Home Teksty Archiwum Prenumerata O nas Kontakt Linki English

Następny Poprzedni

          

           Jerzy Wysokiński
           Kiedy wprowadzone zostanie paliwo E85
 

Pierwszy silnik spalinowy w historii pojawił się dzięki Brackenburgowi w roku 1836 i był „prawdziwie ekologiczny”, bo jego działanie polegało na spalaniu mieszaniny wodoru z tlenem. Ponieważ bezpieczeństwo nowego wynalazku nie wzbudzało zaufania, wkrótce się z tego rozwiązania wycofano. Rozwój myśli technicznej poszedł zupełnie w innym kierunku, bo wkrótce potem (lata 1878-79) Carl Benz opracował pierwszy benzynowy silnik spalinowy, a w 1893 r. Rudolf Diesel opatentował pierwszy silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym, wykorzystujący oleje powstałe z ropy naftowej. Jednak próba korzystania z surowców pochodzenia biologicznego powtarzała się kilkakrotnie. Rudolf Diesel do prototypów swoich silników stosował przecież olej pochodzący z orzeszków ziemnych, a Ford w 1920 r. użył do skonstruowanych silników samochodowych alkohol etylowy.

Również i my, Polacy, mieliśmy krótki epizod stosowania „ekologicznego” paliwa, bo i w Polsce stosowano mieszankę składającą się z 30 proc. z alkoholu i 70 proc. z benzyny. Oczywiście potem paliwo silników samochodowych stanowiła benzyna (nazwa paliwa pochodzi od nazwiska Carla Benza). Nastąpił szalony rozwój wydobywania tego surowca, który trwa nadal. Szybko okazało się, że stosowanie paliw wywodzących się z przerobu ropy naftowej ma wiele minusów. Benzyna była masowo stosowana w silnikach samochodów, motocykli, samolotów i innych urządzeń wymagających poruszania ich elementów. Jest to właściwie mieszanina węglowodorów alifatycznych o liczbie atomów w cząsteczce od 6-7 do 10-12 włącznie. Benzyna posiada w swoim składzie również śladowe ilości węglowodorów nienasyconych i aromatycznych. Zdolność do dobrego spalania benzyny w silnikach określa się za pomocą tzw. liczby oktanowej. Okazało się, że liczbę oktanową benzyny można poprawić, stosując niewielkie domieszki (poniżej 1 proc. składu paliwa) innych związków. W latach 30-tych do połowy lat 80-tych XX stulecia dodawano tetraetyloołów. Otrzymywano w ten sposób paliwo zwane etyliną. Spalanie jej powodowało wyrzut gazów wydechowych, zawierających w swoim składzie silnie toksyczne tlenki ołowiu. Niektóre z nich mają charakter rakotwórczy. Były łatwo kumulowane prze roślinność występującą w pobliżu dróg, gdzie gromadziły się gazy, pochodzące z silników pojazdów samochodowych.
            
Od 2005 r. w Unii Europejskiej istnieje bezwzględny zakaz stosowania tetraetyloołowiu jako dodatku do paliw samochodowych. Szkodliwe działanie ołowiu i jego związków na organizmy żywe zostało potwierdzone badaniami naukowymi. Ołów hamuje wytwarzanie enzymów potrzebnych do syntezy hemoglobiny. Obecność ołowiu przyczynia się do uszkodzeń w układzie nerwowym, do zakłóceń pracy wątroby, nerek, serca. Wśród roślin najbardziej wrażliwe na jego obecność są drzewa iglaste. Ołów osłabia ich wzrost i rozwój. Do tzw. benzyn bezołowiowych zaczęto dodawać kilka procent węglowodorów aromatycznych oraz etery z grupami aromatycznymi, celem poprawienia liczby oktanowej paliwa. Związki te nie ulegają całkowicie spaleniu w warunkach komory silnika. Dlatego w układzie wydechowym silników montuje się katalizatory platynowe, aby usunąć powstałe szkodliwe produkty spalania.

Próby korzystania z surowców pochodzenia biologicznego zdarzały się w historii kilkakrotnie – Rudolf Diesel do prototypów swoich silników stosował przecież olej pochodzący z orzeszków ziemnych, a Henry Ford w 1920 r. użył do skonstruowanych silników samochodowych alkohol etylowy

Podczas spalania benzyny o dużej zawartości siarki powstają związki tego pierwiastka z tlenem, szczególnie zaś dwutlenek siarki (SO2). Dwutlenek siarki był przyczyną niszczenia upraw wielu roślin, szczególnie uprawnych, jak pszenica, owies, lucerna. Na szczęście od wielu już lat podczas produkcji benzyny stosuje się metody usuwające nadmiar siarki.
            
Oprócz opisanych skutków spalania benzyny jako paliwa silnikowego, są także i inne. Jeden z nich to fakt wyczerpywania się światowych zasobów ropy naftowej, z której to powstaje benzyna. Różnie określa się czas, kiedy się one skończą. Najczęściej sądzi się, że nastąpi to za 50 do 80 lat (niektórzy przypuszczają, że zasobów ropy starczy na lat 200!). Niezależnie od wyniku przypuszczeń, należy przezornie rozpocząć stosowanie innego, odnawialnego źródła paliwa. Rozwiązaniem są biopaliwa, czyli związki powstałe z przetwarzania ciał organizmów żywych, najczęściej roślin. Do silników spalinowych stosuje się biopaliwa otrzymywane w procesie fermentacji alkoholowej (do uzyskania etanolu), w czasie fermentacji butylowej (do powstania butanolu) lub z estryfikowanych w biodiesel olejów roślinnych (np. olej rzepakowy). Na skutek spalania benzyny i innych paliw w silnikach powstają duże ilości dwutlenku węgla, który jest jednym z gazów cieplarnianych, przyczyniających się do globalnego ocieplenia Ziemi. Biopaliwo, do produkcji którego konieczne są rośliny, wprawdzie też dają w wyniku spalania gazy cieplarniane, takie jak wspomniany już dwutlenek węgla i woda, jednak w czasie procesu asymilacji, stale zachodzącego w żywych roślinach, dwutlenek węgla w wielkim stopniu jest pochłaniany. Dzięki temu bilans przemian chemicznych tego związku mniej odbiega od sumy reakcji w przyrodzie bez funkcjonowania motoryzacji.

lipiec_09_bW krajach o ciepłym klimacie główną rośliną używaną do produkcji biomasy na paliwa jest trzcina cukrowa. W polskich warunkach stosuje się przede wszystkim rzepak. W Europie coraz częściej brakuje oleju rzepakowego. Bywa tak, że jest on droższy niż słonecznikowy. Skutki europejskiego i światowego pędu do biopaliw stają się coraz groźniejsze. Przemysł spożywczy zaczyna odczuwać brak surowca do produkcji estrów. Jednak coraz bardziej staje się jasne, że zasoby ropy naftowej kurczą się, a i sama ona jest coraz droższa. Poszukując zastępników paliw pochodzących od ropy naftowej, stosuje się obecnie coraz inne rodzaje biopaliw. Rozmaite typy biodiesli zawierają zmienną zawartość czystego biopaliwa (estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych) – od 10 proc. w paliwie określanym nazwą B10, poprzez olej napędowy B20 (20 proc. estrów), aż do B100, czyli tzw. paliwa samoistnego, składającego się w 100 proc. z estrów.

Jednym ze sposobów szukania „ekologicznych” rozwiązań jest także opracowywanie receptur nowych benzyn silnikowych. Do nich można zaliczyć paliwo E85. Szybki rozwój stosowania E85 obserwuje się w Stanach Zjednoczonych. Jedną z wad amerykańskiego kierunku produkcji jest fakt bardzo dużego wykorzystywania kukurydzy, która mogłaby być tanim surowcem do wyżywienia ludzi i zwierząt. W krajach europejskich również zaczyna rozwijać się rynek tego paliwa, ale na szczęście używa się tu zupełnie innych roślin. Można już spotkać rozwiązania, gdzie produkuje się alkohol etylowy ze zwykłej celulozy roślinnej, wręcz „odpadków” roślinnych. Stosowane w Polsce paliwa płynne i normy jakościowe, jakim one mają sprostać, reguluje wydane niedawno rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 22 stycznia bieżącego roku. Wspomniany dokument zabezpiecza przed pojawieniem się na krajowym rynku paliw ewentualnych produktów nie spełniających wysokich norm jakościowych. W załączniku nr 1 zawarte są bowiem wymagania dla paliwa samoistnego, a w załączniku nr 2 dla paliwa napędowego, zawierającego 20 proc. estru. To rozwiązanie prawne zgodne jest z postanowieniami prawa unijnego. Zdąża ono w kierunku wyznaczanym przez Unię, czyli zastępowania paliwa tradycyjnego, rozwiązaniami dążącymi do paliw ekologicznych, mniej toksycznych i w coraz większym stopniu odnawialnych. Parlament Unii Europejskiej już w 1998 r. zatwierdził program AutoOil II, którego celem było zmniejszenie szkodliwości spalin samochodowych. Dzięki temu programowi w Europie niemal zniknął już problem paliw zanieczyszczonych siarką i jej związkami. Obserwujemy stałą poprawę tego stanu rzeczy w całej Unii, a więc należy sądzić, że zjawisko to dotrze również do Polski.

Paliwo E85 powstało z mieszaniny etanolu oraz benzyny, wyższych alkoholi i eterów. Zawiera również dodatki, przeciwdziałające korozji. Jego nazwa wywodzi się od określenia zawartości alkoholu etylowego (etanolu) w składzie paliwa (najczęściej jest to 85 proc. etanolu i 15 proc. benzyny wraz z wyższymi alkoholami, eterami i dodatkami przeciwdziałającymi korozji; do grupy „E85” są zaliczane także paliwa zawierające od 70 proc. etanolu i do 30 proc. benzyny). Alkohol w E85 to niemal czysty bezwodnik etanolu (alkoholu etylowego, spirytusu), o czystości 99,5 proc. Produkuje się go z etyliny lub ze słodu zbożowego, odpadów rolniczych (w polskich warunkach najczęściej z ziemniaków i buraków, a w innych częściach świata również z trzciny cukrowej bądź kukurydzy). Etanol jest związkiem o wybitnie toksycznych właściwościach, sam jednak jest mniej toksyczny od czystej benzyny. Etanol jest mniej energetyczny od benzyny; po przeliczeniu wartości energetycznej paliw jeden litr paliwa E85 wytwarza podczas spalania moc równą spalaniu 0,72 l benzyny. Stąd zużycie paliwa E85 na przejazd odcinka drogi jest większe od stosowanej dotąd benzyny.

Władze gospodarcze twierdzą, że nowe paliwo będzie tańsze nawet o 1 zł za 1 litr. Trzeba jednak dodać, że większość dotychczas stosowanych samochodów nie jest gotowa do stosowania E85. Przygotowane do spalania są pojazdy firm motoryzacyjnych Forda, Volvo, Saaba, Chevroleta, Cadillaca, Hummera. Producenci samochodów proponują podczas dostosowywania pojazdów „elastyczny” rodzaj silnika. Główną różnicą w jego konstrukcji, w porównaniu z dotychczasowymi, jest zastosowanie innych materiałów, z których zbudowany jest układ zasilania i zmiana regulacji silnika. System ten nosi nazwę flexible fuel vehicles – FFVs. Potrzebna jest modyfikacja gniazd zaworów, które muszą być wykonane z utwardzonych materiałów, gdyż bioetanol ma większą niż tradycyjne paliwo podatność na korozję. Podobno instalacja „centralki” w samochodzie, umożliwiającej korzystanie z biopaliwa zajmuje tylko piętnaście minut. Przeróbka samochodu kosztuje orientacyjnie od ok. 2 do 3 tysięcy zł. Władze centralne obiecują zwolnienie samochodów pracujących na E85 z opłat parkingowych. Można od razu postawić sobie pytanie, czy taka skromna zachęta przekona przyszłych użytkowników E85.

lipiec_09_aDotychczasowa sieć stacji paliw sprzedających E85 nie jest duża. Jedynie w Szwecji, znanej z dbałości o ekologię, w 2009 r. przewiduje się zainstalowanie dystrybutorów na ok. 60 proc. ilości stacji paliw. Dla przykładu jednak w roku 2007 Niemcy miały takich stacji zaledwie 86, Francja 15, a Norwegia i Węgry nawet tylko po jednej. Niektórzy określają potrzeby inwestycyjne stacji paliw w zakresie instalowania dystrybutorów E85 na kwotę 1 mln zł w przeliczeniu na jedną stację!

Ocena przydatności głośno zapowiadanego paliwa E85 należy przede wszystkim od kupujących ten produkt. W sytuacji rynkowej to klient decyduje o sposobie wydawania swoich pieniędzy. Wydaje się jednak, że zaproponowanie chcącym dokonać korzystnej dla czystości środowiska zamiany, powinno być wsparte przez czynniki, które mogą tę decyzję wspomóc. Producenci paliw też nie zdradzają wielkiej chęci szybkiego wprowadzenia go na swoje stacje. Wiadomo, chodzi o opłacalność. Trafną ocenę producentów przedstawia wypowiedź jednego z rzeczników prasowych krajowej firmy wytwarzającej paliwa. Jego zdaniem niezbędna jest współpraca partnerska producentów samochodów, administracji rządowej i samorządowej, które powinny stworzyć dla dobra sprawy zachętę dla użytkowników ekologicznych środków transportu. Wiem, że Instytut Paliw i Energii Odnawialnej wraz z naukowcami Politechniki Warszawskiej próbują wymusić uruchomienie produkcji biopaliw przez dostosowanie flot samochodów. Są obecnie również tacy, którzy dążyliby do czynnego powstawania wybranych grup zainteresowanych produkcją i korzystaniem z biopaliw. Chyba jest to jednak nieliczna grupa, mało realnie patrząca na możliwości działania. Pisze się często w polskiej prasie, że wejście paliwa E85 do stacji paliw spodziewamy się w IV kwartale bieżącego roku. Życie pokaże czy przewidywanie się sprawdzi. Wypowiedź w postaci niniejszego artykułu też stanowi mały, chociaż może niewiele znaczący, głos w sprawie poparcia idei częstszego stosowania w Polsce pojazdów na biopaliwa, a na E85 w szczególności. Wierzmy, że ta batalia może wkrótce nieco przyśpieszy tempo.
           

tekst: Jerzy Wysokiński
zdjęcia: MorgueFile

Artykuł powstał z pomocą Instytutu Paliw i Energii Odnawialnej w Warszawie