Η παραγωγή βιοκαυσίμου από το φυτό «γλυκό σόργο»

 Δρ. Κωνσταντίνου Κώστας – Μηχανολόγος Μηχανικός, Ρέμβος Νίκος – Γεωπόνος, Ειρήνη Τσακιρίδου – Μηχανολόγος Μηχανικός

Η Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ο.Τ.Α. Ανατολικής Θεσσαλονίκης, (ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε.)/Περιφερειακό Ενεργειακό Κέντρο Κεντρικής Μακεδονίας (ΠΕΚΚΜ), στο πλαίσιο των προσπαθειών της για την προώθηση της ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας και την παραγωγή βιώσιμης ενέργειας, υλοποιεί το έργο “SWEETHANOL” που συγχρηματοδοτείται του προγράμμα Ευφυής Ενέργεια για την Ευρώπη (Intelligent Energy Europe). Το έργο σχετίζεται με τη διάδοση ενός ευρωπαϊκού αειφόρου μοντέλου παραγωγής βιοαιθανόλης πρώτης γενιάς από γλυκό σόργο σε αποκεντρωμένες μονάδες δυναμικότητας 10.000 τόνων ετησίως. Η βιοαιθανόλη χρησιμοποιείται ως αντικαταστατό της βενζίνης και μπορεί να καεί στις μηχανές εσωτερικής καύσης των οχημάτων σε αναλογία μέχρι και 10% κατά όγκο χωρίς καμία μετατροπή του κινητήρα.

Το γλυκό σόργο παρουσιάζει σημαντικό ενδιαφέρον ως ενεργειακό φυτό για την παραγωγή βιοαιθανόλης, καθώς έχει υψηλές αποδόσεις σε βιομάζα, σάκχαρα και βιοαιθανόλη και μπορεί να ευδοκιμήσει σε ένα ευρύ φάσμα τύπων εδάφους και κλιματικών συνθηκών.

 Η παραγωγή βιοαιθανόλης από γλυκό σόργο είναι βιώσιμη τόσο από περιβαλλοντικής άποψης, όσο και από οικονομική: η μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου που προκύπτει από την χρήση της βιοαιθανόλης, είναι εντός του Ευρωπαϊκού στόχου για το έτος 2018 (δηλαδή πάνω από 60%), ενώ η αξιοποίηση των παραπροϊόντων εγγυάται την οικονομική βιωσιμότητα ακόμη και για αποκεντρωμένα εργοστάσια μικρομεσαίας δυναμικότητας (μέγιστη δυναμικότητα 15.000 τόνων ανά  έτος).Σήμερα, η αγορά βιοαιθανόλης της Ε.Ε. ελέγχεται από μεγάλους βιομηχανικούς ομίλους των κλάδων παραγωγής ζάχαρης και οινοπνεύματος, ενώ η επεξεργασία των δημητριακών γίνεται κυρίως από μεγάλες βιομηχανικές μονάδες (100.000-200.000 τόνοι ετησίως). Η κατάσταση αυτή οφείλεται σε διάφορους περιορισμούς: οικονομικούς, υλικοτεχνικούς, περιβαλλοντικούς, αλλά και σε περιορισμούς που αφορούν την διάδοση της σχετικής τεχνολογίας.

Σήμερα οι ποικιλίες γλυκού σόργου μας δίνουν κυρίως βιομάζα και σάκχαρα, ενώ οι δυνατότητές του ως καρποδοτικό φυτό δεν έχουν ακόμα αξιολογηθεί. Πολλές έρευνες στοχεύουν στην άρση του περιορισμού αυτού, μέσω της επιλογής υβριδίων που παρουσιάζουν μεγάλες αποδόσεις σε βιομάζα, σάκχαρα και σπόρο ταυτόχρονα. Με δεδομένο ότι οι έρευνες δεν έχουν ακόμα ολοκληρωθεί, το μοντέλο για την επεξεργασία του γλυκού σόργου προβλέπει προς το παρόν την αξιοποίηση των σακχάρων και της λιγνοκυτταρινούχου βιομάζας.

Τα τμήματα αυτής της γραμμής παραγωγής βιοαιθανόλης είναι: το τμήμα σύνθλιψης των στελεχών του γλυκού σόργου και εξαγωγής του χυμού, το τμήμα συμπύκνωσης του χυμού για την αποθήκευση του, το τμήμα ζύμωσης, τα τμήματα απόσταξης και ανόρθωσης και, τέλος, το τμήμα αφυδάτωσης.

Σύμφωνα με τη διάταξη στην Εικόνα 1, η βιομάζα από γλυκό σόργο συνθλίβεται και ο χυμός που περιέχει τα σάκχαρα υπόκειται σε επεξεργασία για την παραγωγή βιοαιθανόλης.

Η βαγάσση, που είναι το λιγνοκυτταρινούχο υπόλειμμα και λαμβάνεται από τη μονάδα σύνθλιψης του γλυκού σόργου, αποξηραίνεται και καίγεται σε μονάδα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού θερμότητας (ΣΗΘ) για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας.

Εικόνα 1: Σχεδιάγραμμα επεξεργασίας γλυκού σόργου για παραγωγή βιοαιθανόλης και ενεργειακών προϊόντων (1).

Η βινάσση, που είναι το υγρό υπόλειμμα της μονάδας απόσταξης και ανόρθωσης, αποτελεί πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαερίου μέσω της αναερόβιας χώνευσης μαζί με άλλα υποστρώματα, όπως για παράδειγμα κοπριά, ως μικροβιακό εμβόλιο. Το βιοαέριο που λαμβάνεται εξυγιαίνεται και καίγεται σε μονάδα ΣΗΘ για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας.

Παρόλο που το γλυκό σόργο είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό στην ξηρασία, ιδιαίτερα στο μεσογειακό κλίμα (π.χ. της νότιας Ιταλίας, της Ισπανίας και της Ελλάδας) η καλλιέργεια του χωρίς άρδευση δεν συνίσταται, διότι οι αποδόσεις σε βιομάζα είναι πολύ χαμηλές. Σε πιλοτική καλλιέργεια που πραγματοποιήθηκε στο αγρόκτημα του ΤΕΙ της Θεσσαλονίκης από την ομάδα του Δρ. Γεωπόνου, Δήμα Κίτσιου, καλλιεργήθηκαν τέσσερις ποικιλίες γλυκού σόργου με άρδευση 120 mm και 210mm σε εδάφη με αυξημένη αλατότητα (3.2 και 6,9 dS/m). Η ποικιλία με την μεγαλύτερη απόδοση σε βιομάζα ήταν η “Urja” (Πίνακας 1) σε συνθήκες άρδευσης 210mm και αλατότητας 3.2 dS/m.

Πίνακας 1: Αποδόσεις γλυκού σόργου σε περιοχή της Κ.Μακεδονίας, Ελλάδα  (2)

Πίνακας 2: Αποτελέσματα δύο προσομοιώσεων για τον εφοδιασμό μονάδας επεξεργασίας δυναμικότητας 10.000 τόνων ανά έτος, εκφρασμένη σε άνυδρη βιοαιθανόλη (3)

Στην Ελλάδα, δεν έχει ξεκινήσει ακόμα η παραγωγή βιοαιθανόλης καθώς δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα το νομοθετικό πλαίσιο το οποίο αναμένεται να γίνει εντός του 2012. Υπάρχει εντούτοις ενδιαφέρον και από μεριάς επενδυτών οι οποίοι ήδη εξετάζουν την περίπτωση του γλυκού σόργου. Τα πλεονεκτήματα του γλυκού σόργου είναι ότι η καλλιέργεια του είναι όμοια με αυτή του καλαμποκιού ενώ η επεξεργασία του για την παραγωγή βιοαιθανόλης είναι παρόμοια με αυτή του ζαχαροκάλαμου οπότε και η τεχνολογία είναι ήδη γνωστή και ανεπτυγμένη. Επιπρόσθετα η επεξεργασία του παράγει δυο κύρια υποπροϊόντα τη βαγάσση και την βινάσση, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ενεργειακούς σκοπούς και το εργοστάσιο να έχει επιπλέον έσοδα πέραν της πώλησης του βιοκαυσίμου. Στα κυριότερα μειονεκτήματα του γλυκού σόργου συμπεριλαμβάνεται η μικρής χρονικής διάρκειας αντοχής των σακχάρων που βρίσκονται στα στελέχη του φυτού μετά την συγκομιδής του, που πρέπει να οδηγηθούν άμεσα προς επεξεργασία και η εξάντληση των θρεπτικων στοιχείων του εδάφους για την αντιμετώπιση του οποίου συστήνεται η καλλιέργεια κάποιου ψυχανθές για ένα έτος μετά την συνεχόμενη διετή καλλιέργεια του γλυκού σόργου.

Βιβλιογραφία

 1.       CETA.2.       Sweethanol,  Τεχνικός Οδηγός, 2012.3.       I Vasilakoglou, K Dhima, N Karagiannidis, Thomas Gatsis. Sweet sorghum productivity for biofuels under increased soil salinity and reduced irrigation. Field Crops Research, Elsevier, 21 September 2010.