Bionafta
Obsah boxu
Bionafta je druh biopaliva, které se používá jako náhrada nebo příměs pro motorovou naftu ve vznětových motorech. Chemicky se jedná o methylestery mastných kyselin (anglicky Fatty Acid Methyl Esters, zkráceně FAME). V Evropě, včetně Česka, se nejčastěji vyrábí z řepkového oleje, a proto se pro ni používá také označení methylester řepkového oleje (MEŘO).
Bionafta je považována za obnovitelný zdroj energie, protože se vyrábí z biomasy – rostlinných olejů nebo živočišných tuků. Její využití má přispívat ke snížení závislosti na fosilních palivech a redukci emisí skleníkových plynů. Její výroba a používání jsou však spojeny s řadou technických, ekonomických i etických otázek, zejména s tzv. problematikou "potraviny versus paliva".
📜 Historie
Myšlenka využití rostlinných olejů jako paliva pro motory není nová. Sám Rudolf Diesel, vynálezce vznětového motoru, představil svůj motor na Světové výstavě v Paříži v roce 1900 běžící na arašídový olej. Tehdy prohlásil: "Použití rostlinných olejů jako paliva se dnes může zdát bezvýznamné. Ale takové oleje se mohou časem stát stejně důležitými jako ropa a uhelný dehet."
S nástupem levné ropy v první polovině 20. století byla tato myšlenka na dlouhou dobu opuštěna. Znovu se o ní začalo vážně uvažovat až v 70. letech 20. století v důsledku ropných šoků, které ukázaly zranitelnost západních ekonomik závislých na dovozu ropy. Intenzivní výzkum a vývoj moderní bionafty (tedy methylesterů) začal v 80. letech, zejména v Rakousku a Německu.
Klíčovým impulsem pro masové rozšíření bionafty v Evropské unii bylo přijetí směrnic o podpoře obnovitelných zdrojů v dopravě na počátku 21. století. Tyto směrnice zavedly povinné přimíchávání biosložek do fosilních paliv, což vedlo k masivnímu nárůstu produkce a spotřeby bionafty.
🌱 Suroviny pro výrobu
Bionaftu lze vyrábět z široké škály olejů a tuků. Podle původu suroviny se bionafta dělí do několika generací.
1. generace
Bionafta první generace se vyrábí z plodin, které jsou primárně pěstovány pro potravinářské účely. Jedná se o nejrozšířenější, ale zároveň nejkontroverznější typ.
- Řepkový olej: Dominantní surovina v Evropě. Řepka olejka je dobře přizpůsobena evropským klimatickým podmínkám.
- Sójový olej: Hlavní surovina v USA a Jižní Americe.
- Palmový olej: Používá se především v jihovýchodní Asii (Indonésie, Malajsie). Jeho produkce je silně kritizována kvůli odlesňování deštných pralesů a negativním sociálním dopadům.
- Slunečnicový olej: Využíván v menší míře, například v Ukrajině a Rusku.
- Živočišné tuky: Například lůj nebo sádlo, které jsou odpadním produktem masného průmyslu.
2. generace
Cílem druhé generace biopaliv je využití nepotravinářských surovin, čímž se eliminuje konflikt s produkcí potravin.
- Použité fritovací oleje: Sběr a recyklace použitých olejů z restaurací a domácností. Jedná se o ekologicky velmi přínosnou surovinu.
- Oleje z nepotravinářských plodin: Pěstování rostlin na půdě nevhodné pro zemědělství. Příkladem je dávivec černý (Jatropha curcas).
- Ostatní odpadní tuky: Například tuky z jímek a lapačů tuků v potravinářských provozech.
3. generace
Třetí generace se zaměřuje na suroviny, které mají vysokou výtěžnost a minimální dopad na životní prostředí.
- Řasy: Mikrořasy mají potenciál produkovat mnohonásobně více oleje na hektar než tradiční olejniny a mohou být pěstovány na nezemědělské půdě nebo ve fotobioreaktorech. Jejich komerční produkce je však stále ve fázi výzkumu a je velmi nákladná.
⚙️ Výrobní proces
Hlavní metodou výroby bionafty je chemický proces zvaný transesterifikace. Při tomto procesu reaguje triglycerid (molekula oleje nebo tuku) s alkoholem (nejčastěji methanolem) za přítomnosti katalyzátoru (obvykle hydroxid sodný nebo hydroxid draselný).
Základní rovnice transesterifikace: Triglycerid (olej) + 3x Methanol → 3x Methylester (bionafta) + Glycerol
Výsledkem reakce jsou dva hlavní produkty: 1. Směs methylesterů mastných kyselin (FAME): Vlastní bionafta. 2. Glycerol: Vedlejší produkt, který má široké využití v kosmetickém, farmaceutickém a potravinářském průmyslu.
Po reakci následuje fáze separace a čištění. Glycerol, který je hustší, se oddělí od bionafty sedimentací. Bionafta se následně propírá vodou, aby se odstranily zbytky katalyzátoru, mýdla a nezreagovaného methanolu, a nakonec se suší. Výsledný produkt musí splňovat přísné kvalitativní normy, v Evropě je to především norma EN 14214, která definuje parametry jako hustota, viskozita, cetanové číslo nebo obsah nečistot.
⚖️ Výhody a nevýhody
Používání bionafty je předmětem odborných i veřejných debat.
✅ Výhody
- Obnovitelnost: Vyrábí se z obnovitelných zdrojů, na rozdíl od ropy, jejíž zásoby jsou konečné.
- Snížení emisí skleníkových plynů: Při spalování bionafty se uvolňuje oxid uhličitý (CO₂), který byl předtím rostlinami absorbován z atmosféry během fotosyntézy. Celková bilance emisí CO₂ v životním cyklu je tak výrazně nižší než u fosilní nafty.
- Biologická odbouratelnost: V případě úniku do životního prostředí se bionafta rozkládá mnohem rychleji a je méně toxická než motorová nafta.
- Lepší mazivost: Bionafta má vynikající mazací vlastnosti, což může prodloužit životnost vstřikovacích systémů motoru. I malé přimíchání do nafty zlepšuje její mazivost.
- Energetická bezpečnost: Produkce bionafty může snížit závislost státu na dovozu ropy z politicky nestabilních regionů.
❌ Nevýhody
- Konkurence potravinám ("Food vs. Fuel"): Pěstování energetických plodin na zemědělské půdě může snižovat dostupnost půdy pro pěstování potravin a přispívat k růstu jejich cen.
- Dopady na životní prostředí: Intenzivní pěstování monokultur (např. řepky) vyžaduje velké množství hnojiv a pesticidů. V případě palmového oleje je produkce spojena s masivním odlesňováním.
- Nižší energetický obsah: Bionafta má přibližně o 8–10 % nižší výhřevnost než fosilní nafta, což vede k mírně vyšší spotřebě paliva.
- Vlastnosti za nízkých teplot: Bionafta má vyšší bod tuhnutí než nafta. V zimních měsících může způsobovat problémy s ucpáváním palivových filtrů. Tento problém se řeší použitím zimních aditiv.
- Možné vyšší emise NOx: Některé studie naznačují, že spalování bionafty může vést k mírně vyšším emisím oxidů dusíku (NOx) ve srovnání s konvenční naftou.
- Materiálová kompatibilita: Čistá bionafta (B100) může být agresivní vůči některým starším typům pryžových těsnění a hadic v palivovém systému.
⛽ Použití v motorech
Bionafta se používá buď jako čisté palivo (B100), nebo ve směsích s fosilní naftou.
- Nízkoprocentní směsi (do B7): V EU je standardem motorová nafta obsahující až 7 % bionafty (označovaná jako B7). Toto palivo je plně kompatibilní se všemi moderními vznětovými motory a nevyžaduje žádné úpravy.
- Vysokoprocentní směsi (B30, B100): Směsi s vyšším podílem bionafty (např. B30 s 30 % bionafty) nebo čistá bionafta (B100) se označují jako směsná motorová nafta. Jejich použití je obvykle omezeno na upravené motory nebo vozové parky (např. autobusy, zemědělské stroje), kde výrobce motoru toto palivo schvaluje.
🌍 Bionafta ve světě a v Česku
Celosvětová produkce bionafty je soustředěna do několika hlavních regionů. Největšími producenty jsou Evropská unie (především Německo, Francie a Španělsko), Spojené státy americké, Brazílie, Argentina a Indonésie. Zatímco v Evropě dominuje řepka, v USA je to sója a v Jižní Americe a Asii sója a palma olejná.
V České republice je výroba bionafty úzce spjata s pěstováním řepky olejky. Povinné přimíchávání biosložek do paliv, zavedené v souladu s legislativou EU, je hlavním motorem poptávky. Většina nafty prodávané u českých čerpacích stanic je typu B7.
💡 Pro laiky
- Co je to vlastně bionafta?
Představte si rostlinný olej, například ten, na kterém smažíte řízky. Bionafta je v podstatě tento olej, který prošel chemickou úpravou, aby se svými vlastnostmi co nejvíce podobal klasické naftě z ropy a mohl bez problémů pohánět dieselový motor.
- Jak se liší od normální nafty?
Hlavní rozdíl je v původu. Klasická nafta pochází z ropy, což je neobnovitelný zdroj starý miliony let. Bionafta se vyrábí z rostlin, které vyrostly nedávno, takže je to obnovitelný zdroj. Je také šetrnější k životnímu prostředí, pokud se vylije, protože se v přírodě rychleji rozloží.
- Co znamená označení B7 na stojanu u čerpací stanice?
Toto označení říká, jaký je poměr biosložky a klasické nafty. B7 znamená, že v palivu, které tankujete, je 7 % bionafty a 93 % klasické ropné nafty. S tímto palivem si poradí prakticky každý moderní dieselový automobil.
- Proč se kolem bionafty vedou spory?
Hlavní spor se vede o to, zda je správné pěstovat na polích plodiny pro výrobu paliva, když by se na nich mohly pěstovat potraviny pro lidi. Kritici tvrdí, že to zvyšuje ceny jídla a v případě palmového oleje ničí deštné pralesy. Zastánci naopak argumentují, že to snižuje naši závislost na ropě a pomáhá v boji proti klimatickým změnám.