News

Prof. eng. Alexandru Naghiu, PhD
Eng. Mircea Stefan Chintoanu
Prof.eng. Nicolae Burnete, PhD

alnaghiu@yahoo.com

Key words: biodiesel, integrate system, agriculture, farm

Abstract. The paper presents a biodiesel producing & use integrate system adaptable for agricultural farms in a decentralized manner. Different elements (key actions) of the design system are analyzed in respect of energy efficiency and environment protection.

The study pointed out that Romanian agriculture has all the necessary conditions to develop a sustenable biodiesel production & use and a network of farms working independently of fossil fuels and supplying the biodiesel for the engines used in the protected areas.

The proposed biofuel integrate system has been started to be implemented in a farm & association from Cluj county.

Introduction

Energy is the essence of life and one of the most basic of human needs, not as an end in itself but as a means to numerous ends. The taming of fire was one of human kinds earliest technological achievements. It provided energy for heat and light on demand. But today the environmental impacts of the world’s power plants, internal combustion engines and boilers have serious implications for the future health and well being of the planet.

According to the demands of the technological development and the life quality increasing, during the last 50 years, global consumption of commercial energy has risen more than fourfold, far outpacing the rise in population and all this energy comes from natural resources whether fossil fuels such as coal and oil, living resources such as timber and biomass, nuclear fuel such as uranium, or renewable resources such as flowing water and wind and the power of the sun.

A generation ago, there was concern that fossil fuels would run out, plunging the world into an energy crisis. Today the fear is that their continued use might be wrecking the global climate by emitting carbon dioxide (CO2) as we burn carbon-containing fuels (see fig. 1 and table 1). This anxiety is substantially increased in view of the considerable unmet demand for energy in the developing world. It is estimated that since 1751 roughly 283 billion tons of carbon have been released to the atmosphere from the consumption of fossil fuels and cement production. Half of these emissions have occurred since the mid 1970s. The 2000 global, fossil-fuel CO2 emission estimate, 6611 million metric tons of carbon, represents a 1.8% increase from 1999. The average annual fossil-fuel release for the decade 1990-1999 was 6.35 billion tons of carbon.

Globally, liquid and solid fuels accounted for 76.8% of the emissions from fossil-fuel burning in 2000. Combustion of gas fuels accounted for 19.3% (1277 million metric tons of carbon) of the total emissions from fossil fuels in 2000 and reflects a gradually increasing global utilization of natural gas. Emissions from cement production (226 million metric tons of carbon in 2000) have doubled since the mid 1970s and now represent 3.4% of global CO2 releases from fossil-fuel burning and cement production. Gas flaring, which accounted for roughly 2% of global emissions during the 1970s, now accounts for less than 1% of global fossil-fuel releases.

Table 1

CO emissions of the first country polluters

Country	Total emissions   [1000 tons of C]	Per capita emissions  [tons/capita]	Total emission [rank]	Growth  [in %, 1990-96]
United States	144677	5,37	(1)	9,9
Peoples Rep. of China	917997	0,76	(18)	40,0
Russia Federation	431090	2,91	(6)	-19,2  (since 1992)
Japan	318686	2,54	(9)	9,1
India	272212	0,29	(20)	47,7
Germany	235050	2,87	(7)	-12,2
United Kingdom	152015	2,59	(8)	-1,1
Canada	11723	3,76	(4)	-0,1
South Korea	11370	2,46	(11)	69,2
Italy	110052	1,92	(13)	1,1
Ukraine	108431	2,10	(12)	-37,0  (since 1992)
France (since 1992)  (incl. Monaco)	98750	1,69	(15)	2,4
Poland	97375	2,52	(10)	2,6
Mexico	95007	1,02	(17)	18,0
Australia	838688	4,63	(2)	15,3
South Africa	79898	1,88	(14)	0,6
Brazil	74610	0,46	(19)	34,9
Saudi Arabia	73098	3,88	(3)	51,2

Exposure to air pollution is associated with numerous effects on human health, including respiratory problems, hospitalization for heart or lung diseases, and even premature death. Children are at greater risk because they are generally more active outdoors and their lungs are still developing. The elderly and people with heart or lung diseases are also more sensitive to some types of air pollution. Air pollution can also significantly affect ecosystems. For example, ground-level ozone has been associated with reductions of agricultural and commercial forest yields, and airborne releases of NOx are one of the largest sources of nitrogen pollution in certain water bodies.

In this context the use of “clean” fuels for the internal combustion engines is more than a desire is a necessity. Rodolfo Diesel, the father of the compression combustion engines, has foreseen the biofuels use. So, in 1900 he presented at the World Exhibition from Paris an engine working with peanut oil.

By economical considerations the biofuels use was abandoned till the beginning of ’70 when the petroleum crisis putted on table the problem alternative fuels.

Under the pressure of the XXI century environmental demands (expressed synthetically in the Kyoto Protocol that was signed by more than 160 countries) the use of biofuels in the case of diesel engines has been reconsidered, especially for the engines working in the most protected areas as communal domains, agriculture, sylviculture and tourist regions (including lakes for nautical sports).

Romania was one of the first industrialized countries that have ratification the Kyoto Protocol and so, has assumed responsibilities in pollution reduction. In this direction, biofuel use is an important element.

 

Biodiesel integrate system for producing and use in agriculture

Agriculture is an efficient energy provider, by converting the solar energy during the photosynthesis in biomass energy. Part of the harvest biomass can used for different biofuels production covering the fuel technological necessities.

In the present paper the authors are proposing an integrate system for biodiesel production and use in the agricultural farms based on the rape crop (fig. 2). This system includes eight main levels: crop technology, oil expeller, oil esterification, biodiesel use in internal combustion engines equipping agricultural tractors, oil cake use in animal breeding, bee keeping (melliferous use of rape crop), esterification sub products use and environmental monitoring.

There are about 1700 plants the can offer an oil suitable for use as fuel in the internal combustion engines. From these only 72 can represent a commercial interest. According to the natural conditions for agriculture from Romania, the winter rapeseed oil (WRO) and its methyl ester (RME) represents one of the best choices of the alternative fuels.

Crop technology. The rape crop requires a precise technology that includes high level seedbed preparation, low/medium level of chemical treatments and high quality harvesting combines. The crop yield varies between 2,5 and 3,2 t/ha.

The actual gross energy consumption for rape cultivation including fertilizers and pesticides corresponds to the general average in farming excluding fertilizers and pesticides. An increase in the rape production area will therefore not increase the total gross energy consumption in agriculture.

Oil expeller & esterification. Unlike ethanol, which is an alcohol, biodiesel is an ester (similar to vinegar) that can be made from several types of oils such as soybean, rapeseed, and vegetable or animal fats. Through a process called transesterification, organically derived oils are combined with alcohol (ethanol or methanol) and chemically altered to form fatty esters such as ethyl or methyl ester. The biomass-derived ethyl or methyl esters can be blended with conventional diesel fuel or used as a neat fuel (100% biodiesel).

The cold pressed rape seed oil presents the energetically and environmentally best alternative to fossil diesel with a strongly positive energy and CO2 balance. The use of rape seed oil for transport can substitute, after a minor modification of the engine, the agricultural sector’s own fuel consumption. The oil presents no fire and health hazards, and it is unpolluting. The oil is pressed in an unexpensive plant with a low energy consumption, and the whole production can take place at the individual farm so the fodder cakes can be used on site or be sold locally.

Biodiesel can substitute fossil diesel right away. However, biodiesel presents health and fire hazards in itself, and it is polluting. The pressing and the following esterification faze comprise an industrial process with a high energy consumption which requires an expensive, decentralised or decentralized production plant.

It can be estimated that at an oil production of 580.000 tons corresponds to 604 million litres rape seed oil equaling 580 million litres of diesel (this amounts about 32 TJ).

Animal fodder. A fodder cake production of 560.000 tons equals 623 million fodder units (FU), 20% of the total consumption of protein fodder of 3131 million FU.

We can estimate that by cultivation of winter rape, the total fuel consumption of the Romanian agricultural sector could be covered on a good 18 % of the arable area along with covering 25 % of the protein fodder consumption and about 80 % of agriculture’s total gross energy consumption.

The secondary system product is the rape cake that can be used successfully in the animal breeding sector. The fodder value and energy content in rape cakes from cold pressing of rape seed oil are presented in the table 1 and table 2.

Table 1

Fodder value in fodder units (FU) of rape cakes, cold pressing of rape seed oil
FU/kg solids	% solids	FU/kg rape cake
1.25	89	1.1125

Table 2

Energy content in rape cakes, cold pressing of rape seed oil			Energy  MJ/kg rape cake
Kind	% of solids	Energy, MJ/kg
Protein	33.7	23.9	8.05
Fat	14.6	39.8	5.81
Hydrocarbons	44.6	17.6	7.85
Total solids	92.9		21.71
Total at 89% solids			19.32

Bee keeping. Very interesting is the melliferous use of rape crop as bee keeping is an important component of the Romanian agriculture (for centuries) and honey an important export product.

The proposed integrate system for biodiesel producing and use has a high-energy efficiency and represents a feasible solution for a further national energy strategy development (see table 3).

Table 3

Energy efficiency of the integrate system for biodiesel producing & use in agriculture (at a minim yield of 3,2 t/ha)

System stage	Crude oil		Esterificated oil
Agricultural Production
agricultural production	3,2 t/ha	3,2 t/ha	3,2 t/ha	3,2 t/ha
energy production	76000 MJ/ha	76000 MJ/ha	76000 MJ/ha	76000 MJ/ha
energy consumption	17460 MJ/ha	17460 MJ/ha	17460 MJ/ha	17460 MJ/ha
input/output	1:4,3	1:4,3	1:4,3	1:4,3
energy benefit	330 %	330 %	330 %	330 %
OIL EXTRACTION	Cold pressing		Pressing & extraction
– energy consumption	900 MJ/ha	900 MJ/ha
	Rape oil	Rape cakes	Rape oil	Rape schrot
production	1,02 t/ha	2,1 t/ha	1,22 t/ha	1,9 t/ha
energy production	37700 MJ/ha	38400 MJ/ha	45100 MJ/ha	31000 MJ/ha
total energy consumption	9100 MJ/ha	9260 MJ/ha	13550 MJ/ha	9310 MJ/ha
input/output	1:4,4	1:4,1	1:3,3	1:3,3
energy benefit	310 %	310 %	230 %	230 %
ESTERIFICATION
energy consumption	–	–	7630 MJ/ha	7630 MJ/ha
	–	–	Biodiesel	Glycerin
production	–	–	1,21 t/ha	0,112 t/ha
energy production	–	–	44890 t/ha	1900 MJ/ha
total energy consumption	–	–	20310 t/ha	870 MJ/ha
input/output	–	–	1:2,55	1:2,55
energy benefit	–	–	155 %	155 %

Conclusions

The study carried on pointed out some conclusions from which the most important are considered to be:

1. Humanity has at its disposition enough fossil energy carriers for several centuries, if it accept increasing prices
2. At the actual technological & economical stage the humanity is not able to change to renewable energies quickly enough to solve global warming
3. Renewable energies will come in operation step by step when they become competitive or they have support from the governments
4. According to the natural conditions for agriculture from Romania, the winter rapeseed oil (WRO) and its methyl ester (RME) represents the best choice of the alternative fuels.
5. There is a great unused potential for rape cultivation in Romanian agriculture.
6. All the integrate system fazes are suitable for farm implementing.
7. A lot of the Romanian farmers are determinate to implement the proposed integrate system for biodiesel producing & use.

References

1. Bryce, J. T. et al. The Kyoto Protocol: Greenhouse Gas Emissions and the Agricultural Sector. CSALE Working Paper Series, vol. 1, no.1, Saskatchewan: Centre for Studies in Agriculture, Law and the Environment, 1999.
2. Burnete, N., Naghiu, Al., Teberean, I., Filip, N., TodoruÅ£, A., Barabas, I., Borza, E., Coldea Cr., Vlad, N., Bacu, Fl., Costea, A., Mixes of the diesel fuel with vegetal oil – alternative fuel for the diesel engines, în: Proceedings of the CONAT 2004 Congress, Conat20042114
3. W.Körbitz, Biodiesel: A Summary of Environmental Benefits, Austrian Biofuels Institute ABI, Vienna, 1998
4. Naghiu, Al, Naghiu, Livia., Baza energetică pentru agricultură, horticultură şi silvicultură, Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2003
5. Naghiu, Al., Burnete, N., Studies upon the biofuels production and use, în: Buletinul USAMV-CN, A-H, 60/2004 (-) ISSN 1454-2382, pg. 453
6. C.L.Peterson, Biodiesel fuel production/properties, Proceedings of the 3rd Liquid Fuel Conference of ASAE, Nashville, USA ( 1996)
7. G.Vellguth, Energetische Nutzung von Rapsöl und Rapsölmethylester, Dokumentation Nachwachsende Rohstoffe (1991),
8. * * * , ‘Biofuels’, European Commission, DG XII, Eur.15647 EN (1994)

Prof. Alexandru Naghiu, PhD
Eng. Mircea Stefan Chintoanu
Prof. Nicolae Burnete, PhD
eng. Adriana Paula David

alnaghiu@yahoo.com

Key words: biodiesel, potential, agriculture, bio energy, pollution

Abstract. The paper presents the Romanian potential for biofuels production and use in the European context. A strong knowledge and expertise exists in Romania in this area, both for biochemical and thermochemical systems. It started years ago (in early ’80ies) and knows to day an exponential development.

The study pointed out that Romanian agriculture has all the necessary conditions to develop a sustainable biodiesel production & use and to become one of the most important European producer of biofuels. In the same time the production of fuels that protect the environment as well as provide an economical and sustainable source of income in the rural areas is extremely important for Romania.

It will be necessary, while supporting the implementation of currently available biofuels, to promote the transition towards second generation biofuels, which will be produced from a wider range of feedstock and which will help to reduce costs of “saved” CO2

Energy, pollution and biofuels

According to the demands of the technological development and the life quality increasing, during the last 50 years, global consumption of commercial energy has risen more than fourfold, far outpacing the rise in population and all this energy comes from natural resources whether fossil fuels such as coal and oil, living resources such as timber and biomass, nuclear fuel such as uranium, or renewable resources such as flowing water and wind and the power of the sun [1]. A generation ago, there was concern that fossil fuels would run out, plunging the world into an energy crisis. Today the fear is that their continued use might be wrecking the global climate by emitting carbon dioxide (CO2) as we burn carbon-containing fuels. This anxiety is substantially increased in view of the considerable unmet demand for energy in the developing world [6].

The Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change is an amendment to the international treaty on climate change, assigning mandatory emission limitations for the reduction of greenhouse gas emissions to the signatory nations. It covers now more than 160 countries globally and has as objective the stabilization of greenhouse gas concentrations in the atmosphere at a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system. Countries that ratify this protocol commit to reduce their emissions of carbon dioxide and five other greenhouse gases (methane, nitrous oxide, sulfur hexafluoride, HFCs, and PFCs), or engage in emissions trading if they maintain or increase emissions of these gases.

According to the Kyoto Protocol Governments are separated into two general categories: developed countries, referred to as Annex I countries (who have accepted greenhouse gas emission reduction obligations and must submit an annual greenhouse gas inventory); and developing countries, referred to as Non-Annex I countries (who have no greenhouse gas emission reduction obligations but may participate in the Clean Development Mechanism). By 2008-2012, Annex I countries have to reduce their greenhouse gas emissions by a collective average of 5% below their 1990 levels (for many countries, such as the EU member states, this corresponds to some 15% below their expected greenhouse gas emissions in 2008). Any Annex I country that fails to meet its Kyoto obligation will be penalized by having to submit 1,3 emission allowances in a second commitment period for every ton of greenhouse gas emissions they exceed their cap in the first commitment period.

The EU road transport sector accounts for more than 30% of the total energy consumption in the Community. Actually, it is 98 % dependent on fossil fuels with a high share of imports and thus extremely vulnerable to oil market disturbance [7]. The growing transport sector is considered to be one of the main reasons for the EU failing to meet the Kyoto targets as it is expected an increase of 90 % of the CO2 emissions between 1990 and 2010.

Considering these circumstances Europe has defined ambitious targets for the biofuels development. The aim is to improve European domestic energy security, improve the overall CO2 balance and sustain European competitiveness. The development of innovative biofuel technologies will help to reach these objectives.

The current production of liquid biofuels in the EU is about 2 Mtoe, which is less than 1 % of the market. Although there have been marked increases in production and use in recent years, the market share is at risk of failing the EU policy target for 2010 of 18 Mtoe used in the transport sector.

The EU has a significant potential for the production of biofuels. It is estimated that between 4 and 18 % of the total agricultural land in the EU would be needed to produce the amount of biofuels to reach the level of liquid fossil fuel replacement required for the transport sector in the Directive 2003/30/EC. Furthermore, biofuels can contribute to the EU’s objectives of securing the EU fuel supply while improving the greenhouse gas balance and fostering the development of a competitive European (biofuels and other) industry.

An ambitious and achievable vision for 2030 is that up to one quarter of the EU’s transport fuel needs could be met by clean and CO2-efficient biofuels. A substantial part will be provided by a competitive European industry, using a wide range of biomass resources, based on sustainable and innovative technologies. Biofuel development will create opportunities for biomass providers, biofuel producers and the automotive industry. Also, the European technology will be used in 2030 in many countries exporting biofuels to Europe.

Reaching the vision means considerably increasing domestic biofuel production, while balancing it with international biofuel trade. This will not only require substantial investment in biomass production, harvesting, distribution and processing, but also calls for agreed biofuel and biofuel-blend standards.

The majority of engines available in 2030 will require liquid fuels, although their molecular composition might have evolved from today’s fuels. It will be beneficial if the new fuels are similar to, or at least compatible with, today’s fuel types and specifications. Ability to mix fuels from alternative sources with current, conventional fuels without jeopardising the standard fuel specifications, and making use of existing infrastructure, is a very effective means for the implementation of these fuels.

Thus, the challenge is to increase substantially the production of biofuels that are commercially viable, CO2-efficient and compatible with vehicle engines, by using innovative processes and technologies. To achieve this, it is necessary, while supporting the implementation of currently available biofuels, to promote the transition towards “second generation biofuels”, which will be produced from a wider range of feedstock (including waste biomass), reduce competition for land and food, and which will help to reduce costs of “saved” CO2.

According to these realities research and development are paramount in reaching the vision. A phased development is envisaged based on short-term improvement of existing feedstock and technologies, RTD&D (research, technology development and demonstration) and commercial production of 2nd generation biofuels (mainly from lignocellulosic biomass), RTD&D and implementation of full-scale integrated biorefineries, and new energy crops.

For supply of the biomass feedstock, sustainable land strategies must be created that are compatible with the climatic, environmental and socio-economic conditions prevailing in each region. In Romania the BIOCOMB Consortium is responsible for the National Strategy for Biofuels and Biomass Action Plan designing.

The production and use of both the primary and residual forms from agricultural, forestry and industrial operations must be promoted. In the same time, the research on improving crop yields and energy input/output, as well as key quality characteristics using advanced technologies, should be taken carefully into account.

Romanian biofuels potential

Agriculture is an efficient energy provider, by converting the solar energy during the photosynthesis in biomass energy. Part of the harvest biomass can used for different biofuels production covering the fuel technological necessities.

With a surface area of 238,393 km², Romania is the largest country in southeastern Europe and the twelfth-largest in Europe. In the same time, Romania has very harmonious physical features: 31% of Romania’s surface is covered by mountains, 33% by hills and tablelands, and 35% by plains. The Carpathian Mountains dominate the centre of Romania, with fourteen of its peaks reaching above the altitude of 2,000 metres. The highest mountain in Romania is Moldoveanu Peak (2544 m). In south-central Romania, the Carpathians sweeten into hills, towards the Bărăgan Plains. Romania’s geographical diversity has led to an accompanying diversity of flora and fauna. The country has the largest brown bear population in Europe, while chamois are also known to live in the Carpathian Mountains, which dominate the centre of Romania.

Of the total surface of the country (237,500 km2), 62 % represents agricultural land, 26,7 % is forest, 3,7 % is covered by water and 7,3% represents other surfaces (fig. 1).

From the agricultural surface (total 9398500 ha, from which 7012666 ha EU eligible) main part is arable land and the rest of it is divided between pastures, hayfields and vineyards & orchards (fig. 2).

The two pathways presently used in Europe at large scale are (see table 1): ethanol production from sugar crops or starch (grain crops) and bio-diesel from oil-seed crops (rapeseed, sunflower, soy bean and other raw materials) converted into methyl esters (Fatty Acid Methyl Ester or FAME). Actually, in Romania biodiesel production is the most used technology for biofuels.

Ethanol can be incorporated in the gasoline pool, but only to a limited percentage (at present 5 %, based on the current gasoline norm EN228) without engine modifications. Some ethanol is also used as a 85 % blend (E85) in flexible fuel cars, mixed with diesel using a stabilizing additive (e-diesel), and as fuel for diesel buses (with ignition improver). The most frequent use of ethanol in Europe at present is, however, through conversion into derivatives such as ethyl tertiary butyl ether (ETBE) (etherification of ethanol and isobutene, a by-product of refinery processes), although they may have (like other etheroxygenates) some disadvantages, such as potential ground water contamination. Its use can also be limited by the availability of isobutene.

Pressed vegetable oil as such has been tested in vehicle fleets with controversial results. Conversion of oil of biological origin (plants/animals) by esterification with methanol results in a fuel widely accepted by diesel engineers. It is used both in pure form and admixed to diesel from mineral oil. Esterification of oils from biological origin with bioethanol will be discussed further in order to generate biodiesel independent from fossil fuels. Today, fossil methanol is used for the esterification. A better option in the future would be to use bio-methanol in the FAME production, or the production of Fatty Acid Ethyl Ester (FAEE) bio-ethanol instead of methanol.

The production of biogas is a third available pathway, but it is very limited at the moment, in Romania. It can be either produced in dedicated facilities from organic wastes or recovered from municipal solid waste landfills. The recovery of biogas is important not only as a resource, but also for avoiding the discharge of a greenhouse gas in the atmosphere. Upgraded biogas compressed at a pressure around 200 bar can be used as an engine fuel. This option has to be better assessed, but presently represents a niche market.

Table 1

Biofuels first two generations

First generation (conventional) biofuels
Biofuel type	Specific names	Biomass feedstock	Production process
Bioethanol	Conventional bioethanol	Sugar beet, grains	Hydrolisis & fermentation
Vagetable oil	Pure plant oil (PPO)	Oil crops (rape, soia, sunflower)	Cold pressing/extraction
Biodiesel	Biodiesel from energy crops	Oil crops (rape, soia, sunflower)	Cold pressing/extraction & transesterification
Biodiesel	Biodiesel from waste (FAME/FAEE)	Waste/cooking/frying oil/animal fat	Transesterification
Biogas	Upgraded biogas	(Wet) biomass	Digestion
Bio-ETBE		Bioethanol	Chemical synthesis
Second generation biofuels
Biofuel type	Specific names	Biomass feedstock	Production process
Bioethanol	Cellulosic bioethanol	Lignocellulosic material	Advanced hydrolysis & fermentation
Synthetic biofuels	Biomass-to-liquids (BTL)  Fischer-Ttropsch (FT) diesel Sythetic biodiesel Biomethanol Heavier (mixed) alcohols Biodimetylether (Bio-DME)	Lignocellulosic material	Gasification & synthesis
Biodiesel	Hydro-treated biodiesel	Vegetable oils and animal fat	Hydro-treatment
Biogas	SNG (Synthetic Natural Gas)	Lignocellulosic material	Gasification & synthesis
Biohydrogen		Lignocellulosic material	Gasification & synthesis or biological process

A strong knowledge and expertise exists in Romania in this area, both for biochemical and thermochemical systems. It started years ago (in early ’80ies) and knows to day an exponential development.

Currently, agricultural and forestry systems exploit only part of their production, i.e. “primary” products, while they leave unexploited significant “residual” quantities. The use of both the primary and the residual resources through integrated and sustainable pathways should be promoted. It will also be necessary to utilize biomass fractions that are presently discarded and to make the best use of the whole plant. Specific non-food, high yield biomass can be developed but needs to take account of issues, such as biodiversity and labor conditions.

Dedicated energy feedstock in the form of energy crops represents for Romania a promising outlet to security of supply issues for future biofuel production. Like the other biomass resources, they can be converted into virtually any energy form. However, their main advantage is that they can be developed to optimize key characteristics for energy applications and their sustained production can better ensure long term large-scale supplies with uniform characteristics. Energy crops may also have significantly higher yields per unit of land area than natural stands. These higher yields improve their cost effectiveness over conventional crops and minimize land requirements, associated chemical use, and hauling requirements.

Developing innovative technologies can secure new jobs in rural areas, but also within industrial companies. The employment balance of biofuels is estimated to be about 16 jobs per ktoe, nearly all in rural areas (each 1 % proportion of biofuels in total fossil fuel consumption will create between 45000 and 75000 new jobs in rural areas). Innovative technologies are needed to produce biofuels in an energy efficient way, from a wider range of biomass resources and to reduce costs. The options, which will be developed, need to be sustainable in economic, environmental and social terms, and bring the Romanian industry to a leading position. This means that apart from purely economic factors, e.g. investment, operating cost, and productive capacity, other factors have to be taken into account such as the greenhouse gas and energy balances, the potential competition with food production and the impact of biomass production on the environment.

Conclusions

The study carried on pointed out some conclusions from which the most important are considered to be:

• Humanity has at its disposition enough fossil energy carriers for several centuries, if it accept increasing prices. Renewable energies will come in operation step by step when they become competitive or they have support from the governments.
• To ensure the reduction of CO2 emissions, a market mechanism will be required to ensure that CO2-efficiency of bio-fuels is acknowledged and rewarded. Mechanisms (e.g. a certification scheme) could be used to promote the production and use of “more CO2-effective” biofuels.
• Agriculture and forest-derived material must be processed on a decentralised basis to avoid uneconomic shipping costs. An option to be considered is pre-processing difficult to handle biomass and transporting the processed form. This is more efficient both in terms of energy value per transport unit and reduced costs.
• There is a great unused potential for energy crops cultivation in Romanian agriculture.
• According to its natural conditions for agriculture, Romania can be one of the most important biofuels producer in Europe. Here can be easily produced about 2,5 106 t of biofuels on the non subvention agricultural land.
• In important challenge is to increase substantially the production of biofuels by using innovative processes and technologies, which are both competitive and sustainable.
• It will be necessary, while supporting the implementation of currently available biofuels, to promote the transition towards second generation biofuels, which will be produced from a wider range of feedstock and which will help to reduce costs of “saved” CO2.

References

1. Naghiu, Al, Apostu, S., Green energy a challange of the third millenium society, Proceedings of the Vth AIMPN Congress, Cluj-Napoca, 2006
2. Naghiu, Al, Naghiu, Livia., Baza energetică pentru agricultură, horticultură şi silvicultură (Energy base for agriculture and forestry), Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2003
3. Naghiu, Al., Burnete, N., Renewable energy – A challenge to agricultural farms, in Trakia Journal of Sciences, Vol. 3, No.6, pp 1-7, ISSN 1312-1723, Stara-Zagora, 2005
4. Naghiu, Al., Bataga, N., Maurer, K., Studies upon the possibilities of biofuel use in the case of engines with wall film injection system. ESFR, Pitesti, 1997.
5. * * * , ‘Biofuels’, European Commission, DG XII, Eur.15647 EN (1994)
6. * * * , (2006) World Energy Outlook, International Energy Agency – IEA
7. * * * , (2006) Biofuels in the European Union, A vision for 2030 and beyond. Final draft report of the Biofuels Research Advisory Council, Buxelles

 

BIOCOMBUSTIBILII – O NECESITATE A ROMANIEI CA STAT MEMBRU AL UE

Nicolae BURNETE, Profesor univ. dr. ing., Universitatea Tehnica Cluj-Napoca
Alexandru NAGHIU, Profesor univ. dr. ing., Universitatea de Stiinţe Agricole şi Medicină Veterinară din Cluj-Napoca
Bogdan VARGA, Asist. univ. drd. ing., Universitatea Tehnica Cluj-Napoca

ABSTRACT

Cartea Albă a Comisiei UE admite că se va ajunge până în 2010 la o creştere a semnificativă a emisiilor de CO2, acestea însumând aproximativ 1113 milioane de tone, principalul responsabil fiind transportul rutier care determină 84 % din totalul emisiilor de CO2 provenite din transporturi. Ca atare, din punct de vedere ecologic Cartea Albă militează pentru reducerea dependenţei de petrol în sectorul transporturilor (care este actualmente de aproximativ 98 %) prin folosirea combustibililor alternativi cum ar fi biocombustibilii. Utilizarea pe o scară mai mare a biocombustibililor în transporturi constituie doar o parte din pachetul de măsuri ce trebuie adoptate pentru a se realiza reducerea emisiilor de CO2. Creşterea utilizării biocombustibililor în transport, fără a exclude alţi posibili combustibili alternativi pentru industria automobilelor, este unul dintre mijloacele prin care se poate reduce dependenţa de importul de energie, se poate influenţa piaţa combustibililor pentru transporturi şi se poate asigura securitatea în furnizarea de energie pe termen mediu şi lung.

în România, s-au dezvoltat în ultimii ani tot mai multe cercetări (la Cluj-Napoca, Braşov, Timişoara, Iaşi, Bucureşti) în ceea ce priveşte utilizarea combustibililor proveniţi din uleiuri vegetale ca şi combustibili la motoarele Diesel. Centrul de cercetare de la Cluj-Napoca a obţinut o serie de rezultate semnificative, punând în circulaţie şi mijloace de transport în comun alimentate cu biodiesel.

Cu dezideratul necesităţii dezvoltării unei strategii naţionale în ceea ce priveşte biocombustibilii pentru piaţa Românească şi Europeană de profil, au pornit în minte iniţatorii Conferinţei internaţionale BIOCOMB 2006 dedicate producţiei şi utilizării biocombustibililor, conferinţă care a avut loc la Cluj-Napoca în perioada 10-11 noiembrie 2006, în organizarea Consorţiului BIOCOMB alcătuit din:

• Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca;
• Universitatea de Stiinţe Agricole şi Medicină Veterinară din Cluj-Napoca ;
• Institutul de Cercetari şi Instrumentaţie Analitică din Cluj-Napoca.

Scurt istoric al Biocombustibililor în România

• 1984: INMA realizează cercetări privind utilizarea pentru motoarele Diesel a uleiurilor vegetale, acoolului din topinambur şi a biogazului lichefiat;
• 1995: USAMV Cluj-Napoca – ing. Al. Naghiu sub conducerea prof. N. Băţaga (UTC-N) realizează cercetări privind utilizarea biocombustibililor în cazul motoarelor cu injecţie peliculară.
• 2000: ICIA – ing. M. Chintoanu iniţiază cercetări privind tehnologia de producere a biocombustibililor de tip biodiesel.
• 2000: UTC-N – prof. N. Burnete, prof. N. Cordos iniţiază cercetările privind utilizarea diverselor uleiuri vegetale ca şi combustibili în cazul motoarelor Diesel.
• 2001: prof. N. Cordos, prof. N. Burnete, ing. M. Chintoanu testează la motoare Diesel amestecuri de uleiuri vegetale cu motorină.
• 2003: prof. N. Burnete, prof. Al. Naghiu, ing. M. Chintoanu realizează cercetări cu metilester la motoare Diesel.
• 2006: prof. N. Burnete, prof. Al. Naghiu, ing. M. Chintoanu pun în circulaţie (în Cluj-Napoca) pentru prima data în România un autobus alimentat cu biodiesel.

Biocombustibili şi depoluare

La nivel planetar, se “consumă” anual prin fotosinteză cca. 770×109 t de CO2, în timp ce sunt emise în atmosferă cca. 797×109 t/an (Klass, 1998). Cantitatea totală de CO2 din atmosfera terestră este de 2567×109 t. Astfel, se poate vedea că fotosinteza utilizează doar cca. 30 % din cantitatea de CO2 şi deci că emisiile de CO2 exced consumul prin fotosinteză cu 27×109 t în fiecare an (cca. 1 %), fapt ce conduce implicit (dacă nu se modifică nivelul absorbţiei) la dublarea concentraţiei de CO2 la fiecare 100 de ani.

Aceasta are ca rezultat producerea de schimbări climatice majore prin mărirea temperaturii cu 2…3 ï‚°C concomitent cu creşterea interceptării radiaţiilor cu lungime de undă mare de pe suprafaţa solului de către moleculele de CO2 din atmosferă.

Luând în calcul cele aproximativ 3,8 milioane de autovehicule care consumă anual cca. 3,2 Mtep carburanţi rezultă pentru ţara noastră un necesar anual de cca. 180 ktep de biocarburanţi.

In acest moment, în ţara noastră utilizarea combustibililor de tip bio la motoarele autovehiculelor rutiere este cu mult sub cerinţele impuse de asigurarea unui mediu mai curat.

Utilizarea biomotorinelor pentru alimentarea motoarelor diesel

Chiar dacă părintele motoarelor cu aprindere prin comprimare (Rudolf Diesel) a preconizat încă de la început posibilitatea funcţionării acestora cu combustibili de origine vegetală (prezentând în acest sens la Expoziţia Mondială de la Paris din 1900, un motor cu aprindere prin comprimare ce funcţiona cu ulei de arahide), totuşi, utilizarea combustibililor proveniţi din uleiuri vegetale la motoarele cu ardere internă a devenit prioritară abia în ultimii ani, şi aceasta din cauze ce ţin de reducerea rezervelor de combustibili de origine petrolieră şi mai ales din necesitatea reducerii poluării mediului.

Degradarea continuă a mediului înconjurător precum şi schimbările climatice survenite în ultimele decenii au conştientizat omenirea asupra faptului că reducerea poluării mediului trebuie să fie o prioritate mondială.

România este parte la Convenţia-cadru a Naţiunilor Unite asupra schimbărilor climatice, ratificată prin Legea nr. 24/1994 şi la Protocolul de la Kyoto la această Convenţie, protocol ratificat prin Legea nr. 3/2001. In cadrul Convenţiei, ţara noastră este înscrisă în Anexa I, alături de alte ţări dezvoltate şi cu economie în tranziţie.

Aceste două instrumente juridice internaţionale permit statelor cuprinse în Anexa I a Convenţiei-cadru să aplice în comun prevederile referitoare la reducerea emisiilor de gaze. In baza Protocolului de la Kyoto, intrat în vigoare la 16 februarie 2005, România urmează să reducă emisiile de gaze cu efect de seră cu 8% în prima perioadă de angajament (2008-2012) faţă de anul de bază 1989.

Obiectivele cunoscute în domeniu arată clar tendinţa de înlocuire în timp a combustibililor clasici cu alţii noi. Astfel, Directiva EC/2003/30 a Consiliului şi Parlamentului European din 8 mai 2003 prevede obligaţia asigurării unui procent minim de biocombustibili şi alţi combustibili regenerabili, stabilind următoarele valori de referinţă:

2%, calculat pe baza conţinutului energetic al tuturor combustibililor pe bază de petrol şi diesel aflaţi pe piaţa pentru a fi folositi în transporturi la data de 31 decembrie 2005;

5,75%, calculat pe baza conţinutului energetic al tuturor combustibililor pe baza de petrol şi diesel puşi pe piaţă pentru a fi folosiţi în transporturi la data de 31 decembrie 2010.

Cartea Verde a Comisiei intitulată “Spre o strategie europeană pentru securitatea alimentării cu energie”, stabileşte ca obiectiv înlocuirea până în anul 2020 a combustibililor convenţionali în proportie de 20% cu combustibili alternativi în sectorul transportului stradal.

Noile tipuri de combustibili trebuie să se alinieze la standardele tehnice deja recunoscute şi să se impună pe piaţă. Aceste standarde constituie de asemenea baza în stabilirea cerinţelor referitoare la emisiile de noxe şi la monitorizarea lor.

In aceste condiţii, în cazul ţării noastre problematica biodieselului reprezintă o noutate absolută, lucru valabil şi pentru majoritatea ţărilor din Europa Centrală şi de Est.

Combustibilul Diesel obţinut pe bază de uleiuri vegetale este un combustibil curat, biodegradabil şi reînoibil, iar tehnologia de obţinere a acestuia este una curată.

Utilizarea combustibililor proveniţi din uleiuri vegetale este posibilă în principal în următoarele variante: ulei vegetal pur, ulei vegetal în amestec cu motorină, conversia uleiurilor vegetale în hidrocarburi, metilester provenit prin esterificarea uleiului vegetal, amestec de metilester cu motorină.

Fiind biodegradabil, biocombustibilul se va degrada rapid în resturi organice naturale reducând aproape toate formele de poluare a aerului.

In fiecare an, plantele din care se extrag uleiuri pentru realizarea biodieselului preiau CO2 din atmosferă pentru a se dezvolta. Uleiul folosit pentru biodiesel se arde în motor, iar materialele rămase din plante se descompun.

Astfel, carbonul din combustibil şi din materialul plantei este restituit în atmosferă sub formă de CO2. Acest ciclu al carbonului (atmosferă – materialul plantei – atmosferă) nu duce la acumularea de CO2 în atmosferă. De aceea biocombustibilul nu contribuie la schimbările climaterice globale.

Principalele materii prime folosite, pe plan mondial, la producerea biodieselului sunt: rapiţa (84%), floarea soarelui (13%), soia (1%), palmier (1%), altele (1%).

Utilizarea biocombustibililor în transport, fără a exclude alţi posibili combustibili alternativi pentru industria auto, este unul din mijloacele prin care se poate reduce dependenţa de importul de energie, se poate influenţa piaţa combustibililor pentru transporturi şi se poate asigura independenţa în problema energiei pe termen mediu şi lung.

Dezvoltarea tehnologică a adus progrese în dezvoltarea de motoare cu ardere internă cu emisii reduse prin utilizarea combustibililor alternativi, majoritatea vehiculelor aflate în circulaţie putând utiliza (într-o primă fază) mici cantităţi de amestec de biocombustibil cu motorină fără nici o problemă.

Unele ţări folosesc deja biocombustibilul în stare pură sau în amestec (Germania, Franţa, Anglia, Suedia, etc.). Transportul urban este un exemplu grăitor în acest sens. In o serie de oraşe cum ar fi: Paris, Florenţa, Stockholm, circulă deja autobuze care utilizează drept combustibil biodiesel, gaze naturale sau motorina fără sulf.

Se preconizează că în viitorul apropiat şi vehiculele utilitare vor utiliza energii alternative.

Stadiul cercetărilor în cadrul Consorţiului BIOCOMB

Studiile şi cercetările Consorţiului BIOCOMB s-au desfăşurat în cadrul unui sistem integrat, de la producerea materiei prime, la obţinerea biocombustibililor şi până la utilizarea acestora în motoarele cu ardere internă.

Eficienţa economică a producţiei de biocombustibili este influenţat? major de nivelul producţiei agricole ce furnizează materia primă. Cercetările efectuate la Universitatea de Stiinţe Agricole şi Medicină Veterinară din Cluj-Napoca au stabilit tehnologiile optime de cultură a plantelor energetice (rapiţă, soia, floarea-soarelui), la nivelul potenţialului maxim oferit de condiţiile pedoclimatice ale ţării noastre.

Producerea şi utilizarea biocombustibililor din uleiuri vegetale se realizează în cadrul unui sistem complex, în cadrul căruia, pe lângă biodiesel se obţin şi unele subproduse (turte – utilizabile în hrana animalelor – şi glicerină – necesară în industria chimică) care au o însemnată pondere în stabilirea eficienţei economice a utilizării noului combustibil.

In România, Catedra de Autovehicule Rutiere şi Maşini Agricole din cadrul Universităţii Tehnice din Cluj-Napoca este cea care a iniţiat în noile condiţii (în anul 2000) şi dezvoltat cercetările în privinţa utilizării combustibililor de origine vegetală la motoarele Diesel.

In acest sens, în Laboratorul de Motoare cu ardere internă şi în Laboratorul de Biocombustibili al Universităţii Tehnice (înfiinţat, tocmai pentru dezvoltarea cercetărilor în domeniul noilor combustibili, în anul 2002), s-au efectuat şi se efectuează mai multe cercetări privind:

• posibilităţile de utilizare a uleiurilor vegetale (rapiţă, floarea soarelui, soia), a metilesterilor, a amestecurilor şi a uleiurilor uzate ca şi combustibili pentru motoarele Diesel;
• influenţa acestor combustibili asupra:
  • performanţelor motorului (Pe, Me, Ch, ce);
  • emisiilor poluante ale motorului;
  • durabilităţii motorului;
• influenţele unor factori asupra proprietăţilor biocombustibililor;
• aditivarea biodieselului.

Pentru a evalua posibilitatea de utilizare a uleiurilor vegetale şi a derivaţilor lor în calitate de substituenţi ai motorinei, s-au luat în considerare următoarele caracteristici principale: intervalul de distilare, viscozitatea, densitatea, cifra cetanică, puterea calorică, comportarea la rece, stabilitatea în cursul stocării.

Intervalul de distilare condiţionează posibilitatea de vaporizare a combustibilului şi arderea completă a acestuia în motor. Viscozitatea combustibilului influenţează alimentarea motorului şi pulverizarea acestuia în camera de ardere. Cifra cetanică exprimă calităţile de autoaprindere ale combustibililor în camera de ardere. Puterea calorică permite să se prevadă puterea maximă ce se poate dezvolta de către un motor, pentru un anumit debit al pompei de injecţie.

Analiza comparativă, pe elemente chimice arată avantajul utilizării biocombustibilului provenit din uleiul de rapiţă faţă de combustibilul clasic.

Biodieselul este puţin mai sărac decât motorina din punct de vedere al conţinutului de carbon (-8,98 %) ?i al conţinutului de hidrogen (-0,79 %). Este de remarcat faptul că, în structura biodieselului este prezent oxigenul (cca. 10%) – care favorizează procesul de ardere din motor. De asemenea, se remarcă lipsa totală a sulfului – ceea ce conduce la reducerea poluării chimice (nu contribuie la emisiile de SO2).

Din compararea carcteristicilor fizico-chimice ale combustibilului provenit din ulei vegetal cu cele ale combustibilului clasic (motorina) se remarcă încă o dată calităţile acestui nou combustibil.

Tabelul 2. Caracteristicile fizico-chimice ale combustibililor proveniţi din ulei vegetal şi ale motorinei

Caracteristicile fizico-chimice	Ulei de rapiţă	Biodiesel	Motorină
Densitatea la 20 ºC [kg/dm3]	0,92	0,88	0,84
Viscozitatea cinematică la 20 ï‚°C [mm2/s]	74	6,30	4…6
Punctul de inflamabilitate [ºC]	317	184	80
Cifra cetanică	40	51	50
Puterea calorică [MJ/kg]	37,6	37	41,8

Pe baza acestor caracteristici, utilizarea uleiurilor vegetale propriu-zise ca şi combustibili este posibilă prin realizarea anumitor modificări constructive ale motorului (presiune de injecţie mai mare, utilizarea unor sisteme de încălzire în circuitul de alimentare, utilizarea unui distribuitor şi a unui rezervor suplimentar de combustibil pentru pornirea pe motorină, funcţionarea cu noul combustibil şi oprirea pe motorină, înlocuirea garniturilor pe bază de cauciuc din sistemul de alimentare etc.).

In schimb, utilizarea monoesterilor (biodiesel) obţinuţi prin transesterificarea uleiurilor vegetale cu alcooli inferiori (metanol, etanol, etc.) nu implică modificări constructive ale motorului.

Ţinând cont de toate aceste considerente, la ICIA Cluj-Napoca, s-au elaborat mai multe re?ete de combustibil atât pentru uleiurile vegetale şi pentru amestecurile lor cât şi pentru metilesteri şi amestecuri ale acestora cu motorina – reţete care apoi au fost testate pe motoare în cadrul Laboratorului de Biocombustibili al UTC-N.

In cadrul experimentelor de laborator efectuate au fost stabilite condiţiile şi etapele proceselor tehnologice de fabricare şi purificare ale biocombustibilului tip diesel obţinut din ulei de rapiţă nedegumat, respectiv degumat. Rezultatele obţinute au indicat faptul că soluţiile tehnologice alese sunt viabile şi permit elaborarea tehnologiilor pilot de obţinere şi purificare a biocombustibilului pentru instalaţia pilot.

Cercetările experimentale inteprinse s-au realizat conform normelor Europene actuale pe standuri de cercetare moderne, utilizând echipamente de achiziţie a datelor performante, determinările caracteristicilor motoarelor şi a emisiilor poluante realizându-se conform standardelor în vigoare.

In cadrul activităţii de cercetare s-a ajuns şi în faza de punere în circulaţie pe drumurile publice a unui autobuz alimentat cu biodiesel provenit din ulei de rapiţă, iar mai apoi şi la monitorizarea mai multor autobuze în funcţionare.

O realizare deosebit de utilă în desfăşurarea cu succes a cercetărilor a fost achiziţionarea unui laborator mobil de ultimă generaţie (echipat cu echipamente de diagnoză şi echipamente destinate determinării poluări chimice şi sonore produse de către autovehiculele ce se deplasează pe drumurile publice) de către Catedra de Autovehicule Rutiere şi Maşini Agricole din cadrul Universităţii Tehnice din Cluj-Napoca.

Cercetarea experimentală în cadrul Laboratorului de Biocombustibili este favorizată şi de punerea la punct a unui monocilindru pentru ridicarea diagramei indicate ceea ce permite o analiză comparativă exactă şi rapidă.

Incercările experimentale efectuate (comparativ cu motorină şi cu biocombustibil – obţinut prin reacţia de transesterificare a uleiului vegetal de rapiţă) pe un motor Diesel indigen, au scos în evidenţă buna funcţionare a motorului cu acest combustibil, fără ca motorul să fi suferit modificări constructive.

Analiza influenţei utilizării biocombustibilului asupra stării tehnice a motorului (după 750 de ore de funcţionare) scot în evidenţă faptul că acest combustibil nu afectează starea tehnică a mecanismului motor.

O altă direcţie importantă de cercetare a fost cea legată de impactul utilizării biocombustibililor asupra mediului. în acest sens la Catedra de Mecanizare a Universităţii de Stiinţe Agricole şi Medicină Veterinară din Cluj-Napoca s-a determinat gradul de biodegradabilitate a biocombustibililor şi s-au demarat cercetările privind circuitul carbonului.

Rezultatele experimentale ob?inute dovedesc pe deplin calit??ile combustibililor proveni?i din uleiuri vegetale care, pe viitor promit s? fie un concurent serios al combustibilului Diesel clasic.

Nivelul activităţii de cercetare la care au ajuns membrii Consor?iului BIOCOMB, a permis elaborarea unei propuneri de standard avand ca scop asigurarea condiţiilor de calitate noilor combustibili şi crearea un cadru propice conectarii producţiei Româneşti din domeniu la piaţa Europeană. Pe lânga definirea unei anumite terminologii specifice, acest standard defineşte şi valorile limită pentru parametrii combustililor de tip biodiesel.

Dimensiunea internaţională a activităţii Consorţiului BIOCOMB

Actualmente cercetarea de înalt nivel ştiinţific nu se poate face decît în cadrul unor reţele de cercetare internaţionale. Ca atare Consorţiul BIOCOMB a acordat o mare atenţie dezvoltării unor parteneriate cu instituţii de prestigiu de Europa: Universita degli studi di Bologna, Universitat BOKU Viena, Universitat Hohenheim Stuttgart, Universidad Leon, Technische Universität München, etc.

Totodată reprezentanţi ai Consorţiului au participat la reuniunile Europene majore în domeniul cercetării legate de biocombustibili.

Bibliografie

1. Bataga, N., Burnete, N., s.a., Combustibili, lubrifianti si materiale speciale pentru automobile. Economicitate si poluare, 316 pag., Editura Alma Mater, Cluj-Napoca, 2003, ISBN 973-8397-37-5.
2. Burnete, N., s.a., Rapita o provocare pentru fermieri si energeticieni, 222 pag., Editura Sincron, Cluj-Napoca, 2004, ISBN 973-9234-57-7.
3. Burnete, N., ş.a., Construcţia şi calculul motoarelor cu ardere internă, Editura Todesco, Cluj-Napoca, 2001, ISBN 973-8198-17-8.
4. Burnete, N., ş.a., Research concerning the Diesel engine using vegetal oil as fuel, In vol.: FISITA, World Automotive Congress, Barcelona, Spain, 23-27 may, 2004, Paper Reference Number: F2004V047.
5. Naghiu, Al., ş.a., Baza energetică pentru agricultură, Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2003, ISBN 973-656-374-X.
6. Naghiu, A., Burnete, N., Renewable energy – a challenge for the agricultural farms, Trakia Journal of Sciences, Vol. 3, No. 2, Bulgaria, 2005, 4 fig., 8 ref. biblio., ISSN 1312-1723.
7. Naghiu, Al., Băţaga, N., Maurer, K., Studies upon the possibilities of biofuel use in the case of engines with wall film injection system.ESFR, Pite?ti, 1997
8. Naghiu, Al., Burnete, N., Baraldi, G. Studii si cercetari privind dezvoltarea unui sistem integrat de producere si utilizare a combustibililor tip biodiesel in ferme, in: Rev. Agricultura – stiinta si practica, nr. 1-2, 2005
9. Naghiu, Al., Burnete, N., Chintoanu, M. S., Bioenergia (carte aflată sub tipar)

Glosar de termeni

1. “biocombustibilii” sunt combustibili pentru transport sub formă lichidă sau gazoasă, produşi din biomasă;
2. ”biomasa” este partea biodegradabilă din produse, deşeuri şi reziduuri din agricultură (inclusiv substanţe vegetale şi animale), sectorul forestier şi industria aferentă şi parte din deşeurile industriale şi municipale;
3. ”alţi combustibili regenerabili” sunt combustibili regenerabili, alţii decât biocombustibilii, care provin din surse de energie regenerabilă ca cele stipulate în Directiva 2001/77/EC(2) şi sunt folosiţi în transporturi;
4. ”conţinut de energie” înseamnă puterea calorifică minimă a unui combustibil.
5. ”biomotorină” – biocombustibil lichid pentru motoarele cu aprindere prin comprimare
6. ”biobenzină” – biocombustibil lichid pentru motoarele cu aprindere prin scânteie
7. Produsele listate mai jos pot fi considerate ca biocombustibili:
8. ”bioetanolul”: etanol extras din biomasă şi/sau din partea biodegradabilă a deşeurilor, care poate fi folosit ca biocombustibil;
9. ”biodiesel”: un metil-ester extras din ulei vegetal sau animal, de calitatea dieselului, care poate fi folosit ca biocombustibil;
10. ”biogas”: un combustibil gazos rezultat din biomasă şi/sau din partea biodegradabilă a deşeurilor care poate fi purificat la calitatea gazului pur, care poate fi folosit ca biocombustibil sau gaz de lemn;
11. „biometanol”: dimetilester extras din biomasă, pentru a fi folosit ca biocombustibil;
12. ”biodimetileter”: dimetilester extras din biomasă, pentru a fi folosit ca biocombustibil;
13. ”bio-ETBE (etil-ter?o-butil-ester)”: ETBE este produs pe bază de bioetanol.
14. Procentul în volum de bio-ETBE socotit ca biocombustibil este de 47%;
15. ”bio-MTBE (metil-terţo-butil-ester)”: un combustibil pe bază de biometanol.
16. Procentul în volum de bio-MTBE socotit ca biocombustibil este de 36%;
17. ”biocombustibilii sintetici”: hidrocarburi sintetice sau amestecuri de hidrocarburi sintetice care au fost extrase din biomasă;
18. ”biohidrogen”: hidrogen extras din biomasă şi/sau din partea biodegradabilă a
19. deşeurilor, pentru a fi folosit ca biocombustibil;
20. ”uleiul vegetal pur”: ulei produs din plante oleaginoase prin presare, extracţie sau proceduri comparabile, crud sau rafinat, dar nemodificat chimic, atunci când este compatibil cu motoarele la care este folosit şi când este conform cerinţelor normelor privind noxele.

Lucrarea de faţă prezintă situaţia IMM-urilor româneşti în condiţiile evoluţiei lor în economia de piaţă. Este analizat rolul inovării, transferului tehnologic şi al entităţilor de inovare şi transfer tehnologic, în interdependenţă, având ca scop final determinarea ponderii pe care acestea o au in creşterea competitivităţii IMM-urilor. Spre exemplificare, sunt prezentate două dintre transferurile tehnologice realizate, precum si avantajele generate de cele 2 tehnologii.

Lucrarea de faţă se doreşte a fi un material informativ atât pentru specialiştii din domeniu, privit din perspectiva rezultatelor obţinute, cât şi pentru persoanele care nu activează în acest domeniu, dar doresc să îl cunoască şi aprofundeze. Urmărind această idee şi pentru o înţelegere cât mai bună a fenomenului, am considerat necesară definirea conceptuală a principalelor elemente implicate: competitivitate, inovaţie, transfer tehnologic, entitate de inovare şi transfer tehnologic, economie de piaţă, cerinţe ale economiei de piaţă.

Competitivitatea

Este un concept complex care, la un nivel general, exprimă capacitatea persoanelor, firmelor, economiilor, regiunilor de a se menţine în competiţia derulată la un nivel intern si/sau internaţional şi de a obţine avantaje economice, în condiţiile unui anumit mediu de afaceri.

Profesorul Carbaugh de la Washington University defineşte o firmă ca fiind competitivă dacă produce bunuri şi servicii de o calitate superioară sau la un preţ mai scăzut decat competitorii săi interni sau externi.

Din punctul de vedere al unei naţiuni însă, competitivitatea exprima capacitatea şi abilitatea ţării respective de a utiliza în mod eficient oportunităţile de pe piaţa mondială.

în concepţia clasicilor economiei politice, manifestarea cererii şi a ofertei întemeiata pe libera iniţiativă, generată de proprietatea privată, neglijează factorii de timp şi de loc. Prin însuşi faptul că echilibrul economic se asigură numai prin sistemul şi mecanismul pieţelor, agenţii economici sunt condamnaţi la pasivitate, aceştia având asigurat fie avantajul comparativ absolut, fie pe cel relativ.

în teoria modernă “competiţia coexistă cu elemente monopolistice, ea este deci multiformă, căci nu se manifestă doar prin preţuri, ci în egală măsură, prin modul de a produce, prin calitatea produsului, prin politica de vânzări şi poli/competiţie (concurenţă), este imperfectă şi, prin acest caracter, ea este dinamică şi efectivă “

Aceasta optica, specifica perioadei contemporane cu privire la competitivitate, ar putea fi considerata baza conceptului avantajului competitiv. Avantajul competitiv rezidă în: caracterul multifactorial si caracterul procesual, la interferenta dintre intern si extern, dintre productivitatea folosirii factorilor de producţie disponibili în cadrul economiei de referinţă şi eficienţa cu care se derulează relaţiile comerciale între ţări.

Avantajul competitiv al firmelor aflate în avangarda progresului tehnic, se află în ramurile de vârf, în care avansul tehnologic permite obţinerea de preţuri pe măsură şi nu în ramurile. cu tehnologie standardizată.

Definită altfel, competitivitatea reprezintă: capacitatea produselor şi serviciilor de a rezista testului pieţei în condiţii avantajoase, având ca rezultat creşteri constante de productivitate şi standard de viaţă.

Există trei categorii de factori care influenţează dezvoltarerea:

1. Factorii elementari (de bază) ai dezvoltării includ: climatul şi condiţiile naturale; solul fertil; proximitatea amplasării geografice; input-urile de bază în procesul tehnologic; condiţiile de sănătate şi ecologice; calificarea şi structura forţei de munca etc.
2. Factorii avansaţi ai dezvoltării, între cei comparativi şi cei competitivi, sunt: resursele de cunoaştere şi evaluare (know-how; informaţii; studii de impact; analize cost-beneficiu etc.); accesul la investiţiile de capital (piaţa financiar-bancară; piaţa de capital); servicii profesionalizate, specializate care permit abordări globale ale pieţelor (ITC; logistică; reţele de comunicare şi distribuţie).
3. Factorii integratori: competitivitatea şi calitatea; condiţiile de ofertă; sectorul financiar şi de credit; serviciile pentru afaceri; asociaţiile de afaceri puternice şi legăturile strânse cu institutele de cercetare; cooperarea industrială; nivelul concurenţei interne; capitalul şi resursele atrase; strategiile de firmă si sectoriale.

Evaluarea performanţei competitivităţii naţionale faţă de economia mondială se bazează pe elemente: cantitative (decalajul dintre nivelul ţării şi nivelul global) şi calitative.

Nivelul de competitivitate din economia românească rezultă din analiza datelor din bilanţurile contabile şi oferă posibilitatea evidenţierii corelaţiilor care există între principalii indicatori, precum şi factorii care au contribuit direct sau indirect la variaţia fenomenelor economice. Analiza trebuie să fie cât mai amplă, luând în calcul indicatori economici precum: mărimea şi dinamica profitului, volumul profitului, rata de profitabilitate, gradul de îndatorare.

Se poate afirma ca profitabilitatea reprezintă o imagine a activităţii economice, atât la nivel micro, cat si macroeconomic si de asemenea măsura în care companiile fac faţa concurentei si sunt competitive atât pe piaţa externă, cât şi pe cea internă.

Participarea României la piaţa unică europeană, prin cerinţele de competitivitate şi calitate, a afectat performanţele agenţilor economici în sensul diminuării procentului de agenţi economici care au înregistrat profit (56,2%) şi majorarea corespunzătoare a procentului de agenţi care au înregistrat pierderi (43,8%).

Analiza pe tipuri de activităţi arată o structură a ratei profitabilităţii compatibilă cu o economie în dezvoltare, ceea ce conferă sustenabilitate procesului de creştere economică. Deşi cea mai mare rată a profitabilităţii se regăseşte la alte servicii (hoteluri, învăţământ, activităţi de asistenţă socială, activităţi de asigurări, închirieri de autoturisme) respectiv 18,9%, totuşi transporturile (6,7%), construcţiile (8,6%) şi industria (5,8%) rămân sectoare importante care contribuie la creşterea economică durabilă, crearea de noi locuri de muncă, creşterea competitivităţii economiei şi dezvoltarea clasei de mijloc.

Gradul de îndatorare este exprimat prin ponderea datoriilor în cifra de afaceri. Firmele româneşti au înregistrat performanţe şi în acest domeniu. Scăderea gradului de îndatorare este un fenomen pozitiv, în condiţiile în care, deşi s-au angajat multe cheltuieli de investiţii ca o necesitate a modernizării, totuşi firmele nu s-au îndatorat, ci au angajat fonduri proprii (fapt evidenţiat în bilanţ de mobilizarea semnificativă a activelor corporale în proporţie mărită faţă de anul anterior). Acesta a fost însoţit de reducerea ponderii plăţilor restante în cifra de afaceri.

Inovarea

Reprezintă procesul de creaţie (generarea de idei noi) urmat de efectuarea schimbărilor generate de acesta.

Capacitatea de inovare a IMM-urilor este una dintre caracteristicile particulare acestui sector alături de flexibilitate şi orientarea către nevoile pieţei. Succesul activităţilor inovative derulate de către IMM se concretizează, atât în dezvoltarea pieţelor prin introducere de produse noi sau îmbunătăţite, cât şi prin îmbunătăţirea şi inovarea în domeniul proceselor organizatorice şi tehnologice specifice fiecărei firme, inclusiv a proceselor de distribuţie.

Conform studiilor efectuate de Agenţia Naţională pentru întreprinderi Mici şi Mijlocii şi Cooperaţie (ANIMMC): capacitatea IMM-urilor de a introduce pe piaţă produse noi, ca rezultat al creaţiei proprii, creşte odată cu categoria de mărime. Micro-întreprinderile se dovedesc a fi cel mai puţin capabile de inovare în domeniul produselor noi, doar 37,2%, în timp ce întreprinderile mici în procent de 63,5% şi cele de dimensiuni mijlocii în proporţie de 74,3%.

în conformitate cu prevederile Cartei Europene pentru întreprinderi Mici adoptată la Lisabona în anul 2000, proiectată să contribuie la îmbunătăţirea competitivităţii IMM-urilor europene în contextul globalizării şi a economiei bazate pe cunoaştere, în anul 2002 Guvernul României a semnat alături de celelalte state candidate, la momentul respectiv, Declaraţia de la Maribor prin care se angajează să-şi armonizeze politicile de susţinere a competitivităţii firmelor autohtone cu prevederile Cartei. Expresia acestor angajamente internaţionale asumate de România, direcţiile şi măsurile ce vor fi luate, se regăsesc în Strategia naţionala de susţinere şi promovare a IMM-urilor pentru orizontul 2004-2008. Strategia a fost aprobată prin HG nr. 1280/2004, iar responsabilă pentru implementarea Strategiei Guvernamentale, în calitate de organism guvernamental, este ANIMMC.

In sarcina acestui organism revin fundamentarea deciziilor şi a propunerilor de politici de sprijin pentru IMM, inclusiv analiza calitativă, a stadiului de dezvoltare, a nevoilor şi priorităţilor IMM şi cooperaţiei, care să oglindească nevoile interne ale firmelor mici şi mijlocii, dar şi să răspundă preocupărilor la nivel european.

Ca urmare, a fost realizat un studiu prin care au fost evidenţiate 3 probleme cu care se confruntă mediul de afaceri şi anume:

1. existenţa unui nivel relativ scăzut al competitivităţii firmelor româneşti pe piaţa europeană
2. lipsa tot mai acută a forţei de muncă cu o calificare adecvată
3. lipsa unor instrumente adecvate de marketing

Unul din domeniile care a rezultat deficitar îl reprezintă cel al tehnologiei. Ca observaţie generală privind calitatea echipamentelor utilizate, există o gamă largă de tehnologii şi echipamente, de la unele foarte moderne, la tehnologii şi echipamente uzate moral şi chiar fizic, care, cu greu ar face faţă cerinţelor impuse de reglementările europene.

• 55% dintre companii au tehnologii şi echipamente competitive, dar şi-ar dori achiziţionarea de echipamente moderne pentru a face faţă concurenţei (creşterea productivităţii şi îmbunătăţirea calităţii produselor proprii)
• 12,5% dintre acestea resimt nevoia de îmbunătăţire a procesului de producţie. în unele situaţii aceste achiziţii implică şi alte spaţii de producţie adecvate
• 47,5% din totalul firmelor intervievate au indicat necesitatea utilizării de noi tehnologii

Un al doilea domeniu este reprezentat de politica de personal şi resurse umane.

Principala problemă a firmelor intervievate, din acest punct de vedere, este lipsa forţei de muncă cu calificare medie. în domenii precum industria textilă, prelucrarea lemnului, industria constructoare de maşini şi industria alimentară s-a identificat lipsa de personal cu o calificare adecvată. Lipsa de interes pentru munca în aceste domenii este cauzată, în principal, de un nivel salarial neadaptat la oferta din alte ţări membre UE spre care se îndreaptă forţa de muncă locală.

Parţial, această problemă se poate rezolva prin utilizarea de echipamente performante. Alte domenii în care se resimte lipsa de personal, de data aceasta de înaltă calificare, sunt industria constructoare de maşini şi IT&C. Soluţia acestei probleme ar putea fi colaborarea firmelor interesate cu universităţile specializate.

Managementul şi structura organizaţională au fost şi ele menţionate la capitolul deficienţe.

Å¢inând cont de faptul că unele din firmele intervievate sunt în topul naţional pe domeniul lor de activitate, se consideră că acestea au găsit soluţia unui management performant şi funcţional. în ceea ce priveşte restul firmelor, situaţia este următoarea:

• 35% ar trebui să-şi reorganizeze activitatea stabilindu-şi centre de profit şi pierdere astfel încât firma să devină eficientă
• 27,5% trebuie să-şi dezvolte un departament specializat de Creaţie (specific pentru industria textilă şi construcţii de maşini) sau de Cercetare/Dezvoltare (IT&C şi industria alimentară)
• 15% trebuie să-şi îmbunătăţească sistemul de management

în domeniul marketingului, situaţia întâlnita cel mai frecvent este lipsa unei Strategii de Marketing, 65% din firme având această problemă. Nu există disponibilitatea de a realiza cercetări/studii de piaţă în ceea ce priveşte produsele proprii. Mai mult de 50% dintre firmele intervievate nu au un „brand” sau un „Plan de promovare” pentru firmă sau pentru produsele acesteia. Soluţia ar fii dezvoltarea unui departament specializat de marketing.

Alte aspecte importante:

• 30% din firme au nevoie de spaţii de producţie suplimentare, 6 dintre acestea fiind din domeniul IT&C
• 17,5% din firme trebuie să-şi diversifice produsele pentru a răspunde nevoilor pieţei

Transferul tehnologic

Reprezintă introducerea sau achiziţionarea în circuitul economic a tehnologiilor şi utilajelor specifice, echipamentelor şi instalaţiilor rezultate din cercetare, în vederea obţinerii de procese, produse sau servicii noi sau imbunătăţite, cerute de piaţă sau prin care se adoptă un comportament inovativ, inclusiv activitatea de a disemina informaţii, a explica, a transfera cunostiinţe, a acorda consultanţă şi a comunica cu persoane care nu sunt experte în problemă despre rezultatele cercetării fundamentale, aplicative şi precompetitive într-un asemenea mod încât să crească şansele aplicării unor astfel de rezultate, cu condiţia să existe un proprietar al rezultatelor.

Transferul tehnologic se realizează prin reţeaua de entităţi de inovare şi transfer tehnologic (ReNNIT). Rolul acestora este de sprijinire a IMM-urilor şi de interfaţă între acestea, în calitate de beneficiari şi „producătorii de inovaţie”, reprezentaţi de universităţi, institute de cercetare şi firme cu activitate de cercetare-dezvoltare.

„Categoria Intreprinderilor Micro, Mici si Mijlocii (IMM) este formata din intreprinderi care angajeaza mai putin de 250 de persoane si care au o cifra de afaceri anuala neta de pana la 50 de milioane de euro si/ sau detin active totale de pana la 43 de milioane de euro”.

Principalele elemente generate de IMM-uri sunt prezentate in Fig. 1.

Pentru a fi valorificata prin transfer tehnologic, inovatia trebuie să facă obiectul proprietăţii intelectuale, autoritatea care reglementează acest domeniu fiind Oficiul de Stat pentru Invenţii şi Mărci – OSIM (pentru proprietatea industrială) şi Oficiul Român pentru Drepturile de Autor.

Proprietatea intelectuală are două componente: proprietatea industrială şi drepturile de autor şi drepturile conexe.

Protecţia drepturilor de proprietate industrială este reglementată, în principal, prin urmatoarele legi speciale: Legea nr. 64/1991 privind brevetele de invenţie, republicată, Legea nr. 84/1998 privind mărcile şi indicaţiile geografice, Legea nr. 129/1992 privind protecţia desenelor şi modelelor industriale, republicată, Legea nr. 16/1995 privind protecţia topografiilor circuitelor integrate, Legea nr. 255/1998 privind protecţia noilor soiuri de plante, Ordonanţa Guvernului nr. 41/1998 privind taxele în domeniul proprietăţii industriale şi regimul de utilizare a acestora aprobată prin Legea nr. 383/2002.

Protecţia dreptului de autor şi a drepturilor conexe este reglementată de Legea nr. 8/1996 privind dreptul de autor şi drepturile conexe, care reprezintă legea cadru în domeniu şi de două acte normative complementare, care cuprind măsuri destinate combaterii fenomenului pirateriei, respectiv Ordonanţa Guvernului nr. 45/2000 privind combaterea producerii şi comercializarii neautorizate a fonogramelor (aprobata prin Legea nr. 624/2001) şi Ordonanţa Guvernului nr. 124/2000 pentru completarea cadrului juridic privind dreptul de autor şi drepturile conexe prin adoptarea de măsuri pentru combaterea pirateriei în domeniile audio şi video, precum şi a programelor pentru calculator (aprobată prin Legea nr. 213/2002).

Alte reglementari ale drepturilor de proprietate intelectuală sunt cuprinse în: Legea nr. 11/1991 privind combaterea concurenţei neloiale cu modificările şi completările aduse prin Legea nr. 298/2001, Legea nr. 202/2000 privind unele măsuri pentru asigurarea respectării drepturilor de proprietate intelectuală în cadrul operaţiunilor de vămuire, cu modificările aduse prin Ordonanţa Guvernului nr. 59/2002 aprobată prin Legea nr. 664/2002, Ordonanţa Guvernului nr. 21/1992 privind protectţa consumatorilor, cu modificările şi completările ulterioare, Legea nr.26/1990 privind Registrul Comerţului cu modificările ulterioare, articolele 299-301 din Codul Penal.

Protectia drepturilor de proprietate intelectuala este de o mare importanta, esenta, scopul si finalitatea acesteia fiind protejarea produsului inteligentei umane si, în acelasi timp, garantarea beneficiului consumatorilor de a se folosi de acest produs.

Strâns legată de acest domeniu este activitatea de cercetare – dezvoltare şi inovare care constituie o componentă strategică, hotărâtoare pentru dezvoltarea economică şi pentru progresul social. Astfel, ştiinţa, tehnologia şi inovarea reprezintă domenii care generează constant progres tehnologic, asigurând durabilitatea dezvoltării şi competitivitatea economică de perspectivă a României.

Totodată inovarea şi transferul tehnologic sunt soluţii pentru rezolvarea problemelor economice şi pentru înnoirea permanentş a tehnologiilor necesare prin racordarea cercetării româneşti la cerinţele şi presiunile unei pieţe libere, în expansiune, în contextul globalizării.

Conform legii, dezvoltarea infrastructurii de inovare şi transfer tehnologic, la nivel naţional, regional şi local, se face prin crearea de:

1. centre şi servicii specializate pentru asistentă şi informare ştiinţifică şi tehnologică, precum şi pentru diseminarea, transferul şi valorificarea rezultatelor cercetări
2. zone şi infrastructuri cu facilităţi speciale pentru înfiinţarea şi funcţionarea de agenţi economici inovativi, care dezvoltă şi aplică tehnologii noi, infrastructuri care pot fi: centre de transfer tehnologic, centre incubatoare de afaceri, centre de informare tehnologică, oficii de legatură cu industria, parcuri ştiinţifice şi tehnologice
3. unităţi de ramură specializate în transfer tehnologic, finanţate pe seama rezultatelor transferate în economie şi în viaţa socială. în acest sens unităţile de transfer răspund de întocmirea contractelor tripartite între furnizorul de tehnologie, unitatea de transfer şi unitatea care aplică rezultatele.

Infrastructura de Inovare şi Transfer Tehnologic a fost creată, este evaluată şi acreditată de Autoritatea Naţională Pentru Cercetare Åžtiinţifică în baza HG nr. 406/2003 şi are ca scop susţinerea dezvoltării economico-sociale, stimularea inovării şi transferului tehnologic, atragerea de investiţii în vederea valorificării rezultatelor de cercetare-dezvoltare şi inovare şi a resurselor umane din sistemul naţional de cercetare-dezvoltare.

Reţelele existente de cercetare-dezvoltare funcţionează, ca nişte pârghii între resurse şi costuri, astfel că prin rezultatele cercetării se obţin produse sau tehnologii noi, costuri de fabricaţie reduse şi economie de resurse (se obţin produse cu valoare adaugata mare, cu tehnologie îmbunatăţită).

In prezent, protecţia proprietăţii intelectuale în România este similară cu cea din statele membre ale Uniunii Europene, deoarece legislaţia naţională este armonizată în cea mai mare parte cu reglementările comunitare.

Activitatea unei entităţi de inovare şi transfer tehnologic cuprinde:

1. acces la infrastructura de comunicare:

• centrale telefonice şi servere performante, reţea de calculatoare
• servicii de comunicare-informare, recepţie, servicii poştale, secretariat, cum ar fi: preluare mesaje, furnizare de informaţii primare
  • servicii auxiliare, cum ar fi: reparaţii şi întreţinere curentă
  • procesare, editare, multiplicare materiale promoţionale
  • proiectare şi design pentru prezentări pe Internet

2. servicii specializate:

• servicii de asistenţă în afaceri pentru inovare şi transfer tehnologic
• servicii de cercetare-dezvoltare
• servicii de informare tehnologică, audit tehnologic, veghe şi prognoză tehnologică
• servicii de asistenţă şi consultanţă pentru realizarea de modele experimentale şi prototipuri
• servicii de asistenţă şi consultanţă pentru exploatarea drepturilor de proprietate intelectuală
• servicii de asistenţă şi consultanţă în domeniul legislativ la nivel naţional, european şi internaţional

3. servicii de pază şi protocol, monitorizarea permanentă a accesului personalului autorizat

4. servicii de asistenţă a agenţilor economici şi, în special, a întreprinderilor mici şi mijlocii pentru:

• obţinerea de fonduri în cadrul unor programe naţionale şi internaţionale
• identificarea partenerilor din mediul universitar şi de cercetare
• asigurarea accesului la baze de date specializate
• informare cu privire la priorităţile naţionale, regionale şi locale

Rezultate ale transferului tehnologic ce pot contribui la creşterea competitivitătii IMM-urilor:

• noi produse şi servicii
• produse inovative, adaptate pieţei, diversificate
• producţie adaptată cerinţelor UE
• modernizarea producţiei
• organizare şi management performant
• producţie şi servicii sub standarde de calitate ISO
• investiţii in ramuri de viitor: IT / Hi-Tech
• servicii / consultanţă

Centrul de transfer tehnologic – entitate din infrastructură a cărei activitate constă în stimularea inovării şi transferului tehnologic în scopul introducerii în circuitul economic a rezultatelor cercetării, transformate în produse, procese şi servicii noi sau îmbunătăţite.

Pentru a exemplifica, vom da cateva exemple din activitatea Centrelor de Transfer Tehnologic constituite in cadrul ICIA Cluj-Napoca şi, respectiv, Camera de Comerţ şi Industrie a Municipiului Bucuresti.

Transferul unor tehnologii recuperative si de protectie a mediului

în ultimii ani se constată agravarea continuă a situaţiei mediului înconjurător, prin poluarea sa excesivă datorată în primul rând activităţii industriale a agenţilor economici. în acest sens, legislaţia privitoare la protecţia mediului specifică în mod clar condiţiile în care anumiţi efluenţi pot fi deversaţi în mediul înconjurător, existând obligativitatea de a purifica în prealabil aceşti efluenţi. De asemenea, este obligatorie şi prelucrarea (denocivizarea) deşeurilor solide în vederea depozitării lor în halde.

Norme juridice care reglementează regimul deşeurilor:

• O.G. 33/1995 – privind “Colectarea, reciclarea şi reintroducerea în circuitul
  productiv a deşeurilor de orice fel.”
• H.G. 68/1977 – privind “Regimul produselor şi serviciilor care pun în pericol viaţa, sănătatea, securitatea muncii şi protecţia mediului.”
• H.G. 172/1977 – privind “Registrul naţional al substanţelor toxice.”
• H.G. 155/1999 – privind “Evidenţa gestiunii deşeurilor.”
• O.G. 78/2000 – privind “Regimul deşeurilor.” (aprobată cu Legea 426/2001)
• O.G. 11/2001 – privind “Achiziţionarea metalelor neferoase, a aliajelor acestora şi deşeurilor neferoase reciclabile.”
• O.G. 16/2001 – privind “Gestiunea deşeurilor industriale reciclabile.”
• H.G. 157/2001 – privind “Regimul bateriilor şi acumulatorilor.”
• H.G. 662/2001 – privind “Gestionarea uleiurilor uzate.”
• H.G. 162/2002 – privind “Depozitarea.”
• H.G. 128/2002 – privind “Incinerarea.”
• H.G. 349/2002 – privind “Ambalajele şi deşeurile din ambalaje.”
• O.M.S.F. 219/2002 – privind “Gestionarea deşeurilor rezultate din activitatea medicală.”

Tehnologiile transferate la agentul economic se referă la:

• recuperarea din deşeuri solide, respectiv lichide, a unor materiale relativ scumpe şi limitate ca resurse naturale (cupru şi argint)
• transformarea în deşeuri nepericuloase a nămolurilor galvanice, rezultate în urma activităţilor industriale specifice

Este demn de menţionat faptul că, odată cu transferul tehnologiilor propriu-zise, au fost realizate şi cele patru instalaţii corespunzătoare, care permit ca cele 4 tehnologii să funcţioneze atât corelat, cât şi independent. Instalaţiile au fost puse în funcţiune, urmărindu-se parametrii de operare, după care au fost realizate seriile zero, corespunzătoare celor 4 tehnologii.

în scopul evaluării impactului pe care aplicarea tehnologiilor îl va avea asupra mediului înconjurător, a fost întocmit un studiu de impact de mediu. Indicele de poluare globală determinat IPG a avut valoarea cuprinsă între 1 – 2, semnificaţia fiind că „realizarea obiectivului propus va afecta mediul în limite admisibile”. Concluzia studiului efectuat este că posibilitatea afectării factorilor de mediu şi a sănătăţii populaţiei datorită amenajării spaţiilor în vederea aplicării celor 4 tehnologii este redusă, chiar neglijabilă. Aşadar, efectele negative asupra mediului sunt minore, în timp ce efectele pozitive privind costurile reduse, gama largă a posibilităţilor de utilizare a tehnologiilor sunt mari.

în cele ce urmează, vom prezenta pe scurt cele 4 tehnologii transferate.

A. Tehnologia de obţinere a cuprului de înaltă puritate din deşeuri solide cu conţinut ridicat de cupru

Materia primă utilizată este reprezentată de deşeuri solide cu conţinut ridicat de cupru (şpan, capete de bară, sârmă de bobinaj etc.), prin aplicarea tehnologiei obţinându-se catozi de cupru electrolitic cu o puritate de 99,97 % sau chiar mai mare. Aceşti catozi sunt utilizaţi în industria electrică şi electrotehnică, electronică şi a telecomunicaţiilor, electrochimică etc.

Studiile de piaţă efectuate au arătat că necesarul de cupru electrolitic pe piaţa internă este de ordinul zecilor de mii de tone anual. în acelaşi timp, în România există o importantă cantitate de deşeuri de cupru nevalorificată. Lipsa unui producător intern face ca necesarul de cupru electrolitic sa fie acoperit din surse externe. Apariţia unui producător intern de catozi de cupru electrolitic ar permite ca achiziţionarea acestora să se facă la un preţ mai mic, în condiţiile realizării acestora la aceeaşi calitate cu cea a catozilor de import.

Tehnologia de obţinere a cuprului electrolitic din deşeuri solide cu conţinut ridicat de cupru se bazează pe electroliza unor soluţii acide de sulfat de cupru, cu anozi solubili. Se lucrează în şarje (durata medie a unei şarje este de 12 zile, dintre care primele două zile sunt de pregătire a şarjei). Cantitatea de cupru electrolitic obţinută pe şarjă variază în funcţie de cerinţele pieţii şi se reglează prin modificarea numărului de electrozi din fiecare cuvă şi a numărului de cuve intrate în şarjă. Se obţin catozi din cupru electrolitic. Ca produs secundar, rezultă sulfatul de cupru (piatra vânătă), care este utilizat în multiple domenii (agricultură – viticultură, pomicultură, legumicultură etc., industria chimică, industria electrochimică – acoperiri galvanice etc., industria textilă şi a pielăriei etc.).

în ceea ce priveşte preţul, această tehnologie are două mari avantaje:

• materia primă (deşeuri solide cu conţinut ridicat de cupru) prezintă un raport conţinut de cupru/preţ superior materiei prime utilizate în tehnologiile clasice (minereu de cupru), ceea ce duce la scăderea costurilor cu materia primă
• prin folosirea coşurilor anodice de titan (care constituie totodată şi principalul element de originalitate al acestei tehnologii) se elimină etapa topirii prealabile a deşeurilor de cupru, etapă care presupunea un important consum de energie

B. Tehnologia de recuperare a ionilor de cupru din soluţii diluate

în cadrul acestei tehnologii, materia primă este reprezentată de soluţiile diluate care conţin ioni de cupru (de exemplu, apele de spălare de la procesul de galvanizare). Aceste deşeuri industriale nu pot fi deversate în mediul înconjurător înainte de prelucrarea lor prealabilă, în vederea îndepărtării ionilor respectivi.

Diluţia soluţiilor respective (care conţin sub 10 g/l ioni de cupru) generează două seturi de probleme: pe de o parte, extragerea ionilor este dificilă şi costisitoare (productivitatea fiind foarte scăzută), iar pe de altă parte, este necesar să se transporte o cantitate foarte mare de soluţie uzată, raportată la conţinutul în ioni metalici. Soluţia oferită la această problemă de către această tehnologie este reprezentată de instalaţia de purificare a soluţiilor, care este mobilă, putând fi astfel deplasată la sediul clientului, evitându-se astfel transportul unor cantităţi mari de soluţii uzate, potenţial periculoase. Soluţia diluată cu conţinut de ioni de cupru se circulă prin instalaţie, iar soluţia purificată rezultată se recirculă în procesul tehnologic al clientului. Durata prelucrării depinde de concentraţia şi compoziţia soluţiei respective.

Pulberea de cupru rezultată poate fi utilizată la sinterizarea diferitelor piese (benzi conductoare, lagăre etc.).
Prin aplicarea tehnologiei, se asigură managementul deşeurilor lichide diluate, cu conţinut de ioni de cupru, datorită metodei originale şi deosebit de ingenioase de purificare avansată a soluţiei diluate.

C. Tehnologia de recuperare a ionilor de argint din soluţii diluate

în acest caz, materia primă utilizată o reprezintă soluţiile diluate, cu conţinut de ioni de argint, cum ar fi, de exemplu, apele de spălare de la ateliere foto. La fel ca şi în cazul anterior, nici aceste deşeuri lichide nu pot fi deversate în mediul înconjurător înainte de prelucrarea lor prealabilă în vederea îndepărtării ionilor de argint. Diluţia soluţiilor respective (care conţin sub 10 g/l ioni de argint) generează probleme deosebite, extragerea ionilor fiind dificilă şi costisitoare (productivitatea este foarte scăzută şi soluţiile au compoziţie complexă).

Tehnologia se bazează pe electroliza soluţiei de denocivizat colectată de la clienţi, după o tratare prealabilă. Se folosesc metode electrochimice specifice pentru accelerarea electrolizei. După recuperarea avansată a ionilor de argint, ceilalţi ioni din soluţie se precipită şi se îndepărtează prin filtrare. Se lucrează în şarje (durata unei şarje depinde de concentraţia şi compoziţia soluţiei respective, dar în medie nu depăşeşte 8 ore). Soluţia purificată se deversează la canal.
Aplicarea tehnologiei asigură un management superior al deşeurilor lichide diluate, cu conţinut de ioni de argint, prin metoda originală de purificare avansată a soluţiei. Argintul metalic obţinut (în cantităţi mici) poate fi vândut ca atare.

D. Tehnologia de transformare a nămolurilor galvanice în deşeuri nepericuloase (categoria 19 03 05)

Potenţialul toxic ridicat al nămolurilor galvanice le face improprii deversării directe sau depozitării ca atare în mediul înconjurător iar compoziţia lor deosebit de complexă impune prelucrarea complicată, laborioasă şi costisitoare în vederea denocivizării. Astfel, nămolurile galvanice colectate de la clienţi, împreună cu cele rezultate de la cele 3 tehnologii prezentate anterior, se neutralizează (se aduc la pH neutru), apoi se înglobează (împreună cu alţi componenţi) în compoziţia unor dale din beton special.

Tehnologia de transformare a nămolurilor galvanice în deşeuri nepericuloase este originală, simplă şi ieftină şi presupune înglobarea nămolurilor galvanice în structuri stabile sub forma unor dale de beton special. Aceste dale se pot utiliza la stabilizarea şi fixarea haldelor de deşeuri sau steril, a gropilor de gunoi etc.

Concluzii

1. Tehnologiile prezentate reflectă rezultatele cercetării românesti, care au fost transferate unei asociaţii in participaţiune, formată din firme private care doresc să-şi dezvolte afacerile, prin utilizarea unor tehnologii care nu au impact negativ asupra mediului.
2. Tehnologiile transferate prezintă următoarele avantaje:

• realizarea unor raporturi preţ/calitate deosebit de avantajoase şi asigură o mare mobilitate a capacităţii de producţie (tehnologiile sunt modulare, astfel încât numărul de module puse în funcţie depinde de necesităţi)
• catozii de cupru electrolitic vor putea fi achiziţionaţi pe piaţa internă la un preţ mai mic faţă de cel solicitat de importatori
• recuperarea ionilor de cupru si argint din soluţiile diluate va avea ca efect, pe de o parte, denocivizarea apelor uzate şi, pe de altă parte, posibilitatea revalorificării unor materiale relativ scumpe
• managementul deşeurilor solide (nămoluri de galvanizare) va asigura valorificarea nămolurilor toxice rezultate în halele de galvanizare
• pe lângă rezolvarea problemei managementului deşeurilor lichide diluate, cu conţinut de ioni de metale grele (cupru şi argint), prin valorificarea produselor secundare rezultate (Cu şi Ag metalic), se poate acoperi o parte din costurile purificării deşeurilor lichide
• pe lângă rezolvarea problemei managementului nămolurilor galvanice, se obţin, ca produs secundar, dalele de beton special, care prin valorificare conduc la acoperirea unei părţi din costurile denocivizării.

Transferul tehnologiei de incalzire-uscare in camp fotonic cu separare de medii

în prezent, agenţii economici din domeniul construcţiilor de nave (şantiere navale), de maşini şi utilaje, precum şi cei din domeniul atelierelor auto, de tinichigerie/vopsitorie etc., utilizează aerul cald pentru uscarea suprafeţelor proaspăt vopsite.

Tehnologia de încălzire/uscare în câmp fotonic cu separare de medii se bazează pe focalizarea radiaţiei cu temperatura de culoare a filamentului unui bec cu halogen. Astfel, se pot încălzi/usca la temperaturi ridicate materiale/suprafeţe fără contact direct între elementul încălzitor şi obiectul de încălzit. Elementul încălzitor poate fi situat şi în afara incintei de lucru, fiind separat astfel de eventuala atmosferă reactivă/oxidantă a mediului de lucru. In funcţie de necesităţile clienţilor, tehnologia poate fi uşor adaptată şi pentru alte procese de uscare/încălzire (pregătirea diverselor suprafeţe în vederea unor procese tehnologice, uscare/încălzire în industria alimentară, la finisaje în construcţii etc.).

In scopul evaluării impactului pe care aplicarea tehnologiei îl va avea asupra mediului înconjurător, a fost întocmit un studiu de impact de mediu. Concluzia acestuia este că afectarea factorilor de mediu şi a sănătăţii populaţiei datorită amenajării atelierului pentru producerea generatoarelor de câmp fotonic, precum şi pentru aplicarea la scară industrială a tehnologiei de uscare a suprafeţelor în câmp fotonic este redusă, chiar neglijabilă. în consecinţă, efectele negative asupra mediului sunt minore, în timp ce efectele pozitive privind costurile 1. Åži în acest caz, tehnologia transferată reprezintă un rezultat al cercetării româneşti, iar agentul economic este format de o asociaţie în participaţiune, constituită din firme private care doresc să-şi dezvolte afacerile, utilizând o tehnologie fără impact negativ asupra mediului. reduse precum şi gama largă a posibilităţilor de utilizare a produsului şi a tehnologiei sunt mari. Ca rezultat, se propune acceptarea, chiar încurajarea promovării tehnologiei de uscare a suprafeţelor vopsite în câmp fotonic precum şi producerea echipamentului necesar, respectiv, generatorul de câmp fotonic. întreţinerea şi reparaţiile generatorului de câmp fotonic se realizează simplu şi cu costuri relativ reduse. Principala problemă care poate să apară în exploatarea generatorului o constituie deformarea oglinzilor (datorită temperaturii ridicate la care se lucrează, precum şi a variaţiilor mari de temperatură) şi pierderea luciului acestora, ceea ce duce la focalizarea imprecisă a câmpului fotonic şi implicit la creşterea consumului de energie. Dar, atât forma, cât şi luciul oglinzilor sunt relativ uşor de refăcut.

în funcţie de necesităţile agentului economic, tehnologia poate fi uşor adaptată şi pentru alte procese de uscare/încălzire (pregătirea diverselor suprafeţe în vederea unor procese tehnologice, uscare/încălzire în industria alimentară, în construcţii la finisaje etc.).

Concluzii

1. Si în acest caz, tehnologia transferată reprezintă un rezultat al cercetării româneşti, iar agentul economic este format de o asociaţie în participaţiune, constituită din firme private care doresc să-şi dezvolte afacerile, utilizând o tehnologie fără impact negativ asupra mediului.
2. Aplicarea tehnologiei de încălzire-uscare în câmp fotonic prezintă următoarele avantaje:

• generatorul de câmp fotonic poate fi realizat în funcţie de necesităţile clientului într-o gamă largă de dimensiuni şi configuraţii. Acest fapt este posibil deoarece la proiectarea produsului finit se porneşte de la unitatea de generare a câmpului fotonic, mai multe unităţi fiind dispuse după o anumită configuraţie; o unitate este alcătuită dintr-o lampă de halogen şi o oglindă plan-eliptică sau parabolică; numărul de unităţi depinde de suprafaţa obiectului de încălzit/ uscat, iar configuraţia (geometria) generatorului de câmp fotonic depinde de forma obiectului de încălzit/uscat
• încălzirea poate fi realizată pe un domeniu de temperatură cuprins între temperatura camerei şi cca. 1000 °C
• reglarea temperaturii este simplă şi facilă (prin controlul curentului care traversează lampa de halogen)
• nu există contact fizic între generatorul de câmp fotonic şi obiectul de încălzit
• generatorul de câmp fotonic nu are piese în mişcare
• în funcţie de suprafaţa de încălzit/uscat, sunt posibile două variante constructive; astfel, generatorul poate fi mobil (caz în care este deplasat de-a lungul piesei de uscat/încălzit – de exemplu, la uscarea rapidă a navelor maritime şi fluviale după vopsire) sau fix (caz în care piesele sunt deplasate pe o bandă transportoare – de exemplu, printr-un generator în formă de tunel)
• uscarea este rapidă, uniformă şi nu duce la modificarea proprietăţilor stratului acoperitor (cu condiţia respectării domeniului de temperatură indicat)
• randamentele de conversie a energiei electrice în energie termică şi de transfer a acesteia sunt net superioare, ceea ce conduce la un raport preţ-calitate deosebit de avantajos precum şi la costuri de operare semnificativ mai mici
• costuri de exploatare scăzute
• tehnologia utilizată este nepoluantă

Concluzii

întreprinderile micro, mici şi mijlocii (IMM) joaca un rol esenţial în economia europeană, reprezentând principala sursă de abilităţi antreprenoriale, inovare şi creare de locuri de muncă. Datorită imperfecţiunilor pieţei, acestea au întâmpinat multiple dificultăţi în obţinerea de capital sau credite, precum şi piedici în accesarea de noi tehnologii sau inovare.

Dacă s-ar menţine dotarea tehnologică actuală din majoritatea IMM-urilor, riscul acestora de a deveni foarte curând necompetitive este iminent. O soluţie o oferă entităţile de transfer tehnologic care, prin natura activităţii lor, permit accesul IMM-urilor atât la rezultatele cercetării, precum şi la surse de finanţare pentru implementarea noilor tehnologii/inovaţii.

Beneficiile care rezultă din conlucrarea IMM-urilor cu centrele de cercetare prin intermediul entităţilor de transfer tehnologic sunt foarte mari. Efectele concrete sunt observabile în rezultatele economice înregistrate de IMM-uri, în poziţia pe care acestea reuşesc să o impună sau să o menţină pe piaţă (cota de piaţă deţinută, calitatea produselor/serviciilor), în efectele pozitive generate în lanţ la nivelul economiei naţionale (creşterea nivelului de trai al populaţiei, creşterea exporturilor).

îndrăznim să concluzionăm că inovaţia si transferul tehnologic contribuie incontestabil la creşterea competitivităţii IMM-urilor care le implementează în sistemul lor de funcţionare.

Bibliografie

1. Strategia Naţională în domeniul proprietăţii intelectuale (2003-2007)
2. Săvescu, D., Oportunităţi ale transferului tehnologic oferite de incubatoarele de afaceri, Seminarul Naţional de Mecanisme 2008
3. Nicolescu, O., Verboncu, I., Management, Ed. Economica, Bucureşti, 1997
4. Strategia naţională de susţinere şi promovare a IMM-urilor pentru orizontul 2004-2008
5. HG nr. 406/2003
6. www.mimmc.ro/animmc/legislatie_imm

Constrângerile legate de perspectiva tot mai apropiată a epuizării combustibililor fosili la nivel global precum şi considerentele ecologice au impus căutarea unor surse noi de combustibili nepoluanţi şi regenerabili. Read more