Cât de ecologici sunt combustibilii alternativi?

Cât de ecologici sau nu sunt combustibilii alternativi? Este o întebare la care încercăm să răspundem în acest articol.

Au trecut 11 ani din noul secol și cu toate acestea, principalele două probleme, schimbările climatice și criză energetică n-au fost rezolvate.

Este nevoie urgentă de soluții și de un flux mare de bani în direcția cercetării pentru descoperirea unor resurse regenerabile și prietenoase cu mediul. Producerea de combustibili alternativi înseamnă întâi de toate să recoltezi plante, precum porumb, soia, trestie de zahăr, de pe solurile fertile, ceea ce înseamnă că este nevoie de terenuri cultivate.

Astfel, ori începi să privezi oamenii de culturile necesare hranei ori defrisezi zone pentru a creea acest teren, într-un cuvânt se produc pagube inseminate ecosistemului. În plus, orice teren câștigat trebuie irigat și tratat cu substanțe care în speță poluează.

Este nevoie de apă, substanțe chimice și semințe ce trebuiesc transportate și în acest fel ajungem la mașînării indiferent de natură lor care consumă combustibili clasici, motorină sau benzină. La prima vedere acest lucru înseamnă că combustibilii alternativi ridică mai multe probleme decât rezolva. Cheia ar fi folosirea unor terenuri slabe din punct de vedere al fertilității, folosidu-se un minim de substanțe chimicale pentru tratarea lor și un minim de angrenare a mijloacelor de transport.

Câteva centre de cercetare importante din lume au descoperit că un teren slab cultivat, cu o varietate de plante, produce de trei ori mai mult decât un teren productiv însămânțat cu o singură specie.

Universitatea din Minnesota a realizat un studiu Low-Imput, High-Diversity (LIHD – investiție redusă, diversitate mare) prin care a demonstrat că fiecare hectar astfel cultivat produce aproximativ 68 gigajouli pe an, pentru care s-au cheltuit aproximativ echivalentul a 4 gigajouli pe producție, recoltare și transport. În acest fel, fiecare hectar a produs cu peste 50% mai multă energie pe terenuri părăsite decât cantitatea produsă de alte culture pe soluri fertile.

Diversitatea biologică aplicată pe un singur teren este, totodată, o măsură împotriva dăunătorilor, buruienilor și a substanțelor chimice de protecție. În plus, monoculturile precum soia sau porumbul, deși produc combustibil cu un effect de seră mai mic decât cele pe baza de petrol, sunt totuși carbon-pozitive, pe când combustibilii LIHD sunt carbon-negativi, inmagazinand carbonul din atmosfera în sol. Prin comparație, reducerea emisiilor de gaze de seră este de 6-16 ori mai mare în cazul combustibililor LIHD.

Pe glob, există cel puțîn 500 milioane hectare de teren agricol abandonat, care ar putea fi valorificat prin culture diversificate. România are și ea suficientă resursă de pământ pentru a încerca această metodă de obținere a combustibililor însă, așa cum ne-am obișnuit statul sau anumite instituții ale acestuia n-au reușit, deși nu miră, să aducă bani europeni necesari pentru dezvoltarea acestui sector. Biocombustibilii rezultați ar putea înlocui aproximativ 13% din consumul mondial de petrol și cu aproximativ 19% din necesarul de electricitate.

Acest lucru poate atrage după sine folosirea tot mai accentuată a acestor combustibili alternativi în industria transportului public.

Folosirea constanța de combustibili alternativi sau energie electrică rezultată din arderea acestora ar rezolva câteva din problemele globale la nivel de orașe, adică, o mai bună gestiune din punct de vedere energetic, precum și o cantitate scăzută de CO2 în zona rezultată.

Totuși, ce este biodieselul?

În multe privințe biocombustibilul este un combustibil perfect pentru autovehiculele comerciale indiferent că vorbim vorbim aici de autobuze, autocare, autoutilitare sau camioane.

Nu degeaba marii constructori de autovehicule comerciale investesc enorm de mulți bani în dezvoltarea acestor tehnologii. Biocombustibilul este ideal pentru acele autovehicule care străbat zonele urbane aglomerate, exemplu clar în acest sens transportul public local.

Pe scurt, biodieselul provine din uleiuri vegetale sau grăsimi animale și este un alchilester obținut prin reacția dintre lipide și alcool. Aproape un secol de goana după petrolul din ce în ce mai puțîn i-a învățat pe specialiști să se întoarcă spre natură. Biodieselul este un substitut biodegradabil și netoxic ce poate fi folosit în modelele motoarelor tip diesel fabricate după 1992.

Biodieselul prin natură să, este un lubrifiant mai bun decât combustibilii clasici și un excelent solvent. Combustibilii convenționali pot lasă în timp depuneri în conducte și în rezervoare, pe când biodieselul nu lasă sedimente proprii, ceea ce per total înseamnă o exploatare mai curată și mai ieftină.

Cel mai comun biodiesel este metilesterul, ce are o temperatura de ardere de 150 grade Celsius, fiind astfel puțîn inflamabil. Biocombustibilul poate fi folosit simplu sau în amestec (Blend) și este notat la nivel mondial cu litera „B“, că procent de biodiesel în amestec.

Astfel, un combustibil cu biodiesel 20% se notează cu „B20“ cel cu 5% biodiesel, cu „B5“ iar biodieselul de purificatie 100% cu „B100“. Cu cât procentajul de biodiesel este mai mare, cu atât este mai ecologic combustibilul deci mai bun.

Care sunt avantajele si dezavantajele biodieselului?

Fără doar și poate, biocombustibilii au avantaje. Un prim avantaj îl reprezintă cantitatea de dioxid de carbon emisă în urmă arderii acestuia, aceasta fiind mult mai mică decât în cazul combustibililor clasici. Prețul biocombustibilului nu trbuie nici el neglijat. Acesta fiind un alt aspect care-l face eficient din punct de vedere financiar.

Un alt avantaj ce poate ajută la reducerea CO2 din atmosfera îl reprezintă culturile destinate biocombustibililor care captează dioxidul de carbon și elimină oxigen până în momentul recoltării. Deasemenea, în producerea acestora se folosesc materiale biodegradabile, astfel apă folosită în producția bioetanolului nu va polua mediului.

Unele resturi vegetale din producția de bioetanol pot fi refolosite pentru încălzire (prin ardere) sau pentru generare de energie electrică. Din punct de vedere al siguranței în exploatare un avantaj al biocombustibililor este acela că are un coeficient de ardere mai scăzut decât combustibilii clasici.

Din punct de vedere al impactului asupra mediului, aceștia sunt biodegradabili și nu poluează mediul în cazul unor accidente (deversări). Deasemenea, susțîn reciclarea resturilor vegetale, lemnoase, a nămolurilor din stațiile de epurare, producerea de energie verde (în cazul biogazului extras din gropile de gunoi ecologice) etc.

Un prim dezavantaj în exploatare este pornirea. Astfel, biocombustibilul pur (B100) poate porni autovehiculul mai greu la temperaturi scăzute dearece devine mai vascos. Cu cât puritatea acestuia este mai mare și se apropie de 100% autovehiculul consumă o cantitate mai mare.

Un alt dezavantaj îl reprezintă faptul că nu se poate folosii pe toate tipurile de autovehicule astfel că, autovehiculele foarte vechi nu pot folosi un procent ridicat de etanol în combustibil. Pentru a obține biocombustibil la scară ridicată se impune o investiție ridicată de bani.

Deși biocombustibilii sunt considerați o alternativă verde, prietenoasă cu mediul, utilizarea lor la o scară din ce în ce mai mare la nivel global poate crea probleme legate de defrișări și siguranța alimentară a populației. Cea mai mare cantitate de bioetanol se produce în urmă recoltării plantelor de pe terenuri special destinate producerii de biocombustibil.

Astfel, multe din culturile agricole destinate pentru consum (hrană pentru populație), sunt convertite în culturi destinate pentru biocombustibil (posibilă criză alimentară). De asemenea, o dată cu creșterea la nivel global a utilizării combustibililor bio, suprafețe importante de pădure ar trebui defrișate și înlocuite prin culturi de porumb, sfeclă de zahăr, grâu etc.

În prezent, se lucrează la dezvoltarea unor noi tipuri de biocombustibili, și unor noi metode de producere a lor pe scară largă, astfel încât mediul să nu fie afectat foarte mult.

Istoricul biodieselului

Poate este greu de crezut, însă transesterificarea unui ulei vegetal a fost experimentată prima dată în anul 1853 de cercetătorii E. Duffy și J. Patrick, cu mulți ani înainte că primul motor diesel să devină funcțional. Acesta avea să fie un model cu cilindru de fier de 3 m, care a fost pus în funcțiune pe 10 august 1893 la Augsburg, Germania.

Deși combustibilul fosil era folosit pe scară largă în anii 1920 în în timpul celui De-al Doilea Război Mondial, interesul pentru combustibilii alternativi era tot mai viu în vestul Europei în țări precum Franța, Italia, Germania sau țări din America de Sud precum Brazilia sau Argentina.

De altfel, cele două țări sud-americane sunt și astăzi principala „pistă de încercări“ pentru noile tehnologii pe baza de combustibili alternativi ale marilor constructori de autovehicule comerciale. Unele probleme de tip operațional se ridicau din cauza vascozitatii mari a biodieselului rezultat, în raport cu combustibilii pe baza de petrol, iar încercările de a atenua această problema aceau în vedere încălzirea uleiurilor vegetale, amestecarea acestora cu combustibili derivați din petrol sau cu etanol, piroliză și cracarea uleiurilor.

În 1927, cercetătorul G. Chavanne, de la Universitatea din Buxelles a patentat procedura de transformare a uleiurilor vegetale pentru a fi folosite drept combustibili, referindu-se la transesterificarea uleurilor vegetale, folosindu-se etanol pentru separarea acizilor grași din glycerol, înlocuind glicerolul cu alcooluri liniare scurte.

Cercetări asupra transesterificarii uleiului de floarea soarelui, cu mențiunea obținerii biodieselului au fost efectuate în Africa de Sud, testele fiind publicate la nivel internațional în 1983. În anul 1987, compania austriacă Gaskoks, a cumpărat tehnologia sud-africană de producere a biodieselului și a ridicat o fabrică pilor de biodiesel.

În anul 1998, Institutul de Biocombustibili din Austria a indentificat 21 de țări europene printer care și România cu proiecte de fabricare a biodieselului, iar B100 se găsește în prezent în multe ateliere auto de pe cuprinsul Europei.

Rudolf Diesel a conceput la începutul un motor ce funcționa cu praf de cărbune, dar o explozie care a stricat motorul la învățat să aprecieze mai mult combustibilii lichizi. Ulterior a avut inspirația de a folosi ulei vegetal.

Astfel, motorul pe care l-a prezentat în premieră la Expoziția Mondială de la Paris, în 1900, funcționa cu ulei extras din alune, nu cu motorină.