Aká je uhlíková stopa bioetanolu?
Ekologický prístup už nie je okrajovou záležitosťou. Keďže dôsledky antropomorfných klimatických zmien sú čoraz zjavnejšie, rastie kolektívna túžba chrániť našu planétu a životné prostredie. Hoci v boji proti klimatickým zmenám je potrebné, aby ľudia zmenili svoje správanie, a to tak na individuálnej, ako aj na spoločenskej úrovni, svoju úlohu zohrávajú aj ekologické technológie. Každá inovácia, ktorá nám umožní znížiť škodlivé emisie a produkovať menej odpadu, môže byť významná v boji proti zmene klímy.
Jedným z hlavných zdrojov globálneho znečistenia sú emisie z vozidiel. Pre mnohých ľudí je používanie osobného auta nevyhnutnosťou. Bez auta by nemohli chodiť do práce, voziť deti do školy ani cestovať ďalej ako pred vlastné dvere. Ak si však nemôžete dovoliť elektromobil a nemáte to šťastie, že žijete niekde, kde je slušná infraštruktúra, šoférovanie znamená prispievanie k nekonečnému prúdu znečistenia a emisií skleníkových plynov, za ktoré sme všetci zodpovední.
Bioetanol sa stáva sľubným alternatívnym palivom, ktoré by nám jedného dňa mohlo umožniť jazdiť toľko, koľko chceme, bez toho, aby sme sa museli starať o to, čo vychádza z našich výfukov. Každý, kto sa snaží o uhlíkovo neutrálnu budúcnosť, by mal venovať pozornosť bioetanolu.
Ako sa vyrába palivo na báze bioetanolu?
Bioetanol má v porovnaní s konvenčnými palivami množstvo výhod, ale jeho hlavnou prednosťou je šetrnosť k životnému prostrediu. Pri výrobe bioetanolu sa využívajú obnoviteľné zdroje, konkrétne plodiny, ako je kukurica, kukuričné zrno a kukurica. V zásade sa dá vyrobiť z akejkoľvek rastliny, ktorá obsahuje cukor a škrob. Pojem "biomasa" používame ako súhrnný pojem pre obnoviteľné organické materiály pochádzajúce z rastlín a zvierat. Biomasa zahŕňa živé organizmy, materiály získané zo živých organizmov a materiály z organizmov, ktoré nedávno odumreli.
Presný postup výroby bioetanolu závisí od zloženia použitej biomasy. Väčšina výskumu sa v súčasnosti zameriava na lignocelulózový materiál vrátane vŕby, eukalyptu, slamy, cukrovej trstiny, poľnohospodárskych zvyškov a iného drevnatého a trávnatého materiálu, ktorý sa často považuje za odpad. Na výrobu 1 tony bioetanolu sú potrebné 2 až 4 tony lignocelulózovej biomasy. Výskumníci uprednostňujú lignocelulózovú biomasu, pretože je hojnejšia ako potravinárske plodiny a jej výroba je lacnejšia, najmä preto, že sa aj tak považuje za odpad. Má tiež vyššiu čistú energetickú bilanciu ako iné formy biomasy, vďaka čomu ekologické zvyšuje jeho atraktívnosť. Lignocelulózová biomasa môže znížiť emisie skleníkových plynov až o 90%, čo je oveľa lepšie ako biopalivá prvej generácie.
Nevýhodou používania lignocelulózovej biomasy na výrobu bioetanolu je, že obsahuje celý rad sacharidových polymérov vrátane celulózy. Celulóza je hlavnou zložkou bunkových stien rastlín a skladá sa z molekúl glukózy. Pri rozklade celulózy v procese nazývanom hydrolýza sa uvoľňuje glukóza. Existuje niekoľko spôsobov, ako hydrolyzovať celulózu v lignocelulózovej biomase s cieľom získať fermentovateľné cukry. Medzi najbežnejšie metódy patrí ošetrenie biomasy kyselinou alebo špecifickými enzýmami a jej zahriatie.
V prípade nelignocelulózovej biomasy, ako je napríklad obilie, sa biomasa najprv rozdrví, aby sa uvoľnil škrob. Výsledný materiál sa zmieša s určitým objemom vody, aby sa kontroloval pomer cukru a kvasiniek vo výslednej kaši. Zahrievaním zmesi sa rozpúšťajú vo vode rozpustné škroby a súčasne sa používa kyslá alebo enzymatická hydrolýza na premenu škrobu na cukry. Výsledná zmes sa kupí na pH 4,8 až 5,0, ktoré je mierne kyslé. Je to potrebné na to, aby sa kvasinky, ktoré kvasia cukry, mohli rozvíjať. Pri fermentácii vzniká etanol a CO2. Následná destilácia a dehydratácia zvyšuje koncentráciu etanolu v roztoku.
Aby sa etanol mohol používať ako palivo, musí byť veľmi čistý, čo najbližšie k 100%. Priemyselne vyrábaný etanol má pomerne vysoký obsah vody, ktorý znižuje jeho čistotu. Existuje niekoľko metód dehydratácie etanolu, pričom všetky sú v súčasnosti predmetom výskumu s cieľom zlepšiť ich účinnosť.
Aké sú environmentálne výhody bioetanolu?
Bioetanol nielenže pochádza z obnoviteľných zdrojov, ale v porovnaní s konvenčnými palivami výrazne znižuje emisie skleníkových plynov počas výroby a pri spaľovaní hotového paliva. Pridávanie etanolu do benzínu zvyšuje oktánové číslo, čo znamená, že benzín skôr horí, ako sa spaľuje, a umožňuje nám tak vyčerpať naše stále sa zmenšujúce zásoby ropy. Predĺženie životnosti ropných zásob zvyšuje našu palivovú bezpečnosť a znižuje našu závislosť od krajín ťažiacich ropu.
Ak vás zaujíma, či bioetanol produkuje oxid uhoľnatý alebo iné škodlivé látky, odpoveď znie nie. Pri spaľovaní bioetanolu vzniká veľmi málo emisií, je výrazne čistejší ako konvenčné palivá. Najhoršie, čo vylučuje, je zanedbateľné množstvo oxidu uhličitého, ktoré je príliš malé na to, aby malo negatívny vplyv na zdravie ľudí alebo životné prostredie.
Možno ste počuli protichodné tvrdenia o uhlíkovej stope bioetanolu. Je teda bioetanol uhlíkovo neutrálny alebo nie? Odpoveď znie: áno, je uhlíkovo neutrálny. Musíte si však položiť otázku, prečo je bioetanol uhlíkovo neutrálny. Odpoveď je vlastne celkom jednoduchá: množstvo oxidu uhličitého uvoľneného pri výrobe bioetanolu je rovnaké ako množstvo oxidu uhličitého, ktoré rastliny, ktoré palivo vyrábajú, absorbujú počas fotosyntézy.
Prechod z palív na báze ropy na bioetanol pomôže ozdraviť ozónovú vrstvu nad Zemou, čo je dlhodobý cieľ environmentálneho hnutia. Keď etanol horí, sú výsledné produkty menej reaktívne so slnečným svetlom ako emisie z konvenčných zdrojov paliva. Dokonca ani rozsiahle spaľovanie etanolu pravdepodobne nenaruší ozónovú vrstvu.
Aj keď budeme v blízkej budúcnosti naďalej používať konvenčné palivá pre naše vozidlá, môžeme používať bioetanol na zníženie emisií skleníkových plynov. Primiešavanie bioetanolu do benzínu prináša množstvo cenných výhod. Po prvé, zvyšuje oktánové číslo paliva, čo je zvyčajne náročné a nákladné. Obohatením nekvalitného paliva etanolom môžeme znížiť škodlivé emisie a zvýšiť výkon. Pridávanie bioetanolu do pohonných hmôt tiež znamená, že môžeme ďalej zvýšiť naše zásoby a znížiť našu závislosť od krajín produkujúcich ropu.
Celkovo by široké používanie bioetanolu viedlo k zlepšeniu kvality ovzdušia a zníženiu výskytu karcinogénnych častíc. Prebiehajúce výskumné a vývojové projekty neustále zlepšujú environmentálne výhody bioetanolu, čím sa stáva ešte atraktívnejšou perspektívou. Najnovšie konštrukcie závodov na výrobu bioetanolu napríklad zabezpečujú, že všetka vypúšťaná voda je environmentálne neutrálna. Niektoré závody recyklujú odpadovú vodu, ktorá vzniká pri výrobe bioetanolu, aby sa mohla znovu použiť.
Na čo sa používa bioetanolové palivo?
Etanol je univerzálne palivo, ktoré už preukázalo svoj potenciál v niekoľkých kľúčových oblastiach. Najvýznamnejším využitím bioetanolu v súčasnosti je jeho použitie ako paliva v doprave, pričom mnohí predstavitelia automobilového priemyslu očakávajú, že časom nahradí benzín ako primárne palivo pre osobné vozidlá. Jednou z výhod bioetanolu je však to, že nemusí úplne nahradiť benzín, aby sa dosiahla zmena. Etanol sa často používa na zvýšenie výkonu nekvalitného paliva a na trhu je niekoľko zmesných palív, ktoré kombinujú bioetanol s naftou alebo benzínom.
Tak ako každé palivo, aj bioetanol sa môže spaľovať na výrobu energie a generovanie energie. Výskum potenciálnej úlohy bioetanolu pri výrobe elektrickej energie pokračuje. V porovnaní s uhlím a ropou má etanol oveľa nižší tepelný výkon, čo znamená, že na výrobu rovnakého množstva energie je potrebné oveľa väčšie množstvo. Môžeme si však dovoliť spaľovať oveľa viac etanolu bez toho, aby sme spôsobili škody na životnom prostredí a uvoľňovali toxické emisie.
Krby na bioetanol sú tiež čoraz obľúbenejšie. Neprodukujú dym ani iné škodlivé vedľajšie produkty, vyzerajú skvele a nevyžadujú komín ani pripojenie na plynové potrubie.
Ako je na tom bioetanol v porovnaní s konvenčnými palivami?
V porovnaní s benzínom má bioetanol oveľa nižší energetický obsah. Ak máte dve rovnaké vozidlá, jedno na benzín a druhé na bioetanol, vozidlo na benzín bude môcť pokračovať v jazde. Bioetanol však neprodukuje také škodlivé emisie ako benzín. Keďže náklady na výrobu bioetanolu naďalej klesajú a výrobné metódy sa stávajú efektívnejšími, možno sa dostaneme do bodu, keď sa bude častejšie tankovanie do vozidiel považovať za výhodný kompromis.
Bioetanol má vyššie oktánové číslo ako benzín a môže sa dokonca pridávať do benzínu, aby sa zvýšilo oktánové číslo. Vyššie oktánové číslo znamená, že bioetanol v motore skôr horí, ako sa vznieti, a má vynikajúce protiatómové vlastnosti.
Etanol je menej prchavý ako benzín, čo sa meria Reidovým tlakom pár. Nižší tlak bioetanolu znamená, že sa odparuje pomaly, čím sa udržiava nízka koncentrácia emisií spôsobených odparovaním a ďalej sa znižuje riziko explózie paliva. Nízky tlak pár však môže byť pre etanol aj nevýhodou. Kombinácia nízkeho tlaku a jedného bodu varu znamená, že motory poháňané čistým etanolom nemôžu bez pomoci naštartovať pri teplotách nižších ako 20 stupňov Celzia. Ak sa niekedy začne vážne uvažovať o bioetanole ako primárnom palive pre automobily, motory budú musieť tento problém kompenzovať.
Bioetanol a podobné biopalivá môžu zohrávať dôležitú úlohu v boji proti zmene klímy. Bioetanol má nielen široké možnosti využitia, ale jeho výroba je aj uhlíkovo neutrálna. Sledujte tento priestor, pretože by to mohlo byť palivo budúcnosti.