A bioüzemanyagok jövője

Benzin helyett pálinka? Kiválthatók-e a környezetszennyező üzemanyagok?

Tudomány

Remény és aggodalom övezi a bioüzemanyagok felhasználását. Jövőre mindenesetre kötelezővé teszik a használatukat.

Néhány éve úgy tűnt, hogy a készletek kifogyása után vége a hagyományos fosszilis energiaforrások – a kőszén, a kőolaj és a földgáz – uralta világnak, és szükség lesz a mezőgazdasági alapú pótlékokra.

Ma már tudjuk, hogy a kiapadónak vélt készletek jóval nagyobbak; a technológiai újítások miatt kitermelhetővé vált az amerikai palagáz és a palába vagy homokba ágyazódott nyersolaj is. Ráadásul a légkört a bioüzemanyag sem fogja lehűteni.

Az élet melege

A mezőgazdasági eredetű üzem­anyagokat általában a „bio” előtaggal illetik, azt kifejezve, hogy szerves, sőt nemrég egyenesen élő növényi anyagból készültek. Persze a kőolaj, a földgáz és a kőszén is „bioeredetű”, legfeljebb kellett pár tíz- vagy százmillió év, míg a Föld – kőzetlemezeinek és rétegeinek irdatlan nyomása alatt, e „természetes kuktában” – elkészítette és feltálalta nekünk. A leggyakrabban emlegetett bioetanol és biodízel (lásd Kisüstit tankolnak című keretes írásunkat!), illetve a biogáz abban különbözik versenytársaitól, hogy némi jóindulattal megújuló energiaforrásnak tekinthetők.

false

 

Fotó: Breaking Energy

 

A bioüzemanyag-forrásként termesztett, jelentős olaj- vagy keményítőtartalmú, illetve cellulózban gazdag növényeket évről évre újra vetik, növekedésük közben maguk is szén-­dioxidot kötnek meg, a technológia hívei és promoterei szerint közel annyit, esetleg még többet is, mint amennyi a későbbi elégetésük nyomán kerül a levegőbe.

Ám ez a számítás csak akkor érvényes, ha nem kalkulálunk a teljes energiamérleggel, az ökológiai és klimatikus hatásokkal. Ha azonban számba vesszük a nagyüzemi növénytermesztés és -feldolgozás hosszú folyamata során felhasznált energiát (benne temérdek fosszilis eredetű üzemanyagot), valamint öntözővizet és növényvédő szert, alighanem arra jutunk, hogy e papíron „zöld” technológiák összesített környezetterhelése vagy éppen klimatikus hatása nem sokban marad el például a földgáz kitermelésétől.

De akadnak súlyosabb következmények is. Az üzemanyagnövények (legyen szó szójáról, cukornádról vagy éppen kukoricáról) rendre a mezőgazdasági termelésre alkalmas területeken terjednek el, háttérbe szorítva más növények termesztését, ami nem csupán hipotetikusan, de konkrétan is hozzájárulhat az élelmiszerárak emelkedéséhez. Miután a Föld népessége továbbra is ütemesen gyarapszik, meglehetősen kockázatos, ha olyan tevékenységeket támogatunk (sokszor állami dotációval), amelyek hozzájárulhatnak a relatív élelmiszerhiány kialakulásához.

E ponton érdemes megjegyezni, hogy különösen a nedves trópusokon ilyenkor a sűrű, buja vegetáció, mondjuk, az esőerdők kiirtásával, a szavannák feltörésével próbálnak az energianövények termesztésére is alkalmas mezőgazdasági területeket nyerni, ami csupán átmeneti sikereket hoz, hiszen az ilyen talajok gyorsan kimerülnek, lepusztulnak, s közben helyrehozhatatlan károk keletkeznek, ami mind klímavédelmi, mind ökológiai szempontból kész katasztrófa.

Nekünk tíz

Hogy sokan ma is várakozással tekintenek a bioüzemanyagokra, az nem csupán annak köszönhető, hogy fittyet hánynak a fenti felvetésekre vagy éppen túl sokat invesztáltak a bioüzemanyag-bizniszbe. Azonban az energiaipar technológiai-üzleti forradalma nyomán az innovatív, „bioalapú” szektorokban is történtek olyan reménykeltő forradalmi fejlesztések, amelyek zárójelbe tehetik a félelmeket és az aggodalmakat.

false

 

Ráadásul az Európai Unión belüli szabályozás változik jövőre: az egyik direktíva szerint 2020-ra közösségi szinten a közlekedésben használt üzemanyagok legalább 10 százalékának biológiai, tehát mezőgazdasági eredetűnek vagy legalábbis a vegetációból származónak kell lennie, és a szabályozásnak ezt az elemét a magyar kormány is vállalta.

Ha viszont a biodízel és a bioetanol gyártásához használt első generációs biomasszát emberi fogyasztásra vagy állati takarmányozásra is alkalmas nyersanyagból (kukoricából, növényi olajokból) nyerik, annak komoly hátránya lehet, hogy versenyeznie kell az élelmiszerként való felhasználással szemben. Ideje volt tehát olyan nyersanyagok, az ún. másodlagos biomassza felé fordítani a figyelmet, amelyek sem közvetve, sem közvetlenül nem ehetők.

Az egyik ilyen jelölt a számos könnyűipari és mezőgazdasági gyártási folyamat, de leginkább az erdőgazdálkodás során bőséggel keletkező cellulóz, valamint az emberi fogyasztásra ugyancsak alkalmatlan, növényi vázalkotó poliszacharidok (összetett cukrok). A cellulóz felhasználását korábban az gátolta, hogy nem állt rendelkezésre olyan nagyipari technológia, amellyel az anyag óriásmolekuláit lebontva, az alkotórészeiből kisebb méretű és az üzemanyagcellákban, robbanómotorokban is jól viselkedő szénhidrogéneket tudjanak előállítani, noha etanolt korábban is gyártottak belőle.

A közelmúltban azonban a Leuveni Katolikus Egyetem kutatói Bert Sels vezetésével és az MTA Energiatudományi Kutatóközpont magyar kutatói, Korányi Tamás és Szarvas Tibor új technológiával cellulózból állítottak elő „biobenzint”. A folyamat lényege, hogy a cellulózt felépítő hat szénatomos szőlőcukor (glükóz) némi kémiai ráhatásra olyan egyszerű, folyékony szénhidrogénné alakítható át, amely az olajfinomítókban előállítható legkönnyebb lepárlási frakcióban, az ún. könnyűbenzinben is megtalálható.

A belga kutatók a finomítókban keletkező könnyűbenzin-frak­ciót használták a cellulózalapú bioüzemanyag-gyártás egyik fázisaként, ahol a cellulóz vizes fázisban lebontott maradéka (újabb katalizátor jelenlétében) egyszerűbb szénhidrogénekké alakul át, így a kőolajból nyert üzemanyag rögtön saját, biológiai eredetű analógjával dúsul fel. Az új üzemanyag oktánszáma ugyan még nem kielégítő, ezért azt egy további technológiai lépésben növelni kell. A módszer előnye, hogy zökkenőmentesen beilleszthető a jelenleg működő olajfinomítói infra­struktúrákba, bár nyilván nem ez volt az álma azoknak, akik a „fosszilis” energiahordozókat „tiszta bioenergiára” cserélnék.

Az új, ún. FFC-N módszer versenyképes más konkurens technológiákkal, immár nemcsak a cellulózt, hanem a nyersanyagként használt szalma, kukoricaszár vagy fűrészpor anyagát adó lignocellulóz másik két komponensét, a hemicellulózt és a lignint is képes üzemanyaggá átalakítani.

Mindez biztatóan hangzik, de csak abban az esetben, ha a folyamat során valóban érvényesülnek a fenntarthatósági szempontok. Mert igaz ugyan, hogy a mező- és erdőgazdasági munkák során temérdek magas cellulóztartalmú hulladék keletkezik, de bizonyos szakértők szerint ennek is megvan a helye; leginkább lassan lebomolva az erdő és a mező talajában, ahonnan származik. Emellett kérdéses az is, hogy ha munkára fogjuk e biomasszát, elegendő lesz-e az igények kielégítéséhez.

false

 

Ugyanis a cellulózforrások biztosítása könnyen kinőheti az eredetileg elképzelt parlagon hagyott mezőgazdasági zónákat és a rossz termést adó termőföldeket. Ebben az esetben a technológia terjedése könnyen a hagyományos, de legalábbis közel természetes erdőtársulások rovására mehet, helyüket sokfelé felválthatják a gyorsan növő monokulturális faültetvények. Ez persze a legrosszabb forgatókönyv, amivel talán nem is kellene elvenni a kedvet egy ilyen ígéretes technológiai fejlesztés sikeres bevezetésétől.

De kétségtelen, hogy a biomassza energetikai felhasználását – gyakran minden kémiai trükköt mellőző elégetését –, fenntarthatóságát, esetleges pozitív klímapolitikai hozadékát tekintve is szaporodnak a kritikus hangok: a jó szándékú elképzeléseket nehogy felülírják a nem kívánt következmények.

Kisüstit tankolnak

A bioetanol és a biodízel kissé misztifikált kifejezések, noha egyszerű vegyületekről van szó. A bioetanol például nem más, mint az emberi fogyasztására is sűrűn használt etil-alkohol. Kukoricából és más, keményítőtartalmú mezőgazdasági nyersanyagokból (a bioetanol-nagyhatalomnak számító Brazíliában például cukornádból) némi élesztőgomba-kultúra hozzáadásával a szeszes erjedés nyomán megkapjuk az alkohol-víz elegyet, amelyet vízteleníteni kell.

Ennek első foka a lepárlás, de mivel ily módon 96 százalékosnál töményebb szeszt nem lehet előállítani, további módszerrel is vízteleníteni kell. A bioetanol óriási előnye, hogy simán, a motor átállítása nélkül hozzákeverhető a benzinhez (bár nem korlátlanul). Az ideális a 15 százalékos alkoholarány, így nő is az üzemanyag oktánszáma, azaz kompressziótűrése.

A biodízel gyártásához sajtolt növényi olajat, vagy akár begyűjtött használt sütőolajat is felhasználhatnak. Ezt még nem szabad beleönteni az üzemanyagtartályba, előbb kémiai­lag is kezelni kell. Megfelelő nyomási és hőmérsékleti viszonyok mellett jórészt metil-alkohollal reagáltatják a hosszú szénláncú, telítetlen zsírsavak és glicerin alkotta olajat, amelynek „gyümölcse” a dízelmotorba való, akár tisztán is felhasználható olajsav-metil­észter, illetve melléktermékként számos célra használható glicerin lesz. A bioüzemanyagok kétségtelen előnyei között szokás említeni, hogy elégetésük során nem keletkeznek súlyosan környezetkárosító kén-oxidok.

Neked ajánljuk