Na podstawie artykułu C.Luxmore „Leaders of the pack. Second-generation biofuel pioneers”, Renewable Energy World September 2007

Większość ekspertów utrzymuje, że od produkcji biopaliw tzw. drugiej generacji na wielką skalę dzieli nas jeszcze co najmniej dekada. Jednak dwie firmy są od tego celu znacznie bliżej od swoich konkurentów. Każda z nich uruchamia obecnie wytwórnie biopaliw o dotychczas nieosiągalnych własnościach. Do biopaliw drugiej generacji zalicza się bioetanole z celulozy lub drewna i paliwa powstałe z upłynniania biomasy.

Pierwsze z nich sąwytwarzane z odpowiednio przygotowanych odpadów drzewnych, siana, słomy itp. Drugie określane skrótowo BTL (ang. "Biomass To Liquid") powstają w procesie zgazowania biomasy, a otrzymany gaz jest następnie wykorzystywany jako składnik do produkcji paliwa dla silników diesla. Technologia biopaliw drugiej generacji ma usunąć podstawowe zastrzeżenie adresowane obecnie do produkcji paliw pochodzenia biologicznego, a mianowicie dotyczące konfliktu między wykorzystaniem ubywającego areału ziemi dla wytwarzania żywności z jednej strony i uprawiania roślinnych surowców energetycznych z drugiej. Istnieją dwie bariery dla opanowania produkcji biopaliw następnej generacji na skalę przemysłową: technologia i koszty wytwarzania. Naukowcy wciąż poszukują optymalnych metod przetwarzania materiałów organicznych na biopaliwa. Głównym obszarem badań, obok fizyko-chemicznych przemian są specyficzne enzymy umożliwiające konwersję celulozy na substancje nadające się do spalania.

Dziesięć lat temu w niemieckim mieście Freiberg niewielka firma przymierzała się do budowy instalacji o mocy 1 MW dla testowania nowej technologii zgazowania biomasy o nazwie „Carbo V”. Założona w 1990r. przez trzech pracowników wschodnioniemieckiego instytutu badawczego spółka „Choren” przystąpiła do prac nad zgazowaniem biomasy w oparciu o zgromadzone doświadczenia w zakresie spalania węgla. Tymczasem fiński, państwowy potentat petrochemiczny Neste Oil prowadził już zaawansowane prace badawczo-wdrożeniowe pro-ekologicznych produktów naftowych. Jeszcze w końcu 90. lat firma rozszerzyła swe badania o paliwa dla transportu na bazie odnawialnych surowców. Aktualnie wymienione firmy rywalizują o pozycję pierwszego dostawcy biopaliw drugiej generacji. Do współzawodnictwa stanęły oferowane przez Choren biopaliwo SunDiesel uzyskiwane z biomasy (głównie drewna) oraz superbiodiesel jego konkurenta NExBTL wytwarzany z tłuszczów roślinnych i zwierzęcych. Wyjście na pozycje światowych liderów wymagało hojnego finansowania, którego nie szczędziły rządy obu krajów. Niemcy i Finlandia przodują w Europie pod względem państwowych nakładów na badania i rozwój biotechnologii energetycznych. Nasi zachodni sąsiedzi są największym producentem biodiesla na kontynencie; w 2005r. biopaliwa stanowiły 3.75% całkowitej ilości paliw zużytych w niemieckim transporcie (średnia w Unii wynosi zaledwie 0.8%). Wysokie subsydia państwowe, promocja biopaliw, ulgi podatkowe i uzupełnianie krajowej produkcji importem są podstawą niemieckich sukcesów na tym polu. Beneficjentem tej korzystnej sytuacji jest od dawna „Choren” – trzecia część jego kapitału pochodzi z pieniędzy publicznych. Ostatnim wkładem rządu w promocję SunDiesla stało się zwolnienie podatkowe aż do 2015 roku.

Trudniejszą drogę do sukcesu przeszła firma z Finlandii. Wprawdzie kraj ten przoduje w świecie pod względem energetycznej utylizacji biomasy drzewnej (25% energii pierwotnej pochodzi z tego źródła), lecz z uwagi na skromne możliwości uprawy roślin energetycznych władze z dystansem podchodziły do rozwoju produkcji biopaliw. Mimo to ośrodki badawcze wytrwale zdobywały pomoc finansową ze źródeł krajowych i unijnych. Z czasem strategia zmierzająca do wszechstronnego rozwoju technologii bioenergetycznych skierowała uwagę rządu również ku wprowadzaniu biopaliw do transportu. Ostatnio władze tego kraju zadeklarowały zamiar spełnienia unijnej dyrektywy podniesienia udziału biopaliw w transporcie do 5,75% w 2010 r. ze skromnego poziomu 0,1% w 2004 r. Ta zmiana kursu zwiększyła strumień państwowej pomocy dla Neste Oil, który nadal pozostaje praktycznie jedynym producentem biopaliw w swoim kraju. Wkrótce przekonamy się, czy obaj konkurenci spełnią swe obietnice. W maju 2007r. Neste Oil przystąpiła do rozruchu zakładu o zdolności produkcyjnej 170 000 ton swego firmowego biopaliwa rocznie. W 2008 r. wzniesiona kosztem 50 mln euro wytwórnia Chorena ma dostarczać 15 000 ton BTL. Zatem już wkrótce Finowie i Niemcy zaczną napełniać zbiorniki swoich pojazdów dwoma różnymi biopaliwami drugiej generacji.

SunDiesel i NExBTL odznaczają się praktycznie zerową zawartością siarki, wysoką liczbą cetanową i niską aromatycznością – wszystkie te cechy radykalnie obniżają emisję zanieczyszczeń w porównaniu z tradycyjnymi paliwami. Ich spalanie pozwala również na redukcję emisji gazów cieplarnianych o 40-60% (biopaliwo fińskie), a nawet 80-90% (biodiesel niemiecki). Oba paliwa można bez przeszkód mieszać z paliwami ropopochodnymi i to z większą zawartością niż biopaliwa pierwszej generacji. I na tym praktycznie kończą się podobieństwa. Obaj producenci stosują bowiem zupełnie inne surowce i technologie wytwarzania dochodząc jednak do porównywalnych produktów finalnych.

Istotą procesu produkcyjnego niemieckiego biodiesla jest technologia Carbo V, której zalety skłoniły samochodowych gigantów Chryslera i Volkswagen do zainwestowania w Choren. Trójstopniowa metoda zgazowania biomasy na biopaliwo rozwiązuje dwie zasadnicze trudności, które przez kilkanaście lat na próżno usiłowali pokonać konkurenci. Pierwszą z nich jest podawanie mokrej biomasy do komory zgazowania, drugą – rozdzielenie powstającego gazu syntezowego od smolistych frakcji. Choren opracował prosty sposób osuszania mieszaniny surowca do 15% zawartości wilgoci za pomocą ciepła samego procesu. W oparciu o doświadczenia wyniesione z badania procesów zgazowania węgla wprowadzono dodatkowy wstępny etap pirolizy, w którym następuje nagrzewanie biomasy do 500 ºC. W rezultacie uzyskuje się węgiel i gaz o dużej zawartości smoły. W następnym kroku węgiel zostaje zmielony, a powstały pył wdmuchany wraz z gazem do wysokotemperaturowej komory. Produktem finalnym okazuje się czysty syngaz pozbawiony smolistych cząstek. Końcowym ogniwem jest znany proces Fischera-Tropscha dokonujący konwersji syngazu na ciekłe biopaliwo SunDiesel. Biodiesel niemieckiego producenta stanowi milowy krok naprzód w porównaniu z biopaliwami pierwszej generacji. Można go wytwarzać z bardzo szerokiego spektrum surowców organicznych zawierających celulozę. Wykorzystanie wierzby energetycznej daje trzykrotny wzrost produkcji biopaliwa w porównaniu z tradycyjnym procesem wytwarzania biodiesla. Naukowcy Chorena przewidują, że dalsze modyfikacje technologii z użyciem wodoru potroją tę wydajność. Pierwotny termin uruchomienia produkcji SunDiesla na skalę przemysłową tj. początek 2007 r. nie został wprawdzie dotrzymany, lecz Choren nie rezygnuje z planów budowy pięciu zakładów wytwórczych o łącznej zdolności produkcyjnej 200 000 ton/rok. Firma zamierza opierać swą produkcję na surowcu drzewnym wszelkiego rodzaju. W ciągu siedmiu lat testowania technologii w instalacjach pilotażowych wypróbowano całą gamę odpadów leśnych, rolnych, spożywczych i przemysłowych. Ostatecznie przyszłe wytwórnie będą bazować na lokalnych surowcach drzewnych i słomie.

Projektanci w Neste Oil wybrali bardziej konserwatywne podejście dążąc do uzyskania biopaliwa, którego produkcja możliwa byłaby w naftowym kombinacie w Porvoo, przerabiającym 11 mln ton ropy rocznie. W rezultacie osiągnięto NExBTL – biopaliwo stanowiące niejako ogniwo pośrednie między paliwami 1 i 2 generacji. Cykl produkcyjny obejmuje procesy przetwórcze z użyciem wodoru. Są to rozwiązania sprawdzone w petrochemii, tutaj zostały one w nowatorski sposób zastosowane do nowego materiału. Najpierw surowiec składający się z tłuszczów roślinnych lub zwierzęcych przechodzi oczyszczanie, następnie - po podgrzaniu - zostaje wpompowany do reaktorów. Tu z pomocą wodoru zachodzi usuwanie tlenu i materiał ulega przemianie na trzy różne rodzaje parafin. Wynikiem reakcji chemicznych jest biodiesel o podobnych charakterystykach, lecz niższej zdolności redukcji efektu cieplarnianego niż inne biopaliwa (BTL). Technologia fińska jest wprawdzie mniej innowacyjna od niemieckiej, lecz opiera się na przemianach sprawdzonych na skalę przemysłową. Z uwagi na wyższą sprawność i sięgnięcie po nowe surowce (tj. tłuszcze) producent uznał NExBTL za biopaliwo drugiej generacji, jednak oparcie produkcji na surowcu spożywczym (oleje i tłuszcze) kwestionuje te aspiracje. Wyróżniającą cechą biopaliw przyszłości ma być bowiem rezygnacja z materiału nadającego się do spożycia przez ludzi czy zwierzęta. Również wpływ na obniżenie efektu cieplarnianego jest tu znacznie mniejszy niż w przypadku SunDiesla, jeśli uwzględnić energochłonność produkcji roślin oleistych czy hodowli zwierząt. W obliczu krytyki importu tłuszczów roślinnych, Neste Oil zwiększa pozyskiwanie odpadowych surowców z krajowego przemysłu spożywczego. Zainteresowanie fińską technologią wykazała austriacka grupa OMV, która skłonna jest wybudować instalację wytwórczą NExBTL w swojej rafinerii Schwechat w 2008 r. Również wtedy ma zostać uruchomiona druga linia wytwórcza tego biodiesla w Porvoo. Firma ocenia docelową zdolność produkcyjną swojego biopaliwa w tej rafinerii na 4 mln ton rocznie. Zatem już w nadchodzącym roku nastąpi weryfikacja ambitnych zamierzeń obu pionierów biopaliw drugiej generacji. Eksperci utrzymują zaś, że ich sukces zadecydowałby o radykalnym przyspieszeniu rozwoju europejskiego rynku biopaliw w najbliższej przyszłości.