Technologie výroby bionafty z odpadních tuků a olejů

Anotace

Výzkumný tým na Fakultě aplikované informatiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně vyvinul čistou a ekonomicky proveditelnou technologii pro výrobu bionafty z odpadních surovin. Technologie zpracovává odpadní tuky a oleje za použití inovativního katalytického systému založeného na směsi organických bází. Technologie je značně flexibilní, lze ji využít ke zpracování vlastních odpadů (koželužny, jatka, kafilérie, potravinářský průmysl), svážených odpadů (tuky a oleje z restaurací, domácností…), ale také k produkci bionafty z klasických surovin (rostlinné oleje).

Technologie vznikala především díky finanční podpoře z evropského programu EUREKA-EUROSTARS projektu E!4829 „LIPIDIESEL - Adding value to lipid waste streams through a new production process for biodiesel“ řešeného mezinárodním konsorciem složeným ze zástupců Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, společnosti RADANAL s.r.o. a britské společnosti BLC Leather Technology Centre Ltd., Northampton.

Stručný popis technologie

V reakci na přetrvávající sporné otázky ohledně výroby bionafty z rostlinných olejů (především řepkového, sójového a palmového) rostou celosvětově snahy o vývoj alternativních technologií, které umožní efektivně využít pro produkci bionafty i další suroviny. V souladu s těmito trendy jsme vyvinuli technologii, s jejíž pomocí jsme schopni při zachování ekonomické výhodnosti zpracovat odpadní tuky a oleje i velmi nízké kvality, které vůbec nelze konvenční cestou výroby bionafty zpracovat. Zároveň lze tuto technologii s minimální modifikací výrobního zařízení využít také pro zpracování běžně používaných rostlinných olejů. Výraznou přidanou hodnotou technologie je fakt, že kromě kvalitní bionafty produkuje velmi čistý glycerin s minimálním obsahem vody a nežádoucích anorganických složek (solí).

Dosavadní velkou nevýhodou použití odpadních kyselých tuků a olejů k výrobě bionafty byla potřeba jejich nákladné předúpravy, během které bylo nutné odstranit nežádoucí složky, zejména volné mastné kyseliny, které by jinak vedly ke snížení katalytické aktivity běžně používaných anorganických bází a ke komplikacím při separaci glycerinové a methylesterové fáze. Námi vyvinutá technologie tuto nevýhodu eliminuje, navíc použití organických bází minimalizuje výskyt anorganických solí ve výsledných produktech a tím náklady na jejich další čištění.

Hlavní přínosy

Díky efektivnímu systému předúpravy vstupních surovin a inovativnímu katalytickému systému založenému na organických bázích umožňuje naše technologie zpracování i velmi nekvalitních odpadních tuků a olejů při zachování ekonomické výhodnosti a minimálních dopadů na životní prostředí. Velkou výhodou pro uživatele je flexibilita této technologie, ať již z hlediska zpracovávaných surovin (tuky a oleje různého původu a kvality – hovězí lůj, vepřové sádlo, kafilérní tuky, přepálené směsi potravinářských tuků a olejů, apod.), výrobní kapacity (technologii lze přizpůsobit širokému rozmezí denní výrobní kapacity řádově od desítek kilogramů po tuny), či dostupnému výrobnímu zařízení (výrobní jednotku lze sestavit jako novou, nebo lze upravit s minimálními náklady stávající výrobní zařízení, např. jednotku produkující bionaftu klasickým způsobem z řepkového oleje za katalýzy methanolátů alkalických kovů). Vzhledem k přítomnosti organických bází neobsahují výsledné produkty (bionafta a glycerin) prakticky žádná anorganická mýdla, čímž se výrazně snižují náklady na jejich čištění. Velkým přínosem nejen z hlediska ekonomického, ale také z hlediska ochrany životního prostředí, je částečná regenerace složek katalytického systému, které lze následně ve výrobě opětovně použít.

Ekonomické parametry

Z ekonomického hlediska je jedním z nejdůležitějších parametrů nízká (a v mnoha případech dokonce záporná) cena vstupních surovin. Srovnáme-li výrobní náklady při produkci bionafty z čistých rostlinných olejů, kde cena vstupní suroviny tvoří i více než 70% celkových výrobních nákladů, pak je výhodnost zpracování odpadních surovin patrná již v tomto prvním kroku. Nekvalitní vstupní suroviny však nelze zpracovat na bionaftu přímo, ale je nutné provést jejich předúpravu, která často výhodu nízké ceny vstupní suroviny zcela potlačí. Naše technologie však tuto výhodu levné vstupní suroviny zachovává, navíc přímo po transesterifikaci získáváme velmi čisté produkty, tedy bionaftu a glycerin srovnatelné kvality, jako při konvenčních postupech, avšak s podstatně nižšími výrobními náklady. Tato skutečnost se následně promítne do výsledné ceny těchto produktů na trhu. Celá technologie je navíc navržena jako prakticky bezodpadová, veškeré vedlejší produkty jsou dále zpracovány a zvyšují celkový zisk ze zpracování odpadní suroviny.

Pro potenciální zákazníky

Pilotní jednotka s denní kapacitou zpracování přibližně 100 kg odpadních koželužských tuků bude uvedena do provozu v období dubna až května 2012 v prostorách společnosti TAREX, s.r.o. v Otrokovicích. V případě zájmu lze domluvit osobní návštěvu a demonstraci jednotky v provozu. Jsme taktéž schopni provést analýzu vzorků odpadních surovin dodaných potenciálními zájemci, otestování většího množství těchto surovin v poloprovozní jednotce a na základě výsledků zpracovat bilanční analýzu potenciálu využití dané technologie pro potřebu konkrétního zájemce. Naše technologie je zajímavá především pro společnosti zabývající se výrobou bionafty, ať již konvenční či alternativní cestou, společnosti, které v současné době dostatečně efektivně nevyužívají odpadní tuky a oleje, či za jejich likvidaci přímo platí, a dále např. také pro zpracovatele glycerinu.

prof. Ing. Karel Kolomazník, DrSc.

Prof. Karel Kolomazník působí ve Zlíně od roku 1970, nejprve jako pracovník zlínské Fakulty technologické VUT Brno, posléze Fakulty technologické Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně , a po vzniku Fakulty aplikované informatiky v r. 2006 zde vede výzkumnou skupinu zabývající se optimalizací technologických procesů zejména v oblasti zpracování organických odpadů kožedělného, masného a potravinářského průmyslu na hodnotné produkty.

Kromě úspěšného vyřešení mnoha grantových projektů financovaných např. MŠMT, MPO, Mze, GA ČR, programem US-Asia Environmental Partnership aj. se prof. Kolomazník podílel a podílí na úspěšných průmyslových aplikacích výsledků těchto projektů či samostatných smluvních zakázkách pro průmyslové partnery, a to jak v rámci České republiky, tak v zahraničí. Prof. Kolomazník dlouhodobě spolupracuje např. s výzkumným ústavem Ministerstva zemědělství USA (Eastern Regional Research Center), kde úspěšně aplikoval technologii bezamoniového odvápňování holiny, ve firmě NIKE Inc. v Ho Či Minově městě ve Vietnamu implementoval patentovanou technologii zpracování manipulačních kožedělných odpadů včetně aplikace jejích produktů, ve spolupráci s holandskou koželužnou ECCO Tannery Dongen a mexickou koželužnou ve městě León úspěšně průmyslově odzkoušel recyklační technologii potenciálně nebezpečných chromitých odpadů. V rámci ČR lze mimo jiné jmenovat uplatnění patentované technologie výroby hydrolyzátu z živočišných odpadů u firmy Kortan spol. s.r.o. Hrádek n. Nisou.

Jako dosud jediný Čech získal v roce 1998 ocenění „The Rolex Award for Enterprise“, nazývané také „malá Nobelova cena“, za technologii zpracování a recyklace potenciálně nebezpečných odpadů kožedělného průmyslu.