Program EU o biopalivech
zahrňuje i používání minimálního
množství biopaliv nebo jiných
paliv z obnovitelných zdrojů do
motorových benzinů a motorové
nafty na trhu České republiky.
Pro zavádění biopaliv jsou hlavně
tři důvody, a to: snížení závislosti
na ropě, která je obvykle z dovozu,
zvyšování počtu motorových
vozidel a tím i růst spotřeby paliv
a nakonec i rozvoj zemědělství
a tím nárůst nových pracovních
příležitostí. Předpoklad je, že do
roku 2020 nejen vzroste spotřeba
pohonných hmot (PH) asi o 20 %,
ale také asi 10 % z tohoto množství
bude nahrazeno biopalivy, hlavně
biolihem (bioetanolem) a bionaftou
(metylesterem vyšších mastných
kyselin). Biopaliva vyráběné
z potravinářských surovin nazýváme
„biopaliva první generace“,
kdežto biopaliva vyráběna z nepotravinářských
rostlinných surovin
a hlavně odpadů nazýváme zase
„biopaliva druhé generace“. Tato
biopaliva nyní logicky nabývají
pořád většího významu v praxi.
Sníží se závislost na
dovozu ropy?
Výhody spalování BA s vyšším
obsahem biolihu až do obsahu asi
10 % jsou zejména v lepším startování
motoru za chladu až mrazu, lepším
spalováním PH ve válcích vlivem
vyššího obsahu organicky vázaného
kyslíku. Při obsahu 85 % jako E-85 je
to už horší a není na to zatím jednotný
názor. Vyšší skupenské výparné
teplo biolihu zde může způsobovat
problémy. Mnohé motory proto startují
pouze na benzin (někdy je to tzv.
zimní benzin s přísadou izoalkanů)
a potom až během jízdy přecházejí
na palivo E-85. Poté se už dosahuje
i většího naplnění válců palivovou
směsí. Emise oxidů síry jsou
zde téměř zanedbatelné a snižuje se
závislost na dovozu ropy z politicky
nestabilních oblastí.
Z nevýhod lze uvést hlavně zvýšenou
spotřebu PH a problémy při
jízdě v horkém letním počasí, při
použití biolihu i tvorbu bublinek a ve
vlhku zase možnost přitahování
vody biolihem do PH. To vadí spíše
starším motorům s karburátorem
než motorům se vstřikováním PH,
nebo u dvoutaktních motorů. Přitom
ale odpařivost přísad MTBE a ETBE
je ještě vyšší a jejich obsah v BA
je až 10 obj. %. Pro názornost byly
vypočteny hodnoty tlaků z Augustovy
a lépe i z Antoineovy rovnice při
teplotách 20, 30, 40 a 50 oC je vidět
znatelný rozdíl v odpařivosti některých
složek v BA. Z tohoto důvodu
nemusí být obavy z negativního účinku
těchto přísad na kvalitu benzinů.
Další problémy mohou nastat při
vyšším obsahu vody v biolihu, kdy
obvykle dochází až k zákalu PH. Už
zmíněnou vyšší korozivnost PH na
kovovou konstrukci motoru je možno
potlačit přísadou antikorodantů,
jinak se projevuje až po projetí
30 000 až 50 000 km. Pro starší typy
motorů s „měkkými“ ventily je ale
nutno pořád přidávat přísadu nahrazující
mazivost původního tetraetylolova,
jako jsou Anabex (Slovnaft),
Benadit (VIF), Sheron (Shell), PMX
(OMV) aj., jinak by mohlo asi tak po
300-500 km jízdy dojít k poškození
ventilových sedel. Použití jiných přísad
je už podle jejich kvality diskutabilní
a jedná se zde obvykle pouze
o komerční záležitost.
Pro výrobu biolihu bude možné
použít i cukr vyrobený z cukrové
řepy, který ale nelze použít ke konzumaci
pro snížení kvóty jeho produkce
Radou Evropské unie. K výrobě
biolihu lze použít i jiné plodiny, kde
lze škrob, nebo i celulózu přepracovat
na technický cukr a ten fermentovat
na alkohol. Pěstování surovin pro
výrobu biopaliv bude také řešením
pro oživení mnoha zemědělských
oblastí. Výtěžnost biopaliv je zatím
asi kolem 1 t ze sklizeného hektaru
plodin. V plánu EU je vyčlenit pro
tento účel asi 18 mil. ha ploch, což
může mít za následek i pokles sklizně
potravinářských plodin a tím také
zvýšení ceny potravinářských produktů.
Problémem zde bude vyřešení
jejich ceny, protože biopaliva jsou
zatím dražší než paliva fosilní, pokud
zde neuvažujeme o jejich levném
dovozu z Brazílie. Zde už organizace
ČEPRO udělala loni první kroky
a přispěla k tomu i státní návštěva
brazilského prezidenta u nás.
Dobrý úmysl, leč
ekologická
katastrofa
Zemědělci teď kvůli
biopalivům obrazně
raději pěstují pšenici
na biolíh, než na chléb,
takže značně vzrostly
i ceny potravin.
Komise EU tak
musela přiznat,
že v rámci
biopaliv jsme
zašli do „slepé
uličky“.
Ceny obilnin
se značně zvýšily
hlavně zvýšenou
poptávkou
v asijských zemích,
kde cena rýže vzrostla až o 40
%. V Brazílii a Indonésii zase kácejí
vzácné deštní pralesy a lesní porosty,
aby měli místo na plantáže. Místo
náplasti na zničenou planetu, vede
dobrý úmysl k humanitární a doslova
až ekologické katastrofě. Cenovou
srovnatelnost by zde měla zaručit
směrnice 2003/96/EC o zdanění biolihu.
Toto téma bude i na programu
zasedání OSN v roce 2009 v Kodani.
Návrh Evropské agentury pro
životní prostředí je ten, že do roku
2020 plánovaný nárůst podílu až 10 %
biopaliv v PH je nutno zastavit!
Bioetanol nutno ale pro účely
biopaliva zbavit vody, nejlépe pomocí
molekulových sít, které využívají
rozdílný průměr molekul etanolu
a vody (4,4 proti 2,8 x 10-10 m), nebo
azeotropické rektifikace, nejlépe
s toluenem (OČ asi 105) nebo i cyklohexanem
(OČ asi 80), což je ale
kvůli spotřebě tepla už energeticky
náročnější. PH s vysokým obsahem
biolihu budou ale vystaveny povětrnostním
vlivům a vlivem hygroskopičnosti
bioetanolu nutno počítat
s tím, že se do PH postupně dostane
i nějaká voda z ovzduší.
Použití různých alkoholů jako
alternativních paliv v motorových
vozidlech není ničím novým.
Během 2. světové války v Německu
a také po ní se v mnoha zemích
Evropy používaly PH s přísadou
metanolu (Gasohol, Metasol aj.),
který lze vyrobit z uhlí pomocí
konverze vodního plynu, nebo ze
zemního plynu (metanu) a který lze
získat poměrně snadno téměř čistý
a bezvodý (OČ asi 110). O této
cestě se nyní také uvažuje v některých
zemích bohatých na uhlí, jako
jsou Německo, Malajsie a Jihoafrická
republika. Přísada metanolu
do benzinu má ale často za následek
problémy s těsněním palivové
soustavy (guma, plasty) a také se
zvýšenou korozí hliníkových slitin
motoru. Oxidací metanolu vzniká
formaldehyd a z něj ihned kyselina
mravenčí. U etanolu (biolihu) zase
acetaldehyd a z něj zase kyselina
octová. Po roce 2000 byl na trhu
v ČR alkoholizovaný benzin jako
Oxylin od firmy Tacita, založený
na kvasném etanolu, ale pro jeho
nedostatek se v praxi nerozšířil.
Obě kyseliny působí korozivně na
konstrukční materiál spalovacího
prostoru motoru. Tento problém
lze z velké části omezit použitím
různých přísad k PH. Zatím nejvíc
používané jsou antioxidanty, organické
látky nezanechávající popel
(ashless additives). Dále antikorodanty
a vhodná je zde i přísada
pasivátorů kovů proti korozi.
Bionafta (FAME, MEŘO,
MEROL, biodiesel, biopal, zelená
nafta aj.) je zase přísadou do NM.
Bionaftu lze také vyrobit z různých
surovin jako jsou biomasa, olejnaté
rostliny, biologické odpady, nejčastěji
ale z řepky olejnaté a také z opotřebeného
rostlinného fritovacího
oleje, OFO. Po hydrolýze a esterifikaci
uvolněných vyšších mastných
kyselin metanolem, lze kromě metylesteru
jako MEOFO, MEFRIT,
získat z vodní vrstvy také glycerol,
vhodný i pro nízkotuhnoucí směsi
do chladičů vozidel. Použití bionafty
v PH u nás vyžaduje ještě značnou
legislativní a technickou přípravu.
Pro NM se ukazuje být vhodnou
přísadou i látka dimetylkarbonát
(DMC), zaručující dobré a rovnoměrné
prohořívání směsi ve válcích
motoru. Na jeho přípravu z CO2
a použití v motorových palivech
se soustředil náš výzkumný program.
Cena řepky olejnaté (Brassica
napus) je nyní také vyšší a dosahuje
už 10 000 Kč/t. ČR je zatím největším
vývozcem řepky v zemích EU.
K jejím zpracovatelům se už brzo
přidá i podnik Agrofert Lovosice,
kde se dokončuje provoz na zpracování
až 400 000 t řepky s výrobou
asi 100 000 t bionafty ročně. Tak získají
dosud největší výrobci bionafty
u nás Setuza Ústí n/L a Agropodnik
Jihlava významného konkurenta.
Hlavním nebezpečím při výrobě
bionafty je práce s hořlavým a toxickým
metanolem.
Výhody při použití NM s přísadou
bionafty jsou zase v lepší mazivosti
PH a snížení obsahu oxidů síry
v emisích. Samotná bionafta má
vyšší vznětlivost i výhřevnost jako
NM. Cetanové číslo CČ je u NM
v rozsahu 48-55 a u bionafty o něco
vyšší 50-58. Nevýhodou při vyšším
obsahu bionafty je ale časté zanesení
palivových filtrů a také i možnost její
vysrážení a usazení na spodu palivové
nádrže, nebo v palivovém systému,
obvykle při delším odstavení
vozidla hlavně v zimě, což může mít
za následek i poškození palivového
čerpadla. Potom nutno všechnu NM
odčerpat a celý palivový systém propláchnout
lihem. Používat jako PH
přímo opotřebené oleje bez úpravy
je zavádějící. Co se ušetří na PH, to
lze lehce s velkou pravděpodobností
prodělat na opravě motoru.
Nová vlna: rostlinné oleje
Za úvahu ale stojí zmínit se o „nové
vlně“ v rámci vznětových motorů
a tím je používání rostlinných olejů
jako PH, které jsou cenově až o třetinu
levnější. Pro tento účel se v našich
klimatických podmínkách hodí pouze
olej řepkový, zatím co sojový
a palmový olej má vyšší viskozitu
a jejich použití v autech je možné
jen ve směsích s jinými palivy, nebo
s předehřívačem oleje. Oleje mají ale
nízkou vznětlivost (CČ v rozsahu
33-43) a oxidační stabilitu při vyšších
teplotách a tak u nich dochází
ke tvorbě dýmů,
zahušťování,
tvorbě pryskyřic
a tím
i usazenin
na kovových
ploc
h á c h
palivové
soustavy
motoru,
v krajnosti
až k zapečení
pístních kroužků. Zvlášť
zjevné je to u použitého fritovacího
oleje, kde pouhé přefiltrování oleje
nestačí a je ho nutno ještě chemický
zpracovat. Část rostlinného oleje se
v motoru nespálí a dostává se tak do
motorového oleje, což se negativně
projeví až po delším provozu. Určitou
náplastí je zde častější výměna
motorového oleje, což ale zhoršuje
celkovou ekonomiku provozu. Všeobecně
je možno říct, že úspora na
takové PH nestojí za hrozbu zadření
motoru, a když to už provozujeme,
tak alespoň při PH v ředění stejných
objemů NM a oleje. Zkušenost řidičů
ukazuje, že více problémů s oleji jako
PH s tím mají čtyřválcové nežli víceválcové
motory.
Tyto nevýhody všeobecně platí při
použití PH s vyšším obsahem obou
biosložek. Při jejich plánovaném
obsahu od 2 % postupně až do 5,75 %
v roce 2010 se tyhle nevýhody na
jízdě a motoru prakticky ani neprojeví.
Proto svého času mnoho našich
motoristů doslova „vyděsily“ články
v denním tisku o možnosti poškození
různých částí motoru (čerpadla, písty,
těsnění, katalyzátory aj.) při použití
těchto upravených PH. Odborníci
by měli uvést tyto fakty na pravou
míru a informovat náš „lid pospolitý“
a velkou rodinu motoristů vhodnými
články nejen v odborných časopisech,
ale hlavně v denním tisku
a odstranit tak strach a toto možné
technické nedorozumění.
Většina PH jako náhražek NM
jako různých olejů včetně i přísad
bionafty má ale horší emise než klasická
fosilní paliva. Nejen to, že emise
obsahují až o 70 % více GHG, ale
horší je i jejich složení, zvlášť když
se jedná o oxid dusný, který má až
300krát a plyn metan zase 50krát
vyšší skleníkový účinek než oxid
uhličitý. Tento dusík se do PH dostává
z hnojiv používaných při pěstování
rostlin. Kromě toho jsou tyto emise
i mnohem více alergizující, což je
zvlášť nebezpečné v městských aglomeracích
do výšky asi jednoho metru
nad vozovkou než dojde k rozptylu,
čím trpí ve městech hlavně malé děti.
Zlepšením se ukazuje úprava povrchu
vozovek rutilem (TiO2).
Z různých informací, statistik a prognóz,
které se ale navzájem dost liší,
by potom vycházel následující předpoklad
roční bilance PH po splnění
norem EU pro další období v ČR:
Spotřeba BA asi 2 mil. t a pro 2
obj. % aditivace, potřeba asi 40 000 t
biolihu a spotřeba NM asi 4,5 mil. t
a pro 2 obj.% aditivace, potřeba asi
90 000 t bionafty.
Letos na BVV byla uvedena bilance
PH pro rok 2007: BA 2 mil. t a NM
4,2 mil. t, což je v souladu s tímto
předpokladem. Spotřeba všech
PH je nyní v ČR údajně asi přes 8
mld. a výhled na další období je až
do 9 mld. l ročně. Pro zajímavost,
toto množství PH spotřebují v USA
za dobu necelých pěti dnů, přičemž
asi dvě třetiny PH pocházejí u nich
z dovážené ropy.
Máme pořád dostatek
volné orné půdy?
Podle statistik je na výrobu 100 l biolihu
průměrná spotřeba různých plodin
jako: 932 kg cukrové řepy, 1180 kg
cukrové třtiny, 1200 kg brambor (!),
360 kg melasy, 385 kg dřeva, 270 kg
kukuřice, 260 kg pšenice, 240 kg žita
nebo 250 kg tritikale. Jak je vidět, tak
obrazně jedna plná nádrž biolihu automobilu
v USA spotřebuje tolik potravinových
surovin (brambory, kukuřice,
pšenice), kolik postačí jednomu člověku
na celý rok. Podle odborníků je u nás
údajně k dispozici pro tento účel i hodně
volné a dosud nevyužité orné půdy, což
přirozeně stojí za úvahu o jejím využití
pro tento účel. Velké plochy řepky
olejnaté lákají na sebe ale hodně nepříjemného
hmyzu, což může dělat značné
problémy pro životní prostředí. Během
přípravy tohoto článku bylo v ČR rozhodnuto,
že od 1. ledna 2009 se zvyšuje
poplatek za přepis starých automobilů,
které emisní limity podle Euronorem
nesplňují. Pro vozy nesplňující žádné
Euro (vyrobené před rokem 1993) bude
poplatek 10 000 Kč, pro vozy splňující
Euro 1 bude poplatek 5000 Kč a pro
Euro 2 zase 3000 Kč. Pro vyšší Euro 3 a
4 (vyrobené po roce 2000 a 2005) bude
přepis (zatím) bez poplatku.
Legislativa
l Nařízení vlády č. 598/2006 Sb,
kterým se zrušuje nařízení vlády ČR
č. 66/2005 Sb., o používání minimálního
množství biopaliv nebo jiných
paliv z obnovitelných zdrojů v sortimentu
motorových benzinů a motorové
nafty na trhu České republiky.
l Nařízení vlády č. 337/2006 Sb., o
stanovení některých podmínek provádění
opatření společné organizace
trhů v odvětví cukru,.ve znění pozdějších
předpisů.
l Zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně
ovzduší, novelizován jako č. 180/2007
Sb., kde se uvádí zavádění minimálního
množství biopaliv do PH na
daňovém území České republiky.
l Zákon č. 353/2003 Sb., novelizován
jako č. 575/2006 Sb., o spotřební
dani, kde je předmětem i daň z lihu,
získaného kvašením, obsaženého
v jakýchkoliv výrobcích, pokud jeho
obsah činí min. 1,2 objemových %
etanolu, sazbou daně 26 500 Kč/hl.
l Zákon č. 353/2003 Sb., novelizován
jako č. 311/2006 Sb. a č.
107/2007 Sb., o pohonných hmotách
a čerpacích stanicích pohonných
hmot (zákon o pohonných hmotách).
l Vyhláška č. 229/2004 Sb., kterou
se stanoví požadavky na pohonné
hmoty pro provoz vozidel na pozemních
komunikacích a způsob sledování
a monitorování jejich jakosti.
l Vyhláška č. 141/1997 Sb., novelizována
jako č. 88/2007 Sb., o technických
požadavcích na výrobu,
skladování a zpracování lihu, ve znění
pozdějších předpisů.
l Směrnice 98/70/EC o přísadách
do motorových paliv, novelizace
2003/17/EC a 2003/30/EC.
l Směrnice 2003/96/EC o použití
biosložek do PH a o zdanění energetických
výrobků.
Doc. Ing. Juraj Kizlink, CSc.,
Fakulta chemická, VUT Brno