» Η δυνατότητα παραγωγής καυσίμων οχημάτων και ηλεκτρικής ενέργειας
Πρόσφατα ιδρύθηκε στη Κρήτη ένας νέος μη κερδοσκοπικός φορέας με σκοπό την προστασία και την ανάδειξη της χαρουπιάς με τίτλο “Κοινότητα καλλιέργειας και πολιτιστικής αξιοποίησης της χαρουπιάς στη Κρήτη – Το χαρούπι της Κρήτης”. Η χαρουπιά αποτελεί ενδημικό δένδρο στη λεκάνη της Μεσογείου, το οποίο ευδοκιμούσε περισσότερο στο παρελθόν σε σχέση με σήμερα σε όλες τις χώρες όπως και στην Κρήτη. Ο καρπός του δένδρου αποτελεί την πηγή μιας σειράς χρήσιμων και ωφέλιμων προϊόντων, ενώ δυστυχώς από το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα το ενδιαφέρον για το δένδρο αυτό και τους καρπούς του μειώθηκε σημαντικά. Σήμερα όμως, την εποχή της αειφόρου ανάπτυξης και της κλιματικής αλλαγής, το ενδιαφέρον για το δένδρο αυτό έχει αναζωπυρωθεί ξανά, καθώς αναγνωρίζεται η συμβολή του στη περιβαλλοντική αειφορία και ισορροπία της ευρύτερης περιοχής της Μεσογείου. Σκοπός του σύντομου κειμένου που ακολουθεί είναι η παρουσίαση ενός προγράμματος που υλοποιήθηκε πριν από κάποια χρόνια στην Κρήτη με τη συγχρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης και αφορούσε τη διερεύνηση της δυνατότητας παραγωγής καυσίμων οχημάτων από το χαρούπι.
1. Η δυνατότητα παραγωγής βιολογικών καυσίμων από το χαρούπι
Εκτός από τα πετρελαϊκά καύσιμα που χρησιμοποιούνται στις επίγειες, θαλάσσιες και αεροπορικές μεταφορές η χρήση των βιολογικών καυσίμων (τα οποία παράγονται από γεωργικές πρώτες ύλες και όχι από το πετρέλαιο) αυξάνεται σταθερά. Για την παραγωγή υγρών βιολογικών καυσίμων, υποκατάστατων της βενζίνης και του πετρελαίου κίνησης, χρησιμοποιούνται σήμερα:
1. Γεωργικές πρώτες ύλες πλούσιες σε άμυλο και σε σάκχαρα όπως σιτηρά, τεύτλα, σακχαροκάλαμο κ.α. (για την παραγωγή οινοπνεύματος/αιθανόλης υποκατάστατου της βενζίνης), και
2. Γεωργικές πρώτες ύλες πλούσιες σε έλαια όπως βαμβακέλαιο, κραμβέλαιο, κ.α. (για την παραγωγή πετρελαίου κίνησης)
Δεδομένου ότι τα βιολογικά καύσιμα παράγονται από ανανεώσιμους πόρους-γεωργικές ύλες (και όχι από ορυκτά καύσιμα) η χρήση τους θεωρείται ότι δεν συμβάλλει στην αύξηση της συγκέντρωσης CO2 στην ατμόσφαιρα και δεν επιτείνει την κλιματική αλλαγή (όπως συμβαίνει με τη χρήση ορυκτών καυσίμων).
2. Το έργο αξιοποίησης του χαρουπιού που υλοποιήθηκε στην Κρήτη
Τη περίοδο 2001-2002 (24 μήνες) στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράμματος ALTENER υλοποιήθηκε στα Χανιά ένα ερευνητικό έργο (με τη συγχρηματοδότηση της Ε.Ε.) με τίτλο “Μελέτη αξιοποίησης του χαρουπιού για τη παραγωγή βιολογικής αιθανόλης”. Σκοπός του έργου αυτού ήταν η διερεύνηση της δυνατότητας παραγωγής οινοπνεύματος από το χαρούπι, το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σαν καύσιμο οχημάτων υποκατάστατο της βενζίνης κίνησης. Το έργο υλοποιήθηκε στο ΜΑΙΧ το οποίο ήταν και ο συντονιστής του έργου, ενώ συμμετείχαν επίσης και το ΤΕΙ Κρήτης, το Ενεργειακό γραφείο της περιφέρειας Κρήτης και το Εθνικό ίδρυμα Γεωργικών Ερευνών της Γαλλίας (INRA). Για την πραγματοποίηση των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε χαρούπι το οποίο παραγόταν στο μοναδικό στον Νομό χαρουπόμυλο, που λειτουργούσε γνωστός επιχειρηματίας των Χανίων στον Φρέ Αποκορώνου.
3. Η τεχνολογία παραγωγής οινοπνεύματος/αιθανόλης από το χαρούπι
Η τεχνολογία παραγωγής οινοπνεύματος από το χαρούπι, το οποίο μπορεί να αντικαταστήσει τη βενζίνη σαν καύσιμο σε οχήματα περιλαμβάνει τα εξής στάδια.
Α) Θραύση, άλεση και διαχωρισμό του χαρουπιού σε ψύχα και σπόρους,
Β) Εκχύλιση των σακχάρων της ψύχας του καρπού με ζεστό νερό για τη δημιουργία ενός σακχαρούχου διαλύματος,
Γ) Ζύμωση του σακχαρούχου διαλύματος με τους γνωστούς (από την παραγωγή του κρασιού) ζυμομύκητες Saccharomyces Cerevisiae για τη μετατροπή των σακχάρων σε οινόπνευμα,
Δ) Διαχωρισμό του παραγόμενου οινοπνεύματος από το υδατικό διάλυμα (με απόσταξη) για την παραγωγή σχεδόν καθαρού οινοπνεύματος, και
Ε) Απομάκρυνση των υπολειμμάτων του νερού που έχουν παραμείνει, ούτως ώστε να προκύψει σχεδόν καθαρό οινόπνευμα για να χρησιμοποιηθεί στις μηχανές εσωτερικής καύσεως σαν υποκατάστατο της βενζίνης.
Η παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα οινοπνεύματος από το χαρούπι (με ανταγωνιστικό κόστος) απαιτεί την ύπαρξη μεγάλων ποσοτήτων πρώτης ύλης-χαρουπιού και μεγάλων βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Οι παραγόμενες σήμερα ποσότητες χαρουπιού στη Κρήτη (οι οποίες χρόνο με τον χρόνο μειώνονται) δεν επαρκούν για την αποτελεσματική λειτουργία ενός τέτοιου εργοστασίου στο νησί.
4. Η τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το χαρούπι
Η παραγόμενη αιθανόλη από το χαρούπι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι κυψέλες καυσίμου (fuel cells) είναι συσκευές, οι οποίες μετατρέπουν τη χημική ενέργεια ενός καυσίμου, όπως του οινοπνεύματος, απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια με ηλεκτροχημικές διεργασίες χωρίς καύση. Υπάρχουν διάφοροι τύποι κυψελών καυσίμου, όπως οι κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων, οι κυψέλες φωσφορικού οξέος, οι κυψέλες τηγμένου ανθρακικού άλατος, οι αλκαλικές κυψέλες κ.α. Σαν καύσιμο χρησιμοποιούν το υδρογόνο (Η2) ή κάποιες χημικές ενώσεις που το περιέχουν, όπως π.χ. το φυσικό αέριο (CH4), τη μεθανόλη (CH3OH) κ.α. Το οινόπνευμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μια αλκαλική κυψέλη καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, όμως αυτή η τεχνολογία δεν εφαρμόζεται σήμερα εμπορικά. Η τεχνολογία των κυψελών καυσίμου εξελίσσεται συνεχώς και το κόστος τους μειώνεται σταδιακά, ενώ τα τελευταία χρόνια έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
5. Η οικονομική βιωσιμότητα των προαναφερθέντων τεχνολογιών
Σήμερα η τεχνολογία παραγωγής βιολογικής αιθανόλης/οινοπνεύματος από γεωργικές πρώτες ύλες είναι εμπορικά αξιοποιήσιμη σε μεγάλη κλίμακα. Και αυτό γιατί ο διαχωρισμός του οινοπνεύματος από το υδατικό διάλυμα με απόσταξη γίνεται σε εγκαταστάσεις μεγάλου μεγέθους. Επομένως, η δημιουργία και η λειτουργία μιας μονάδας αξιοποίησης της ψύχας του χαρουπιού για παραγωγή καυσίμων οχημάτων με λογικό κόστος απαιτεί την ύπαρξη μεγάλων ποσοτήτων χαρουπιού, οι οποίες σήμερα δεν είναι διαθέσιμες στην Κρήτη. Η τεχνολογία επίσης των αλκαλικών κυψελών καυσίμου με χρήση οινοπνεύματος για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν χρησιμοποιείται εμπορικά σήμερα. Ίσως όμως στο μέλλον, νέες τεχνολογικές καινοτομίες στα πλαίσια της τέταρτης βιομηχανικής επανάστασης επιτρέψουν τη εμπορική αξιοποίηση των εξωτικών αυτών τεχνολογιών και τη χρήση του χαρουπιού για την παραγωγή καυσίμων οχημάτων και ηλεκτρικής ενέργειας.
6. Προϊόντα που μπορούν να παραχθούν από το χαρούπι
Τα προιόντα που μπορούν να παραχθούν από το χαρούπι περιλαμβάνουν :
1. Χαρουπόμελο,
2. Σκόνη χαρουπιού υποκατάστατο του κακάο,
3. Σοκολάτα χαρουπιού,
4. Βούτυρο χαρουπιού,
5. Προιόντα με επικάλυψη σοκολάτας χαρουπιού (ξηρά φρούτα, ξηροί καρποί κ.α.),
6. Αλεύρι χαρουπιού (χωρίς γλουτένη),
7. Τσάι και χυμοί χαρουπιού (Το γνωστό στους παλιούς δροσιστικό ποτό του καλοκαιριού – χαρουπία),
8. Μπισκότα χαρουπιού,
9. Κουλούρια και παξιμάδια χαρουπιού,
10. Μακαρόνια χαρουπιού,
11. Υποκατάστατο καφέ,
12. Πραλίνα χαρουπιού,
13.Λικέρ χαρουπιού,
14. Σαπούνι και ενυδατική κρέμα- καλλυντικά χαρουπιού,
15. Ζωοτροφές,
16. Καύσιμα οχημάτων, οινόπνευμα υποκατάστατο της βενζίνης κίνησης, και
17. Ηλεκτρική ενέργεια.
7. Χαρακτηριστικά της χαρουπιάς
Το δένδρο της χαρουπιάς
1. Μπορεί να παράγει καρπό μέχρι τα 80-100 χρόνια,
2. Αντέχει στην ξηρασία, ενώ μπορεί να φθάσει σε ύψος 13 μέτρων,
3. Η μέση παραγωγή χαρουπιών ανά δένδρο είναι 20 κιλά, η οποία όμως μπορεί να φθάσει και τα 70 κιλά,
4. Ο καρπός του δένδρου αποτελείται από ψύχα/σάρκα (90%) και σπόρους (10%),
5. Οι πρώτοι καρποί μπορούν να συλλεχθούν από το δένδρο 5-7 χρόνια μετά τη φύτευση τους.
8. Τα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα της χαρουπιάς στην περιοχή της λεκάνης της Μεσογείου
Το οικοσύστημα της Μεσογείου αντιμετωπίζει σήμερα πολλά προβλήματα που περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων την έλλειψη επαρκών υδάτινων πόρων, την αύξηση των πυρκαγιών, τη μείωση των δασικών εκτάσεων και της βιοποικιλότητας, καθώς και την αύξηση των ερημοποιούμενων εδαφών. Το δένδρο της χαρουπιάς μπορεί να συμβάλλει στην άμβλυνση των σοβαρών αυτών περιβαλλοντικών προβλημάτων της Μεσογείου καθώς:
1. Το δένδρο είναι ανθεκτικό στην ξηρασία. Ενδείκνυται η ανάπτυξη του καθώς οι υδάτινοι πόροι στη περιοχή δεν θα είναι μελλοντικά επαρκείς λόγω κλιματικής αλλαγής,
2. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναδάσωση υποβαθμισμένων και περιθωριακών εδαφών, τα οποία είναι αποτέλεσμα της διαδικασίας ερημοποίησης της περιοχής. Η φύτευση τέτοιων εδαφών με χαρουπιές μπορεί να επιβραδύνει/σταματήσει/αναστρέψει τη διαδικασία της ερημοποίησης τους,
3. Η χαρουπιά είναι ανθεκτική στη φωτιά, και
4. Προστατεύει τη χλωρίδα και διαφυλάττει τη βιοποικιλότητα στις περιοχές που βρίσκεται.
9. Η προώθηση της καλλιέργειας της χαρουπιάς στην Κύπρο
Η Κύπρος έχει πρόσφατα αρχίσει την υλοποίηση ενός έργου για την παραγωγή και τη μεταποίηση του χαρουπιού, το οποίο αποτελεί το “Μαύρο Χρυσό της Κύπρου”. Το έργο αυτό υλοποιείται από :
1. Το Πανεπιστήμιο Κύπρου,
2. Το Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών της, και
3. Το Γενικό Χημείο του Κράτους.
Το έργο αυτό στοχεύει να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα της Κύπρου στην καλλιέργεια της χαρουπιάς (η οποία μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του ’50 αποτελούσε τη κύρια γεωργική δραστηριότητα στο νησί και την πηγή σημαντικών εισοδημάτων) με την επιστημονική γνώση στην παραγωγή και τη μεταποίηση του χαρουπιού, καθώς και τη χρήση του στην παραγωγή νέων-καινοτομικών προϊόντων. Στα πλαίσια αυτά δημιουργείται ένα δάσος βιολογικής καλλιέργειας της χαρουπιάς με τη φύτευση 40.000 δένδρων για
Α) Την παραγωγή και τη μεταποίηση του χαρουπιού, και
Β) Τη διεξαγωγή έρευνας για την παραγωγή νέων προϊόντων.
Εκτιμάται ότι το έργο αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα τη σύναψη συνεργασιών με διεθνείς και τοπικές εταιρείες για την παραγωγή συμβατικών και νέων προϊόντων από τον καρπό του δένδρου αυτού.
10. Συμπεράσματα
Η χαρουπιά αποτελεί ένα ενδημικό δένδρο της λεκάνης της Μεσογείου και της Κρήτης, το οποίο στο παρελθόν χρησιμοποιείτο περισσότερο απ’ ότι σήμερα, ενώ ο καρπός του μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πληθώρας προϊόντων. Στο παρελθόν στην Κρήτη διερευνήθηκε η δυνατότητα παραγωγής (βιολογικών) καυσίμων οχημάτων από την ψύχα του χαρουπιού. Το ενδιαφέρον για την καλλιέργεια της χαρουπιάς είναι σήμερα έντονο, καθώς αναγνωρίζεται πλέον ο ανεκτίμητος ρόλος της στη προστασία των ευαίσθητων και ευάλωτων οικοσυστημάτων της Μεσογείου και η χρησιμότητα της στην αντιμετώπιση των σύγχρονων περιβαλλοντικών προβλημάτων, ενώ μπορεί να προσφέρει ένα διόλου ευκαταφρόνητο οικονομικό εισόδημα στους παραγωγούς. Προσπάθειες για την καλλιέργεια της χαρουπιάς σε μεγάλες εκτάσεις σε συνδυασμό με προσπάθειες παραγωγής νέων/καινοτομικών προϊόντων από τον καρπό της βρίσκονται σε εξέλιξη στην Κύπρο, τα αποτελέσματα των οποίων θα είναι σύντομα ευρύτερα γνωστά.
Περισσότερα στοιχεία για τη δυνατότητα παραγωγής καυσίμων οχημάτων και ηλεκτρικής ενέργειας από το χαρούπι είναι διαθέσιμα α) στο άρθρο του γράφοντος με τίτλο “ Efforts for the production of liquid biofuels in Crete: Bioethanol and biodiesel”, το οποίο δημοσιεύθηκε στο “ Options Mediterraneennes, serie A – N. 48, 2002, σελ. 151-157, καθώς και β) στο άρθρο “Possibilities of upgrading solid underutilized lingo-cellulosic feedstock (carob pods) to liquid biofuel: Bioethanol production and electricity generation in fuel cells – A critical appraisal of the required processes“, το οποίο δημοσιεύθηκε στο διεθνές Αγγλόφωνο επιστημονικό περιοδικό “Studies in Engineering and Technology” τεύχος 4(1), 2017, σελ. 25-34 και υπογράφεται από τους Γιάννη Βουρδουμπά και Βίκυ Σκουλού.
