INFORMĀCIJA MEDIJIEM

„Nanostrukturēti katalizatori un tehnoloģijas biodīzeļdegvielas ražošanai”

2010. g. 10. decembrī RTU aģentūra „RTU Neorganiskās ķīmijas institūts” noslēdza vienošanos Nr. 2010/0304/2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/087 ar Valsts izglītības attīstības aģentūru par Eiropas reģionālās attīstības fonda projekta „Nanostrukturēti katalizatori un tehnoloģijas biodīzeļdegvielas ražošanai” īstenošanu. Projekta mērķis ir kompleksi pilnveidot biodīzeļdegvielas ražošanas procesu no augu eļļas ar nolūku samazināt dīzeļdegvielas pašizmaksu.

Projekts tiek īstenots Eiropas Komisijas 2007. gada 24. septembrī apstiprinātās attīstības programmas Latvijai „Uzņēmējdarbība un inovācijas” ietvaros (programmas papildinājuma 2.1.1.1. aktivitāte "Atbalsts zinātnei un pētniecībai").

Projekta zinātniskais vadītājs: RTU Neorganiskās ķīmijas institūta vadošais pētnieks Ēriks Palčevskis. Projekts tiek realizēts kopā ar sadarbības partneri – Rīgas Tehniskās Universitātes Lietišķās ķīmijas institūtu LZA akadēmiķa Valda Kampara vadībā.

Projekta īstenošanas termiņš: no 2010.g. 1. decembra līdz 2013. g. 30. novembrim un kopējās apstiprinātās izmaksas ir 390983 LVL, no kā Eiropas Reģionālās attīstības fonda finansējums ir 92,5 % – 361658 LVL.

Biodīzeļdegviela ir ekonomiski, enerģētiski un ekoloģiski labākais 1. paaudzes transporta biodegvielas veids Eiropā un tās ražošanas apjoms pasaulē pašreiz jau pārsniedz 12 miljonus tonnu gadā. Eiropā tiek saražota aptuveni puse no šī daudzuma un tiek uzskatīts, ka attīstības gaitā šai degvielai būs nodrošināta pietiekami liela niša degvielas tirgū bez īpaša valsts atbalsta (A.Demirbas. Biodiesel, Springer, 2008, p.208). Visā pasaulē aktīvi tiek veikti pētījumi, kā samazināt biodīzeļdegvielas ražošanas pašizmaksu, kā vienkāršot šo tehnoloģiju un padarīt to ekoloģiski tīrāku. Latvijā ir noteikta obligāta 5% liela biodīzeļdegvielas piedeva visai dīzeļdegvielai, izņemot arktisko. Tādējādi valsts nodrošina zināmu tirgus daļu vietējiem biodīzeļdegvielas ražotājiem, kā arī vienlaicīgi izmanto citus instrumentus, lai sniegtu tiem tiešu finansiālu atbalstu. Reālais ražošanas apjoms Latvijā pašreiz ir ap 35000 t/gadā, bet potenciāli izvērstās ražošanas jaudas var sasniegt ap 220 000 t/gadā.

Biodīzeļdegvielu no augu eļļas galvenokārt ražo, izmantojot pāresterificēšanas reakciju ar metanolu homogēnas bāziskas katalīzes apstākļos kā katalizatoru izmantojot nātrija hidroksīdu vai nātrija metilātu. Pāresterificēšanas reakcijā lipīdi, kas ir augu eļļas galvenā sastāvdaļa, reaģē ar metilspirtu nātrija hidroksīda klātbūtnē, un reakcijas rezultātā veidojas taukskābju metilesteri, kas arī ir biodīzeļdegviela, un glicerīns, kas ir blakusprodukts (C.M.Drapcho, N.P.Nhuan, T.H.Walker. Biofuel engineering process technology, 2008, Mc.Graw-Hill, p.371).

Šādas tehnoloģijas izmantošana saistīta ar pret koroziju augsti izturīgu materiālu nepieciešamību ražošanas procesā, neitralizācijas reakcijas nepieciešamību un labi izstrādātas biodīzeļdegvielas attīrīšanas procedūras nepieciešamību no katalizatora neitralizācijas un reakcijas blakus produktiem. Parasti ir nepieciešama vairākkārtēja reakcijas produkta mazgāšana pēc jēlglicerīna atdalīšanas. Ūdens patēriņš un notekūdeņu attīrīšanas nepieciešamība samazina procesa ekonomiskos un ekoloģiskos rādītājus. Pats katalizators nav reģenerējams un blakus produkta-glicerīna kvalitāte ir zema.

Minētās problēmas visefektīvāk atrisinātu jaunu, efektīvu un lētu heterogēnu katalizatoru izstrāde un izmantošana. Heterogēns katalizators radītu reģenerēšanas iespējas, vienkāršotu biodīzeļdegvielas kvalitātes nodrošināšanas procesu, paaugstinātu tās iznākumu un izslēgtu ziepju veidošanos. Jāsagaida arī, ka uzlabotos jēlglicerīna kvalitāte un vienkāršotos tā attīrīšanas process. Šāda katalizatora izmantošana patiesībā neaprobežotos tikai ar biodīzeļdegvielas ražošanu. Tas būtu izmantojams arī citos pāresterifikācijas procesos, piemēram, monoglicerīdu un diglicerīdu ražošanai pārtikai un farmācijai.

Pāresterificēšanas reakciju bāzisku heterogēnu katalizatoru izstrādei pēdējos gados ir pievērsta liela uzmanība un praksē ir pierādītas visas sagaidāmās to izmantošanas priekšrocības. Diemžēl to aktivitāte nav pietiekami augsta un reakcijas realizācijai nepieciešams paaugstināts spiediens un temperatūra. Aktīvāku katalizatoru izstrāde ļautu izstrādāt viegli realizējamus inovatīvus procesus, kas samazinātu ražošanas pašizmaksas, ļautu samazināt produktu importu un nodrošinātu ievērojamu ekonomisku efektu sakarā ar lielo ražošanas apjomu (Catalysis for renewables, ed.G.Centi,R.A.Santen, 2007, Wiley-VCH, p.423).

Otrs pašreizējās ražošanas tehnoloģijas neatrisinātais jautājums ir blakusprodukta glicerīna izmantošana. Sakarā ar milzīgo biodīzeļdegvielas ražošanas apjomu glicerīna tirgus ir pārpildīts un tā cena ir zema. Kaut arī glicerīns varētu būt vērtīga izejviela, tas pārvēršas par nevēlamu blakus produktu, kuru mēģina sadedzināt, vai vienkārši neatļauti izvadīt apkārtējā vidē, izraisot nopietnu piesārņojumu. Viens no glicerīna izmantošanas ceļiem varētu būt tā selektīva katalītiska oksidēšana ar dārgu tirgus produktu ieguvi. Ir zināms, ka glicerīna oksidēšanas rezultātā rodas sarežģīts produktu maisījums, kurā ir tādi augstvērtīgi produkti kā dihidroksiacetons, glicerīnskābe, tartronskābe, glikolskābe un ketomalonskābe, kuras tiek izmantotas dažādiem mērķiem, tajā skaitā arī pašreiz ļoti moderno biodegradējamo virsmas aktīvo vielu un biodegradējamo polimēru ražošanai. Selektīvu katalizatoru izstrāde minēto produktu ražošanai glicerīna oksidēšanas procesā ar molekulāro skābekli ir ļoti aktuāls jautājums, kas būtiski ietekmēs arī biodīzeļdegvielas ražošanas pašizmaksu.

Tāpēc projekta mērķi - kompleksi pilnveidot biodīzeļdegvielas ražošanas procesu no augu eļļas ar nolūku samazināt dīzeļdegvielas pašizmaksu, plānots sasniegt, realizējot ne tikai pašas biodīzeļdegvielas ieguves tehnoloģijas pilnveidošanu, bet arī galvenā blakus produkta – glicerīna pārstrādi produktos ar lielāku pievienoto vērtību, un, balstoties uz Latvijā pilnveidotām nanotehnoloģijām, plānots izstrādāt jaunus katalizatoru materiālus un inovatīvus tehnoloģiskos procesus:
1. Augu eļļas pārstrādei biodīzeļdegvielā.
2. Biodīzeļa ražošanas blakusprodukta - glicerīna pārstrādei komercializējamos ķīmiskos produktos (glicerīnskābes sāļos).

Projekta tematika atbilst ar Latvijas Ministru kabineta rīkojumu Nr.594 apstiprinātajiem prioritārajiem zinātnes virzieniem fundamentālo un lietišķo pētījumu finansēšanai 2010.-2013.gadā. Galvenokārt projekts pēc tematikas iekļaujas pirmajā prioritārajā zinātnes virzienā: enerģija un vide (atjaunojamo enerģijas resursu ieguves un izmantošanas tehnoloģijas, klimata izmaiņas samazinošās tehnoloģijas un bioloģiskā daudzveidība).
Projekta realizācijai un plānoto mērķu sasniegšanai tiks izmantoti Latvijā izstrādāti nanomateriāli un to izgatavošanas tehnoloģijas, kā arī projekta ietvaros tiks izstrādāti jauni produkti (katalizatori) un to izgatavošanas tehnoloģijas. Tāpēc projekta pētījumu virziens atbilst arī otrajam prioritārajam zinātnes virzienam: Inovatīvie materiāli un tehnoloģijas (informātika, informācijas un signālapstrādes tehnoloģijas, nanostrukturētie daudzfunkcionālie materiāli un nanotehnoloģijas).
Projektā plānots izstrādāt tehnoloģijas augu eļļas pārstrādei un konkrēti rapša eļļas pārstrādei, kurš ir viens no Latvijas lauksaimniecības galvenajiem produktiem. Projekta rezultātā tirgū tiks piedāvāts jauns glicerīna pārstrādes produkts – glicerīnskābes sāļi, kas savukārt ir izejviela citu tirgus produktu ieguvei. Tādējādi projekts ir virzīts uz vietējo dabas un energoresursu racionālu izmantošanu un atbilst arī piektajam prioritārajam zinātnes virzienam: Vietējo resursu (zemes dzīļu, meža, pārtikas un transporta) ilgtspējīga izmantošana - jauni produkti un tehnoloģijas
Tādējādi projektā plānota vairāku prioritāro nozaru tematikas apvienošana vienas problēmas kompleksai risināšanai, kura tieši saistīta ar visām iekšzemes kopproduktu veidojošām tautsaimniecības nozarēm - atjaunojamās enerģijas īpatsvara un enerģētiskās neatkarības palielināšanu, jaunu produktu un inovatīvu tehnoloģiju izstrāde.

Projekta realizācijā gūtos rezultātus plānots publicēt vismaz 6 starptautiski atzītās zinātniskās publikācijās un tehnoloģiskos procesus patentēt 2 Latvijas un vienā starptautiskajā patentā.

Informācija par projekta realizācijas gaitu pieejama RTU Neorganiskās institūta mājas lapā: www.nki.lv