„Biopalivo“ je v dnešní době hlavním módním pojmem v dopravních kruzích, a to z dobrého důvodu. Rostlinné palivo lze vyrábět téměř kdekoli, pochází z obnovitelných zdrojů a často produkuje čistší emise než palivo na bázi ropy. S mezinárodními trendy směřujícími k udržitelné dopravě se paliva, jako je etanol na bázi kukuřice a bionafta ze sóji, prosa prosa a palmového oleje, jeví jako dobrý krok k čistším a zelenějším dálnicím.
Biopaliva ale nejsou úplně zadarmo. Náklady na jakékoli palivo hraje řada faktorů, a to jak z ekonomického, tak z hlediska životního prostředí, a biopalivo nevychází vždy jako nejudržitelnější varianta. Je pravda, že rostlinné palivo pochází z obnovitelných zdrojů, zatímco fosilní paliva časem dojdou. Pokud však vezmete v úvahu řadu dalších komplikujících aspektů, biopalivo často nese vysokou cenu.
Mnoho běžných plodin by v určitých částech světa mohlo ekonomicky produkovat biopaliva. Ale v jiných oblastech by stejné rostliny nebylo možné – nebo extrémně nákladné – pěstovat. Podobně hnojiva, voda a půda potřebné k výrobě dostatečného množství biopaliv k výraznému snížení spotřeby fosilních paliv mohou způsobit další problémy, od zvýšeného znečištění až po omezený přístup k potravinám.
Biopaliva a proces jejich integrace do našich zvyklostí při používání paliv mohou být nákladné. Podívejme se na některé nevýhody biopaliv a získáme nový pohled na paliva, se kterými se můžeme v budoucnu setkat častěji.
ObsahTento se týká malých vícebarevných map na zadní straně balíčků se semeny. Roztrhané pruhy táhnoucí se od východu k západu jsou pěstitelské zóny:oblasti, kde zásobování vodou, teplota a sluneční světlo vytvářejí pohostinné klima pro určité druhy rostlin. Pokud žijete například v zóně 5, pravděpodobně budete mít problémy s pěstováním rostliny, která vyžaduje dlouhé vegetační období a vysoké teplo v zóně 10 [zdroj:Burpee].
Plodiny na biopaliva se v tomto ohledu neliší od petúnií nebo paprik. Některé plodiny porostou v určitých oblastech lépe a v jiných nemusí růst vůbec. A zatímco rozsah plodin produkujících olej, které jsou považovány za životaschopné pro výrobu biopaliv, je dostatečně široký, aby se vešel do většiny pěstitelských oblastí, ty nejproduktivnější plodiny prostě neporostou všude. Spotřebitelé žijící v regionu s nízkou produkcí by museli mít biopalivo dopravováno kamionem nebo potrubím, což by zvýšilo náklady i množství emisí produkovaných při výrobě a dopravě [zdroj:Pimentel].
Výzkumníci pracují na zvýšení výnosů biopaliv z plodin odolných vůči počasí [zdroj:Lau]. Ale stejně jako pomeranče nikdy nebudou na Aljašce tržní plodinou, vždy budou existovat některé regiony, které prostě nemohou podporovat velkovýrobu plodin bohatých na biopaliva.
Zeptejte se kteréhokoli studenta základní školy, co rostlina potřebuje k růstu, a on nebo ona pravděpodobně zmíní dvě věci:sluneční světlo a vodu. Zatímco první je trochu mimo kontrolu výrobců biopaliv, druhý je jádrem potenciálně vážného nedostatku rostlinných paliv:Požadavky na vodu u některých plodin produkujících biopaliva by mohly vyvinout neudržitelný tlak na místní vodní zdroje, pokud by nebyly spravovány. moudře.
Studie z roku 2009 naznačuje, že ve shonu s výrobou dostatečného množství etanolu na bázi kukuřice, aby byly splněny federální požadavky na alternativní energii, poptávka po biopalivech již klade tlak na zásoby sladké vody v Great Plains a centrálním jihozápadě [zdroj:McKenna]. Ústředním problémem je relativně vysoká potřeba vody kukuřice. Výzkumníci zkoumají způsoby, jak geneticky upravit méně žíznivé plodiny, a pečlivě plánují, jaké plodiny na biopaliva zasadit v daném regionu mohou tento problém zmírnit [zdroj:Lau]. Ale velkovýroba biopaliv – zejména s použitím kukuřice a v suchých částech světa – bude muset sdílet omezené vodní zdroje s potřebami pití a zavlažování.
Výroba biopaliv pomocí potravinářských plodin, jako je kukuřice, sója a čirok, má potenciál drasticky změnit světový přístup k cenově dostupným potravinám. Jednoduchá ekonomika nabídky a poptávky biopaliv – například zvýšení poptávky po kukuřici a kukuřice zdraží – může v některých regionech představovat hrozbu pro potravinovou bezpečnost nebo přístup k cenově dostupnému výživnému jídlu pro obyvatelstvo regionu [zdroj:Naylor].
Růst poptávky po plodinách na výrobu potravin a biopaliv může mít pro pěstitele plodin pozitivní efekt v podobě vyšších cen jejich produkce. Ale tato cena rychle klesá ke spotřebitelům. Například chovatel prasat bude muset zaplatit pár dolarů navíc za bušl, aby si mohl koupit kukuřici, aby nakrmil svá dobytek. To se přímo promítá do dražší slaniny a šunky v obchodě s potravinami [zdroj:Carey]. Pro miliardy lidí, kteří žijí jen za pár dolarů na den, by i malé zvýšení cen potravin mohlo ohrozit jejich přístup ke správné výživě.
Jeden způsob, jak tomu čelit, spočívá v jednoduché diplomacii:Globalizace světového obchodu znamená, že je nyní snazší než kdy jindy přesunout zásoby potravin z jedné části světa do druhé v reakci na zvýšenou poptávku. Snadný přístup k dovozu potravin a snadný vývoz však závisí na široké škále politických a sociálních faktorů. Spoléhat se na produkci z poloviny zeměkoule, která nasytí hladový národ, je riskantní cena za rozsáhlou integraci biopaliv do světových dodávek energie.
Vypadalo to jako oboustranně výhodný nápad:evropská poptávka po biopalivech začala prudce stoupat, částečně díky nařízením zaměřeným na snižování emisí skleníkových plynů. Průmysloví výzkumníci našli odpověď v palmovém oleji, což je relativně snadno vyrobitelný zdroj biopaliv. Majitelé plantáží připravili své operace tak, aby uspokojily poptávku…
…a nastal ekologický chaos. Podle některých odhadů způsobila expanze indonéských plantáží palmového oleje převážnou většinu odlesňování této země na konci 80. a 90. let. A výrobní postupy s vysokou spotřebou – přeprava palmového oleje nákladními automobily na ropu a praxe odvodňování a vypalování rašelinišť za účelem přípravy zemědělské půdy – učinily z jihovýchodní Asie jednoho z předních světových producentů skleníkových plynů [zdroj:Rosenthal].
Problém indonéského palmového oleje je ve skutečnosti kombinací nevýhod biopaliv. Regionální povaha vysoce produkčních rostlin, jako je palmový olej, znamená, že určité části světa jsou zemědělské zlaté doly:Poptávka po biopalivech motivuje plantáže k rychlé expanzi. Ale pokud se to neudělá s ohledem na zachování zdrojů a zachování ducha snižování emisí prostřednictvím rostlinných paliv, může tento nárůst výroby vést k větším ekologickým problémům, než jaké má vyřešit.
To je problém, který mají plodiny na biopaliva s potravinářskými plodinami, zahradami a trávníky po celém světě. Všechny tyto rostliny rostou lépe, jsou-li jim podávány hnojiva. Ale tato hnojiva mohou mít škodlivé účinky na okolní prostředí a rozšířená výroba biopaliv by mohla znamenat velkou hrozbu znečištění zdrojů sladké vody.
Mnoho hnojiv obsahuje dusík a fosfor. Zatímco obě tyto přísady podporují rychlý a vydatný růst u mnoha plodin, mají nevýhodu. Nadměrné používání nebo nevhodná aplikace může zanechat přebytečné hnojivo v půdě, která se pak promyje regionálními povodími do potoků, řek, jezer a podzemních vodonosných vrstev. A jakmile jsou chemikálie ve vodě, mohou se stát špatné věci.
Fosfor se považuje za spouštěč lokalizovaných květů řas:Drobné vodní rostliny se jím živí a rychle se rozmnožují, přičemž často zabíjejí jiné rostliny a vodní živočichy snížením množství kyslíku ve vodě nebo uvolňováním toxických chemikálií. Dusík v pitné vodě může vést k řadě zdravotních problémů, včetně methemoglobinémie , stav, který brání kojencům využívat kyslík v krvi [zdroj:Rosen a Horgan]. Pečlivá aplikace hnojiv může pomoci předejít rozsáhlým problémům se znečištěním, ale rozšiřování výroby biopaliv tak, aby uspokojila světovou poptávku, otevírá dveře pro další chyby v této oblasti.
Zpočátku se to může zdát neintuitivní, ale někteří vědci tvrdí, že rozšířená výroba biopaliv je hra se záporným součtem:Výroba dostatečného množství bionafty nebo etanolu, které by nahradily jeden galon ropného paliva, podle nich vyžaduje energii ekvivalentní několika galonům ropného paliva. [zdroj:Pimentel].
Jinak řečeno, představte si pole kukuřice pěstované na etanol. Z úrody jedné sezóny může vyprodukovat 100 galonů paliva. Ale pokud traktory, které se starají o pole, spálí za sezónu 75 galonů paliva, náklaďák na přepravu kukuřice k procesoru spálí během cesty 20 galonů a procesor spotřebuje energii 40 galonů paliva na provoz svého destilačního zařízení, je vyrobený etanol skutečně ekologickým palivem s nízkými emisemi? Přidejte do rovnice další náklady na zdroje, jako jsou galony sladké vody potřebné k pěstování rostlin a množství hnojiva potřebného k udržení jejich zdraví, a bude ještě těžší přirovnat biopalivo ke skutečným úsporám energie a emisí uhlíku.
Studie z roku 2005 naznačila, že při použití současné zemědělské a výrobní technologie je k výrobě galonu bionafty potřeba o 27 až 118 procent více energie než energie, kterou obsahuje [zdroj:Pimentel]. I když technologie mohou nakonec tyto poměry zúžit, poměr energie mezi vstupem a výstupem moderní výroby biopaliv je hlavní nevýhodou jeho širokého používání.
K výrobě bionafty se používá mnoho plodin na výrobu biopaliv. Olej v jejich semenech je vylisován, filtrován a přeměněn na palivo pomocí chemického procesu. Ale zatímco různé plodiny se mohou stát bionaftou stejným procesem, výsledné palivo se může značně lišit ve své schopnosti vyrábět energii. Jinými slovy, ne všechny plodiny na biopaliva jsou stvořeny stejně.
Za prvé, je tu problém výnosu. Množství rostlinného oleje dostupného na akr plodin se může značně lišit, od 18 galonů na akr u kukuřice po 635 galonů u palmy olejné [zdroj:Journey to Forever]. A opět, ne každý klimatický region je vhodný pro vysoce výnosnou plodinu, která by mohla produkovat ekonomicky životaschopnou bionaftu [zdroj:Burpee].
Za druhé, olej, který tyto rostliny produkují, není stejný. Myslete na oleje ve vaší kuchyni:Zatímco olivový olej ve skříni se snadno nalévá, sádlo a zeleninový tuk mají pastovitou konzistenci. Tyto rozdíly ve stavu při dané teplotě pocházejí z molekulárního složení olejů. Molekulární vazby v olejích s nízkým obsahem nasycených tuků, které zůstávají tekuté při nižších teplotách, se liší od těch s vysokým obsahem nasycených tuků, které často tvoří pevné látky v rozmezí průměrných teplot.
Tento rozdíl má vliv na životaschopnost olejů jako paliva. Jedno zřejmých úvah je bod gelu nebo zákalu:Palivo, které ztuhne vysoko nad bodem mrazu vody, by v chladném místě nebylo příliš užitečné. V důsledku toho má smysl hledat jako zdroj biopaliva nenasycený olej.
S tímto výběrem však nastává další komplikace. Mnoho nenasycených olejů má nežádoucí vlastnosti při hoření:Při použití jako palivo zanechávají v motoru gumovité zbytky. Hydrogenace nebo úprava ropy vodíkem může tento problém zmírnit, ale zvýšené zpracování znamená zvýšené náklady [zdroj:Journey to Forever].
Symboly zemědělského úspěchu jsou v mnoha částech světa nekonečné lány kukuřice, sóji nebo pšenice s identickými plodinami, které se táhnou, kam až oko dohlédne. Bohužel, tento obrázek je také známkou monokultury, zemědělského problému, který by se mohl kvůli biopalivům ještě zhoršit.
Monokultura odkazuje na praxi pěstování jedné silně koncentrované plodiny spíše než střídání různých plodin na polích farmáře v průběhu času. I když se jedná o ekonomicky atraktivní postup, který využívá úspory z rozsahu, aby byla plodina pro zemědělce ziskovější, může mít vážné ekologické nevýhody. Stovky – dokonce tisíce – neporušených akrů jedné plodiny nabízejí neodolatelný cíl pro rostlinné škůdce; populace škůdců mohou v tak lákavém prostředí explodovat nekontrolovaně. Stejně tak živiny, které se vracejí zpět do půdy prostřednictvím střídání plodin a umožňují polím ponechat ladem, mizí při intenzivním monokulturním zemědělství. Dlouhodobé monokulturní farmy musí používat mnohem více umělých hnojiv než jejich udržitelnější protějšky, což zvyšuje znečištění vody. A jedinečná povaha monokulturní plodiny zvyšuje riziko totální ztráty pro zemědělce; představte si škody, pokud by silný kmen plísně kukuřičné zasáhl kukuřičnou farmu produkující etanol [zdroj:Altieri].
Monokultura není problém omezený na výrobu biopaliv; je to problém, který byl roky studován v souvislosti s velkovýrobou potravinářských plodin. Ale protože mnoho populárních plodin na biopaliva, jako je kukuřice a sója, jsou také oblíbenými zdroji potravy pro velkou část světa, je logické, že problémy spojené s monokulturou by se mohly mnohem zhoršit, protože spotřebitelé požadují více biopaliv.
Farmáři kukuřice, sóji a bavlny – všechny potenciální zdroje biopaliv – stále častěji vysazují geneticky modifikované verze těchto rostlin [zdroj:Ministerstvo zemědělství Spojených států amerických]. Toto není selektivní chov, který zemědělci praktikovali léta; geneticky modifikované plodiny jsou v laboratoři upravovány tak, aby lépe snášely herbicidy, bojovaly proti škůdcům nebo produkovaly vyšší výnosy.
Teoreticky to zní jako skvělý způsob, jak držet krok s poptávkou po plodinách na biopaliva. Koneckonců, lepší sklizeň by snížila ceny a zajistila by dostatek kukuřice nebo sójových bobů, které by nakrmily a poháněly svět, že? Ale v případech, které se zdají být stejně sci-fi jako vědeckými fakty, se u geneticky modifikovaných plodin náhodně vyvinuly nezamýšlené – a někdy nebezpečné – vlastnosti.
Ukázkový příklad toho nastal na počátku 21. století. Během počátečních testů modifikovaného kmene kukuřice vědci zjistili, že plodina, která byla navržena tak, aby bojovala s můrou, o které je známo, že se živí kukuřicí, produkovala pyl, který by mohl zabít larvy motýla monarchy. Vědci bili na poplach a další testy akademických a průmyslových výzkumníků potvrdily, že pyl kukuřice představuje hrozbu pro panovníky. V té době byla kukuřice na trhu už sezonu. Naštěstí se moc neprodávala, takže jím bylo osázeno jen málo polí. Pokud by to byla sezóna oblíbená odrůda kukuřice, mohlo dojít k ekologické katastrofě, když monarchové migrovali přes americký Středozápad, který je zatížen kukuřicí [zdroj:Mellon a Rissler].
Snad nejpřímější z nevýhod biopaliv je ta nejzřetelnější:Nejedná se o palivo na bázi ropy, takže bude fungovat odlišně v motorech určených pro palivo na bázi ropy.
Například etanol na bázi kukuřice má vyšší hustotu než benzín; vstřikovače paliva musí být u motoru pouze na etanol větší, aby odpovídaly průtoku paliva srovnatelného benzínového motoru. A alkoholová paliva (včetně etanolu) mohou korodovat nebo poškodit některé kovové a pryžové armatury používané v benzinových motorech. Přeměna z jednoho paliva na druhé v některých případech vyžaduje řadu nových vstřikovačů, těsnění a palivového potrubí. A jakmile motor běží, rozdíly ve vlastnostech spalování mezi benzínem a etanolem znamenají, že motor přeměněný na etanol musí mít nastaveno časování zapalování, aby správně fungoval [zdroj:Tsuneishi].
Bionafta na tom není o moc lépe. Vzhledem k tomu, že u mnoha olejů produkujících bionaftu je bod gelovatění vyšší než v naftě, může být za chladného počasí obtížné – ne-li nemožné – nastartovat motor na bionaftu. Problém je ještě horší u čistého rostlinného oleje, používaného jako palivo v takzvaných „mazacích autech“. Řidiči vozidel používajících tato paliva mají často nainstalované topné jednotky, které udržují palivovou nádrž a potrubí bez zgelovatělého paliva, nebo instalují dvoupalivové systémy, které proplachují motor naftou při spouštění a vypínání. Řada výrobců prodává komponenty pro přestavby na bionaftu a mazací vozy a neohrožení kutilové často najdou způsoby, jak překonat problém gelovatění. Ale konverze přidávají čas a peníze do rovnice biopaliv, což může být pro potenciální uživatele biopaliv nepříjemné.
Chcete-li se dozvědět více o biopalivech, klikněte na další stránku.
