Jak vypadá biopalivo?

Biologické palivo je palivo rostlinného nebo živočišného původu. Očekává se, že nahradí tradiční paliva z vyčerpatelných zdrojů těmi vyrobenými z obnovitelných surovin. Mezi biopaliva patří například běžné palivové dřevo nebo řepkový olej. Tyto druhy paliva však nahradila nafta a benzín, protože jsou levnější a masová motorizace vyžadovala velké objemy paliva. Proč se lidé znovu vrátili k biopalivům? Prvním důvodem je klimatická krize, kterou zhoršují emise skleníkových plynů z používání fosilních paliv. Doprava tvoří téměř čtvrtinu všech emisí oxidu uhličitého spojených s výrobou energie. Od roku 1970 se emise skleníkových plynů ze sektoru dopravy zdvojnásobily, z nichž 80 % pochází ze silniční dopravy. Druhým důvodem je hledání obnovitelných zdrojů energie, protože zásoby ropy a uhlí mohou brzy zcela vyčerpat. Zde můžete také přidat skoky v cenách uhlovodíků.

Druhy biopaliv

Pevné biopalivo

Nejtypičtějším a nejstarším typem pevného biopaliva je palivové dřevo. Nyní se však téměř nikdy nepoužívají v čisté formě a ve velkém měřítku. Nejoblíbenějším pevným typem biopaliva jsou pelety vyrobené z pilin nebo kůry, slámy, olivových pecek, ořechových skořápek nebo slupek slunečnicových semen. Pelety se vyrábí i z hovězího hnoje.

Pelety nahrazují uhlí, palivové dřevo a naftu. Při spalování nevypouštějí škodlivé látky a prakticky nekouří (na rozdíl od uhlí a nafty). Jsou také energeticky účinnější než běžné palivové dřevo. Výhodou pelet je také jejich minimální obsah popela, což snižuje nároky na údržbu kamen a kotlů. Navíc mají nejnižší cenu ve srovnání s ostatními druhy biopaliv.

Kapalné biopalivo

Bioethanol – nejoblíbenější a nejrozšířenější kapalné biopalivo. Získává se fermentací škrobu nebo cukru. Brazílie a USA patří k lídrům ve výrobě bioetanolu. V USA se biopaliva na bázi etanolu vyrábějí z kukuřice a obvykle se mísí s benzinem za účelem vytvoření hybridních paliv. Celkově představují biopaliva 5 % celkové spotřeby energie ve Spojených státech. V Brazílii se biopalivo na bázi etanolu vyrábí z cukrové třtiny a v Anglii dokonce z cukrové řepy.

Bionafta je druhé nejoblíbenější kapalné biopalivo. Bionafta se vyrábí především z olejnatých rostlin, jako jsou sójové boby nebo palma olejná, a v menší míře z jiných ropných produktů, jako jsou odpadní kuchyňské oleje z fritování. Bionafta se používá ve vznětových motorech a obvykle se mísí s naftou v různých poměrech.

Biobutanol – čtyřuhlíkový líh, který také patří mezi biopalivo. Vyrábí se ze stejných surovin jako etanol. Výhody biobutanolu oproti bioetanolu spočívají v tom, že biobutanol je nemísitelný s vodou, má vyšší energetický obsah a nižší tlak par, což znamená nižší těkavost v důsledku odpařování.

Dimethylether. Lze jej získat z biomasy, ale v průmyslovém měřítku zůstává surovinou pro něj zemní plyn. Výhodou tohoto paliva je, že jeho energetická účinnost je téměř stejná jako u motorové nafty, ale hustota energie dimethyletheru je poloviční než u motorové nafty, takže vyžaduje dvakrát větší palivovou nádrž. Vozidla navíc vyžadují speciálně navržený systém pro provoz motoru na dimethyléter.

Nyní inženýři aktivně vyvíjejí novou generaci kapalných biopaliv získaných pomocí řas. řasy Pěstují se ve velkých bazénech nebo na farmách, přeměňují sluneční světlo na energii a ukládají ji jako olej. Olej se získává mechanicky (lisováním biomasy) nebo pomocí chemických rozpouštědel, která ničí buněčné stěny. Dalším zpracováním a čištěním vznikají biopaliva vhodná pro použití jako alternativa k tradičním palivům.

Plynné biopalivo

Bioplyn je plyn sestávající převážně z metanu a oxidu uhličitého v různých poměrech v závislosti na složení organické hmoty, ze které byl získán. Hlavními zdroji bioplynu jsou odpady z dobytka a zemědělství, odpadní vody a organické látky z domovního odpadu. Bioplyn vzniká jako výsledek procesů biologického rozkladu bez přístupu kyslíku (anaerobní digesce).

Biovodík – analog obyčejného vodíku, který se získává z biomasy. Termochemická metoda zahrnuje zahřívání suroviny bez kyslíku na vysoké teploty, například dřevěného odpadu, ze kterého se uvolňuje vodík a další související plyny. Při biochemickém způsobu výroby biovodíku se do biomasy přidávají speciální mikroorganismy, které ji rozkládají a uvolňují vodík.

Klady a zápory biopaliv

Výhody:

1. Obnovitelnost zdroje. Fosilní paliva jsou omezeným zdrojem energie, který nakonec dojde. Protože se biopaliva vyrábějí z rostlinné hmoty, jsou teoreticky obnovitelná.
2. Snížení negativního dopadu na životní prostředí. Při spalování biopaliv se oxid uhličitý snižuje až o 65 %, čímž se snižuje podíl průmyslu na změně klimatu. Bioetanol a bionafta navíc obsahují nižší koncentrace chemikálií, jako je chlór a síra. To znamená, že biopaliva pomáhají snižovat emise těchto znečišťujících látek do atmosféry.
3. Ekonomické zabezpečení. Biopaliva lze vyrábět lokálně a vytvářet pracovní místa ve stejném regionu, kde budou spotřebována, čímž se sníží náklady na dopravu a emise. Výroba vlastního biopaliva navíc snižuje závislost země na dodávkách ropy z jiných zemí.
4. Trvanlivost motoru. Vzhledem k tomu, že biopaliva obsahují méně nečistot ve srovnání s tradičními palivy, budou motory méně špinavé a méně často selžou.

Nevýhody:

1. Ztráta lesů. Výroba biopaliv vyžaduje obrovské plochy pro pěstování surovin. To by mohlo vést k masivnímu odlesňování za účelem uvolnění půdy.
2. Potravinová krize. Výroba biopaliv může mít dopad na ekonomiku související s cenami a dostupností potravin, protože orná půda bude věnována plodinám na biopaliva spíše než potravinám.
3. Degradace půdy. Pěstování stejných plodin (monokultur) povede k vyčerpání půdy a nárůstu počtu škůdců. K boji proti nim budou používány chemické pesticidy, což bude mít za následek snížení úrodnosti půdy a ztrátu biodiverzity.
4. Využití zdroje. Množství energie vyrobené biopalivy je výrazně menší než množství energie ze spalování fosilních paliv, což znamená, že k uspokojení energetických potřeb stejného počtu lidí je zapotřebí mnohem více půdy, vody a hnojiv.
5. Náklady na energie. Při posuzování ekonomických přínosů biopaliv je třeba vzít v úvahu energii potřebnou k jejich výrobě. Například proces pěstování kukuřice na etanol využívá fosilní paliva k výrobě hnojiv, přepravě kukuřice a destilaci etanolu. V tomto ohledu nabízí etanol získaný z kukuřice relativně malý energetický zisk.

Kde se biopalivo používá?

Zatím se bavíme především o jeho domácí konzumaci. Pevná biopaliva se obvykle používají v chudých zemích, kde nejsou žádné jiné zdroje energie, k vaření, praní a úklidu nebo k vytápění samotného domova. 80 % všech dnes spotřebovaných biopaliv se používá pro tyto účely. 18 % biopaliv se využívá v průmyslu jako zdroj energie a maziv. Biopaliva jsou často zmiňována jako alternativa k benzinu pro automobily, ale v současnosti se v dopravním průmyslu používají pouze 2 %.

Perspektivy biopaliv

Spojené státy jsou dnes největším výrobcem biopaliv mezi vyspělými zeměmi a představují téměř 40 % světového trhu. Celkově v roce 2019 celosvětová produkce biopaliv přesáhla 1,8 tisíce barelů s tržním podílem 136 miliard dolarů, což je zatím rekord. Kvůli pandemii koronaviru klesl celosvětový trh s biopalivy poprvé za 8 let o zhruba 20 %.

Biopaliva mají šanci obsadit pouze část trhu, protože jejich potenciál je uměle omezen. EU má tedy pravidla zakazující použití více než 7 % potravinářských plodin jako suroviny pro biopaliva. V krátkodobém horizontu biopaliva nevyžadují výměnu stávající infrastruktury a motorů, ale je nepravděpodobné, že celý energetický komplex bude schopen přejít výhradně na ně.