Biopaliva první generace aneb co všechno můžeme již dnes nalévat do nádrží aut

Všechny biopaliva mají společný původ a tím je biomasa. Pro naše potřeby můžeme jako biomasu označit veškerou organickou hmotu vzniklou především fotosyntézou, tedy rostliny. Do biomasy spadá také živočišná a mikrobní biomasa, které však zatím nejsou pro přípravu biopaliv tolik důležité.

Dobrou vlastností rostlinné biomasy je její obnovitelnost. Teoretickou výhodou biopaliv je jejich uhlíková neutrálnost. Spalováním paliv vzniká CO2, který rostliny znovu „zabudují“ do biomasy, takže teoreticky by neměl vznikat přebytečný skleníkový plyn CO2.

Biopaliva zahrnují mnoho chemických látek nebo směsí, z nichž se některé jako paliva již využívají, jiné na své praktické využití stále čekají a další se jej asi nikdy nedočkají. Pravděpodobně nejčastěji zmiňovanými palivy jsou  bionafta, bioetanol (případně jiné alkoholy) a bioplyn. Tyto paliva tvoří takzvanou první generaci biopaliv a řada z nich už našla své uplatnění v praxi.

BIONAFTA 

Bionafta je v Evropě nejrozšířenější biopalivo. Jedná se o upravený rostlinný olej, který se v palivovém průmyslu používá již dlouho. Chemický proces, který přemění rostlinný olej na bionaftu, se nazývá transesterifikace. Nebudeme zabíhat do technologických podrobností chemické výroby bionafty, postačí nám informace, že pro výrobu bionafty se nejčastěji používá řepkový olej a jako alkohol metanol (nejkratší alkohol CH3OH). Potom se produkt označuje zkratkou RME (Repeseed Methyl Ester).

Bionafta je na rozdíl od nafty vyrobené z ropy netoxická a v přírodě se snadno rozkládá (biodegraduje). Také při spalování bionafty vzniká o 60% méně CO2  než při spalování klasické nafty. Další výhodou bionafty je její vyšší mastnost. Díky tomu se snižuje opotřebení motoru a prodlužuje se životnost vstřikovacích jednotek motoru.

Bionaftu je možno používat čistou nebo ji míchat s naftou vyrobenou z ropy v libovolném poměru, ovšem v některých případech může při vysokém poměru bionafty dojít k poškození kaučukových materiálů a polyuretanových pěn. Více informací o bionaftě  (včetně seznamu aut, které ji mohou používat jako palivo, seznamu pump, kde ji lze načerpat a dalších užitečných informací) je možno najít na adrese www.biodiesel.cz , další zajímavou stránkou pojednávající o bionaftě lze nalézt zde.

BIOETHANOL
 
Diky kvasinkám umíme proměnit v ethanol všechny rostlinné produkty obsahující cukry. Pokud rostlina obsahuje cukry ve formě škrobů nebo jiných polysacharidů je nejprve třeba tyto „dlouhé cukry“ pomocí enzymů nebo jiné technologie „nasekat“ na kratší úseky, se kterými si už kvasinky poradí.

Poté co kvasinky vykonají svou práci, se ethanol oddestiluje a je možno používat jej jako palivo. Bioethanol je možno používat čistý a nebo jej míchat s minerálními palivy a to obvykle v koncentraci 5 – 10%. Po přídavku ethanolu roste oktanové číslo benzínu a také se snižuje množství emisí CO2.

Nejširší uplatnění našel bioethanol připravený z cukrové třtiny v Brazílii. V 80. letech zde na byly zhruba dvě třetiny automobilů vybaveny speciální úpravou motoru, která jim umožňovala jezdit na čistý alkohol. Dnes se již nové automobily takto neupravují, zato veškerý automobilový benzín v Brazílii obsahuje 26% třtinového alkoholu, což je koncentrace se kterou mohou pracovat běžné spalovací motory.

Bioethanol vyrobený z kukuřice se používá jako aditivum do většiny automobilových benzínů v USA. Obsah alkoholu v USA je většinou 10%. Od září by se měl biotehanol přimíchávat do benzínu i u nás. Nejprve v množství 2 %, od ledna 2009 má podíl biopaliv vzrůst na 4,5 % a o rok později až na 5,75 %. Stejné koncentrace by měli platit při přidávání bionafty do nafty z ropy.

BIOPLYN

Toto palivo se svými vlastnostmi poněkud odlišuje od předcházejících dvou, jedná se však o jedno z nejdůležitějších biopaliv.. Za běžných podmínek se jedná o směs plynů, která má následující složení: 

Metan CH4	40-75 %
Oxid uhličitý CO2	25-55 %
Voda H2O	0-10 %
Dusík N2	0-10 %
Kyslík O2	0-2 %
Vodík H2	0-1 %
Čpavek NH3	0-1 %
Sulfan H2S	0-1 %

Bioplyn vzniká při řadě mikrobiálních procesů, které probíhají bez přítomnosti kyslíku (tedy anaerobně) například na skládkách (poté se nazývá skládkový plyn). Z hlediska využitelnosti bioplynu jako biopaliv je důležitá produkce bioplynu především v bioplynových stanicích a anaerobních čistírnách odpadních vod.

V obou případech jde o likvidaci biologického odpadu pomocí konsorcia bakterií a bioplyn je jedním z produktů. Při výrobě bioplynu v bioplynových stanicích je zpracováván tuhý biologický odpad a produktem je hnojivo a bioplyn. Při anaerobním čištění odpadních vod dochází ke snižování organického znečištění vody za vzniku bioplynu. Takto vzniklý bioplyn se nejčastěji využívá k výrobě elektrické energie. Využití bioplynu jako motorového paliva není zatím rozšířeno.

NĚJAKÉ NEVÝHODY?

Výhodou biopaliv je snížená závislost na ropě. Avšak využívání biopaliv mělo za následek nejrychlejší zdražení potravin za posledních 30 let.  Proč se tak děje? Zemědělci pěstující energetické plodiny (tedy plodiny určené k výrobě biopaliv – řepku, obilí atd.) dostávají dotace od EU ( 45 EUR na hektar) a zároveň mají jistý odběr svého produktu. Výhodnost pěstování zemědělských plodin pro výrobu potravin klesá. Dochází tedy k navyšování cen potravin. Některé studie naznačují, že aby byl v celé EU splněn limit náhrady 5,75 % benzinu bioethanolem, padlo by na produkci obilí k výrobě bioethanolu 25 % orné půdy.

EU musí počítat s navyšováním cen potravin, v souvislosti s přidáváním bioethanolu do benzínu. Očekává se nárůst cen obilí mezi 5-20 %. K naplnění nádrže auta čistým bioethanolem je potřeba tolik obilí, kolik jídla spotřebuje člověk za rok. Nabízí se tedy otázka, jestli máme v době, kdy velká část světa trpí hladem, krmit lidi nebo automobily.

Také s ekologickou šetrností biopaliv to není tak jednoznačné. Fosilní paliva jsou využívány v každé fázi výroby biopaliv, což zvyšuje produkci CO2 nad úroveň uhlíkaté neutrálnosti tak, že se v případě nasazení čistého bioethanolu sníží emise CO2 jen o 13 % v porovnání s benzínem. Konečná energetická bilance je pak taková, že k vyprodukování paliva je potřeba přibližně o 30 % více energie než získáme jeho spálením. V Brazílii i jiných tropických zemích dochází v souvislosti s pěstováním cukrové třtiny a jiných energetických plodin pro výrobu biopaliv ke kácení deštného pralesa.

To co mělo být původně šetrné k přírodě se zvrhává v její devastaci, která sebou nese řadu negativních ekonomických aspektů. Po odečtení dotací a daňových výhod jsou biopaliva obvykle ztrátová. Je tedy zapotřebí tento trend obrátit a učinit biopaliva rentabilními i bez systému dotací. K tomu je ovšem zapotřebí technologický rozvoj stávajících technologií a vývoj nových technologií.

Autor: Stanislav Obruča

Zdroj: http://www.inovace.cz