Na nejzákladnější úrovni je schopnost plnit energetické požadavky to, co řídí prosperitu ve světě. Historie je důkazem této skutečnosti, vezmeme-li v úvahu počet civilizací, které selhaly kvůli vyčerpání energie. Kromě toho objev fosilních paliv výrazně urychlil průmyslový rozvoj, pokročilé technologie a infrastrukturu a zvýšil životní úroveň po celém světě. Až mnohem později jsme si uvědomili, že i to se jednoho dne vyčerpá. O ropu bylo vedeno nespočet válek, a to vše proto, že regiony po celém světě jsou na ní závislé, pokud jde o pokrytí jejich energetických požadavků a růstu, než dojdou zásoby.
Jako řešení obracíme oči k biopalivům. Zdroj obnovitelné energie s potenciálem změnit pohled na palivo. Podívejme se blíže na to, co to je a jak může prospět naší primární oblasti spotřeby – paliva pro vozidla.
Palivo je v podstatě nosič energie. Ukládají energii v chemické formě. Energie se uvolňuje a využívá normálně poté, co ji spalování přemění na tepelnou energii, nejzákladnější formu energie. Poté může být použit jako palivo pro vytápění, výrobu energie a provoz strojů.
To, co odlišuje biopaliva od fosilních paliv, je to, že pocházejí z organických zdrojů, jako jsou živočišné a rostlinné odpady. Naproti tomu fosilní paliva jsou zásobárnou energie v důsledku přirozených geotermálních procesů v zemské kůře. Trvá miliony let, než se objeví užitečná paliva, jako je ropa, zemní plyn a uhlí. Navíc na rozdíl od fosilních paliv jsou biopaliva většinou uhlíkově neutrální. To znamená, že uhlík uvolněný během jejich spotřeby je menší nebo roven uhlíku zachycenému během fáze jejich růstu.
Koncept biopaliv není nový. Ve skutečnosti to byl primární zdroj energie před objevením fosilních paliv. Než jsme začali používat uhlí, používali jsme dřevo jako zdroj paliva. Obvykle se však nepěstoval pro použití jako palivo. Stále můžete vidět zbytky primárního využívání biopaliv v dřevařském průmyslu.
Primární biopaliva jsou nezpracovaná. Paliva jako dřevo lze rychle a snadno sklízet a spalovat, aby se uvolnila energie. Přestože se jedná o obnovitelný zdroj, těžba dřeva jako tržní plodiny se nemůže vyrovnat tempu, jakým se zvyšují nároky na energii. V důsledku toho musíme trpět rozsáhlým odlesňováním, což je uhlíkově pozitivní proces. Navíc dřevo nelze v našich vozidlech používat. Abychom uspokojili tuto rostoucí potřebu, musíme obrátit naši pozornost na sekundární biopaliva.
Sekundární biopaliva jsou tam, kde to je. Jedná se o deriváty rostlinných surovin, které produkují rafinovaná paliva. Dobrá věc na sekundárních biopalivech je, že jejich výsledkem jsou palivové směsi, které již lze integrovat do infrastruktury našeho dopravního průmyslu.
Použití biopaliv nové generace, které se v současnosti zkoumá, nám umožní zefektivnit proces, což povede k udržitelnějšímu procesu výroby a dodávek. Níže jsou uvedena některá biopaliva, která již nějakou dobu existují a již se používají ve vozidlech.
Bioetanol je nejhojněji používaným biopalivem. Po celém světě existují dvě hlavní centra, která vyrábějí bioetanol, Spojené státy americké a Brazílie; proces je však víceméně stejný.
Je to v podstatě vaření cukru fermentací, biochemický proces, který mění chemické vlastnosti cukrů v přítomnosti kvasinek tak, že produkuje etanol. Podobně jako vaření alkoholu ke konzumaci. Normálně je však denaturován jinými sloučeninami, jako je metanol, a proto není vhodný k pití.
Brazílie je světovým lídrem ve výrobě bioetanolu díky svým rozsáhlým plodinám cukrové třtiny. Důvodem je především skutečnost, že Brazílie požadovala od roku 2003 vozidla prodávaná v zemi jako vozidla FlexFuel (FFV). Tato vozidla jezdí na směs 85 % benzinu a 15 % etanolu, uváděná na trh jako palivo E85. Brzy poté začali výrobci automobilů po celém světě vyrábět modely, které by tomuto standardu mohly dostát.
USA primárně používají kukuřičný cukr jako surovinu pro výrobu etanolu jako paliva; průmysl je však stále v debatě, zda je výrobní proces energeticky negativní nebo ne. To znamená, že k výrobě bioetanolu z kukuřice je potřeba více energie, než uvolňuje palivo. Tak proč se to takhle vyrábí? Nejpravděpodobnější odpověď směřuje k vládním dotacím, které chrání farmáře a miliony těch, kteří jsou v tomto odvětví zaměstnáni. Navíc nám uhlíkově negativní proces umožňuje méně spoléhat na fosilní paliva a posunout se směrem k udržitelné budoucnosti.
Chcete-li zjistit, zda vaše vozidlo může jezdit na paliva E85, musíte se podívat na jeho identifikační číslo vozidla (VIN). Tuto indikaci poskytuje osm znaků v 17místném VIN. Obvykle se nachází v přední části bloku motoru, v přední části rámu vozu pod kapotou, v prohlubni zadního kola nebo pod rezervním kolem a uvnitř zárubně dveří řidiče nebo dveřní zárubně. Některá vozidla jsou také dodávána s nálepkou na vnitřní straně krytů palivových dvířek, která označuje jejich schopnosti FlexFuel.
Další problém s používáním zemědělských surovin pro výrobu paliva nezohledňuje využití půdy a náklady na potraviny, které s tím souvisí. S rostoucí poptávkou po palivech se orná půda pro plodiny určené pro potraviny přemění na zemědělskou půdu pro palivo. Celulózový etanol poskytuje řešení tohoto problému. Jde o biopalivo druhé generace, které vyrábí etanol stejným procesem, ale využívá zemědělský odpad, jako je bagasa, dřevo, tráva a nepoživatelné části rostlin.
Použití celulózového etanolu tlumí účinek na lidský potravní řetězec a zároveň těží z výhod paliva se záporným uhlíkem. Zemědělský odpad obvykle končí na skládkách nebo sušený pro použití jako primární palivo. Přeměnou na etanol jej lze využít pro širší trh.
Velká část dopravního průmyslu, zejména vozidla pro logistické služby, jako jsou nákladní auta a nákladní vlaky, spoléhá na naftu jako primární palivo. Je však jedním z nejvíce znečišťujících paliv, protože produkuje vyšší procento oxidů dusíku, síry a uhlíku.
Bionafta je odpovědí na nahrazení ropných produktů na bázi nafty. Bionafta první generace se vyrábí za použití olejů extrahovaných z rostlin. Dokonce i odpadní rostlinný olej z průmyslu rychlého občerstvení lze využít k výrobě bionafty. Stejně jako etanol je také přimícháván (normálně 20 %), ale lze jej použít i v čisté formě.
Chemický proces, který přeměňuje oleje na bionaftu, se nazývá transesterifikace. Proces zahrnuje reakci olejů s alkoholem v přítomnosti katalyzátoru. Získává se čistá bionafta a také glycerin – vedlejší produkt, který lze využít ve farmaceutickém a kosmetickém průmyslu.
Bionafta druhé generace se zaměřuje na kultivaci mikroorganismů, jako jsou řasy, které obsahují vysokou koncentraci zásob ropy v poměru k jejich hmotnosti. Řasy jsou také fotosyntetizující organismy, čímž kompenzují uhlík v životním prostředí a zároveň vykazují potenciál produkovat bionaftu ve velkém měřítku.
Bioplyn je možná nejméně využívaným palivem pro dopravu; má však největší dopad na změnu klimatu, je-li využíván. Potíž s bioplynem je, že vzniká jako přirozený vedlejší produkt degradace. V důsledku toho skládky a živočišný odpad přispívají k produkci jeho hlavní složky, metanu, ve velkém množství. Metan, skleníkový plyn, přibližně 40krát účinnější při oteplování Země než oxid uhličitý, uniká do atmosféry.
Aby se zmírnil jeho dopad, lepší alternativou by bylo jej shromáždit a využít jako palivo pro spalování. S autobusy, které jezdí na bioplyn, se již v některých částech Evropy experimentuje s využitím bioplynu vyrobeného ve vyhnívacích nádržích v blízkosti chovů dobytka.
Může být sbírán tak, že přirozené bakterie pomáhají při jeho degradaci v anaerobním prostředí. Důvodem, proč si nezískal masovou popularitu, je pomalý proces a rychlost výroby vyžadující obrovské investice do škálovatelnosti. Jeho masové přijetí si navíc vyžádá drastickou změnu infrastruktury nejen na čerpacích stanicích, ale také v automobilech. Nemluvě o bezpečnostních požadavcích, které je třeba dodržovat, když máte v autě tlakovou láhev.
