Pokud jste v poslední době četli nebo sledovali zprávy, pravděpodobně jste narazili na nějaký článek, úryvek nebo zvuk související s ropou a jejími cenami. Dokonce i ve vaší každodenní rutině existuje velká šance, že to někdo zmíní. Ať už jde o automobilový průmysl, ekonomiku, historii, geografii nebo politiku, ropa dokázala proniknout téměř do všech aspektů našeho každodenního života. Je to jedna z nejdiskutovanějších (a kontroverzních) komodit, na kterou se spotřebitelé denně spoléhají.
Všechny tyto řeči o ropných jiskrách pokračující zájem o benzínové alternativy . O věcech jako elektromobily a vodíkové palivové články se mluví jako o proveditelných alternativách k ropě. Jak se technologie zlepšuje, tyto koncepty by se mohly stát realitou. Ale co teď?
Ve směsi se ztratila biopaliva , paliva vyrobená z biologických přísad namísto fosilních paliv. Tyto výchozí složky se mohou pohybovat od kukuřice přes sójové boby až po živočišný tuk, v závislosti na typu vyráběného paliva a způsobu výroby.
V tomto článku se blíže podíváme na bionaftu , jedno z hlavních biopaliv. Pro začátek by bylo dobré podívat se, jak fungují motory automobilů a jak fungují dieselové motory, abyste získali nějaké pozadí. Poté se vraťte a oddělíme fakta o bionaftě od fikce.
Obecně řečeno, bionafta je alternativou nebo přísadou ke standardní motorové naftě, která je vyrobena z biologických složek namísto ropy (nebo ropy). Bionafta se obvykle vyrábí z rostlinnýcholejů nebo živočišný tuk prostřednictvím řady chemických reakcí. Oba jsou netoxické a obnovitelné . Vzhledem k tomu, že bionafta v podstatě pochází z rostlin a zvířat, lze její zdroje doplnit zemědělstvím a recyklací.
Bionafta je bezpečná a lze ji používat ve vznětových motorech s malou nebo žádnou potřebou úprav. Přestože lze bionaftu používat v čisté formě, obvykle se přimíchává do standardní motorové nafty . Směsi jsou označeny zkratkou Bxx , kde xx je procento bionafty ve směsi. Například nejběžnější směs je B20 nebo 20 procent bionafty na 80 procent standardu. Takže B100 odkazuje na čistou bionaftu.
Bionafta však není jen univerzální pojem. Existuje také formální technická definice, kterou uznává ASTM International (dříve známá jako Americká společnost pro testování a materiály), organizace odpovědná za poskytování průmyslových standardů. Podle National Biodiesel Board (NBB) je technická definice bionafty následující:
Zní to trochu drsně, ale je to mnohem známější, než si možná myslíte – s těmito mastnými kyselinami se setkáváte každý den. Podrobněji se na ně podíváme v další části.
Obsah
 Foto s laskavým svolením National Biodiesel Board Sojové boby lze vyrábět na bionaftu. |
Část toho, co dělá bionaftu tak přitažlivou a zajímavou, je to, že ji lze vyrobit z mnoha přírodních zdrojů. I když lze použít živočišný tuk, rostlinný olej je největším zdrojem bionafty. Některé z nich jste pravděpodobně použili v kuchyni. Vědci a inženýři mohou k výrobě bionafty používat oleje ze známých plodin, jako je sója, řepka, řepka, palma, bavlník, slunečnice a arašídy. Bionaftu lze dokonce vyrobit z recyklovaného kuchyňského tuku!
Společnou nití všech zdrojů bionafty je, že všechny obsahují tuk v nějaké podobě. Oleje jsou pouze tuky, které jsou při pokojové teplotě tekuté. Tyto tuky nebo triacylglyceroly (někdy nazývané triglyceridy) se skládají z atomů uhlíku, vodíku a kyslíku, které jsou vzájemně spojeny a uspořádány do specifického vzoru. Tyto triacylglyceroly jsou docela převládající. Kromě domácích rostlinných olejů jsou to také běžné věci, jako je máslo a sádlo. Pokud jste byli u lékaře a nechali jste si udělat krevní testy, možná jste viděli počet triglyceridů.
Jedním ze způsobů, jak si tyto triacylglyceroly představit, je představit si velké „E“. Vertikální páteř tohoto E tvoří molekula známá jako glycerol. Glycerol je běžná složka používaná při výrobě takových věcí, jako je mýdlo, léčiva a kosmetika. K této glycerolové páteři a tvořící horizontální prvky E jsou připojeny tři dlouhé řetězce složené z uhlíku, vodíku a kyslíku. Tyto kyseliny se nazývají mastné kyseliny.
H H H H H
\ / | \ /
C-----------C-----------C
| | |
O O O
\ \ \
C=O C=O C=O
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H H H
Jak se tedy tyto triacylglyceroly dostanou do auta, náklaďáku nebo lodi? Bionafta není čistý rostlinný olej. Přestože se v minulosti k pohonu naftových motorů používal surový rostlinný olej, obvykle způsoboval problémy. Surový tuk nebo olej musí nejprve projít řadou chemických reakcí, aby se staly palivem. Existuje několik různých způsobů výroby bionafty, ale většina výrobních zařízení vyrábí průmyslovou bionaftu prostřednictvím procesu zvaného transesterifikace . V tomto procesu se tuk nebo olej nejprve čistí a poté reaguje s alkoholem, obvykle methanolem (CH3OH) nebo ethanolem (CH3CH2OH) v přítomnosti katalyzátoru, jako je hydroxid draselný (KOH) nebo hydroxid sodný (NaOH). Když k tomu dojde, triacylglycerol se přemění na estery a glycerol. Estery, které zůstanou, jsou to, co nazýváme bionaftou.
Je to stará zpráva? V další části prozkoumáme některé z historie a motivace hnutí za biopaliva.
 Foto s laskavým svolením Bob Allan Současná výroba bionafty v USA pochází především z ropy ze sójových bobů, jako jsou tyto, nebo z recyklovaného oleje na vaření v restauracích. |
Koncept biopaliv je překvapivě starý. Rudolf Diesel, jehož vynález nyní nese jeho jméno, si představoval rostlinný olej jako zdroj paliva pro svůj motor. Ve skutečnosti se velká část jeho raných prací točila kolem používání biopaliv. Například v roce 1900 na světové výstavě v Paříži předvedl Diesel svůj motor na arašídovém oleji. Podobně Henry Ford očekával, že jeho Model T bude jezdit na etanol, kukuřičný produkt. Nakonec se v případě Diesela i Forda do hry dostala ropa a ukázala se jako nejlogičtější zdroj paliva. To bylo založeno mimo jiné na nabídce, ceně a účinnosti. Ačkoli to nebylo běžnou praxí, rostlinné oleje se během 30. a 40. let 20. století používaly také jako motorová nafta.
Bylo to v 70. a 80. letech minulého století, kdy byla myšlenka používání biopaliv ve Spojených státech přehodnocena. K jedné z nejdůležitějších událostí došlo v roce 1970 schválením zákona o čistém ovzduší Agenturou pro ochranu životního prostředí (EPA). To umožnilo EPA blíže regulovat emisní normy pro znečišťující látky, jako je oxid siřičitý, oxid uhelnatý, ozón a oxidy dusíku (NOx). To připravilo půdu pro vývoj čistějších paliv. To také stanovilo standardy pro aditiva do paliv.
Události v zámoří jako arabské ropné embargo v letech 1973–1974 a íránská revoluce v letech 1978–1979 spolu s poklesem domácí produkce ropy vedly k růstu cen. Podle Úřadu pro energetické informace Ministerstva energetiky USA byly dovozy ropy z USA během embarga sníženy o 30 % a „světová cena ropy vyskočila z přibližně 14 dolarů za barel na začátku roku 1979 na více než 35 dolarů za barel v roce 1979. ledna 1981 před stabilizací. Ceny znatelně poklesly až v roce 1983, kdy se světová cena stabilizovala mezi 28 a 29 dolary za barel.“
S rostoucími cenami ropy se výzkumníci začali poohlížet jinde. V srpnu 1982 se ve Fargo, N.D. konala první mezinárodní konference o rostlinných a rostlinných olejích. Tato konference se zabývala záležitostmi od ceny paliva a účinků rostlinného oleje až po přísady do paliv a metody extrakce.
V roce 1990 byl novelizován zákon o čistém ovzduší a obsahoval přísnější omezení emisí vozidel. Novela zavedla ustanovení pro takové věci, jako je zvýšený obsah kyslíku v benzínu (který snižuje emise oxidu uhelnatého) a nižší obsah síry v motorové naftě.
V roce 1992 EPA schválila zákon o energetické politice neboli EPACT. To bylo zaměřeno na zvýšení množství alternativního paliva používaného americkými vládními dopravními flotilami, aby se snížila závislost na zahraniční ropě. Dodatek EPACT z roku 1998 zahrnoval používání bionafty ve stávajících vládních naftových vozidlech jako přijatelnou alternativu k nákupu vozidel na alternativní paliva neboli AFV, jak je stanoveno v původním EPACT.
Se všemi těmito pravidly a předpisy je pochopitelné, že jakákoli životaschopná alternativa ropy by vyvolala rozruch. Bionafta ale není dokonalou náhradou benzínu. Na jeho klady a zápory se podíváme v dalších částech.
Kontrola emisí je ústředním bodem argumentu o bionaftě, zejména v legislativních záležitostech. Existuje několik složek emisí, které jsou obzvláště škodlivé a vyvolávají obavy mezi vědci, zákonodárci a spotřebiteli. Síra a její příbuzné sloučeniny přispívají ke vzniku kyselých dešťů; oxid uhelnatý je široce uznávaný toxin; a oxid uhličitý přispívá ke skleníkovému efektu. Existují také některé méně známé sloučeniny, které vyvolávají obavy, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), sloučeniny ve tvaru kruhu, které jsou spojovány s tvorbou určitých typů rakoviny. Částice (PM) mají negativní účinky na zdraví a nespálené uhlovodíky přispívají k tvorbě smogu a ozónu.
Bionafta snižuje nebezpečné emise. Ze současných biopaliv je bionafta jediná, která úspěšně dokončila testování emisí v souladu se zákonem o čistém ovzduší.
| Průměrné emise bionafty ve srovnání s konvenční naftou | ||
| Emisní složka | B100 | B20 |
| Celkový počet nespálených uhlovodíků | -67 % | -20 % |
| Oxid uhelnatý | -48 % | -12 % |
| Částice | -47 % | -12 % |
| NOx | +10 % | +2 % |
| Sírany | -100 % | -20 % |
| PAH | -80 % | -13 % |
| Zdroj:National Biodiesel Board | ||
Kromě toho může B100 snížit emise CO2 o 78 procent a snížit karcinogenní vlastnosti motorové nafty o 94 procent (National Biodiesel Board, U.S. DOE Office of Transportation Technologies).
Další vlastností bionafty je to, že je biodegradabilní , což znamená, že se může rozkládat v důsledku přírodních činitelů, jako jsou bakterie. Podle EPA se bionafta rozkládá čtyřikrát rychleji než konvenční motorová nafta. V případě rozlití by tak bylo čištění jednodušší a následky by nebyly tak děsivé. To by platilo i pro směsi bionafty.
Bionafta by také mohla snížit závislost USA na dovážené ropě a zvýšit naši energetickou bezpečnost. Většina bionafty v USA se vyrábí ze sójového oleje , což je hlavní domácí plodina. S rostoucí poptávkou po ropě v USA a klesajícími světovými dodávkami by obnovitelné palivo, jako je bionafta, pokud by bylo správně implementováno, mohlo zmírnit některé energetické nároky USA.
Bionafta také přispívá k mazání motoru nebo jeho snadnému pohybu. Bionafta funguje jako rozpouštědlo, které pomáhá uvolňovat usazeniny a jiné nečistoty z vnitřku motoru, které by mohly způsobit ucpání. Protože čistá bionafta nezanechává žádné vlastní usazeniny, má to za následek prodloužení životnosti motoru . Odhaduje se, že směs bionafty o pouhém 1 procentu by mohla zvýšit mazivost paliva až o 65 procent (U.S. DOE Office of Transportation Technology).
Bionafta je také bezpečnější. Je netoxický (asi 10x méně toxická než kuchyňská sůl) a má vyšší bod vzplanutí než konvenční diesel. Protože hoří při vyšší teplotě, je méně pravděpodobné, že se náhodně vznítí. To usnadňuje přizpůsobení předpisům pro pohyb a skladování. Dále se podíváme na nevýhody a budoucnost bionafty.
Samozřejmě nic není bez pokuty a bionafta má své nevýhody. Některé mají co do činění se samotným palivem a mnohé mají co do činění s širším obrazem.
Jedním z problémů samotného paliva je nárůst NOx v emisích bionafty. Často při výrobě motorové nafty, když snížíte množství pevných částic v emisích, dojde k odpovídajícímu zvýšení oxidů dusíku, které přispívají k tvorbě smogu. I když některé z toho lze vyřešit úpravou samotného motoru, není to vždy možné. Existují technologie, které jsou zkoumány ke snížení množství NOx v emisích bionafty.
Dalším problémem je chování bionafty jako rozpouštědla . I když je tato vlastnost užitečná, je to druh dvousečné meče. Některá starší dieselová vozidla (jako jsou auta vyrobená před rokem 1992) se mohou ucpávat vyššími koncentracemi bionafty. Díky své schopnosti uvolňovat usazeniny nahromaděné v motoru (které tam mohou být ze staré motorové nafty), může bionafta způsobit zanesení palivového filtru nově uvolněnými usazeninami. Výrobci bionafty doporučují výměnu palivového čerpadla krátce po přechodu na směsi s vysokou koncentrací bionafty. Součásti těchto starších palivových systémů se mohou také zhoršit. Kromě usazenin v palivovém systému rozkládá bionafta také pryžové součásti. Některé části starších systémů, jako jsou palivové potrubí a těsnění palivového čerpadla, se mohou porouchat kvůli jejich pryži nebo složení podobné pryži. To se obvykle napraví výměnou takových součástí. Ačkoli mnoho výrobců zahrnulo bionaftu do svých záruk, stále mohou existovat problémy. Další informace o záruce na bionaftu a vozidla naleznete v dokumentu The Biodiesel Standard.
U některých motorů může také docházet k mírnému snížení spotřeby paliva a výkonu . V průměru dochází ke snížení výkonu asi o 10 procent. Jinými slovy, na 1 galon standardní nafty je potřeba asi 1,1 galonu bionafty.
Hlavní nevýhody bionafty jsou spojeny s širším obrazem, konkrétně s trhem a související logistikou. Z nich je nejdůležitější náklady . Podle EPA může čistá bionafta (B100) stát kdekoli od 1,95 do 3,00 $ za galon, zatímco směsi B20 jsou v průměru o 30 až 40 centů více na galon než standardní nafta. To vše závisí na proměnných, jako jsou použité suroviny a tržní podmínky.
Další, možná důležitější otázkou je množství a dostupnost . Ačkoli bionafta není nutně vyráběna ve všech 50 státech, může být dostupná ve všech z nich. Existují tři hlavní způsoby, jak získat bionaftu, přičemž každá konkrétní metoda je vhodnější pro určité typy zákazníků. Bionaftu lze zakoupit přímo od dodavatele, od distributora ropy nebo na veřejných pumpách. V současné době je ve Spojených státech 19 členů NBB, kteří vyrábějí a prodávají bionaftu. Chcete-li zjistit, jak získat bionaftu, kontaktujte National Biodiesel Board. Datové centrum alternativních paliv má také funkci vyhledávání, která vám umožňuje najít čerpací stanice podle města nebo státu.
Informace o umístění stanic na bionaftu mimo USA vám poskytne místní agentura pro biopaliva.
Kolik tedy vyděláme? Vzhledem k počtu různých producentů (tj. federálních, soukromých, průmyslových) a zdrojů plodin je těžké připojit úhledné číslo. Právě teď USA vyrábí přibližně 75 milionů galonů bionafty ročně (National Biodiesel Board). Tato produkce je flexibilní a lze ji podle potřeby zvýšit nebo snížit.
Bez ohledu na to, zda přitáhne pozornost okázalých technologií, nebo ne, bionafta bude jistě neustále ve vývoji.
V současnosti jsou největším trhem s bionaftou flotilová vozidla. Podle National Biodiesel Board existuje ve Spojených státech přes 100 takových flotil využívajících bionaftu. Patří mezi ně federální a veřejné organizace, jako je U.S. Poštovní služba, letectvo USA, armáda USA, NASA, Ministerstvo energetiky USA, Duke Energy a Florida Power &Light. Mnoho služeb veřejné dopravy také hledá bionaftu, aby doplnila využití ropy. Městské autobusy, jako je Cincinnati Metro, také využívají bionaftu. Mezi potenciální budoucí cíle patří oblasti, jako jsou námořní a zemědělské aplikace a vytápění domácností.
S rostoucím povědomím veřejnosti by si bionafta a biopaliva obecně mohly snadno najít cestu do rozhovorů při večeři. Politická podpora je také na vzestupu a v důsledku legislativy, jako byl dodatek EPACT z roku 1998, budou alternativní zdroje paliva v ne tak vzdálené budoucnosti nutností.
Další informace o bionaftě, biopalivech a souvisejících tématech naleznete v odkazech na další stránce.
Úspora paliva Jak funguje stanovování cen alternativních palivAutoAlternativní palivaAlternativní palivoAutoAlternativní paliva10 Nápady na alternativní paliva, které nikdy nevyšly z LabAutoHybrid Technology Jaké jsou nejobtížnější standardy, které je třeba splnit pro auto s alternativním palivem?AutoHybrid TechnologyJak fungují alternativní palivové čerpací staniceAutoHybridní alternativní technologieJaká je světová alternativní paliva? AutoBiopalivaJe biopalivo z řas životaschopnou alternativou k ropě?AutoBiopalivaPropagují ropné společnosti alternativní energii?AutoHybrid TechnologyTop 10 alternativních paliv na cestě právě teďAutoBiopalivaJe biopalivo rozumnou (a bezpečnou) alternativou tryskového paliva?AutoAlternativní palivaAlternativní paliva Obrázky vozidelPřírodaAutoAlternativní paliva Automobily Alternativní paliva Palivové články fungujíAutoAlternativní palivaJak funguje bionaftaAutoAlternativní palivaJe etanol skutečně šetrnější k životnímu prostředí než plyn?AutoAlternativní palivaKolik kukuřice za etanol rs?AutoAlternativní palivaJak fungují vozidla na zemní plynAutoAlternativní palivaE85 Ethanol Flex Fuel PřehledAutoAlternativní palivaMůže etanol poškodit váš motor?AutoAlternativní palivaCo je top palivo a jak se liší od benzínu?AutoAlternativní palivaMůže auto jezdit na jadernou energii? VědaVýroba energieJaká je nejlevnější nová energetická alternativa?VědaZelená vědaJaká je nejlevnější nová alternativní energie?VědaZelená věda10 Šílené formy alternativní energieVědaZelená věda Vyčerpají alternativní paliva celosvětové zásoby kukuřice?
Související články
Další skvělé odkazy
