Peak Oil - główna

Wprowadzenie

Alternatywy

Na forum

Biopaliwa

Biomasa i biopaliwa

Podobnie jak paliwa kopalne, biomasa to paliwo wytworzone z żywej materii. Jednak w przeciwieństwie do nich, biomasa oznacza paliwa stworzone z roślin, które odrosną i mogą zostać użyte ponownie. Biomasa to np. drewno, słoma, odpadki powstałe przy przetwarzaniu trzciny cukrowej, łuski ryżowe, ścieki, suchy gnój oraz (chociaż nie do końca odpowiada to definicji) domowe odpadki.

Biomasa jest tradycyjnym źródłem energii, który w wielu państwach nadal jest w szerokim użyciu. Wykorzystywana jest ogólnie przy generowaniu elektryczności na małą skalę, na przykład dla zapewnienia energii pojedynczemu domowi.

Ponieważ nowoczesne rolnictwo jest bardzo zależne od paliw kopalnych (nawozy i pestycydy produkuje się z gazu ziemnego), "czystość" biopaliw jest dość fałszywa (N2O jest 300-krotnie silniejszym gazem cieplarnianym, niż CO2). Pod znakiem zapytania stoi też ekologiczność biopaliw, gdy biomasa zostaje pozyskana w sposób rabunkowy: jeśli wycinamy las tropikalny pod uprawę biopaliw, tym samym niszczymy zdolność absorpcji gazów cieplarnianych tego kawałka Ziemi. Z powierzchni naszej planety zniknęła już ponad połowa lasów, do czego w dużym stopniu przyczynia się Brazylia, największy eksporter bioetanolu na świecie (2 mln ton).

Wg. raportu Komisji Europejskiej z maja 2006, tzw. raportu "Well to wheel", zastosowanie biopaliw w transporcie nie zredukuje emisji gazów cieplarnianych, a sposobem bardziej wydajnym od zastosowań w transporcie może być użycie biomasy do produkcji elektryczności. Opinię tę potwierdzają badania German Technology Assesment Centre, według których redukcja gazów cieplarnianych przy zastosowaniu biopaliw jest minimalna lub negatywna: "uniknięcie emisji gazów cieplarnianych jest słabym argumentem za zwiększeniem implementacji paliw z biomasy", konkludują autorzy. Dzieje się tak głównie dlatego, że silniki samochodowe zaprojektowane są do specyficznych paliw. Każde biopaliwo musi zostać wyczyszczone lub chemicznie przetworzone. To wymaga energii.

Rodzaje biopaliw

Biopaliwa pierwszej generacji (obecne)

  1. Bioetanol z plonów, produkt fermentacji materii organicznej. Powstająca mieszanka wody z alkoholem musi zostać poddana destylacji, by uzyskać czysty etanol. Stanowi to energożerny krok, będący podstawowym czynnikiem decydującym o ostatecznym balansie energetycznym bioetanolu. Gdy bioetanol produkowany jest z ziaren, energia potrzeba do destylacji pochodzi głównie z paliw kopalnych, znacznie pogarszając EROEI i bilans emisji gazów cieplarnianych. Produkując etanol z trzciny cukrowej, jak ma to miejsce w Brazylii, ciepło do destylacji otrzymuje się z resztek pozostałych po ekstrakcji cukru z trzciny, tym samym polepszając bilans. Samochody o silnikach benzynowych mogą korzystać z mieszanek 5% bioetanolu bez konieczności dopasowania rozwiązań technicznych silnika. Według badania World Watch "Biofuels for Transportation" z 2006 roku, etanol stanowi obecnie ok. 90% produkcji biopaliw.
  2. Biodiesel jest chemicznie przekształconym olejem roślinnym. Produkowany jest bezpośrednio z oleju roślinnego poprzez dodanie metanolu i wodorotlenku sodu albo potasu. Reakcja estryfikacji jest stosunkowo prosta i nie wymaga skomplikowanych rozwiązań technologicznych. W porównaniu do etanolu, proces produkcji biodiesla wymaga względnie mało energii (pomijając energię potrzebną do wyprodukowania metanolu). W Europie do jego produkcji używa się głównie rzepaku, w USA soi. Olej palmowy i sojowy być może technicznie nigdy nie spełnią norm europejskich; ich główną wadą jest wysoka temperatura topnienia oleju palmowego (olej krzepnie w wyższych temperaturach i nie może byc używany w niskich) oraz skłonność do oksydacji oleju sojowego. Można też stosować zużyty olej roślinny lub tłuszcz zwierzęcy. Biodiesel, jak sama nazwa wskazuje, stosuje się w silnikach diesla; w roku 2005 w Unii Europejskiej wyprodukowano 3,1 milionów ton biodiesla.
  3. Olej roślinny stosowany bezpośrednio (bez estryfikacji) nie może być używany w normalnych silnikach diesla, więc jego użycie jest bardzo ograniczone.

Biopaliwa drugiej generacji (przyszłe)

  1. Bioetanol z celulozy lub drewna wytwarzany byłby z odpowiednio przygotowanych resztek drewnianych, siana czy celulozy. Zastosowanie analogiczne, jak w przypadku bioetanolu pierwszej generacji.
  2. BtL - Upłynnianie biomasy ("Biomass to liquid"). W tym procesie biomasa wpierw jest zgazowywana, a gaz wykorzystywany jest później jako składnik produkcji paliwa. Synteza ta sama w sobie jest bardzo starym procesem, opracowanym w latach 20-tych, zwanym syntezą Fishera-Tropscha. Zastosowanie w silnikach diesla.
  3. Biogaz mógłby być stosowany jedynie w silnikach CNG (Compressed Natural Gas).

EROEI biopaliw

David Pimentel z Cornell University w swoich dwóch największych publikacjach (1991, 2001) konkluduje, że bioetanol zawsze ma negatywny balans energetyczny, lecz najczęściej badania wykazują nieznacznie dodatni bilans energetyczny. Jednym z trików na polepszenie EROEI biopaliw jest wkalkulowanie nie tylko użycia ziaren, lecz całej rośliny. Co jest pewne, EROEI biopaliw zawsze jest niskie, najczęściej waha się w okolicach 1:1,5 i rzadko przekracza 1:2.

Wszystkie biopaliwa wymagają więcej energii niż tradycyjne paliwa kopalne, ponieważ biopaliwa wymagają wkładów energetycznych w uprawę, transport i przerób chemiczny.

EROEI diesla (soja) i bioetanolu (kukurydza) wg. "Environmental, economic and energetic costs and benefits of biodiesel and etanol biofuels", J. Hill, E.Nelson, D.Tilman, S. Polansky, D. Tiffany, 2006
Etanol z kukurydzy 1:1,25
Biodiesel z soi 1:1,93

Ryzyko

Biopaliwa są jedną za nielicznych alternatywnych źródeł energii, które dają nam paliwo płynne. Pomimo tego, że produkcja biopaliw znajduje się na pograniczu sensu energetycznego, zapewne rynek będzie starał się zmaksymalizować produkcję z tych źródeł. Niesie to za sobą określone konsekwencje.


Gdyby do 2020 roku chcieć zastąpić 300 milionów amerykańskich pojazdów pojazdami napędzanymi bioetanolem z kukurydzy, uprawy musiałyby pokryć 33% USA. Dzisiaj pola uprawne zajmują 19%.

Pierwszą z nich jest konkurencja z produkcją żywności, jednym z efektów zwiększania skali produkcji biopaliw będzie jej drożenie. Istnieją jednak prognozy, że rozszerzenie produkcji biopaliw obniży ceny mięsa, gdyż zwierzęta mogłyby się żywić resztkami poprodukcyjnymi. Powstaje też istotny problem natury moralnej, gdyż podczas gdy miliony ludzi na świecie głodują lub są niedożywione a światowa produkcja żywności spada, wąska grupa państw bogatych chcąc utrzymać swoje zachowania konsumpcyjne chce spalać tysiące ton plonów w silnikach.

Drugą konsekwencją jest wykorzystywanie państw biedniejszych o przyjaźniejszym klimacie. Już teraz jesteśmy świadkami paradoksu, w którym Europa chcąc sprostać eko-regulacjom unijnym, importuje olej palmowy z innych państw, które by produkować ów olej, niszczą lasy, doprowadzając w swoich krajach do katastrofy ekologicznej. Przyczynia się też do tego niski koszt ziemi i siły roboczej w państwach takich jak Indonezja, Malezja, Brazylia. Nie dość więc, że biopaliwa w tym przypadku są zupełnie nie-eko, ich EROEI spada dramatycznie, ze względu na konieczność przetransportowania paliw drogą morską. Statki napędzane są paliwami kopalnymi.

Wylesianie jest powszechną konswekwencją poszerzania upraw w Brazylii, tak często wysuwanej na piedestał jako biopaliwowy wzorzec. Brazylia jest światowym liderem produkcji bioetanolu z trzciny cukrowej, w 2005 roku wyprodukowała ok. 13 mln ton tego biopaliwa. Model Brazylijski nie jest eksportowalny do innych części świata, gdyż tamtejszy klimat i obfitość terenów wysokiej jakości podwyższa znacznie EROEI.

Praktyczne informacje o zastosowaniu biopaliwa dostępne są na stronie internetowej Drewno zamiast benzyny.