Biopaliwa płynne

Spirytus zamiast benzyny, olej roślinny zamiast ropy. Rewolucja? Raczej powrót do korzeni – kiedy na przełomie wieków projektowano pierwsze silniki spalinowe ich paliwem miał być etanol oraz olej z orzeszków ziemnych. Tania ropa naftowa ostatecznie okazała się lepsza, lecz niestety mamy jej coraz mniej. Dlatego coraz łaskawszym okiem spoglądamy na biopaliwa, które obecnie dają największą szansę na złamanie monopolu ropy naftowej w transporcie.

Biopaliwami nazywamy paliwa pochodzące z surowców rolnych. Wśród nich możemy wyróżnić dwa podstawowe rodzaje:

• paliwa na bazie olejów roślinnych (często nazywane biodieslem) uzyskiwanych na drodze wytłaczania nasion roślin oleistych (słonecznik, rzepak, itp.), które mogą być alternatywą dla ropy,
• alkohole wytwarzanie dzięki fermentacji alkoholowej (najczęściej etanol), które mogą być alternatywą dla benzyny.

Biopaliwo na bazie olejów roślinnych

Nie przetworzony olej roślinny nie jest wymarzonym paliwem do silników spalinowych – jest zbyt lepki, szczególnie w niskich temperaturach. Mimo to nie brakuje amatorów, wlewających do baku czysty olej jadalny wprost z supermarketu. Jeżeli temperatura na zewnątrz jest wysoka, starsze auta dość dobrze znoszą takie eksperymenty. Na dłuższą metę nieuchronne są jednak problemy z zanieczyszczeniem wtryskiwaczy i komory spalania oraz zapychaniem układu zasilania. W gorszej sytuacji są właściciele nowoczesnych aut, w których zaawansowana elektronika i układy wtrysku nie tolerują oleju roślinnego.

W celu zmniejszenia lepkości oleju można zamontować specjalną instalację. Jej działanie polega w skrócie na ogrzewaniu wstępnym paliwa powyżej 80ºC, dzięki czemu może być prawidłowo rozpylane przez wtryskiwacze. Najczęściej zakładany jest też dodatkowy zbiornik paliwa na olej roślinny – rozruch i nagrzewanie silnika odbywa się na oleju napędowym, po osiągnięciu zadanej temperatury następuje przełączenie na paliwo alternatywne (analogicznie jak w instalacjach autogazu).

Porównanie parametrów biopaliw z olejem napędowym. Na podstawie danych z: Zygmunt Szlachta Sławomir Dudek – Zasilanie biopaliwami silników pojazdów rolniczych.

Sposobem na polepszenie właściwości oleju roślinnego może być wymieszanie go z olejem napędowym. Lepszym rozwiązaniem wydaje się jednak uprzednie poddanie go specjalnej obróbce– procesowi transestryfikacji. Polega on w uproszczeniu na wymieszaniu oleju z metanolem w obecności katalizatorów (wodorotlenku sodu lub potasu). Po kilkunastu godzinach następuje oddzielenie właściwego paliwa, (Estrów Metylowych Kwasów Tłuszczowych zwanych również FAME – Fatty Acid Methyl Esters -) od odpadu (gliceryny). Tak uzyskane paliwo ma znacznie lepsze parametry od czystego oleju roślinnego:

• mniejszą lepkość,
• brak triglicerydów będących źródłem zanieczyszczeń w komorze spalania,
• niższą temperaturę krzepnięcia.

W ostatnich latach zauważalny jest dynamiczny wzrost produkcji biopaliw na świecie

Etanol

Etanol jest doskonale znanym alkoholem – 96% mieszanina etanolu i wody to po prostu spirytus. Może być dodawany do benzyny a nawet używany jako samoistne paliwo. Wartość opałowa kształtuje się na poziomie 60% wartości opałowej benzyny.

Pionierem w wykorzystaniu Etanolu jako paliwa jest Brazylia. W latach 70-tych, ze względu na kryzys energetyczny i duży potencjał trzciny cukrowej rozwinęła program zastąpienia benzyny etanolem. Dzisiaj najpopularniejszym paliwem w tym kraju jest benzyna z 25% dodatkiem metanolu. Obecnie pojawiają się już auta z systemem Flexible Fuel, który pozwala tankować zarówno benzynę jak i czysty alkohol. Czujniki, na podstawie badania spalin określają rodzaj paliwa i ustalają dla niego optymalne parametry pracy silnika. Większość producentów aut dopuszcza używanie 10% mieszanki etanolu i benzyny bez wykonywania żadnych modyfikacji silnika.

Ford ma w swojej ofercie specjalną odmianę modelu Focus przystosowanego do zasilana paliwem E85 – (85% etanolu i 15% benzyny, Focus FFV – Flexible Fuel Vehicle) lub mieszanką o innych proporcjach. Kierowca nie musi martwić się jakie paliwo wlewa do baku – czujniki rozpoznają to na podstawie analizy spalin. Auto kosztuje ok 15 tys funtów.

Rozwój biopaliw budzi jednak coraz więcej wątpliwości. Aby wyprodukować etanol potrzebny do zalania do pełna zbiornika dużego auta, potrzeba zużyć ilość kukurydzy wystarczająca do całorocznego wyżywienia człowieka. Około 20% zbiorów kukurydzy w Stanach Zjednoczonych przeznaczone jest do produkcji etanolu – dwa razy więcej niż 5 lat temu (źródło: National Geographic – Green Dreams). Obserwowany na świecie wzrost powierzchni upraw pod biopaliwa odbywa się często kosztem karczowania lasów i produkcji żywności. Skutkiem jest spadek zapasów zboża i wzrostem cen żywności. Dlatego do paliw pochodzenia roślinnego coraz bardziej sceptycznie podchodzi ONZ, Unia Europejska a nawet organizacje ekologiczne.

Nawet gdyby Amerykanie całe swoje zbiory kukurydzy i soi obrócili w paliwo, mogło by ono pokryć zaledwie 12% zapotrzebowania na benzynę i 6% na ropę; (źródło: National Geographic – Green Dreams).

Często można usłyszeć zdanie, że biopaliwa są przyjazne środowisku i nie przyczyniają się do wzrostu stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze. Dwutlenek emitowany podczas spalania był bowiem wcześniej wchłonięty przez rośliny, więc bilans jest zerowy. Niestety, nie do końca jest to prawda. Proces wytwarzania biopaliwa sam w sobie jest energochłonny. Praca maszyn rolniczych, urządzeń w rafineriach rolniczych i gorzelniach, produkcja nawozów, transport – wszystko to wymaga nakładu energii, która rzadko pochodzi z czystych źródeł odnawialnych.

Szansą mogą okazać się tzw. biopaliwa drugiej generacji, wytwarzane z odpadów. Zalicza się do nich etanol wytwarzany z celulozy, drzewa i upłynniania biomasy.