jaké jsou výhody a nevýhody ethanolu biopaliva?
používáme energii každý den. Používáme jej k zapnutí světel, k vytápění našich domů a k napájení automobilů. Většina světové energie pochází ze spalování fosilních paliv. Vědci a inženýři však hledají udržitelnější alternativy.
biopaliva se stávají oblíbenou alternativou k tradičním zdrojům fosilních paliv. Ale stejně jako u každé nové technologie je důležité zvážit výhody a nevýhody. Podívejme se na některé z nich.
co je biopalivo a jak se používá?
biopaliva pocházejí z nedávno uhynulého nebo živého rostlinného materiálu a živočišného odpadu. To se liší od fosilních paliv, které pocházejí z dávno mrtvých rostlinných a živočišných látek. Nejčastěji používanými biopalivy jsou ethanol a bionafta. Vyrábějí se z rostlin, které se obvykle pěstují jako plodiny. Tyto rostliny tvoří biomasu, která se používá jako vstupní surovina při výrobě biopaliv. Surovina je jakýkoli materiál, který se používá k výrobě biopaliv. V Severní Americe je kukuřice hlavním typem suroviny používané při výrobě ethanolu.
pro výrobu ethanolu z kukuřice je prvním krokem rozklad škrobu. Škrob je komplexní sacharid. K výrobě ethanolu musí být rozdělen na jednoduché cukry, jako je dextróza a glukóza. Proces zvaný fermentace pak převádí tyto cukry na ethanol.
Věděli jste?
kvasinky fermentují cukr na ethanol v anaerobních podmínkách. To znamená, že proces může nastat bez kyslíku!
Bionafta se vyrábí z rostlinných olejů nebo živočišných tuků. Reakce zvaná transesterifikace je zodpovědná za přeměnu rostlinných olejů na bionaftu. Transesterifikace je reakce alkoholu s olejem nebo tukem za vzniku alkylesterů mastných kyselin, jinak známých jako bionafta.
kanadské biorefinerie mají kapacitu produkovat 1,7 miliardy litrů ethanolu ročně. Většina z toho je smíchána s benzínem. Většina benzínových vozidel postavených od 80. let může běžet na směsi až 10% ethanolu (E10) bez jakýchkoli úprav motoru. Některé severoamerické automobilové společnosti vyrábějí Flexibilní palivo nebo Flex-Fuel vozidla s upravenými motory. Tyto motory mohou používat směsi až 85% ethanolu a 15% benzínu (E85).
Věděli jste?
Spojené státy a Brazílie jsou světovými lídry ve výrobě biopaliv. Společně produkují 70% světových biopaliv!
kanadské předpisy o obnovitelných palivech byly přijaty v roce 2010. Vyžadují, aby neobnovitelné fosilní palivo obsahovalo v průměru 5% obsahu obnovitelných paliv. Tato 5% úroveň je v současné době splněna s ethanolem kukuřice a pšenice (E5). A co směs E85, kterou lze použít ve vozidlech Flex-Fuel? Některé kanadské společnosti s velkými flotilami vozidel používají E85. Ale to ještě není široce dostupné. Existuje jen hrstka čerpacích stanic v Kanadě, které prodávají E85. Naproti tomu v USA existuje více než 3 000 čerpacích stanic s čerpadly E85, které mohou znít jako hodně. Stále je to však méně než 2% z celkového počtu čerpacích stanic.
jaké jsou výhody biopaliv?
Ethanol je považován za obnovitelný zdroj energie. Je to proto, že nové plodiny mohou být pěstovány tak, aby doplňovaly vstupní surovinu potřebnou k jeho výrobě. Na druhou stranu výroba fosilních paliv trvá miliony let. Jsou považovány za neobnovitelný zdroj, protože jakmile jsou vyčerpány, to je vše!
jednou z hlavních výhod používání biopaliv je to, že snižuje emise skleníkových plynů (skleníkových plynů). V roce 2017 představovaly odvětví ropy, plynu a dopravy více než 50% celkových emisí skleníkových plynů v Kanadě. Většina z nich byl oxid uhličitý (CO2) uvolňovaný spalováním fosilních paliv, jako je benzín.
jaký je uhlíkový cyklus?
uhlíkový cyklus je zodpovědný za cyklování uhlíku v celém prostředí. Všechny organické látky obsahují uhlík. Když rostliny a zvířata umírají, uhlík je uvězněn v podzemí, když se mění na fosilní paliva. To znamená, že fosilní paliva jsou uhlíkem. Při spalování fosilních paliv se uhlík uvolňuje do vzduchu ve formě oxidu uhličitého (CO2).
grafická Textová verze
v uhlíkovém cyklu se uhlík pohybuje z atmosféry do sedimentů na Zemi a zpět. Jak uhlík dosáhne země, rozpuštěný organický uhlík se dostane do hlubokého oceánu i povrchového oceánu. Uhlík se uvolňuje zpět do atmosféry prostřednictvím přírodních procesů, jako je fotosyntéza vegetace, a prostřednictvím procesů způsobených člověkem, jako jsou průmyslové procesy, které produkují fosilní paliva.
CO2, který se uvolňuje do atmosféry při spalování fosilních paliv, produkuje silné skleníkové plyny. Tyto skleníkové plyny přispívají ke změně klimatu. Bohužel neexistuje způsob, jak přeměnit CO2 zpět na fosilní paliva.
CO2 vzniká i při spalování biopaliv. Část CO2 uvolněného spalováním biopaliv je však absorbována novou plodinou suroviny procesem fotosyntézy. CO2 je začleněn do molekul cukru, které rostliny produkují. Ty budou nakonec přeměněny zpět na biopalivo. Z tohoto důvodu je ethanol považován za uhlíkově neutrální.
Věděli jste?
bylo zjištěno, že ethanol poskytuje o 25% více energie, než je uvedeno do jeho výroby, a bionafta poskytuje neuvěřitelných 93%!
jaké jsou nevýhody biopaliv?
s obavami přicházejí i biopaliva. Některé obavy zahrnují energetickou rovnováhu, debatu o potravinách a palivech a dostupnost biopaliv.
mají biopaliva zápornou energetickou bilanci nebo kladnou energetickou bilanci?
samotný Ethanol je považován za uhlíkově neutrální. Ale proces jeho výroby není. Fosilní paliva se často používají během procesu výroby biopaliv. Například traktory zemědělců používají motorovou naftu. Nákladní automobily, které přepravují surovinu do biorefinerií, používají motorovou naftu. Samotné biorefinerie někdy používají fosilní paliva pro energii. Pokud je vstupní energie pro výrobu paliva větší než výstupní energie, má toto palivo zápornou energetickou bilanci. To není dobré. Pokud je výstupní energie větší než vstupní energie, má palivo kladnou energetickou bilanci. To je dobře.
vědci musí provést analýzy životního cyklu, aby plně pochopili dopad skleníkových plynů biopaliv ve srovnání s fosilními palivy. V počátcích výroby ethanolu mnoho studií zjistilo, že má negativní energetickou bilanci. Nedávné kanadské a americké analýzy životního cyklu však zjistily mírně pozitivní energetickou bilanci v odvětví výroby kukuřičného ethanolu. Zlepšení je do značné míry způsobeno novějšími, energeticky účinnými biorefineriemi.
co je to“diskuse o potravinách vs. pohonných hmotách“?
biopaliva přicházejí s některými ekonomickými a etickými obavami. Konkrétně, co se stane, když lidé používají ornou půdu k pěstování palivové biomasy místo potravin? To se týká bezpečnosti potravin. Kritici biopaliv první generace tvrdí, že používání potravinářských plodin pro výrobu pohonných hmot zvyšuje ceny potravin. To ztěžuje lidem dovolit jíst zdravě.
komodita je něco cenného, co se kupuje, prodává nebo obchoduje. Podívejme se na příklad jedné komodity: kukuřice.
kukuřice je Obnovitelná surovina. Některé sklizně jsou však úspěšnější než jiné. To znamená, že jeho nabídka se může lišit. Když jsou zemědělské podmínky dobré, může být spousta kukuřice. Může jich být dost pro lidskou výživu, krmivo pro zvířata a výrobu biopaliv. Někdy však sklizně trpí kvůli podmínkám, jako jsou sucha, povodně a chladná období. V těchto časech může dodávka kukuřice klesnout. A když klesá nabídka komodity, cena stoupá.
tato debata „jídlo vs. Palivo“ má samozřejmě i jinou stránku. Některé studie ukazují, že globální plýtvání potravinami je pro bezpečnost potravin mnohem větším problémem, než je konkurence s biopalivy. Někteří vědci dokonce navrhli, že potraviny, které by za normálních okolností odpadly, by měly být místo toho přesměrovány do průmyslu biopaliv.
biopaliva mohou ovlivnit potraviny a zdroje i pro jiné organismy. Výroba biopaliv vyžaduje hodně půdy. Zúčtování půdy pro zemědělství může mít velké dopady na životní prostředí a na život rostlin a zvířat, který tam žije.
shrnuto
pokud jde o debatu mezi fosilními palivy a biopalivy, rozhodně neexistují jednoduché odpovědi. Globální potravinový řetězec a průmysl biopaliv jsou komplikovaně propojeny. Lidé si však stále více uvědomují možné nevýhody biopaliv na bázi potravin první generace. Místo toho je zde také tlak na biopaliva druhé generace. Používají nepotravinářské suroviny, jako je zemědělský, restaurační a komunální odpad.