Butanol jako motorové palivo

Josef Laurin

V České republice jsou využívány dva způsoby částečných náhrad automobilových benzinů etanolem. Již několik let se etanol přidává v malém množství, nejvýše 5 %, do benzinů. Druhý způsob částečné náhrady benzinu etanolem se uskutečňuje používáním etanolového paliva označovaného E85, což je směs obsahující 85 % etanolu a 15 % benzinu. Takové palivo lze použít k pohonu vozidel označovaných FFV (Flexi Fuel Vehicles), která jsou pro provoz na směsi etanolu s benzinem přizpůsobena. V současné době je v České republice v provozu přibližně 2000 FFV a palivo E85 nabízí zhruba 180 čerpacích stanic. Dalším alkoholem, který by mohl připadat v úvahu jako motorové palivo nebo složka paliv pro zážehové motory, je butanol. V současné době je butanol používán hlavně jako průmyslové ředidlo a v České republice se nevyrábí z biomasy, ale hydratací butanu.

Butanol je čtvrtý v řadě základních alkoholů. Jeho molekula obsahuje čtyři atomy uhlíku. Důležité vlastnosti butanolu, etanolu a benzinu BA 95 jsou uvedeny v tabulce.

Při úvahách o možnostech případné částečné náhrady benzinu butanolem je nutné vzít v úvahu hlavně ty vlastnosti butanolu, které jsou od vlastností benzinu výrazněji odlišné.

Butanol má v porovnání s benzinem nízkou výhřevnost, vysokou viskozitu, nízký tlak par a vyšší výparné teplo. Oktanové číslo (OČVM) samotného butanolu je přibližně 95. Z hlediska průběhu spalování v motoru je výhodné určité množství kyslíku, který butanol obsahuje, ale jeho přítomnost snižuje výhřevnost paliva. Butanol může způsobit korozi některých součástí, zejména palivového příslušenství motoru. Tuto nepříznivou vlastnost je možné zmírnit přidáním inhibitoru koroze, který ale nezabrání agresivitě butanolu vůči některým plastům a pryži. Z ekologického hlediska je butanol dobře biologicky odbouratelný a při jeho úniku není ohrožena půda ani voda.

V porovnání s etanolem má butanol vyšší výhřevnost, vyšší bod varu, nižší výparné teplo a nižší oktanové číslo. Na rozdíl od etanolu butanol prakticky nepohlcuje vodu, takže nevzniká separovaná fáze vody s butanolem.

Benzinové motory mohou spalovat směsi benzinu s butanolem vytvořené v jakémkoliv poměru obou složek. V důsledku nižší výhřevnosti butanolu je spotřeba směsi benzinu s butanolem v motorech vyšší než spotřeba benzinu. V případě, že by směs měla vyhovovat podmínkám ČSN EN 228 "Motorová paliva - Bezolovnaté automobilové benziny - Technické požadavky a metody zkoušení", která připouští obsah kyslíku v benzinu max. do 2,7 %, bylo by možné do benzinu přimíchat až 11, 7 % butanolu. V případě přimíchávání etanolu je to pouze 5 %. Pro palivové směsi s vysokým podílem butanolu a nízkým podílem benzinu jsou potřebné technické změny původního benzinového palivového systému vozidla méně rozsáhlé než v případě směsí s vysokým obsahem etanolu.

Pokud se jedná o porovnání množství škodlivých výfukových emisí oxidu uhelnatého, uhlovodíků a oxidů dusíku při provozu motoru na benzin a při provozu na směsi benzinu s butanolem, jsou výsledky zkoušek provedených na různých motorech a publikované jednotlivými autory odlišné. Přesto ukazují, že přimíchání 11,7 % butanolu do benzinu výsledky emisních testů výrazněji neovlivní.

Butanol se může vyrábět kvasným procesem z obilí, kukuřice, brambor, cukrové řepy nebo z cukrové třtiny působením mikroorganismu Clostridium acetobutylicum, což je již sto let starý postup označovaný jako ABE, při kterém se získá směs obsahující vedle butanolu též etanol a aceton, z níž se destilací oddělí zpravidla přibližně 16 %, výjimečně 25 % butanolu. Novější postup využívá působení mikroorganismů Clostridium tyrobutylicum a např. z jedné tuny kukuřice umožní získat až 80 litrů butanolu nebo pouze 30 litrů etanolu. V České republice by jako surovina pro výrobu butanolu připadala v úvahu hlavně cukrová řepa nebo kukuřice. Nejnovější postupy umožňují získat butanol i z celulózy. Zefektivněním výroby butanolu se zabývá řada zahraničních firem. Na vývoji nových technologií výroby butanolu z biomasy spolupracují např. velké obchodní společnosti BP, DuPont a Fagen.

Lze konstatovat, že paliva rostlinného původu etanol i butanol je účelné přidávat do benzinů. Při dodržení požadavku ČSN EN 228 na maximální přípustný obsah kyslíku v benzinech lze přidávat butanol do benzinů v objemovém množství dvakrát vyšším než etanol. Jak bylo výše uvedeno, má butanol v porovnání s etanolem lepší palivářské vlastnosti - vyšší výhřevnost, nižší tlak par, nižší výparné teplo a nepůsobí problémy s vodou v palivu. Obě paliva je možno vyrábět ze stejných rostlinných surovin, ale výroba butanolu je nákladnější. Zda se butanol v budoucnosti uplatní jako složka motorových paliv v České republice, nelze v současné době odhadnout.

Zdroj: Časopis Alternativní energie - www.alen.cz