Biopaliva druhé generace: Bude i štěpka ničit auta?
Biopaliva zatím přinesla zemědělcům zisk, chudým zemím hlad a bídu, vědcům pochybnosti a motoristům zničená auta. Přinese druhá generace zlepšení?
Biopalivům jsme se ve Světě motorů věnovali několikrát, naposledy před čtyřmi lety (SM 19/2015). Tehdy se v Bruselu jednalo o omezení přísad takzvané první generace, jak se dnes označují biosložky vyrobené z potravinářských rostlin – především z řepky, cukrové třtiny a kukuřice, ale také z palmového a sójového oleje. Za tehdejší rozhodnutí by se nemusela stydět ani chytrá horákyně. Stálo v něm, že povinný přídavek těchto látek musí do roku 2030 skončit, ale do té doby se bude podporovat. Unie tedy jednou nohou přiznala, že pálit potraviny v autech a nechat chudé země hladovět nebyl dobrý nápad, ale zároveň z něj odmítla ustoupit, protože by to znamenalo zpochybnění údajného boje s klimatickými změnami. Rok 2030 byl zvolen proto, aby bylo dost času vyvinout biopaliva modernější a snad i méně škodlivá.
Potkali se u Paříže
Od té doby se odehrálo několik událostí. První byla pařížská klimatická konference v prosinci 2015, na níž se aktivisté a politici 195 zemí světa rozhodli, že k udržení oteplování atmosféry do 2° C nad úroveň předindustriální éry je nutné omezit skleníkové emise ze všech oblastí lidské činnosti včetně dopravy. Podotýkáme, že je to krajně odvážný cíl, jelikož za předindustriální éru se považuje polovina 19. století, což bylo nejchladnější období za 11 000 let, tedy od poslední doby ledové. Těžko říci, zda lidstvo může svým počínáním vývoj teplot významně ovlivnit, natož znovu vyvolat takovou anomálii. Existuje řada přírodovědců, kteří o tom pochybují.
Pařížská dohoda odstartovala jednání o dalších cílech uvnitř EU, které loni v červnu zplodilo směrnici s názvem RED II (Renewable Energy Directive). V ní čteme, že právě v roce 2030 má 32 % veškeré energie v Unii pocházet z obnovitelných zdrojů, v dopravě pak 14 %. Se zajímavou poznámkou, že v roce 2023 bude dosavadní postup zavádění zhodnocen a případně upraven, ale pouze směrem nahoru, nikoli dolů. Je zarážející, že zatímco přírodovědci měří, počítají, odhadují a vzájemně se nedokážou shodnout, politici už vědí, co bude klima potřebovat za pět let…
Do těchto 14 % spadá jak obnovitelná energie pro elektromobily (což bude v českých podmínkách napínavé splnit), tak biosložky druhé generace, pro něž má RED II další přesné kvóty. V roce 2022 mají dosáhnout 0,2 % objemu prodaného paliva, v roce 2025 0,5 % a od roku 2030 3,5 %.
Kde jsou a co chtějí?
Po zkušenostech s první generací bylo rozhodnuto, že budoucí přísady do paliva nesmějí pocházet z potravinářských plodin. Odborníci v chemickém průmyslu mezitím několik zajímavých náhražek našli. U nás je nejznámější firma Oleo Chemicals, která na bionaftu upravuje kafilerní tuky. V Norsku mají připravený postup na zpracování rybího tuku.
Jenže chemici míní a politik mění. Směrnice RED II tyto suroviny nezařazuje do druhé, ale první generace. Zda za tím vězí obyčejné řehtání úředního šimla, nebo skrytý lobbing fi rem zpracovávajících jiné materiály, nevíme.
Zpracovat se dají i použité kuchyňské oleje, jejichž výkup už funguje i u nás. Bohužel jich ale není dost. Předpis umožňuje využití HVO (hydrogenovaných rostlinných olejů) jen s minimálně 30% podílem recyklované složky, na což žádný zpracovatel nedosáhne. Nejen u nás, ale například ani ve Francii (viz box Četník z La Mede).
Povzbudivé čtení nepřináší ani seznam materiálů, které podle RED II do druhé generace patří. V našich přírodních podmínkách to totiž nevypadá na velkoobjemové pěstování řas. Ani chlévské mrvy nebo ořechových skořápek nemáme takový přebytek, abychom z nich mohli vyrobit dost syntetického paliva. Jen pro představu, loni jsme v ČR natankovali 5,88 miliardy litrů nafty a 2,13 miliardy litrů benzinu. Pokud bychom měli stejnou spotřebu v roce 2030, požadavek 3,5 % bioložek druhé generace by znamenal přídavek 280 milionů litrů.
V lese, na jehličí
Nejvýznamnějším materiálem, s nímž bychom nařízení mohli splnit, je tedy dřevní štěpka. V původním významu slova zpracovaný odpad z těžby dřeva jako špičky stromů, kmeny užší než 7 cm, větve atd. Ze zemědělských statistik vychází, že na každý metrák vytěženého dřeva vznikne 78 kg tohoto odpadu. Při ročním přírůstku kolem 20 milionů m3 dřeva v českých lesích to znamená přes 9 mil. m3, po vysušení asi 7 mil. m3 štěpky. Kdybychom veškerou tuto produkci dokázali využít pouze na motorismus, podle odhadů Unipetrolu by mohlo vzniknout 287 milionů litrů pokročilého biopaliva. Tedy dokonce o trochu víc, než by podle současných čísel bylo třeba.
Potíž je samozřejmě v tom, že motoristé ani petrolejáři na takový nápad nepřišli jako první. Současná produkce štěpky je plně využitá, většina jí putuje do elektráren na biomasu. Není to tak efektivní ani sofi stikované využití, štěpka se jednoduše spálí v kotli s poměrně nízkou účinností. Jenže z hlediska unijní energetické politiky to tak je správně – i po provozovatelích elektráren se totiž žádá, aby snižovali obsah uhlíkatých paliv, ber kde ber. Na stránkách ČEZu najdeme pochvalné články jako „Biomasa v českých elektrárnách ušetří 100 vlaků uhlí ročně“. Největší takový provoz, který stojí v Hodoníně, spálí 50 tun štěpky za jediný den. Přitom podle statistik ministerstva průmyslu má biomasa jen 2,5% podíl na produkci elektřiny v ČR a Národní energeticko-klimatický plán chce tento podíl zvýšit na 8 %.
Kus lesa bych měl…
Z toho logicky vyplývá, že v produkci štěpky musíme jít „štěstíčku trochu naproti“. Zemědělské firmy už mají připravené koncepty pěstování rychle rostoucích stromů, které budou určeny rovnou na štěpku. Například na stránkách firmy Biomass Trading čteme: „Dřevní biomasa, z níž se vyrábí dřevní štěpka, se cíleně pěstuje na tzv. výmladkových plantážích. K tomuto účelu se využívají energetické dřeviny, zejména rychle rostoucí (japonský) topol nebo vrba. Rychle rostoucí topoly se vyznačují rychlým růstem po seříznutí a vysokým výnosem nadzemní biomasy v krátkém čase, umožňují tedy sklizeň zhruba jednou za tři roky.“ Formálně vzato by materiál měl už z lesa putovat jako odpad, to ale dnes vyřeší pojízdné štěpkovače.
Větší potíž může nastat s prostorem a vzdálenostmi. Předpokládaný výnos japonského topolu dosahuje až 90 tun na hektar po třech letech růstu. Na požadovaných 7 milionů tun štěpky ročně by tedy bylo třeba přes 2300 čtverečních kilometrů topolových plantáží. Pro srovnání – řepka nám letos žloutne na 3910 km2.
Je jasné, že na tváři krajiny i často vzývané biodiverzitě by takové podnikání nechalo zřetelnou jizvu. Jiří Hájek z Unipetrolu ale upozorňuje na daleko přízemnější problém: „Otázka je, zda bude možné získat efektivně dostatečné množství dřevní štěpky v okruhu maximálně 200 km od místa zpracování. Emise z dopravy započítané do celého procesu totiž mohou významně negativně ovlivnit snahu o snížení uhlíkové stopy.“
Vůně lesa v nádrži
V Unipetrolu vědí, o čem mluví. V rámci mezinárodního projektu Comsyn vyvinuli syntetickou naftu vyrobenou právě ze štěpky. Po rozporuplných zkušenostech s dosavadními bioložkami na bázi rostlinných olejů je přehled vlastností pohlazením po duši. „Zavedením druhogeneračních paliv získaných technologií Fischer-Tropschovy syntézy se sníží obsah kyslíku a především nenasycených uhlovodíků způsobujících možný vznik polymerních úsad v palivovém sytému osobních vozidel. Ve vztahu k tradičním fosilním palivům pak nabízí produkt Fischer-Tropschovy syntézy vyšší cetanové číslo, což je základní výkonnostní parametr motorových naft,“ vysvětluje Jiří Hájek, ředitel Úseku vývoje a inovací Výzkumně vzdělávacího centra Unipetrolu. Přeloženo do češtiny to znamená, že taková nafta nebude ani oxidovat a „žluknout“ v nádrži, když auto přes zimu odstavíte. A za jízdy nebudou reakcemi spalin s motorovým olejem vznikat polymerní povlaky, známé dnes hlavně z vozidel s dlouhými intervaly olejů long-life.
Do třetice má nafta ze štěpky vyšší cetanové číslo, umožňuje tedy i mírný nárůst výkonu. Unipetrol tvrdí, že nové palivo by šlo využít nejen jako zákonem stanovený 3,5% přídavek, ale i samostatně. Což technici z týmu Jiřího Hájka neváhali demonstrovat tak, že před našima očima nalili 20litrové demižony průzračně čisté kapaliny do dvou rapidů a nechali novináře krátce projet.
Umíme, ale proč?
Unipetrolem předvedené možnosti chemického vývoje jsou úctyhodné, a pokud bychom u biosložky měli na výběr mezi dnešní řepkou a budoucí štěpkou, rozhodně bychom volili druhou. Je také povzbuzující vidět, že soukromé firmy dokážou prakticky v jakkoli nastavených mantinelech najít technicky schůdné řešení.
Stín zůstává nad tím, jestli samotná pravidla dávají smysl. Unie fi nancuje výzkum, jehož výsledky přinesou krajině i lidem další problémy. U biopaliva z řepky se až za pochodu zjistilo, že po započtení nutné zemědělské činnosti jsou skleníkové emise podstatně vyšší než u obyčejné nafty, navíc řepka přitahuje mnoho škůdců a jejich masivní hubení pesticidy poškozuje půdu i spodní vodu. Teď nás zase čekají topolové plantáže, z nichž se nadrcená sklizeň bude vozit do stovky kilometrů vzdálené chemičky. To vše kvůli 3,5% přídavku do paliva, jehož základem zůstane ropa, navíc zdůvodněnému údajnou ochranou klimatu, na níž se přírodovědci neshodují zdaleka tak snadno jako politici.
Hříchy první generace
Původní biopaliva vyráběná z potravinářských rostlin během prvních pěti let zvýšila poptávku i ceny na neúnosnou úroveň. Mezi lety 2005 a 2008 se cena kukuřice ztrojnásobila, pšenice zdražila o 127 a rýže o 180 %. Odčerpávání citelné části sklizně na výrobu biopaliva se podepsalo na potravinové krizi z let 2007 a 2008, jež podle zprávy Světové banky dostala 110 milionů lidí v rozvojových zemích pod hranici hladu. Ještě v roce 2011, kdy USA postihla neúroda, muselo 40 % kukuřice skončit v nádržích aut, aby zemědělci nemuseli vracet dotace. V roce 2010 přitom německý Fraunhoferův institut spočítal, že celková uhlíková stopa evropských biopaliv po započtení orby, sklizně a zúrodňování půdy dosahuje 150 kg CO2 na gigajoule energie, zatímco ropný benzin jen 85 kg.
Co patří do druhé generace
Seznam A přílohy 10 směrnice RED II klasifikuje jako pokročilá biopaliva (advanced biofuels) produkty na bázi následujících surovin.
a) řasy, pokud jsou pěstovány na pevnině v rybnících nebo fotobioreaktorech
b) podíl biomasy ve směsném komunálním odpadu, ale ne separovaný odpad z domácností podléhající cílům recyklace
c) biologický odpad podle defi nice v čl. 3 odst. 4 směrnice 2008/98/ES ze soukromých domácností podléhajících oddělenému sběru
d) frakce průmyslového odpadu z biomasy, která není vhodná pro použití v potravinovém nebo krmivovém řetězci, včetně materiálu z maloobchodu a velkoobchodu a zemědělsko-potravinářského a rybářského průmyslu
e) sláma
f) chlévský hnůj a kal z čistíren odpadních vod
g) odpadní vody z palmového oleje a prázdné skořápky palmových plodů
h) smůla s vysokým obsahem oleje
i) surový glycerin
j) bagasa a jiný cukrovarnický odpad
k) hroznové výlisky a vinné kaly
l) skořepiny matic
m) slupky
n) klasy očištěné od zrnek kukuřice
o) frakce biomasy z odpadů a zbytků z lesnictví a dřevozpracujícího průmyslu, jmenovitě kůra, větve, listy, jehly, vrcholky stromů, piliny, hobliny, černý louh, hnědý louh, vláknitý kal
p) ostatní nepotravinářské celulózové materiály
q) ostatní lignocelulózové materiály s výjimkou pilin a dýh
Štěpka Američanka
Obrovský podíl takzvaných obnovitelných zdrojů energie, který stanovily regulace EU, nejsme schopni pokrýt z vlastních zdrojů. Drastickým dokladem je dovoz dřevní štěpky z USA. Co se ve výkazech tváří jako odpad, jsou ve skutečnosti úmyslně vykácené stromy. V letech 2000 až 2012 byla vykácena téměř třetina lesů na jihovýchodě USA, což je ještě drastičtější úbytek než u pralesů v Jižní Americe. 98 % dřeva mířilo do EU, kde bylo prohlášeno za obnovitelný zdroj energie. Největší západoevropská tepelná elektrárna v britském Draxu (na snímku) přešla z uhlí na dřevěné pelety, kterých ročně spálí šest milionů tun. Podle zprávy organizace Climate Central tvořily 73 % tohoto materiálu celé stromy a další neodpadní dřevo. Navíc je spalování dřeva méně účinné než spalování uhlí.
Četník z La Mede
Šance vyvážet levně vypěstované suroviny a draze je prodat na západ se chopily také asijské země jako například Indonésie. Aby měly kde pěstovat palmy na olej, vykácely obrovskou část původních deštných pralesů. Francouzská firma Total, která dovezený palmový olej přimíchávala do „zeleného“ biopaliva na bázi hydrogenovaných rostlinných olejů (HVO), se kvůli tomu dostala do kuriózní situace. Nemá totiž dost domácích recyklovaných kuchyňských olejů, ekologové i místní farmáři si vylobbovali zákon, podle nějž se palmový olej ve Francii přestal počítat mezi biopaliva. Total teď nemá jak splnit zelené závazky, s nimiž závod vybudoval.
Doporučujeme
Škoda
Volkswagen
Cupra
Mercedes-Benz
Ford
BMW
Audi
Opel
Renault
Toyota
Mazda
Fiat