Végesek szénhidrogénkészleteink, így az emberiségnek új energiaforrások után kell néznie. Napjainkban egyes kutatók nagy reményeket fűznek a bioüzemanyagok alkalmazásához. Világszerte számos bioüzemanyag-gyártó üzem létesül, a közeljövőben Magyarországon is három bioetanol-üzem kezd működni: Hajdúnánáson, Marcaliban és Csurgón. Becslések szerint a világ bioetanol-felhasználása 2020-ra eléri a 120 milliárd litert, és ezzel a szénhidrogénekből származó üzemanyag mintegy hat százalékát lehet majd kiváltani. Magyarország a saját felhasználású üzemanyag 0,4–0,6 százalékát kiváltani képes gyártási kapacitás létesítését vállalta. Ha összehasonlítjuk a szénhidrogén-termelési prognózist a bioüzemanyagok gyártási prognózisával, azt látjuk, hogy 2020-ig a bioüzemanyag – amennyiben a piaci igények nem növekednek – ellensúlyozni tudja a szénhidrogén-kitermelés csökkenéséből adódó hiányt.
Várhatóan a XXI. század közepétől a mostaninál nagyobb szerepet kap a szén, a nukleáris energia, a geotermális és a napenergia. A kutatók a világ energiahordozóinak készletét különböző módon és különböző feltételezések szerint megbecsülve az alábbiak szerinti időszakra tartják elegendőnek: a kőolaj 43–67 évre, a földgáz 64–50 évre, a kőszén és lignit 200–1500 évre, az uránium 40–500 évre lehet elegendő. Ha az előbbiekhez hozzávesszük a földhőt és a napenergiát, amelyek élettartama végtelen, egyértelmű, hogy az emberiség rendelkezik olyan alternatív energiaforrásokkal, amelyek képesek a kőolaj és a földgáz helyébe lépni. Tekintettel azonban arra, hogy a nukleáris energia elfogadottsága világviszonylatban nem egyértelmű, feltétlenül szükséges alternatívát biztosítani az atomenergia esetleges kiváltására is.
A következőkben vegyük sorra a XXI. század potenciális alternatív energiaforrásait. A megújuló energiaforrások közé tartozik a nap- és szélenergia, a különböző formában megjelenő biomassza, a geotermikus, valamint a vízenergia. Az energiahordozók hasznosításához szükséges technológiák rendelkezésre állnak, de technikai fejlesztésük ma is folyamatos. Jelenleg az összenergia-felhasználáson belül a megújuló energiaforrások részaránya 3,6 százalék körül mozog. Magyarország az 1997. évi kiotói konferencián vállalta, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátását az 1985–87-es bázisidőszakhoz képest a 2008–2012 közötti időszakra hat százalékkal csökkenti. A megújuló energiaforrások felhasználásának gazdaságossága elsősorban a szembeállított energiahordozók aktuális átvételi árától, elterjeszthetősége viszont a meglévő direkt vagy indirekt támogatási rendszertől függ. Mindenképpen szükség van tehát egy, a környezetvédelmi szempontokat is figyelembe vevő támogatási rendszer kidolgozására, amelynek segítségével gyorsítható az elterjesztés.
Földünkön az életet a nap melege, sugárzása teszi lehetővé, sőt a napsugárzásra vezethető vissza energiaforrásaink jelentős része. Normál körülmények között egyensúlyban van a világűrből érkező sugárzás és a világűrbe távozó hő. A földi élettel és az emberi tevékenységgel járó csekély hőáramok azok, amelyekkel az egyensúlyt – rossz irányban – befolyásolni lehet. Ez történik jelenleg: a technológiai szén-dioxid-termelés határozottan befolyásolja a légkör sugárzásátbocsátó képességét. A kényes egyensúly felbillent, a Földön többlethő marad (üvegházhatás).
Térjünk vissza a napenergiához, amely közvetlenül vagy közvetve alkalmazható. Az elnyelt sugárzási energia elektromos vagy hőenergia formájában hasznosítható. A közvetlen alkalmazásnál a hőenergiát melegítésre, az elektromos energiát mechanikai munkavégzésre vagy egyéb célokra használhatjuk. Közvetett felhasználás történik, amikor a nyert energiát bizonyos idő elteltével kívánjuk alkalmazni. Ilyenkor tárolni kell a nyert elektromos vagy hőenergiát. A fényelektromos rendszerek alapegysége a fényelem, a napcella. A napelemek a Napból érkező sugárzási energiát 8–15 százalékos hatásfokkal alakítják át elektromos energiává. Az Egyesült Államok kutatóinak tapasztalata szerint a napenergia hasznosításával a családi házak fűtésienergia-szükségletének mintegy 80–85 százalékát lehetne biztosítani az Egyenlítőtől a 45. szélességi fokig terjedő napsütéses övezetben. A napenergiát hasznosító berendezések jelenleg még költségesek a hagyományos berendezésekhez képest, ez a többletköltség azonban az üzemelés során megtérülne.
Magyarországon hagyományai vannak a szélerő befogásának. Mechanikai munkavégzésre, őrlésre hasznosították a Kisalföld és az Alföld örvénylésmentes síkságain és a Dunántúl síkságfoltjain a szélmalmokban, a szélerő-hasznosítás azonban nem folytatódott a korszerű technológiák elterjedése után. A Földet érő évi napenergiának csak 1,5–2,5 százaléka fordítódik a levegőmozgás fenntartására, s ennek elméletileg is legfeljebb három százaléka hasznosítható bolygónkon. Biztonságos hasznosítása – szélmotoros formában – az évi lineáris 6 m/s átlagsebesség felett ajánlott. Magyarország adottságai ennél kedvezőtlenebbek: 1–1,5 m/s.
A Kárpát-medence, de különösen Magyarország területe alatt a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, ezért hazánk geotermikus adottságai igen kedvezőek. A Föld belsejéből kifelé irányuló hőáram átlagos értéke 90–100 mW/m2, ami kétszerese a kontinentális átlagnak. Az egységnyi mélységnövekedéshez tartozó hőmérséklet-emelkedést jelentő geotermikus gradiens átlagértéke a Földön általában 0,020–0,033 Celsius-fok/m, nálunk pedig általában 0,042–0,066 Celsius-fok/m. A fenti termikus adottságok miatt nálunk ezer méter mélységben a réteghőmérséklet eléri, sőt meg is haladja a 60 Celsius-fokot. A hőmérsékleti izotermák 2000 méter mélységben már száz Celsius-fok feletti hőmérsékletű jelentős mezőket fednek fel. A leggyakoribb hasznosítási mód a lakossági, kommunális, mezőgazdasági létesítmények fűtése, amit a komplett hasznosítás megfelelő hőmérsékleti szintjén célszerű igénybe venni.
A biomasszává vált szervesanyag-tömeget alkothatják az eddig alig kihasznált szerves hulladékok vagy kifejezetten az energiaágazat céljaira termesztett, élő növényi nyersanyagok mint megújuló energiaforrások. Felhasználásának széles spektruma a közvetlen eltüzeléstől a villamosenergia-termelésen át kiterjedhet a különféle könnyebb vagy nehezebb üzemanyagokig. A biomassza mint energiaforrás gyűjtőfogalmába a következőket sorolják: a hagyományos mezőgazdasági termények melléktermékeit és hulladékait; az erdőgazdasági és fafeldolgozási hulladékokat; az energetikai célra termesztett növényeket; a másodlagos biomasszát. Energiahordozóként a biomasszát jellemzi a fotoszintézist fenntartó napsugárzásnak köszönhető megújulás, valamint az energetikai hasznosítás lehetősége a légkör szén-dioxid-koncentrációjának növelése nélkül.
Ezen a ponton az elhangzottakhoz kapcsolódva Mézes Lili doktorandusz vette át a szót Meskó akadémikustól. Előadásának címe: Hogyan termelhető állati hulladékból biogáz? A keletkező állati eredetű hulladék felhasználása két probléma megoldását eredményezné: a környezetre káros anyagok kezelését és a megújuló energia termelését. A biogáz képződése során levegőmentes, anaerob körülmények között a biológiailag degradálható szerves anyagok alkotóelemeikre bomlanak, a folyamat eredményeként 50–75 százalék metánt és 25–50 százalék szén-dioxidot tartalmazó gázkeverék képződik. A metán felhasználható villamos és hőenergia termelésére, a visszamaradó szerves anyag pedig növényi tápanyagként (biotrágya) hasznosítható. Az említett anaerob fermentációnak négy fázisa van: hidrolízis, savképződés, ecetsavképződés és metántermelés. Az anaerob bontás során a kiindulási anyagok egyszerűbb vegyületekre bomlanak a hidrolízisben, majd az acetogén fázisban zsírsavak és egyéb szerves savak keletkeznek, amelyek közül a metántermelés szempontjából a legfontosabb az ecetsav. Végül a metanogén fázisban az energiatermelésben hasznosítható metán keletkezik. Az előzőekben ismertetett folyamatsornak két kritikus pontja van: az egyik a hidrolízis, a másik a metántermelés.
Mézes Lili és munkatársai kutatásaik során különböző biomasszareceptúra-összetételeket vizsgáltak. Ezek közül az előadó példaként említett két kritikus, a környezetre nagyobb kockázatot jelentő állati eredetű hulladékot: a baromfitollat és a húslét. A tollfehérje nehezen bontható a mikroorganizmusok számára, és növeli a keletkezett biogáz H2S-tartalmát, amely toxikus lehet a folyamatra. A magas zsírtartalmú húslé növeli a savtartalmat, ami a pH csökkenéséhez vezet, a savas környezet gátolhatja a metántermelő baktériumok szaporodását. Mindkét anyag túlzott bevitele a C:N arány káros eltolódását eredményezheti.
A kísérleteket laboratóriumunkban bioreaktor-kismodellekkel végezték. A bioreaktorokba különböző összetételű keverék anyagokat vittek be, és szenzorok segítéségével vizsgálták a minőségi és mennyiségi paramétereket. Az állati hulladékok kezelhetőségének, majd biogáztermelő képességének kapcsán először a húslét vizsgálták. Az eddigi vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a metántermelés optimális időtartama 20–30 százalékos zsírtartalom esetén 40–45 napra, 30 százalékos zsírtartalom felett 50–55 napra tehető. A legnagyobb metánkoncentrációk 2:1 húslé–melléktermék arányú kezelésnél voltak megfigyelhetők. A vizsgálatok során olyan üzemi paraméterek határozhatók meg, amelyek a legkisebb forgási idő mellett a legnagyobb gázkinyerést eredményezik.
A másik vizsgált anyag a baromfivágóhidakról nagy mennyiségben kikerülő toll. A nehezen bontható keratinfehérjéből álló toll laboratóriumi előkezelése kapcsán a hőhatást, a hígítási arányokat és egy speciális aerob keratinbontó baktérium, a Bacillus licheniformis (KK1) bontási hatékonyságát vizsgálták, amelynek pH-igénye semleges, hőmérsékleti optimuma 35–50 Celsius-fok. A hőkezelésre vonatkozó eredmények azt mutatják, hogy a 70 Celsius-fokon hőkezelt toll feltáródása volt a legintenzívebb. A hígításhoz kapcsolódó eredmények alapján elmondható, hogy az 1:2-es és 1:3-as toll–víz arányú kezelések keverhetősége megfelelő volt. A baktériumos előkezelés, illetve tollbontás intenzitása egyszázalékos mikrobaaránynál volt a legnagyobb.
A biomassza-alapú megújuló energiaforrások egyik legnagyobb potenciálja az észak-alföldi régióban található, amelynek kiemelkedő kutatóbázisa a Debreceni Egyetem Agrártudományi Centruma. Számos olyan kutatási projekt van jelenleg is folyamatban, amelyek a biomassza energetikai célú hasznosíthatóságának fejlesztését célozzák, hozzájárulva ezzel energiafüggőségünk csökkentéséhez, egy fenntarthatóbb energiatermelési szerkezet kialakításához, továbbá környezeti állapotunk javításához.
A fenti szöveg a március 19-én elhangzott előadás rövidített változata. Az előadás megtekinthető 24-én (szombaton) 10.40-kor a Duna Televízió és 13 órakor az MTV műsorán. A következő előadást 26-án 19.30-kor a Jövő Háza Teátrumban (II. Budapest, Fény u. 20–22.) Tamás Gábor tartja Akciók és szankciók az agykéregben címmel. A részvétel ingyenes, az előadások teljes szövegét a hozzászólásokkal és a vitával együtt a www.mindentudas.hu weblapon találják meg az érdeklődők.
origo.hu
Itt van, amit mindenki várt: ünnepel Szoboszlai Dominik és Buzsik Borka – fotó
