Реальна вартість #біопалива: чому кукурудзяний етанол можна порівняти з нафтою
Біопаливо, як і раніше, залишається «святим граалем» енергетичних досліджень, але нам ще не вдалося повністю замінити нафту. Математика не бреше. Ми не можемо просто дивитися на ціни на нафту та зупинятися на цьому. Щільність енергії сильно варіюється в залежності від типу палива. Порівняння цін за галон вводить в оману. Щоб дізнатись правду, нам потрібно дивитися на ціну за одиницю енергії.
Дані на кінець 2010 року були похмурими. Бензин коштував у середньому близько $2,78 за одиницю енергії. А етанол? Та сама одиниця енергії коштувала близько $3,45. Конкуренція з боку чистої енергії надто дорога. Бідізель показує трохи найкращі результати – близько $2,86. Це близько, але все ж таки дорожче, ніж звичайна сира нафта.
Обіцянки є. Паливо дешевшає. Небо тепер ясно. Реальність більш тривожна. Дешеве біопаливо часто супроводжується прихованими екологічними витратами. Зміна землекористування. Водний стрес. Матеріали «наступного покоління», такі як водорості і трава, мають потенціал, але поки що занадто дорогі для виробництва в промислових масштабах.
Що маємо сьогодні? Ось п’ять варіантів, які ви можете зробити, щоб запобігти обвалу вашого будинку. Почнемо із найбільшого.
5. Кукурудза
Кукурудза – безперечний король виробництва біопалива у Сполучених Штатах. Вона дуже дешева. Вона дуже багата. Але це зовсім зелене диво. Існує проблема енергетичного балансу. Ми вкладаємо багато викопної енергії у вирощування, збирання врожаю та переробку кукурудзи. Повернення інвестицій помірне.
Кукурудза – головна героїня дискусій, але вона не єдина на столі. Станом на 2010 рік у США працювало 187 заводів з виробництва етанолу, більшість з яких використовували кукурудзу як основну сировину. Ця перевага має свої плюси і мінуси. З одного боку, етанол з кукурудзи знижує викиди парникових газів у порівнянні з викопним паливом. З іншого боку, енергоємність на галон нижче. При переході на це біопаливо ви помітите, що пробіг автомобіля значно знизиться. Крім того, під загрозою опиняється продовольча безпека. Розширення виробництва кукурудзяного етанолу може спричинити серйозний дефіцит продовольства.
Критики також вказують на екологічне лицемірство. Коли ліси та пасовища вирубуються для вирощування кукурудзи, вуглецевий борг, спричинений обезлісненням, часто перевищує вигоду від спалювання такого палива. Сам процес переробки енерговитратний і залежить від викопного палива. Незважаючи на ці недоліки, індустрія робить великі ставки цієї культури. В даний час близько третини кукурудзи, яка вирощується в США, використовується для виробництва палива, а не їжі.
Як Бразилія домінувала у виробництві етанолу із цукрової тростини
Цукрова тростина розповідає іншу історію, починаючи з Бразилії. Цей успіх не випадковий. Він почався десятиліття тому, спровокований нафтовим ембарго на Близькому Сході 1973 року та подальшим зростанням цін на пальне. Уряд Бразилії також втрутився і надав значну підтримку. Воно зобов’язало великі нафтові компанії додавати етанол у своє паливо. Для стимулювання приватних інвестицій було надано $4,9 мільярда у вигляді кредитів під низький відсоток. Спочатку надавалися субсидії на паливо, щоб споживачі могли купувати його дешевше.
Сьогодні ці субсидії залишились у минулому. Ринок адаптувався. Понад 70% нових автомобілів, що продаються у Бразилії, є автомобілями з гнучким паливом (flex-fuel). Ці машини можуть працювати на різних видах палива: від чистого етанолу до сумішей, що містять всього 25% етанолу. Решта – бензин.
Чому всі не можуть так чинити? Клімат – найбільша перешкода. Такі країни, як США, не мають унікальних погодних умов, необхідних для великомасштабного вирощування цукрової тростини. У Бразилії є ідеальне поєднання тепла, дощу та доступних земель. Це була виграшна географічна лотерея, яка зробила цукрову тростину життєздатним джерелом палива в масштабах країни, але в помірних регіонах вона переважно недоступна.
Обговорення рослинних олій та біодизелю
Далі слідує світ рослинних олій. Основні продукти тут — ріпак, пальмова олія та соя. Вони використовуються для виробництва біодизеля – відновлюваного палива, що відрізняється від етанолу. Показники продуктивності неоднозначні. Паливна економічність біодизеля краща, ніж у звичайного бензину, але все ж таки нижча, ніж у дизельного палива на основі нафти. Чистий біодизель має приблизно на 10% меншу паливну економічність та потужність у порівнянні із звичайним дизельним паливом. Суміші з нафтовим дизелем працюють краще ніж чистий нафтовий дизель, але приблизно на 2% менш ефективні.
Канолова олія (рапсова) є поширеним харчовим інгредієнтом у США та Канаді. Представник сімейства капустяних, ця рослина виробляє насіння, яке напрочуд масляністи, що містять близько 40% олії за вагою. Пальмова олія, яка у величезних кількостях збирається в Малайзії та Індонезії, виглядає економічно привабливою. Однак воно створило серйозну екологічну стигму.
Ці критичні зауваження перегукуються із критикою кукурудзяного етанолу. Використання цих рослин витіснило виробництво продуктів харчування. Розчищення природних територій для посадки пальм та сої збільшує чистий обсяг викидів парникових газів. Розчищення земель, посадка паливних культур та спалювання врожаю, як і раніше, викликають суперечки.
Ініціативи з переробки кулінарних жирів
Останнім елементом цієї головоломки сировини може бути циркулярний підхід. Перероблені кулінарні жири та олії пропонують шлях, який не вимагає нових земель.
Жир як реальність
Звучить неприємно, але такі відходи, як використана кулінарна олія та жир, насправді є дешевою та привабливою сировиною. Вони екологічні та доступні за ціною. Проблеми, такі як використання земельних ресурсів, споживання енергії та вплив на навколишнє середовище, які часто виникають при використанні матеріалів, що вирощуються, таких як кукурудза, цукрова тростина та пальми, можна вирішити, використовуючи вже існуючі матеріали, які все одно підлягають утилізації. Термін «жовтий жир» відноситься до переробленої кулінарної олії, включаючи соєву, пальмову, рапсову і т. д., і являє собою відхід, що використовується як паливо. Звичайно, не можна просто вилити використаний ресторанний жир у бензобак вашого автомобіля. Спочатку його необхідно переробити, видаливши домішки та перетворивши на паливо для чистого згоряння.
Ятрофа: перспективна надія
Насіння отруйного чагарника ятрофи (Jatropha curcas) привернули значну увагу як потенційної сировини, особливо в Індії та Африці. Ятрофа неїстівна, тому її використання як паливо не конфліктує з її використанням як харчова рослина. Це поширена проблема багатьох джерел біопалива. Рослини ятрофи володіють відмінною стійкістю до холоду, посухи та швидким зростанням. Насіння містить до 40% олії, що робить їх особливо цікавими для дослідників, які шукають дешеву сировину. Всі ці характеристики здаються багатообіцяючими, але поки що рослини ятрофи не показують достатньої врожайності. Ймовірно, тому, що їх вирощують на «маргінальних» ґрунтах, якість яких є недостатньо високою. Ятрофа також потребує великої кількості води для зростання. Тому, хоч ця сировина дешева, вона може не підходити для масового виробництва.
Чому відпрацьована олія може виграти в логістиці?
Реальна перевага біопалива з відпрацьованого масла полягає в простоті ланцюжка поставок. Вам не потрібні акри орних земель. Немає потреби домовлятися з фермерами про ціну на врожай. Інгредієнти вже знаходяться там, на дні жировловлювача ресторану. Головна перешкода – не вирощування, а збирання.
Жовтий жир відноситься до переробленої олії з фритюрниць. Також підходять соєва, пальмова та ріпакова олія. Ключове слово – відходи. Використана кулінарна олія вимагає іншого шляху переробки, ніж первинна олія. Його потрібно фільтрувати. Домішки мають бути видалені. Далі відбувається реакція переетерифікації. Цей хімічний процес перетворює жир на біодизель. В результаті виходить паливо для чистого згоряння.
Порівняйте це з ятрофою. Цей чагарник виглядає добре на папері. Він також росте на бідних ґрунтах. Він отруйний і може бути з’їдений людьми. Насіння містить близько 40% олії. Однак урожайність низька. Якість ґрунту важливіша, ніж рекламується. Потреба у питній воді дуже висока. На маргінальних землях часто бракує поживних речовин підтримки безперервного зростання. Багато з цих районів знаходяться у водоймах. Відповідно до розрахунків, масового виробництва немає.
Біодизель із відпрацьованої кулінарної олії уникає цих сільськогосподарських змінних. Вхідні дані є стандартними. Результат передбачуваний. Технологія існує. Інфраструктура наздоганяє.
Обговорення енергетичного балансу
Прихильники рослинних видів палива часто наводять як приклад повернення енергетичних інвестицій. Це стосується біодізеля з ятрофи. Енергія, необхідна для вирощування, догляду та збирання врожаю чагарників, може наближатися до енергії, що міститься в кінцевому паливі. **W
