χώρα τις Η.Π.Α. Η παραγωγή βιοαιθανόλης τα τελευταία δεκατέσσερα χρόνια έχει υπερτριπλασιαστεί κι από 8 εκατ. τόνους το 1989 έφτασε στους 28 εκατ. τόνους το 2003. ήμερα, λειτουργούν 73 αμερικανικά εργοστάσια παραγωγής βιοαιθανόλης ενώ άλλα 16 είναι υπό κατασκευή. Σο 2001, η αντίστοιχη βιομηχανία βιοαιθανόλης των Η.Π.Α. απασχολούσε περισσότερα από 200.000 άτομα (άμεσα και έμμεσα) στη χώρα, εξοικονομώντας έτσι 2 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως από την άποψη των εισαγωγών πετρελαίου. Σα συνολικά οφέλη για την γεωργική οικονομία είναι περίπου 4,5 δισεκατομμύρια δολάρια. Τπολογίζεται ότι 2001, περίπου 12% της βενζίνης που διατέθηκε στις Η.Π.Α. περιείχε βιοαιθανόλη ως προσθετικό καυσίμου. Από 1 στρέμμα αραβόσιτο παράγονται κατά μέσο όρο 270 λίτρα βιοαιθανόλης.

3.3. Πλεονεκτήματα ενεργειακών καλλιεργειών Σο κύριο πλεονέκτημά τους είναι ότι η σταθερή παραγωγή τους μπορεί να εξασφαλίσει μεγάλης κλίμακας, μακροπρόθεσμη προμήθεια πρώτης ύλης, με ομοιόμορφα ποιοτικά χαρακτηριστικά σε μονάδες παραγωγής βιοκαυσίμων και ενέργειας. Ειδικά οι νέες καλλιέργειες παρουσιάζουν σημαντικά υψηλότερες αποδόσεις ανά εδαφική μονάδα από τις συμβατικές. Αυτές οι υψηλότερες αποδόσεις βελτιώνουν την οικονομικότητά τους κι ελαχιστοποιούν τις απαιτήσεις σε έδαφος, αγροχημικά, μεταφορικά και άλλες αρνητικές περιβαλλοντικές επιδράσεις. Λαμβάνοντας υπόψη τα πολλαπλά οφέλη της ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας αλλά και τις ιδιαιτερότητες του ελληνικού αγροτικού τομέα, οι καλλιέργειες αυτές αντιπροσωπεύουν μια ελκυστική λύση τόσο για την παραγωγή ενέργειας κι υγρών βιοκαυσίμων όσο και για την αύξηση της ανταγωνιστικότητας του αγροτικού χώρου, την ενίσχυση της απασχόλησης και την προστασία του περιβάλλοντος. Ενδεικτικά παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα οι αποδόσεις διαφόρων φυτών ανά στρέμμα σε σπόρο και σε καύσιμο. Βιοκαύσιμο Πρώτη ύλη Απόδοση (κιλά/στρέμμα) Απόδοση σε βιοκαύσιμο (κιλά/στρέμμα) Απόδοση σε βιοκαύσιμο (λίτρα/στρέμμα) Βιοντήζελ Ηλίανθος 120 210 40 70 43 75 Ελαιοκράμβη 120 250 40 83 43 90 Βαμβάκι 120 160 17 23 18 25 όγια 160 240 27 41 29 44 Βιοαιθανόλη ιτάρι 150 800 36 190 45 240 Αραβόσιτος 900 213 270 Σεύτλα 6.000 475 600 όργο 7.000 10.000 553 790 675 900 Πίνακας1: Ενδεικτικές αποδόσεις διαφόρων φυτών ανά στρέμμα.

3.4. Περιβαλλοντικά και κοινωνικό-οικονομικά οφέλη Σα πολλαπλά περιβαλλοντικά και κοινωνικό-οικονομικά οφέλη για την ανάπτυξη ενεργειακών καλλιεργειών συνοψίζονται στους παρακάτω πίνακες. Περιβαλλοντικά οφέλη σχετικά με την ανάπτυξη ενεργειακών καλλιεργειών Η αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με βιομάζα που είναι ουδέτερη σε εκπομπές Θετική συνεισφορά CO2 καθώς η ποσότητα του CO2 που σχετικά με το φαινόμενο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μετά την θερμοκηπίου καύση της, αφομοιώνεται από το φυτό κατά την φωτοσύνθεση. Προστασία έναντι της διάβρωσης του εδάφους Διαχείριση νερού Φαμηλές εισροές σε λιπάσματα Σο πλούσιο υπέργειο τμήμα και το ριζικό σύστημα των ενεργειακών καλλιεργειών (ειδικά των πολυετών), ελαχιστοποιεί τις δυσμενές επιπτώσεις της διάβρωσης του εδάφους και βελτιώνει τη δομή του. το πλαίσιο της ενεργειακής γεωργίας δίνεται η ευκαιρία να επιλέγουν είδη που αξιοποιούν το νερό αποδοτικά, ή και σε πολλές περιπτώσεις είδη που αξιοποιούν τις χειμερινές βροχοπτώσεις για την ανάπτυξη τους και δεν απαιτούν επιπλέον άρδευση, παρουσιάζοντας ικανοποιητική ανάπτυξη και παραγωγικότητα σε βιομάζα. Η αγριαγκινάρα μπορεί να καλλιεργηθεί ξερικά και να αντικαταστήσει τα χειμερινά σιτηρά όπως το σιτάρι και το κριθάρι. Άλλα φυτά, όπως ο ευκάλυπτος και το καλάμι, μπορούν να αναπτυχθούν ικανοποιητικά χωρίς άρδευση, αν και όταν αρδεύονται η παραγωγή τους σε βιομάζα είναι υψηλότερη. Θα πρέπει να τονίσουμε ότι όλες οι ενεργειακές καλλιέργειες έχουν μέτρια έως υψηλή αποτελεσματικότητα χρήσης νερού. Οι ενεργειακές καλλιέργειες απαιτούν χαμηλότερα επίπεδα λίπανσης σε σχέση με τα ετήσια φυτά που προορίζονται για τροφή και μπορούν να συντελέσουν στην προστασία του περιβάλλοντος με μείωση της χρήσης λιπασμάτων. Οι ενεργειακές καλλιέργειες παρουσιάζουν

Μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων Εκμετάλλευση εδαφών χαμηλής γονιμότητας υψηλή φυτοκάλυψη και με την εγκατάσταση τους στον αγρό περιορίζουν την ανάπτυξη ζιζανίων. Επιπροσθέτως, δεν προσβάλλονται από σοβαρές ασθένειες και έντομα, και ως εκ τούτου, η χρήση μυκητοκτόνων και εντομοκτόνων είναι πολύ μικρή. Οι ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν να αποτελέσουν εναλλακτικές λύσεις σε εγκαταλελειμμένες περιοχές χαμηλής γονιμότητας καθώς προσαρμόζονται εύκολα και αποδίδουν ικανοποιητικά σε μεγάλο εύρος εδαφών.

Κοινωνικό-οικονομικά οφέλη για την ανάπτυξη των ενεργειακών καλλιεργειών Οι ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν να προσφέρουν εναλλακτικές λύσεις για τους Προσφορά εναλλακτικών αγρότες, λαμβάνοντας υπόψη ότι υπάρχουν καλλιεργητικών λύσεων κάποια είδη επιδοτήσεων. Ενδυνάμωση του γεωργικού χώρου Αύξηση του αγροτικού εισοδήματος Μείωση των περιφερειακών ανισοτήτων και αναζωογόνηση των λιγότερο ανεπτυγμένων γεωργικών οικονομιών. Εξασφάλιση αειφόρου περιφερειακής ανάπτυξης Μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο. Με την ανάπτυξη καλλιεργειών για ενέργεια, θα δημιουργηθεί ανάγκη για προμήθεια νέων ποικιλιών, βελτίωση καλλιεργητικών μεθόδων και εξοπλισμού, που θα υποστηρίζουν την παραγωγή και αποθήκευση των νέων φυτών. Αυτό θα δώσει ώθηση στη φθίνουσα γεωργική οικονομία και θα οδηγήσει στην ανάπτυξη της εγχώριας γεωργικής βιομηχανίας. Η διείσδυση των ενεργειακών καλλιεργειών στην εσωτερική αγορά μπορεί να εξασφαλίσει ικανοποιητικό αγροτικό εισόδημα σε σχέση με ορισμένες συμβατικές καλλιέργειες και να ενισχύσει τη διαφοροποίηση των δραστηριοτήτων των γεωργών. Η παραγωγή και εκμετάλλευση των ενεργειακών καλλιεργειών θα συντελεστεί στις αγροτικές περιοχές. Η εισροή, επομένως νέων εισοδημάτων θα βελτιώσει τη ζωή των τοπικών κοινωνιών και θα στηρίξει την ανάπτυξη σε λιγότερο ανεπτυγμένες περιοχές της χώρας. Η δημιουργία αγοράς για παραγωγή βιοκαυσίμων, θερμότητας και ηλεκτρισμού στην περιφέρεια, θα συμβάλει στην παραμονή του πληθυσμού στις αγροτικές περιοχές, με τη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας και την εξασφάλιση πρόσθετων εισοδημάτων στην τοπική κοινωνία. Η χρήση καλλιεργειών για ενεργειακούς σκοπούς οδηγεί στην ανάπτυξη στρατηγικών εθνικών προϊόντων και ελαττώνει την εξάρτηση από τις εισαγωγές πετρελαίου.

4. ΒΙΟΚΑΤΙΜΑ αν βιοκαύσιμα χαρακτηρίζονται όλα τα στερεά, υγρά και αέρια καύσιμα που προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές (φυτά, βιομάζα κτλ). Σα πλέον διαδεδομένα είναι : α) Η βιοαιθανόλη που παράγεται από φυτά σακχαρούχα, κυτταρινούχα και αμυλούχα με αλκοολική ζύμωση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ανάμιξη με την βενζίνη στους υπάρχοντες βενζινοκινητήρες μετά από ελάχιστες ή και καθόλου μετατροπές ανάλογα με την περιεκτικότητα του μίγματος. β) Σο βιοαέριο (μεθάνιο) που παράγεται από την αποσύνθεση οργανικών αποβλήτων γ) Σα υπολείμματα γεωργικών καλλιεργειών και δασικών προϊόντων (βιομάζα) δ) Σο βιοντήζελ που παράγεται από φυτικά έλαια και ζωϊκά λίπη με μία διαδικασία που ονομάζεται μετεστεροποίηση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στους υπάρχοντες πετρελαιοκινητήρες είτε αυτούσιο είτε σε ανάμιξη με το πετρέλαιο κίνησης. 4.1. Βιοαιθανόλη Η βιοαιθανόλη θα παίξει για πολλές δεκαετίες όλο και σημαντικότερο ρόλο στην εξασφάλιση καυσίμων μεταφορών γιατί μπορεί εύκολα να παραχθεί σε περιοχές που διαθέτουν ή παράγουν, ζάχαρα, άμυλο και κυτταρινούχες ουσίες, αποκεντρώνοντας έτσι την παραγωγή και τη διάθεση των καυσίμων. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί, σε πρόσμιξη με τα συμβατικά καύσιμα, στους βενζινοκινητήρες και πετρελαιοκινητήρες. Η βιοαιθανόλη είναι ένα ευρέως παραγόμενο βιοκαύσιμο με παγκόσμια παραγωγή περισσότερη από 18,3 εκατ. τόνους το 2003 (κυρίως σε δύο χώρες, Βραζιλία και Η.Π.Α.). Η Βραζιλία είναι η κύρια παραγωγός χώρα (9,9 εκατ. τόνους το 2003, κυρίως από ζαχαροκάλαμο). τις Η.Π.Α., το Τπουργείο Γεωργίας είχε υπολογίσει ότι η παραγωγή βιοαιθανόλης κυρίως από αραβόσιτο θα έφτανε τα 8,4 εκατ. τόνους το 2003. Εκτιμάται ότι η δυναμικότητα της αμερικανικής παραγωγής θα αυξηθεί μέχρι 10.3 εκατ. τόνους το 2004 έναντι 9,1 εκατ. τόνους το 2003. Σα αντίστοιχα δεδομένα της Ε.Ε. είναι πολύ μικρότερα. Σο 2003, η παραγωγή αιθανόλης ανήλθε σε 446.610 τόνους έναντι 387.960 τόνους το 2002 (με μια αύξηση 14% που οφείλεται κυρίως στην Πολωνία με 65.660 τόνους το 2002 και 131.640 τόνους το 2003). αν πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σακχαρούχα, κυτταρινούχα και αμυλούχα φυτά (σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, τεύτλα, κ.α.). Ο κύριος τρόπος παραγωγής της είναι η ζύμωση των αμυλούχων-σακχαρούχων συστατικών για την παραγωγή αιθανόλης και ο διαχωρισμός της από τα υπόλοιπα συστατικά με απόσταξη.

Σα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονη ερευνητική δραστηριότητα για την παραγωγή βιοαιθανόλης από λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες (υπόλειμμα καλαμποκιού, άχυρο, ξύλο, κ.α.). Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι αποτελέσματα έρευνας (CIEMAT, Ισπανία) δείχνουν ότι η παραγωγή ενός λίτρου αιθανόλης από 6 κιλά άχυρο σιτηρών κοστίζει 0,18 ενώ η αντίστοιχη παραγωγή από το σπόρο σιταριού, ή κριθαριού κοστίζει 0,36. Αν αυτά τα αποτελέσματα επαληθευθούν και σε εμπορική κλίμακα η παραγωγή βιοαιθανόλης θα είναι ανταγωνιστική σε σχέση με το πετρέλαιο. Αξίζει επίσης να αναφερθεί ότι από το Μάιο 2004 λειτουργεί στη ουηδία πιλοτική μονάδα παραγωγής βιοαιθανόλης από κυτταρίνες προερχόμενες από διάφορα είδη ξύλου, άχυρου ή υπολειμμάτων αυτών. την Ελλάδα οι ενεργειακές καλλιέργειες από τις οποίες μπορεί να παραχθεί βιοαιθανόλη είναι οι παραδοσιακές σιτάρι, κριθάρι, αραβόσιτος, ζαχαρότευτλα και η «νέα» καλλιέργεια του γλυκού σόργου. 4.2. Βιοαέριο Καθώς τα φυτά και τα ζώα αποσυντίθενται παράγουν ένα άχρωμο και άοσμο αέριο, το μεθάνιο. Σο μεθάνιο είναι πλούσιο σε ενέργεια και αποτελεί το κύριο συστατικό του βιοαερίου. Σο βιοαέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και ως καύσιμο για μηχανές εσωτερικής καύσης. 4.3. Βιομάζα Με τον όρο βιομάζα ονομάζουμε οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς (όπως είναι το ξύλο και άλλα προϊόντα του δάσους, υπολείμματα καλλιεργειών, κτηνοτροφικά απόβλητα, απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων κ.λπ.) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας. Η ενέργεια που είναι δεσμευμένη στις φυτικές ουσίες προέρχεται από τον ήλιο. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα. Οι ζωικοί οργανισμοί αυτή την ενέργεια την προσλαμβάνουν με την τροφή τους και αποθηκεύουν ένα μέρος της. Αυτή την ενέργεια αποδίδει τελικά η βιομάζα, μετά την επεξεργασία και τη χρήση της. Είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας γιατί στην πραγματικότητα είναι αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια που δεσμεύτηκε από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση. Η ενέργεια της βιομάζας (βιοενέργεια ή πράσινη ενέργεια) είναι δευτερογενής ηλιακή ενέργεια. Η ηλιακή ενέργεια μετασχηματίζεται από τα φυτά μέσω της φωτοσύνθεσης. Οι βασικές πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται, είναι το νερό και ο άνθρακας, που είναι άφθονα στη φύση.

Η μόνη φυσικά ευρισκόμενη πηγή ενέργειας με άνθρακα που τα αποθέματά της είναι ικανά ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων, είναι η βιομάζα. Αντίθετα από αυτά, η βιομάζα είναι ανανεώσιμη καθώς απαιτείται μόνο μια σύντομη χρονική περίοδος για να αναπληρωθεί ό,τι χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας. 4.4. Βιοντήζελ Ένα υποσχόμενο βιοκαύσιμο, παραπλήσιο και άριστο υποκατάστατο του συμβατικού ντήζελ, είναι το βιοντήζελ, το οποίο προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (βιομάζα), όπως είναι τα φυτικά έλαια και τα ζωικά λίπη και για πρώτη φορά παράχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του '80 στη Νότια Αφρική. Σο βιοντήζελ προέρχεται από οποιοδήποτε λιπαρό φυτικό έλαιο. Από το σογιέλαιο, το καλαμποκέλαιο, το κραμβέλαιο κλπ. ε χώρες που έχουν ανεπτυγμένη κτηνοτροφία, παράγεται βιοντήζελ και από τα λίπη που μένουν στα σφαγεία, τα οποία συνήθως απορρίπτονται. Βιοντήζελ μπορεί να παραχθεί και από χρησιμοποιημένα τηγανέλαια εστιατορίων και fast food, τα οποία όμως δίνουν κατώτερης ποιότητας καύσιμα. Παράγεται με την διαδικασία της μετεστεροποίησης των τριγλυκεριδίων. Ο τρόπος μετατροπής αυτών των ελαίων στο βιοντήζελ είναι πολύ απλός και μάλιστα μπορεί να γίνει με ελάχιστες συσκευές. Σο πρόβλημα λοιπόν δεν είναι η παραγωγή του γιατί παρασκευάζεται με απλά μέσα αλλά το δύσκολο είναι η επίτευξη των απαιτούμενων προδιαγραφών για την ασφαλή χρήση του ως καύσιμο. 5. ΥΤΣΙΚΑ ΕΛΑΙΑ Σα φυτικά έλαια είναι ένα εναλλακτικό καύσιμο για κινητήρες ντήζελ και για καυστήρες πετρελαίου θέρμανσης. Για κινητήρες που έχουν σχεδιαστεί να καίνε καύσιμο, το ιξώδες του φυτικού ελαίου πρέπει να μειωθεί για να καταστεί δυνατός ο κατάλληλος ψεκασμός του καυσίμου, διαφορετικά θα υπάρξει ατελής καύση του άνθρακα και αυτό θα δημιουργήσει τελικά βλάβη στον κινητήρα. Πολλοί υποστηρίζουν με ενθουσιασμό την ιδέα των φυτικών ελαίων που χρησιμοποιούνται ως κα ύσιμα και προέρχονται από απόβλητα φυτικών ελαίων (WVO),ελαίων που απορρίπτονται από ένα εστιατόριο ή αυτούσιο φυτικό έλαιο (SVO) κάνοντας διάκριση ανάμεσα σε αυτά και το βιοντήζελ.