OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE
VYUŽITÍ UPOTŘEBENÝCH ROSTLINNÝCH OLEJŮ Z DOMÁCNOSTÍ PRO VÝROBU POKROČILÝCH PALIV
HÁJEK J., SVOBODOVÁ K. ORLEN Unipetrol RPA s.r.o.
Upotřebené kuchyňské oleje (Used Cooking Oil, UCO) jsou původem rostlinné oleje a tuky využívané k vaření a smažení potravin. Dle evropského katalogu odpadů jsou klasifikovány jako komunální odpad pod číslem 20 01 25 (jedlé oleje a tuky). UCO ale nejsou odpadem, jsou vhodnou surovinou pro výrobu motorových a leteckých paliv nebo dalších produktů tradiční petrochemické výroby.
nestabilní odpadní oleje ve využitelnou surovinu pro výrobu biopaliv. Klíčovými parametry z pohledu zpracovatelnosti je především přítom- nost kontaminujících látek, které jsou rizikové pro samotnou technologii a katalyzátor. Limity pro zpracování na hydrogenačních jednotkách v litvínovské rafinérii jsou nastaveny pro chlór na 15 mg/kg, fosfor 5 mg/kg a sumární obsah vybraných kovů na 20 mg/kg. Z pohledu manipulace se surovinou je rovněž nezbytné zohlednit její nízkotep- lotní vlastnosti. U olejů s vyšším bodem tuhnutí je tak nutné zajistit například otop skladovacích tanků a potrubí především v chladnějších měsících v roce. Vzorky běžných UCO z domácností ze separovaného obecního sběru jsou zobrazeny na obr. 2. Obr. 2: Vzorky upotřebených kuchyňských olejů z domácností
V současnosti jsou využívány především UCO pocházející z komerč- ního a průmyslového sektoru. Oblast sběru UCO ze soukromého sektoru stále není v Evropě dostatečně rozvinuta, byť právě nevhodné nakládání s těmito druhy odpadů, konkrétně ukládání odpadních jedlých olejů a tuků v kanalizacích, se stává globálním problémem. Celkový potenciál UCO vzhledem k jejich dalšímu využití tak stále není zcela využit. Směrnice o podpoře využívání energie z obnovitelných zdrojů (Renewa- ble Energy Directive) stanovuje členským zemím EU cíl pro obnovitelné zdroje energie v dopravě. Dle aktuální platné verze RED II má být do roku 2030 podíl obnovitelných zdrojů energie v dopravě navýšen na 14 %, přičemž podíl biopaliv konkurujících potravinářským zdrojům (tzv. prvogeneračních biopaliv) je omezen na 7 % energetického obsahu. Obsah paliv vyrobených z odpadních surovin z potravinářského průmys- lu (UCO) je od roku 2018 omezen hodnotou 1,7 % energetického obsahu s možností dvojitého zápočtu. Cíle Evropské unie pro rok 2030 nově interpretované v RED III již specificky nařizují členským státům snížit emise skleníkových plynů (GHG) o 14,5 % ve srovnání s úrovněmi v roce 1990 a dosáhnout 29 % podílu obnovitelné energie v dopravě. Pro rok 2050 pak EU usiluje o dosažení tzv. nulových emisí GHG v segmentu dopravy. Sběr a zpracování UCO na biopaliva přispívá významně ke splnění i těchto povinností. Využití odpadní hmoty UCO Surové, nepřečištěné UCO obsahují celou řadu nežádoucích látek, které mají přímý vliv na potenciál jejich dalšího průmyslového využití. UCO se skládají především z triglyceridů, tj. z esterů glycerolu a C 12 –C 22 na- sycených a mono- až tri-nenasycených mastných karboxylových kyselin. Strukturní vzorec triglyceridů je znázorněn na obr. 1. Na molekule gly- cerolu jsou navázány tři mastné kyseliny R1, R2 a R3, které mohou být všechny nebo dvě z nich stejné, či zcela různé. UCO obsahují zároveň i anorganické soli, volnou vodu, pevné nečistoty (strouhanka, zbytky potravin) a další kontaminanty. Během smažení dochází k fyzikálním a chemickým změnám rostlinných olejů vlivem vysokých teplot za přítomnosti vody a kyslíku. Vznikají volné mastné kyseliny, diglyceridy, oxidované monomery, dimery a polymery a některé těkavé sloučeniny (aldehydy, ketony, uhlovodíky apod.). Tyto oleje mohou rovněž během skladování degradovat, mění se jejich hustota, kinematická viskozita, kyselost a obsah vody. Obr. 1: Strukturní vzorec triglyceridu
Existující technologie na výrobu a rafinaci čerstvých olejů jsou navrženy v závislosti na druhu oleje především k odstranění specifických látek, které limitují jejich použití v potravinářství a negativně působí na jejich senzorické hodnocení. Standardní technologický postup rafinace za- hrnuje několik operací, přičemž vlastní rafinaci předchází filtrace k odstranění mechanických nečistot ze surového oleje. Odslizením (degummingem) je odstraňován fosfor vázaný ve strukturách fosfolipidů působením kyseliny a hydratací přídavkem vody. Následuje neutralizace louhem a bělení pomocí aktivované hlinky, kterou jsou odstraněny barevné látky, zbytky fosforu a těžké kovy. K odslizení a následné neutralizaci lze přistupovat i enzymatickou cestou, použitím např. membránových technologií. V případě slunečnicového oleje se zařazuje stupeň odvoskování (dewaxing) k odstranění vosků obsažených ve slup- kách semen, a to několikastupňovým vymrazováním. Cílem odkyselení (deacidifikace) je odstranění těkavých látek, volných mastných kyselin a zbytků vody destilační cestou. Volné mastné kyseliny lze odstraňovat i pomocí extrakčních činidel. K čištění surového UCO pro výrobu biopaliv lze rafinační proces zjed- nodušit a aplikovat pouze vybrané kroky v přímé návaznosti na původ UCO. Surové UCO z domácností je v první řadě potřeba zbavit pevných nečistot, zbytků potravin, koření a strouhanky. Následuje propírání vodou k odstranění solí a dalších ve vodě rozpustných látek. Silně znečiš- těné oleje a oleje s vyšší příměsí živočišných tuků je nutné dále přečistit pomocí sorbentů, na kterých jsou zachycovány další nežádoucí látky.
Oproti čerstvým olejům se kvalita UCO velice liší a není možné ji stan- dardizovat. Je silně závislá na původu čerstvého oleje (v České republice především řepkový a slunečnicový olej) a způsobu jeho vlastního využití (domácnosti, restaurační zařízení, potravinářský průmysl). Variabilitu kvality odpadní hmoty UCO ilustruje na vybraných kvalitativních pa- rametrech tab. 1. Méně kvalitní či silně znečištěné UCO lze zhodnotit energeticky spalováním, jako topný olej, nebo využít ve směsích s jiným biologicky rozložitelným odpadem v bioplynových stanicích pro výrobu biometanu. Správným výběrem technologie čištění je možné přetvořit
12
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online