Může syntetické palivo nahradit palivo fosilní?

Syntetická paliva biologického původu mohou zcela nahradit americkou poptávku po ropě, píší ve své publikaci výzkumníci z princetonské univerzity. Stačí prý jen „málo“, a kombinace uhlí, zemního plynu a olejných produktů ze zemědělských plodin v podobě syntetického paliva může Spojené státy oprostit od závislosti na drahém a nestabilním dovozu pohonných hmot.

Uměle vytvořená paliva lze snadno přizpůsobit pro spalování v motorech vozidel v celém dopravním systému, a to takřka na míru. Tím se liší od klasických biopaliv na bázi etanolu, které vyžadují úpravy hnacího zařízení, nebo musejí být smíseny s plynem. Jak ale připouští Christodoulos Floudas, profesor chemie a biologického inženýringu, vedoucí autor celé studie z Princetonu, nebude to jen tak.

Scénáře, hypotézy a spousta teorie

Poslední rok se Christodoulos Floudas spolu se svými kolegy zaměřil na tvorbu hypotetických scénářů přechodu na syntetická paliva. Soustředil se i na výběr vhodných bio-energetických plodin, a také na dopad jejich pěstování na konkrétní lokality – místní vodní režim a energetickou zátěž spojenou s produkcí syntetického paliva. Na celé vizi se podílela řada princetonských badatelů, z nichž si každý rozebral jeden segment problému – ekonomiku, technologii i politiku.

Cíl byl jasný – produkovat účinné palivo, a současně snížit emise oxidu uhličitého o 50 %. Nešlo ale jen o vlastní produkci paliva, ale také, jak uvádí Floudas „o modelové provedení celé aplikace ekonomicky zajímavým způsobem“.

Prakticky dvě třetiny ropy se v USA spotřebují na běžný chod dopravy, od lodí a letadel až po osobní automobily. Jakákoliv stabilní a na světovém dění nezávislá dostupná pohonná hmota je velkým lákadlem.

Oprášená technologie

Technologie výroby tkví v tzv. Fischerově-Tropschově procesu, se kterým se v Německu pracovalo už v roce 1920.Tkáň zdrojové rostliny se vyšší teplotou rozkládá a slouží jako hlavní zdroj oxidu uhelnatého CO, který se ve Fischerově-Tropschově procesu slučuje s vodíkem H₂ na uhlovodíky C_nH_2n+2 za přítomnosti vhodných katalyzátorů (přechodové kovy železo Fe, kobalt Co, nikl Ni a rutenium Ru) a správné teploty (nízkoteplotní 150 °C až 300 °C s Co nebo vysokoteplotní 330 °C až 350 °C s Fe).Vhodnou volbou podmínek je možné sestavit patřičně dlouhé řetězce (lehké C₄ až C₅, těžší až C₁₀) ve složení odpovídajícím požadovanému oktanovému číslu paliva.

Pro americký kontinent se přímo nabízí aplikace prosa prutnatého (Panicum virgatum), běžně se vyskytující trávy, jež roste všude v oblastech Velkých plání. Fáze zplynění se odehrává za teplot v rozsahu 1100 až 1300 stupňů Celsia, a je jedinou energeticky náročnou částí výroby. Výsledným produktem jsou kromě paliv i vosky a maziva, která bychom normálně extrahovali i při zpracování ropy.

Na studii infrastruktury zavedení nového typu paliva do provozu pracuje chemička Josephina Eliaová. Pro uspokojení národní spotřeby v potřebné míře by po americkém středozápadu podle ní muselo vyrůst 130 zařízení produkujících syntetické palivo. V těchto rafinériích by se zpracovával zemní plyn, uhlí a zemědělské nepotravinové produkty, většinou vytrvalé druhy travin. Počítá přitom i s konkrétním umístěním a předpokládaným podílem na produkci, přičemž devět malých zařízení bude produkovat 1 % spotřeby, 74 středních se bude podílet 28 % a centrální rafinérie v Kansasu bude dodávat 71 % syntetického paliva. Lokality rafinérií se překrývají se stávajícím umístěním dobytkářských farem, kde není o stepní traviny nouze.

Kolik to bude stát?

Realistický přístup by měl zahrnovat pozvolné zavádění a budování kapacit pro tvorbu paliva, tedy určitě ne skokovou změnu. Jednorázové náklady podle Floudasova výpočtu činí 1,1 bilionu dolarů, což je neskutečný objem financí. Vyplácet se komplexní „plán“ adopce nového paliva začíná při rozložení této částky do období tří až čtyř dekád. V porovnání s ropou jde cena syntetického paliva od průměru 95,11 dolarů za barel dolů. Například přímo v Kansasu by bylo možné sehnat barel za 83,58 dolarů. Kromě peněz je ve hře ekologie, národní bezpečnost a také cena za nezávislost na okolním světě. A jak shrnuje Floudas: „Může to být start úplně nové ekonomické éry. Musíme se ptát, kolik ropy Amerika dováží dnes, kolik to už stálo peněz, kolik ropy zbývá a jaká bude její další cenová predikce. A pak už je jasné, že musíme hledat jiné zdroje.“

Zdroj:

Článek byl uveřejněn 5. 12. 2012 na serveru ScienceDaily.com pod názvem „Synthetic Fuel Could Eliminate U.S. Need for Crude Oil, Researchers Say.

O výrobě syntetického kapalného paliva z uhlí Fischer-Tropschovou metodou jsme už psali v článku www.3pol.cz/cz/rubriky/klasicka-energetika-a-fyzika/716-jak-natankovat-uhli-do-nadrze-auta