Biopalivo

Biopalivo, jakékoli palivo pocházející z biomasy - tj. Rostlinný nebo řasový materiál nebo živočišný odpad. Vzhledem k tomu, že tento vstupní materiál lze snadno doplnit, je biopalivo považováno za zdroj obnovitelné energie, na rozdíl od fosilních paliv, jako je ropa, uhlí a zemní plyn. Biopalivo se běžně prosazuje jako nákladově efektivní a ekologicky nezávadná alternativa k ropě a jiným fosilním palivům, zejména v souvislosti s rostoucími cenami ropy a zvýšeným znepokojením z příspěvků fosilních paliv ke globálnímu oteplování. Mnoho kritiků vyjadřuje obavy z rozsahu rozšíření některých biopaliv kvůli ekonomickým a environmentálním nákladům spojeným s procesem rafinace a potenciálnímu odstranění rozsáhlých oblastí orné půdy z výroby potravin.

• 

• 

Druhy biopaliv

Některá dlouho využívaná biopaliva, například dřevo, lze přímo použít jako surovinu, která se spaluje za účelem výroby tepla. Teplo lze zase použít k provozu generátorů v elektrárně k výrobě elektřiny. Řada stávajících energetických zařízení spaluje trávu, dřevo nebo jiné druhy biomasy.

Tekutá biopaliva jsou zvláště zajímavá z důvodu rozsáhlé infrastruktury, která již existuje, zejména pro dopravu. Kapalným biopalivem v největší produkci je ethanol (ethylalkohol), který se vyrábí fermentací škrobu nebo cukru. Brazílie a USA patří mezi přední výrobce etanolu. Ve Spojených státech je biopalivo vyrobeno primárně z kukuřičného zrna (kukuřice) a obvykle se mísí s benzínem za účelem výroby „benzoholu“, což je palivo, které je 10 procent ethanolu. V Brazílii se biopalivo z etanolu vyrábí primárně z cukrové třtiny a běžně se používá jako palivo se 100% ethanolem nebo v benzínových směsích obsahujících 85% ethanolu. Na rozdíl od biopaliva z první generace, vyrobeného z potravinářských plodin, je celulózový ethanol „druhé generace“ odvozen od biomasy nízké hodnoty, která má vysoký obsah celulózy, včetně štěpky, zbytků plodin a komunálního odpadu. Celulosový ethanol se běžně vyrábí z bagasy z cukrové třtiny, odpadního produktu ze zpracování cukru nebo z různých trav, které lze pěstovat na půdě nízké kvality. Vzhledem k tomu, že míra konverze je nižší než u biopaliv první generace, je jako přísada do benzinu dominantně používán celulózový ethanol.

Druhým nejčastějším kapalným biopalivem je bionafta, která se vyrábí především z olejnatých rostlin (jako je sója nebo olejová dlaň) a v menší míře z jiných olejnatých zdrojů (jako je odpad z vaření při hlubokém smažení). Bionafta, která našla největší přijetí v Evropě, se používá ve vznětových motorech a obvykle se mísí s naftovou naftou v různých procentech. Použití řas a sinic jako zdroje bionafty „třetí generace“ je slibné, ale ekonomicky obtížné je rozvíjet. Některé druhy řas obsahují až 40 procent tuků, které lze převést na bionaftu nebo syntetickou ropu. Některé odhady uvádějí, že řasy a sinice by mohly přinést 10 až 100krát více paliva na jednotku plochy než biopaliva druhé generace.

Mezi další biopaliva patří plynný metan a bioplyn - které lze odvodit z rozkladu biomasy v nepřítomnosti kyslíku - a methanol, butanol a dimethylether - které se vyvíjejí.

Ekonomické a environmentální aspekty

Při hodnocení ekonomických přínosů biopaliv je třeba vzít v úvahu energii potřebnou k jejich výrobě. Například proces pěstování kukuřice na výrobu ethanolu spotřebovává fosilní paliva v zemědělských zařízeních, ve výrobě hnojiv, při přepravě kukuřice a při destilaci ethanolu. V tomto ohledu představuje ethanol vyrobený z kukuřice relativně malý energetický zisk; energetický zisk z cukrové třtiny je větší a zisk z celulózového ethanolu nebo bionafty z řas může být ještě větší.

Biopaliva také přinášejí výhody pro životní prostředí, ale v závislosti na způsobu jejich výroby mohou mít také závažné environmentální nevýhody. Biopaliva založená na rostlinách jako obnovitelný zdroj energie v zásadě málo přispívají k globálnímu oteplování a změně klimatu; oxid uhličitý (hlavní skleníkový plyn), který vstupuje do vzduchu během spalování, bude ze vzduchu odstraněn dříve, když se rostoucí rostliny zapojují do fotosyntézy. O takovém materiálu se říká, že je „uhlíkově neutrální“. V praxi však může průmyslová výroba zemědělských biopaliv vést k dalším emisím skleníkových plynů, které mohou kompenzovat výhody používání obnovitelných paliv. Tyto emise zahrnují oxid uhličitý ze spalování fosilních paliv během výrobního procesu a oxid dusný z půdy, která byla ošetřena dusíkatými hnojivy. V tomto ohledu je celulózová biomasa považována za výhodnější.

Využívání půdy je také významným faktorem při hodnocení výhod biopaliv. Používání běžných surovin, jako je kukuřice a sójové boby, jako primární složky biopaliv první generace vyvolalo debatu „jídlo versus palivo“. Při odklonu orné půdy a surovin z lidského potravinového řetězce může výroba biopaliv ovlivnit ekonomiku cen a dostupnosti potravin. Energetické plodiny pěstované na biopalivo mohou navíc soutěžit o přírodní stanoviště světa. Například důraz na ethanol získaný z kukuřice přesouvá pastviny a keřy do kukuřičných monokultur a důraz na bionaftu ničí prastaré tropické lesy, aby se vytvořily podmínky pro plantáže olejných palem. Ztráta přirozeného prostředí může změnit hydrologii, zvýšit erozi a obecně snížit biologickou rozmanitost oblastí divoké zvěře. Vyčištění půdy může také vést k náhlému uvolnění velkého množství oxidu uhličitého, protože rostlinná hmota, kterou obsahuje, je spálena nebo se nechá rozpadnout.

Některé z nevýhod biopaliv se týkají zejména zdrojů biopaliv s nízkou diverzitou - kukuřice, sójových bobů, cukrové třtiny, ropných palem - což jsou tradiční zemědělské plodiny. Jedna alternativa zahrnuje použití velmi rozmanitých směsí druhů, přičemž jako specifický příklad je uvedena severoamerická prérie vysoké tráva. Převod degradované zemědělské půdy, která je mimo produkci, na takové zdroje biopaliv s vysokou rozmanitostí, by mohla zvětšit oblast divoké zvěře, omezit erozi, čistit znečišťující látky ve vodě, ukládat oxid uhličitý ze vzduchu jako sloučeniny uhlíku v půdě a nakonec obnovit úrodnost degradovaným zemím. Taková biopaliva by mohla být při vývoji technologií přímo spalována za účelem výroby elektřiny nebo přeměněna na kapalná paliva.

Správný způsob, jak pěstovat biopaliva tak, aby vyhovovaly všem potřebám současně, bude i nadále otázkou experimentování a debat, ale rychlý růst produkce biopaliv bude pravděpodobně pokračovat. Ve Spojených státech zákon o energetické nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007 nařídil používání 136 miliard litrů (36 miliard galonů) biopaliv ročně do roku 2022, což je více než šestinásobné zvýšení oproti úrovni produkce v roce 2006. Právní předpisy rovněž vyžadují, s určitými ustanoveními, že 79 miliard litrů (21 miliard galonů) z celkového množství jsou biopaliva jiná než ethanol získaný z kukuřice, a pokračovalo v určitých vládních subvencích a daňových pobídkách na výrobu biopaliv.

Jedním z výrazných příslibů biopaliv je, že v kombinaci s nově vznikající technologií nazvanou zachycování a ukládání uhlíku může být proces výroby a používání biopaliv schopen trvale odstraňovat oxid uhličitý z atmosféry. Podle této vize by plodiny biopaliv odstranily oxid uhličitý ze vzduchu, když rostou, a energetická zařízení by zachytila ​​oxid uhličitý vydávaný, protože se biopaliva spálí za účelem výroby energie. Zachycený oxid uhličitý může být izolován (uložen) v dlouhodobých úložištích, jako jsou geologické útvary pod zemí, v sedimentech hlubokého oceánu, nebo jako pevné látky, jako jsou uhličitany. Viz také sekvestrace uhlíku.