V tomto blogovém příspěvku porovnáme dopady ropy a biomasy na životní prostředí a prozkoumáme potenciál biomasy jako uhlíkově neutrálního a udržitelného zdroje energie.
Přestaňte s tím, co děláte, a rozhlédněte se kolem sebe. Kolik z nesčetných předmětů, které vás obklopují, nejsou petrochemické produkty? Oblečení, které nosíte, součástky notebooků, inkoust do tiskárny – většina věcí je buď sama o sobě petrochemickými produkty, nebo bez nich nemůže správně fungovat. Není přehnané říci, že moderní společnost běží výhradně na ropě. Většina produktů, které denně používáme, je závislá na petrochemikáliích, což má významný dopad na naše životy a ekonomiku jako celek.
Tato závislost na ropě se v palivovém sektoru dále zvyšuje. Ropa se používá nejen v dopravě – automobily, letadla, lodě – ale také jako primární surovina pro výrobu energie. Ropa však při použití jako palivo představuje několik problémů. Hlavním problémem je, že jejím spalováním vznikají látky, jako je oxid uhličitý, oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxidy síry a uhlovodíky, které přispívají ke globálnímu oteplování a způsobují znečištění ovzduší. Tyto problémy přesahují pouhé environmentální problémy a představují přímou hrozbu pro lidské přežití. Kromě toho existuje řada dalších problémů souvisejících se znečištěním životního prostředí. Dále existuje také inherentní problém ropy jako omezeného zdroje, který se nakonec vyčerpá. Proto cítíme potřebu najít zdroje, které mohou ropu nahradit a neznečišťovat životní prostředí. Jaké zdroje tedy mohou ropu nahradit?
Jednou z alternativ, která se jeví jako schůdná možnost, je biomasa. Biomasa je zdroj, u kterého se očekává, že nahradí ropu, a v současnosti se používá především jako palivo v dopravě. Energie z biomasy je uznávána jako uhlíkově neutrální zdroj energie, protože vrací oxid uhličitý absorbovaný během růstu rostlin zpět do atmosféry, čímž se dokončuje uhlíkový cyklus. To znamená, že se jedná o zdroj energie, který nezvyšuje hladinu oxidu uhličitého v atmosféře, což z ní činí významnou alternativu pro řešení současné energetické krize a environmentálních problémů.
Bioetanol je jednou z forem energie z biomasy, která tvoří 80 % biopaliv v dopravě. Jeho význam roste díky standardu pro obnovitelné zdroje paliva (RFS), který zavedla řada zemí po celém světě a který nařizuje přimíchávání až 10 % bioetanolu do paliv v dopravě. Tento bioetanol otevírá možnost nahrazení fosilních paliv a etabluje se jako klíčový pilíř ochrany životního prostředí a politiky udržitelné energie.
Bioetanol se vyrábí ze tří hlavních typů surovin: na bázi cukru, škrobu a lignocelulózy. V závislosti na surovině jsou vyžadovány další výrobní procesy. Za prvé, suroviny na bázi cukru, jako je cukrová třtina a cukrová řepa, lze po fermentaci a čištění použít jako palivový alkohol. Fermentace zahrnuje použití mikroorganismů k fermentaci cukru extrahovaného ze suroviny za účelem výroby etanolu. Čištění je proces odpařování vody z roztoku ethanolu a vody za účelem vytvoření alkoholu s vysokou koncentrací. Tyto dva procesy jsou relativně jednoduché, takže výroba ethanolu ze surovin na bázi cukru je efektivní a ekonomická.
U surovin na bázi škrobu, jako je kukuřice a pšenice, se do výrobního procesu používaného pro suroviny na bázi cukru přidává krok zcukernění. Tento krok je nezbytný, protože na rozdíl od surovin na bázi cukru, kde hlavní složkou je cukr, je hlavní složkou surovin na bázi škrobu škrob. Molekuly škrobu jsou pro přímou konzumaci mikroorganismy příliš velké, což vyžaduje přeměnu na menší molekuly glukózy. Tento proces zcukernění je katalyzován enzymy, primárně amylázou. Jakmile enzym zcukernění hydrolyzuje škrob na glukózu, vyrábí se bioetanol fermentačními a čistícími procesy, podobnými těm, které se používají u surovin na bázi cukru. Tento proces je o něco složitější než u surovin na bázi cukru, ale zůstává komerčně životaschopný.
Lignocelulózové vstupní suroviny, jako je rýžová sláma nebo stříbrná tráva, vyžadují před procesem na bázi škrobu další krok předúpravy. Lignocelulózové vstupní suroviny se skládají primárně z celulózy, která má velmi velkou molekulární strukturu a nelze ji rozložit pouze zcukernatěním. Obsahují také lignin, nerozpustný, žáruvzdorný polymer, který brání rozkladu polysacharidů a snižuje povrchovou plochu mikrobiální aktivity. Proto jsou nutné jak předúpravy, tak i zcukernatění. Během předúpravy se molekulární struktura uvolňuje kyselinovým nebo zásaditým zpracováním za vysokých teplot. Následně se cukry rozkládají pomocí enzymů, jako je celuláza a xylanáza. Bioetanol se poté vyrábí fermentačními a čistícími procesy. Tento proces je složitější a nákladnější než u jiných vstupních surovin, což v současné době činí jeho komercializaci náročnou.
Nyní jsme se podívali na proces výroby bioetanolu. Jak již bylo zmíněno, proces se stává stále složitějším a vyžaduje další kroky, jakmile přejdeme od surovin na bázi cukru k surovinám na bázi škrobu a lignocelulózy. To znamená vyšší náklady na proces a z hlediska ekonomické životaschopnosti čelí proces výroby lignocelulózových surovin stále výzvám z hlediska komercializace. Suroviny na bázi cukru a škrobu však mají svá omezení, protože jako suroviny používají potravinářské plodiny, což je činí drahými a ekonomicky neživotaschopnými. V důsledku toho probíhá technologický vývoj s cílem minimalizovat náklady na lignocelulózové procesy a vyvíjejí se také techniky využívající mořské řasy jako surovinu, což výrazně snižuje náklady na suroviny.
Technologie biomasy stále čelí technickým výzvám a má nevýhodu v tom, že je dražší než fosilní paliva, jako je ropa. Biomasa má však potenciál nahradit ropu, která je omezeným zdrojem, v době, kdy jsou zásoby ropy stále více vyčerpávány. Na rozdíl od fosilních paliv se navíc jedná o obnovitelné palivo s nižšími riziky znečištění životního prostředí, což z ní činí stále důležitější otázku pro budoucnost. Rozvoj a využívání alternativních zdrojů energie, jako je biomasa, jsou nezbytné pro udržitelné zásobování energií, což je záležitost úzce spjata s přežitím budoucích generací. Kromě toho jsou kriticky potřebné také politiky a technologická podpora pro zvýšení energetické účinnosti a minimalizaci dopadu na životní prostředí.
