Lidé se stále častěji ptají: „Co je to bionafta? Povídají si o tom u večeře. V politice je to vidět. Je všude. Ropa řídí příliš mnoho aspektů našeho života. Když ceny prudce rostou, zájem o alternativy stoupá. Každý chce spadnout z běžícího pásu fosilních paliv. Elektromobilům se dostává uznání, které si zaslouží. Vodíkové palivové články přinášejí spoustu vzrušení. Biopaliva jsou ale stále ve hře.
Tato paliva nepocházejí z podzemí. Získávají se z biologických zdrojů. Odpadní rostlinný olej. Sója. Živočišné tuky. Ingredience se mohou lišit. Proces je chemický. Výsledkem je čistší spalování.
Musíme upustit od marketingových triků. Podívejme se na vědu. Jak přesně to funguje v nádrži?
Bionafta je obnovitelná, netoxická alternativa k ropné naftě, která se vyrábí chemickými reakcemi s rostlinnými oleji nebo živočišnými tuky.
Bionafta není žádná magie. Tohle je chemie. Běžná motorová nafta se vyrábí ze surové ropy. Bionafta se vyrábí z obnovitelných zdrojů. Rostliny a zvířata tyto zdroje doplňují. Cykly zemědělství. Řetězce zpracování odpadů. Je to začarovaný kruh.
Samotné palivo je bezpečné. Je netoxický. Neotráví půdu jako některé ropné skvrny. Bezpečnost ale není jedinou výhodou. Na výkonu záleží.
Moderní dieselové motory fungují dobře na bionaftu. Chcete-li motor používat, nemusíte jej rozebírat. Úpravy jsou minimální. Často nejsou vůbec vyžadovány.
Směsi jsou normou. Existuje čistá bionafta. Jmenuje se B100. Ale většina lidí používá směsi. Systém je označen písmenem “B” následovaným číslem. Toto číslo udává procento biopaliva.
B20 je standard. Je to 20 % bionafta a 80 % ropná nafta. Je široce dostupný. Funguje ve většině nákladních automobilů. Nevyžaduje nové plnicí trysky.
B100 je čisté palivo. Je to mocné. Je to čisté. Ale je to méně časté. Skladování se stává obtížným. Jsou problémy se studenými starty. Pro nadšence je to však „svatý grál“ biopaliv.
Proč se nezastavit na 20 %? Proč nepřepnout na čisté palivo?
Odpověď spočívá v infrastruktuře. Směsi vyplňují mezeru. Umožňují používat čistší paliva, aniž by bylo nutné restrukturalizovat celý dodavatelský řetězec. Umožňují motorům běžet hladce, zatímco my řešíme zbytek problémů.
Bionafta není jen okrajový zájem. Toto je praktický krok. Způsob, jak snížit závislost na nestálých ropných trzích. Způsob, jak spálit to, co skutečně vyrostlo.
Ale je to lepší? Nebo jen jinak?
Dále se podrobně podíváme na technické specifikace. Čísla nelžou.
Bionafta není jen vágní obecný pojem. Existuje jasná technická definice uznaná organizací ASTM International. Jedná se o stejnou organizaci dříve známou jako Americká společnost pro testování a materiály. Je to ona, kdo určuje průmyslové standardy. National Biodiesel Board (NBB) jasně cituje tuto definici.
Bionafta je palivo skládající se z monoalkylesterů mastných kyselin s dlouhým uhlíkovým řetězcem. Získávají se z rostlinných olejů nebo živočišných tuků. Označeno jako B100. Musí splňovat požadavky ASTM D 6751.
Zní to složitě. Toto je technický žargon. Ale je vám známější, než se zdá. S těmito mastnými kyselinami se setkáváte každý den. Podíváme se na ně v další části.
Tuky a bionafta
Přitažlivost bionafty spočívá v flexibilitě jejích zdrojů. Vhodné jsou sice živočišné tuky, ale v surovinové základně dominují rostlinné oleje. Pravděpodobně pár takových máte právě teď ve své kuchyni. Sojový, řepkový, řepkový, palmový, bavlníkový, slunečnicový a arašídový olej jsou všechny vhodné kandidáty pro zpracování. I použitý kuchyňský olej z místních restaurací lze znovu použít.
Společným faktorem všech těchto zdrojů je tuk. Konkrétněji obsahují triacylglyceridy (také známé jako triglyceridy). Tyto molekuly se skládají z atomů uhlíku, vodíku a kyslíku uspořádaných do specifického strukturního vzoru. Nejsou omezeny na kuchyňský olej. Obsahuje je i máslo a sádlo. Pokud jste si někdy nechali udělat lipidový profil u svého lékaře, viděli jste své hladiny triglyceridů v laboratorní zprávě.
Pro vizualizaci molekulární struktury si představte velké písmeno “E”. Vertikální stopka písmene „E“ je molekula glycerolu. Glycerin je standardní složkou mýdel, kosmetiky a léčiv. K tomuto rámu jsou připevněny tři vodorovné pruhy. Jedná se o mastné kyseliny, dlouhé řetězce atomů uhlíku a vodíku.
Ale surový rostlinný olej nejde přímo do nádrže. Ačkoli dřívější dieselové motory mohly technicky běžet na ropu, výsledky byly katastrofální. Nerafinovaný tuk způsobuje provozní problémy. Olej musí projít chemickou úpravou, než se stane životaschopným palivem. Většina průmyslových závodů používá proces zvaný transesterifikace.
Zde je návod, jak funguje výroba bionafty. Nejprve se olej vyčistí. Poté reaguje s alkoholem, obvykle methanolem nebo ethanolem. Katalyzátor, jako je hydroxid draselný nebo hydroxid sodný, urychluje reakci. Tato chemická přeměna rozkládá triacylglycerid. Dělí se na estery a glycerol. Estery jsou to, čemu říkáme bionafta. Glycerin je vedlejší produkt.
Původ využití biopaliv
Myšlenka není nová. Rudolf Diesel, po kterém je motor pojmenován, původně uvažoval jako hlavní zdroj paliva o rostlinném oleji. Velká část jeho raného vývoje se soustředila na biopaliva. Na světové výstavě v roce 1900 v Paříži předvedl Diesel svůj motor běžící na arašídový olej. Henry Ford také předvídal, že jeho Model T bude jezdit na etanol získaný z kukuřice.
Nakonec zvítězila ropa. Nabízel lepší dodavatelské řetězce, nižší ceny a vyšší efektivitu. Rostlinné oleje se však ve 30. a 40. letech 20. století používaly v omezené míře.
Sedmdesátá a osmdesátá léta přinesla tento koncept zpět do centra pozornosti ve Spojených státech. Zákon o čistém ovzduší z roku 1970 dal Agentuře na ochranu životního prostředí (EPA) pravomoc zpřísnit emisní normy. Regulátoři se zaměřují na oxid siřičitý, oxid uhelnatý, ozón a oxidy dusíku. Toto regulační prostředí vyžadovalo čistější paliva a nová aditiva do paliv.
Velkou roli sehrála geopolitika. Arabské ropné embargo z let 1973–1974 a íránská revoluce v letech 1978–1979 přerušily dodávky. Domácí produkce nestačila poptávce. Dovoz ropy do USA během embarga klesl o 30 %. Ceny vyletěly do nebes. Světová cena ropy vzrostla z přibližně 14 dolarů za barel na počátku roku 1979 na více než 35 dolarů v lednu 1981. Ceny se stabilizovaly až v roce 1983 a pohybovaly se mezi 28 a 29 dolary za barel.
Vědci začali hledat alternativy. V srpnu 1982 se ve Fargo v Severní Dakotě konala první mezinárodní konference o rostlinných a rostlinných olejích. Témata sahala od nákladů na palivo po metody těžby.
Legislativa se nadále měnila. Změny zákona o čistém ovzduší z roku 1990 zavedly přísnější předpisy pro emise vozidel. Benzín vyžadoval vyšší obsah kyslíku, aby se snížila hladina oxidu uhelnatého. Motorová nafta potřebovala nižší obsah síry.
Zákon o energetické politice (EPACT) z roku 1992 měl za cíl zvýšit používání alternativních paliv ve vládních vozových parkech. Snažil se snížit závislost na zahraniční ropě. Dodatek EPACT z roku 1998 objasnil, že stávající vládní dieselová vozidla mohou používat bionaftu. To bylo uznáno jako přijatelná alternativa k nákupu vyhrazených vozidel na alternativní paliva.
Jak se regulace zpřísňovala a ceny ropy se staly kolísavějšími, získaly si alternativy k ropě oblibu. Bionafta ale není ideální náhradou za benzín nebo klasickou naftu. Dále se podíváme na klady a zápory.
Proč bionafta čistí vzduch
Ekologické přínosy bionafty jsou více než jen módní slova. Lze je měřit. Bionafta hoří čistěji než běžná nafta na bázi ropy. Rychleji se rozkládá. Je to obnovitelný zdroj. Nejde o drobná vylepšení, ale o konstrukční výhody, na kterých záleží při zvažování chemie výfukových plynů.
Tento zájem do značné míry určuje emisní legislativa. Zákonodárci se obávají sloučenin síry. Způsobují kyselé deště. Oxid uhelnatý je smrtící. Oxid uhličitý zadržuje teplo. Existují také méně viditelná nebezpečí: polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH). Tyto sloučeniny s kruhovou strukturou jsou spojovány s rakovinou. Částice poškozují plíce. Nespálené uhlovodíky vytvářejí smog.
Bionafta tyto problémy snižuje.
Je to jediné biopalivo, které prošlo testováním emisí podle zákona o čistém ovzduší. Čistý B100 snižuje emise oxidu uhličitého o 78 procent. Snižuje karcinogenní vlastnosti motorové nafty o 94 procent. Tyto údaje pocházejí z Národní rady pro bionaftu a Úřadu pro dopravní technologie Ministerstva energetiky USA. Taková čísla se neobjevují náhodou. Jsou výsledkem specifických chemických struktur methylesterů mastných kyselin.
Čištění je jednodušší (a bezpečnější)
K rozlití dochází.
Když se nafta rozlije, zůstane. Zdržuje se v půdě a vodě. Bionafta se rozkládá čtyřikrát rychleji než běžná motorová nafta. Potvrzuje to Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA). Přírodní prostředky, jako jsou bakterie, jej rychle zpracují. Pokud převrhnete nádrž na bionaftu, bude čištění zvládnutelné. Škody na životním prostředí budou lokalizovány. To platí i pro směsi.
Nechybí ani bezpečnostní faktor. Bionafta je netoxická. Je asi 10x méně toxická než kuchyňská sůl. Jeho bod vzplanutí je vyšší. K zapálení je potřeba více tepla. Díky tomu je skladování bezpečnější. Přepravní předpisy jsou méně přísné. Pro nákladní automobil přepravující B20 nepotřebujete stejné protokoly o nebezpečných materiálech jako pro čistou naftu.
Váš motor vám bude vděčný
Mechanici vědí, že palivo funguje jako mazivo. Ropná nafta s nízkým obsahem síry odstraňuje toto mazivo ze systému. Zanechává zranitelný kontakt kov na kov. Bionafta tento problém řeší.
Působí jako rozpouštědlo. Změkčuje karbonové usazeniny a nečistoty uvnitř motoru. Tyto usazeniny mohou způsobit ucpání. Bionafta je odstraňuje. Protože nezanechává vlastní zbytky, motor po čase běží čistěji. Snižuje se dlouhodobé opotřebení.
K tomu, abyste to zažili, nepotřebujete 100% bionaftu. Směs pouhého 1 % zvyšuje mazací schopnost paliva až o 65 %. Úřad dopravních technologií amerického ministerstva energetiky toto číslo potvrzuje. Menší tření znamená menší tvorbu tepla. Méně tepla znamená delší životnost součástí. Vstřikovací čerpadla paliva vydrží déle. Těsnění zůstávají elastická.
Snížená závislost na importu
Energetická bezpečnost je národní prioritou. USA dovážejí obrovské množství své ropy. Globální nabídka se zmenšuje. Ceny kolísají kvůli geopolitické nestabilitě. Bionafta nabízí alternativu.
Většina bionafty v USA se vyrábí ze sójového oleje. Sója je hlavní domácí plodina. Pěstuje se na Středozápadě, ve státech jako Illinois, Iowa a Ohio. Pokud vyrábíte palivo lokálně, snižujete svou závislost na zahraniční ropě. Držíte kapitál v rámci domácí ekonomiky. To neřeší všechny energetické problémy. To ale snižuje poptávku. To vytváří nárazník proti nabídkovým šokům.
Nejedná se o zítřejší výměnu veškeré motorové nafty. Jde o přidání vrstvy odolnosti do stávající infrastruktury. Můžete jej použít téměř v každém naftovém motoru s minimálními nebo žádnými úpravami. Vybavení by se nemělo měnit. Změny paliva.
Výhody jsou zřejmé. Čistý vzduch. Bezpečnější manipulace. Nejlepší mazání motoru. Domácí výroba. Existují však překážky. Výkon v chladném počasí. Kompatibilita materiálů se starými těsněními. Logistika dodavatelského řetězce.
Nevýhody a budoucnost
Bionafta není všelék. Má to své nevýhody.
Ano, získáte čistší emise, pokud jde o částice. Ale kompromisy udeří na nečekaných místech. Některé problémy spočívají v chemii samotného paliva, zatímco jiné pramení ze složité reality dodavatelských řetězců.
Problém NOx
Tady je první bolest hlavy: oxidy dusíku.
Když výrobci vznětových motorů odstraňují pevné částice ze svých výfukových plynů, emise NOx se často zvyšují. Tyto emise přispívají ke vzniku smogu. Bionafta zde není výjimkou.
Část tohoto problému lze vyřešit vyladěním motoru. Takové nastavení ale není vždy možné pro každého řidiče. Zkoumají se technologie, které by tyto špičky NOx omezily. Je to neustálý boj.
Lapač rozpouštědel
Bionafta působí jako rozpouštědlo. To je skvělé pro čištění nádrží, ale hrozné pro starší filtry.
Pokud jezdíte s dieselem vyrobeným před rokem 1992, buďte opatrní.
Palivo smyje desítky let nahromaděné nečistoty ve vašich vedeních. Tato kaše se poté pohybuje po proudu a ucpává palivový filtr.
Výrobci upozorňují, že při přechodu na vysoce koncentrované směsi je nutné okamžitě vyměnit palivové čerpadlo. Starší systémy nebyly navrženy pro tuto úroveň čisticího výkonu.
Ještě horší je, že bionafta ničí gumu.
Staré palivové potrubí? Hnijí. těsnění? Rozpouštějí se. Tyto pryžové součásti budete muset vyměnit, jinak dojde k netěsnostem. Mnoho výrobců nyní zahrnuje bionaftu do svých záruk. To neznamená, že díly vydrží.
Rána do síly a účinnosti
Nečekejte stejnou odezvu na plyn.
Účinnost mírně klesá. Síla také klesá. V průměru ztratíte asi 10 procent výkonu.
Matematika je jednoduchá. Přibližně 1,1 galonu bionafty vyžaduje energii ekvivalentní jednomu galonu běžné motorové nafty. Při ujetí stejné vzdálenosti spálíte více paliva.
Nákladová bariéra
V širším kontextu bionafta žere peníze.
Hlavní překážkou jsou náklady. Podle EPA stojí čistý B100 mezi 1,95 a 3,00 $ za galon. Směsi B20 stojí asi o 30 až 40 centů více než standardní ceny nafty.
Komodity a volatilita trhu řídí tato čísla. Jeden týden je to levné. Příště se z toho stane luxusní zboží.
Dostupnost: Patchwork Map
Bionaftu nenajdete na každé čerpací stanici ve všech 50 státech. Ale to najdete všude.
Existují tři hlavní kanály:
– Přímo od dodavatele
– Prostřednictvím distributorů ropných produktů
– Na veřejných čerpacích stanicích
V současné době 19 členských výrobců NBB prodává bionaftu po celých Spojených státech. Pokud jste mimo USA, ověřte si u místní agentury pro biopaliva palivové mapy.
Výrobní měřítko
Kolik se vlastně vyrábí?
S tolika výrobci – federálními, soukromými, průmyslovými – je těžké uvést jedno přesné číslo. USA v současné době vyrábí asi 75 milionů galonů ročně.
Výroba je flexibilní. Může se škálovat nahoru nebo dolů v závislosti na poptávce.
Kdo to vlastně používá?
Na trhu dominují flotilová vozidla. Podle organizace Clean Fuels Alliance využívá bionaftu více než 100 flotil.
Podívejte se na tento seznam:
– Americká poštovní služba
-Americké letectvo
-Americká armáda
-NASA
– Ministerstvo energetiky USA
-Duke Energy
– Florida Power & Light
– Městské autobusy Cincinnati
Připojuje se i MHD. Mezi budoucí cíle patří lodní motory, zemědělské stroje a systémy vytápění domácností.
Politický zadní vítr
Pokrytí problému roste. Biopaliva se přesouvají od specializovaných technologií k tématům jídelního stolu.
Politická podpora kolem nich roste. Novela EPACT z roku 1998 vytvořila precedens. Alternativní paliva se brzy stanou spíše nutností než volbou.
Jedná se o pokračující pracovní proces. Infrastruktura se pomalu posiluje, ať už ubírá pozornost elektromobilům nebo zůstává v pozadí. Motor běží. Filtr je ucpaný. Cena kolísá. Ale je tu dynamika.
