Παραγωγή πράσινης ενέργειας μέσω δέσμευσης και επαναχρησιμοποίησης διοξειδίου του άνθρακα

Η παγκόσμια κοινότητα συνειδητοποιεί όλο και περισσότερο τις καταστροφικές επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, όπως τα ακραία καιρικά φαινόμενα, η άνοδος της στάθμης της θάλασσας και η απώλεια βιοποικιλότητας. Η καύση ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή ενέργειας είναι η μεγαλύτερη πηγή εκπομπών CO₂, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 75% των συνολικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.

Η μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη των στόχων της Συμφωνίας του Παρισιού καθώς επίσης και της ευρωπαϊκής στρατηγικής Fit For 55. Προς αυτή την κατεύθυνση, μια καινοτόμος λύση είναι η δέσμευση και αξιοποίηση του CO₂ για την παραγωγή βιομεθανίου. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο αντιμετωπίζει το πρόβλημα της περίσσειας CO₂ στην ατμόσφαιρα, αλλά ευθυγραμμίζεται επίσης με τον ευρύτερο στόχο της μετάβασης σε ένα βιώσιμο ενεργειακό σύστημα.

Η βιολογική μεθανοποίηση είναι μια διαδικασία που μετατρέπει το CO₂ και το υδρογόνο (H₂) σε μεθάνιο (CH₄) μέσω της δράσης μικροοργανισμών. Αυτή η μέθοδος αξιοποιεί τις μεταβολικές οδούς των μεθανογόνων αρχαίων, μικροοργανισμών που παράγουν μεθάνιο ως μεταβολικό υποπροϊόν σε αναερόβιες συνθήκες. Η συνολική αντίδραση μπορεί να συνοψιστεί ως εξής: CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O.

Η διεργασία λαμβάνει χώρα σε βιοαντιδραστήρα, όπου εισάγονται CO₂ και H₂ και τα μεθανογόνα αρχαία μετατρέπουν τα αέρια αυτά σε μεθάνιο. Το παραγόμενο μεθάνιο, γνωστό και ως βιομεθάνιο, είναι μια ανανεώσιμη και βιώσιμη εναλλακτική λύση στο φυσικό αέριο.

Στο εργαστήριο Διαχείρισης Αποβλήτων και Βιοδιεργασιών του Ινστιτούτου Εδαφοϋδατικών Πόρων του ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ έχουμε σχεδιάσει, κατασκευάσει και λειτουργούμε έναν πιλοτικό αντιδραστήρα (Εικόνα 1) για τη βιολογική δέσμευση και μετατροπή του CO₂ σε μεθάνιο με ρυθμό άνω των 5 κιλών CO₂ ανά κυβικό μέτρο ανά ημέρα. Ο αντιδραστήρας είναι πλήρως αυτοματοποιημένος και μπορεί να λειτουργεί ακόμη και απομακρυσμένα, χωρίς την ανάγκη φυσικής παρουσίας χειριστή.

Μέσω ενός ειδικού προγράμματος, παρέχεται η δυνατότητα απομακρυσμένης λειτουργίας και καταγραφής όλων των βιοχημικών παραμέτρων λειτουργίας. Αυτό το λογισμικό επιτρέπει τον συνεχή έλεγχο και την προσαρμογή των συνθηκών του αντιδραστήρα, διασφαλίζοντας τη βέλτιστη απόδοση και τη σταθερότητα της διαδικασίας.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η συγκεκριμένη τεχνολογία επιδεικνύεται ερευνητικά για πρώτη φορά στην Ελλάδα σε αυτό το επίπεδο τεχνολογικής ωριμότητας μέσω του έργου LIFE CO2toCO4. Η ανάπτυξη και η εφαρμογή αυτού του πιλοτικού αντιδραστήρα αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τη βιώσιμη διαχείριση των εκπομπών CO₂ και την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας. Συνεπώς, από την υλοποίηση του έργου, ενισχύεται η θέση της Ελλάδας στην αιχμή της έρευνας και τεχνολογίας στον τομέα της βιολογικής μετατροπής αερίων θερμοκηπίου, προσφέροντας παράλληλα ένα πρότυπο για μελλοντικές βιομηχανικές εφαρμογές.

Δεδομένης της επείγουσας ανάγκης για μείωση των εκπομπών CO₂ και μετάβασης σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η παραγωγή βιομεθανίου πρέπει να αποτελεί ύψιστη προτεραιότητα. Το βιομεθάνιο προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα έναντι άλλων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας:

• Ανανεώσιμο και βιώσιμο: Το βιομεθάνιο παράγεται από οργανικά υλικά και απόβλητα, καθιστώντας το ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Συμβάλλει σε μια κυκλική οικονομία, ανακυκλώνοντας τα απόβλητα σε πολύτιμη ενέργεια.
• Ενεργειακή ασφάλεια: Με την τοπική παραγωγή βιομεθανίου, οι χώρες μπορούν να μειώσουν την εξάρτησή τους από τα εισαγόμενα ορυκτά καύσιμα, ενισχύοντας την ενεργειακή τους ασφάλεια.
• Συμβατότητα με τις υπάρχουσες υποδομές: Το βιομεθάνιο μπορεί να διοχετευθεί στα υπάρχοντα δίκτυα φυσικού αερίου (εφόσον υπάρχει νομοθετικό πλαίσιο), μειώνοντας την ανάγκη για νέες επενδύσεις σε υποδομές.
• Ευελιξία: Το βιομεθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές, όπως στις μεταφορές, στη θέρμανση και στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθιστώντας το μια ευέλικτη πηγή ενέργειας.
• Μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου: Η παραγωγή και χρήση βιομεθανίου συμβάλλουν στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, ενισχύοντας τις προσπάθειες για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής.

Ενώ οι δυνατότητες της βιολογικής μεθανοποίησης είναι τεράστιες, υπάρχουν αρκετές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν για να αξιοποιηθούν πλήρως τα οφέλη της. Αυτές περιλαμβάνουν:

• Υψηλό αρχικό κόστος: Η αρχική επένδυση για τη δημιουργία μονάδων βιολογικής μεθανοποίησης μπορεί να είναι υψηλή. Τα οικονομικά κίνητρα και οι υποστηρικτικές πολιτικές είναι απαραίτητα για την προώθηση των επενδύσεων σε αυτή την τεχνολογία.
• Τεχνολογικές εξελίξεις: Η συνεχής έρευνα και ανάπτυξη είναι απαραίτητες για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της επεκτασιμότητας των διεργασιών βιολογικής μεθανοποίησης.
• Ευαισθητοποίηση και αποδοχή του κοινού: Η αύξηση της ευαισθητοποίησης και της αποδοχής του κοινού για το βιομεθάνιο ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για την ευρεία υιοθέτησή του.
• Ρυθμιστική και νομοθετική υποστήριξη: Απαιτούνται σαφή και υποστηρικτικά ρυθμιστικά νομοθετικά πλαίσια για τη διευκόλυνση της ενσωμάτωσης του βιομεθανίου στα υφιστάμενα ενεργειακά συστήματα.

Η παραγωγή βιομεθανίου μέσω βιολογικής μεθανοποίησης αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη λύση για τη διπλή πρόκληση της μείωσης των εκπομπών CO₂ και της μετάβασης σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Καθώς η παγκόσμια κοινότητα εντείνει τις προσπάθειες της για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής, η υιοθέτηση καινοτόμων τεχνολογιών όπως η βιολογική μεθανοποίηση είναι ζωτικής σημασίας.

Με την αξιοποίηση του CO₂ και τη μετατροπή του σε πολύτιμη πηγή ενέργειας, μπορούμε να προχωρήσουμε προς ένα πιο βιώσιμο και ανθεκτικό ενεργειακό μέλλον. Η ανάπτυξη της αγοράς βιομεθανίου, υποστηριζόμενη από ευνοϊκές πολιτικές και τεχνολογικές εξελίξεις, θα διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στην επίτευξη των κλιματικών μας στόχων και στη διασφάλιση της ενεργειακής ασφάλειας για τις επόμενες γενιές.

Το έργο LIFE CO2toCH4 (LIFE20 CCM/GR/001642) συγχρηματοδοτείται από το ευρωπαϊκό πρόγραμμα LIFE, το χρηματοδοτικό μέσο της ΕΕ που υποστηρίζει έργα για το περιβάλλον, τη διατήρηση της φύσης και τη δράση για το κλίμα σε ολόκληρη την ΕΕ. Παράλληλα, ο ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ έχει λάβει συμπληρωματική χρηματοδότηση από το Πράσινο Ταμείο.

Συντονιστής φορέας του έργου είναι η εταιρεία ΔΕΗ Ανανεώσιμες και εταίροι του έργου είναι ο ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ, το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, το πανεπιστήμιο της Πάντοβας, και οι εταιρείες ΔΕΗ και ΝΕVIS. Κύριος ερευνητής στο έργο από πλευράς Ινστιτούτου Εδαφοϋδατικών Πόρων ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ είναι ο Δρ. Παναγιώτης Κούγιας. Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφτείτε την ιστοσελίδα του έργου: https://co2toch4.eu/

Απαγορεύεται ρητώς η αναπαραγωγή ή αναδημοσίευση, μερική ή ολική, του εν λόγω περιεχομένου. Το RAWMATHUB.GR διατηρεί το αποκλειστικό δικαίωμα δημοσίευσης και παροχής αδειών αναδημοσίευσης κατόπιν έγγραφης άδειας, επιφυλασσόμενο για την άσκηση κάθε νόμιμου δικαιώματος του. Εφόσον επιθυμείτε να χρησιμοποιήσετε το περιεχόμενο, παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας στο Αυτή η διεύθυνση Email προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε..