BIOMASA a BIOPALIVA vůbec.
Pro skupinu optimisticky naladěných
energetiků, zemědělců,
ale i ekologů jsou jedním z klíčů
k budoucí ekonomice a k novému
(bohatšímu) stylu života. A pro
neméně početnou skupinu skeptiků
jen dalšími lobbysticky zprofanovanými
termíny, jejichž výzkumně
a organizačně nezvládnutá ekonomická
hypertrofie v minulých
letech celosvětově přispěla leda ke
zdražení potravin. Kritici navíc
připomínají, že biopaliva nejsou
dodnes s to (ani v globálním, ani
v národním měřítku) efektivně
řešit a vyřešit žádný z naléhavých
energetických problémů.
Pokud neúnavní vědci i přesto přicházejí
„v poločase“ tohoto složitého
a dosud nevyjasněného střetu teorie
a praxe s koncepcí biopaliv II.
generace a dokonce je vyzdvihují
na piedestal progresivní energetické
suroviny pro budoucí průmyslové
využití (srovnatelné v minulosti snad
jen s ropou, či s plynem), jaký div,
že se jim nedostává ani nadšeného
potlesku, ani shovívavého porozumění.
Zatím.
Kde se stala chyba? Tou bazální je
současná technologie zpracování biomasy.
I sebelepší vědecký poznatek
může inspirovat praxi pouze tehdy,
bude-li technicky a ekonomicky proveditelný
a komerčně využitelný. To
mj. znamená, že biomasu nutno zpracovávat
co nejefektivněji a využívat ji
komplexně. Lze se nadchnout (třeba po
brazilském příkladu) pro výrobu etanolu.
Podnikatelský záměr postavit na
zpracování škrobu z obilnin a na trhu
jej implementovat v podobě přísady do
motorových paliv. Obilí sice vykazuje
relativně vysoký (cca 65procentní)
podíl škrobu, ale každá technologická
chyba a každý nezkušený zpracovatelský
krok hrozí nemalými ztrátami:
z titulu zcukření, při kvašení, při izolaci
etanolu apod. Málo erudovaný producent
dokáže ve finále reálně využít
sotva čtvrtinu základní suroviny.
Problém „biopaliva“ nelze řešit
prizmatem jediného (byť tržně zajímavého)
produktu, nýbrž zevrubnou
analýzou širší plejády výrobků
v rámci komplexního zpracování
fytomasy. Ta (jak známo) obsahuje
dvě hlavní složky: polysacharid celulózy
a derivát ?-fenylpropanu, lignin
(tzv. dřevovinu). Produkty řízené velkokapacitní
rostlinné výroby (trávy,
byliny) patří mezi lignocelulózové
materiály. Naproti tomu dřeviny jsou
celulózo-ligninové.
Zdánlivě nedůležitá hra se slovíčky
(jde-li o surovinu převážně celulózovou,
či o surovinu víceméně ligninovou)
však má velké dopady na následné
zpracování fytomasy. Zatímco
celulózu lze zpracovávat biotechnologicky,
u ligninu tato šance odpadá.
A komu není zatěžko se v myšlenkách
vrátit roky nazpátek, do univerzitních
poslucháren, určitě si připomene, že
základem zpracování fytomasy je
konverze základní suroviny. Buď:
Hydrolýzou, anebo
termicky
Hydrolýzu fytomasy lze realizovat
prostřednictvím silných kyselin,
za vysoké teploty a vysokých tlaků,
obojí s nemalými náklady. Hydrolýza
škrobů se provádí sladovou diastázou
(což zvládne každý lihovar), anebo
plísňovou, či bakteriální amylázou.
Rezultát? Cukerné roztoky ze škrobu,
nikoliv z celulózy. Převedeno do
ryze ekonomických kalkulací: využije
se cca 15 % hmoty brambor, anebo
30-35 % hmoty obilnin. Úspěch to
je. Ale (ruku na srdce) - malý. Kvóta
ztrát je naopak poměrně značná.
Existuje i přímočařejší technologie:
organickou hmotu prostě a jednoduše
spálit. Přitom ovšem třeba respektovat
rozdíly v jejím skupenství,
ve výhřevnosti, ve spalném teplu,
v obsahu hořlavin, popela, prchavých
i neprchavých hořlavin a nikoliv
naposledy: v charakteru spalných
produktů, resp. v jejich toxicitě, kancerogenitě,
teratogenitě apod.
Biopaliva I. a I . generace
Pokud budeme problematiku
biopaliv redukovat výlučně na faktory
technické a ekonomické, pak
biopaliva I. generace dokáží při spálení
vygenerovat energii, která je
zpravidla nižší, než celková energie
vložená do výroby paliva. Vyúčtovat
se totiž musí i energie vložená
do výroby, nákupu a aplikace hnojiv
a agrochemikálií nezbytných pro
pěstování energeticky využitelných
rostlin, mzdy personálu, transportní
náklady aj. Mimoto lze využít pouze
část hmoty fytomasy (kupř. zmíněný
škrob obilnin a brambor, cukr z cukrovky
apod.). V případě termického
zpracování je nezbytné fytomasu
k přímému spalování ještě transformovat:
kupř. v podobě pelet, briket,
balíků slámy atd. Podnikatelské subjekty
se musí věcně i finančně vyrovnat
s řadou technických svízelů:
kupř. se spékáním popela, s nízkou
provozní teplotou v topeništi, s velkým
rozdílem mezi spalným teplem
a výhřevností, s vysokou korozivitou
emisí atd. Jednou větou: nic moc.
Biopaliva II. generace, to už je jiná
kapitola. Jsou schopna předat producentům
více energie, než museli akumulovat
na jejich přípravu. Postupně
vyvíjené a aplikované technologie
dokáží fytomasu exploatovat komplexně
a primární složení vstupní
zemědělské suroviny přestává být
limitujícím faktorem. Efekt je zřejmý:
zpracovat lze prakticky vše, co
se na poli urodí. Vedle příznivé ekonomické
bilance nelze přehlédnout
pozitivní vliv biopaliv II. generace
i na podporu intenzifikace zemědělské
produkce, na rozšiřování produktového
portfolia chemického průmyslu,
na tvorbu nových pracovních míst
a na vytváření tolik potřebných zásob
bezpečné domácí neimportované
energetické suroviny - fytomasy.
Nic není zadarmo
I fytomasa musí projít patřičnou
konverzí. Její technologickou podstatou
je uvolnění cukrů z lignocelulózové
fytomasy a plynných produktů
z fytomasy celulózoligninové. Dřevo
lze zplynovat v generátoru a získat
CO + CO2, resp. generátorový plyn.
Vhání-li se do generátoru vodní
pára, na výstupu se generuje vodní
plyn (směs CO + H2 + CO2). Nic
nového pod Sluncem: tuto Fischer-
Tropschovu syntézu (BTL), resp.
ideu, že vodní plyn lze vyrábět při
teplotě cca 190 °C a tlaku 1 – 15 atm
na primitivním katalyzátoru a získat
směs nasycených uhlovodíků, objevili
před 70 lety v Německu. Dnes
to dokážeme (s účinnějšími katalyzátory
a v řadě modifikací) natolik,
že výsledná kapalina z fytomasy se
svým složením blíží ropě a nikoliv
metylesteru řepkového oleje.
Oborový výzkum ve světě určitě
nezahálí. Velmi agilně si v tomto
směru počínají Kanaďané a Američané.
Kupříkladu ottawská společnost
Iogen využívá k produkci etanolu
tropickou plíseň. Ta je nejdříve geneticky
modifikována, aby dokázala
produkovat enzym štěpící celulózu.
Na edmontonské universitě v Albertě
zase kultivují geneticky modifikovaný
kmen Escherichia coli, jenž
generuje butanol. S pomocí geneticky
modifikované střevní baktérie
Escherichia coli započala s produkcí
sloučenin s delším uhlíkatým řetězcem
rovněž Kalifornská universita
v USA.
A co Česká republika?
Chlubit se zatím nemůžeme. Spíše
červenat. V ČR se dosud dlouhodobě
nevyvíjí žádný typ biopaliv II. generace.
Dokonce ani neparticipujeme na
žádném významnějším badatelském
programu EU. Momentálně nedisponuje
ničím exkluzivním, co bychom
mohli světu nabídnout, aby užasl nad
naším umem a schopnostmi. Je tudíž
logické, že o naši spolupráci nikdo
v EU, ani v zámoří příliš nestojí.
Pravda, mohli bychom nabídnout
katalogy energetických rostlin, či
rychle rostoucích dřevin (jsou solidně
popsány v řadě výzkumných zpráv
VÚKOZ, VÚRV, či ÚHUL), dokonce
u nás existují (byť izolované) snahy
vyvíjet (byť na úrovni laboratorních
zkoušek) alespoň nová motorová
paliva (VŠCHT, VÚAnCh), ale průmyslově
vyspělý svět nám nemůže
a nehodlá dopřát čas na další akademické
úvahy, na regionální kalkulace,
či jalové vršení novinových statí.
Tento rychlík (ať se to komukoliv
líbí, či nikoliv) nám prostě ujel...
Můžeme světu za to spílat? Budeme
se obelhávat, že exploatace fytomasy
při produkci biopaliv II. generace
vlastně nemá „jasné obrysy“? Případně:
dopustíme novou vlnu lobbystického
strašení zdražováním energie
a absencí levných potravin? Můžeme
také „dělat byznys“ s pouhým přidáváním
biomasy do kotelních směsí,
či s jejím exportem k sousedům na
syrovo, ale moderní výzkumy zpracování
fytomasy a adekvátní produkční
technologie se nám vzdalují.
Za úvahu proto stojí myšlenka, co
shromáždit chytré mozky, zmobilizovat
výrobní, lidské a investiční
kapacity a současné časové i věcné
zaostávání v rozvoji biopaliv II.
generace co nejdříve a s co nejmenšími
ztrátami eliminovat. Uvědomit
si, že cesta k nim vede přes
komplexní využití celé disponibilní
fytomasy. Neztrácet čas, síly a prostředky
rádoby „specializací“ jen
na některé její segmenty. Aktivně
rozvíjet konverzní technologie pro
přípravu moderních biopaliv a zvýšenou
pozornost věnovat především
motorovým biopalivům II. generace.
Využít stávající masu vědeckého
poznání i naše produkční kapacity
pro další rozvoj perspektivních
biotechnologických enzymatických
procesů s využitím geneticky modifikovaných
mikroorganismů, především
plísní, mikromycet, kvasinek,
dřevokazných hub, bakterií a dalších.
Enzymovému inženýrství, progresivním
technickým řešením stabilizace
enzymů a posilování jejich
aktivity bezpochyby patří budoucnost.
Tuto šanci bychom si neměli
nechat uklouznout mezi prsty.
Když se před časem začínala
myšlenkově i personálně formovat
Pačesova vládní poradní komise pro
energetiku, nezískala pro svou práci
okamžitě jen podporu. Řada jejich
impulzů však měla a má smysl.
Nenastaly podobné podmínky i pro
fundovanou komisi, jež by seriozně
posoudila naše potřeby a možnosti
v produkci a exploatci biopaliv II.
generace?
B. KARVINSKÝ
