A korszerű mezőgazdasági technológiák kialakulása, a magas hozamú fajták elterjedése és a termelés optimalizálása mára oda vezetett, hogy Európában (az EU-tagállamokban és a csatlakozásra váró országokban egyaránt) a mezőgazdaság jóval többet tud termelni, mint amekkora keresletet a felvevőpiacok teremteni képesek. Az Európai Unió agrárpiaci rendtartása 1992-től úgy igyekszik orvosolni a problémát, hogy ösztönzi és anyagi eszközökkel támogatja a termőterületek 5-15%-ának egy-egy vegetációs periódusra történő parlagon hagyását. A rendtartás azonban engedélyezi a parlagon hagyott földeken az ipari nyersanyagok termesztését - köztük az energetikai nyersanyagokét is. Az energetikai nyersanyagok közül üzemanyag célú felhasználásra alapvetően két növénytípus jöhet számításba: az olajnövények és azok a magas cukor- és keményítőtartalmú haszonnövények, amelyek erjesztéséből alkohol állítható elő.
Az olaj- és a növényekből előállított üzemanyag használható a hagyományos üzemanyagokba (dízel, benzin) keverve, de tisztán a motorba adagolva is.
Biodízel
A legkedvezőbb tulajdonságú olajnövények közé sorolhatjuk a repcét, a napraforgót, a szóját és egyes pálmafajtákat. Az európai kontinensen az éghajlati viszonyokból adódóan elsősorban a repce és a napraforgó termeszthető. A repcéből és a napraforgóból kinyert olaj (triglicerid) közvetlenül is felhasználható motorikus üzemanyagként, ám ez bizonyos hátrányokkal is együtt jár: át kell alakítani a motorokat, a dízelhez képest magas az üzemanyag viszkozitása, megnő a motor fogyasztása, bonyolult a szabványosítása, az oxidációs katalizátor használata nehézségekbe ütközik, "kellemetlen" szagot bocsát ki ("guruló lángossütő").
Ezek a hátrányok azonban egyszerűen kiküszöbölhetők az ún. átészterezéssel, melynek során a repce- (ill. napraforgó-) olajat (triglicerid) lúgos közegben metanollal reagáltatják és termékként repce(vagy napraforgó)olaj-metilésztert (RME) és glicerint kapnak. A repceolaj-metilészter (RME) pedig nem más, mint a biodízel. Az eljárás során a háromértékű alkoholt - a glicerint - három metilalkohollal helyettesítik. Katalizátor (pl. kálilúgok) hozzáadása mellett a repceolajhoz kb. 10% metanolt kevernek, miközben szabad glicerin keletkezik. Ezt tisztítási lépések követik. A felesleges metanolt desztilláció segítségével távolítják el. A gyakorlatban a nyomást nem használó eljárások terjedtek el, amelyek 60 és 70 oC között működnek. Az átészterezés főtermékeként végül a gyakorlatilag minden dízelmotorban felhasználható biodízel, valamint glicerin keletkezik.
Mint minden kereskedelmi forgalomban kapható üzemanyagnak, a biodízelnek is meg kell felelnie a szabványoknak.
Európában a környezeti iparáról méltán híres Németország (340 000 t/év) mellett jelentős biodízel-gyártási kapacitással rendelkezik Franciaország (230 000 t/év), Olaszország (140 000 t/év), Belgium (80 000 t/év), Ausztria (15 000 t/év) és Svédország (6 000 t/év).
A jelenlegi nyugat-európai gyakorlat az, hogy a benzinkutaknál külön kútfejnél lehet biodízelt vásárolni (a biodízelt tehát tisztán árulják, nem keverik a hagyományossal). Mivel a biodízel könnyű oldószerként viselkedik, ezért használatakor az erre nem engedélyezett és eddig kizárólag dízellel üzemeltetett járművek esetében tekintettel kell lenni bizonyos szabályokra, és el kell végezni néhány apróbb átalakítást. Az üzemanyagszűrőt az első két biodízel-tankolás után elővigyázatosságból ki kell cserélni abban az esetben, ha azt megelőzően hosszú ideig hagyományos dízel került a tankba. Ezt azért javasolják, mert a biodízel a tankban és a vezetékekben oldja az ásványi dízel régi lerakódásait, és ez a szűrő eldugulását eredményezheti. Rendszeres váltakozó tankolás esetén nincs szükség erre az intézkedésre. Egyes gyártók főként üzemanyagcsöveket és tömítéseket készítenek olyan műanyagokból, amelyek tartósan nem állnak megfelelően ellen a biodízelnek. Ez nem vonatkozik azokra a járművekre, amelyeket a gyártók már gyárilag is engedélyeznek biodízel üzemre. A szériában (biodízelre) nem engedélyezett járművek gyártói közül néhány olyan átszerelési készleteket kínál, amelyekkel azután gond nélkül lehet biodízelt tankolni. A megfelelő átszerelési anyagokat az alkatrész-kereskedők is forgalmazzák. Oldószer jellegű viselkedése folytán a biodízel károsíthatja a lakkozott alkatrészeket. Ha azonban az érintett lakkozott részeket rögtön letörlik, akkor még az érzékeny lakkal bevont felületek sem károsodnak. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a biodízelt és a hagyományos dízelt felváltva is lehet tankolni. Ez a vegyesüzem műszakilag problémák nélkül megoldható. Ennek az ad különös jelentőséget, hogy pl. Németországban már mintegy 1000 benzinkútnál lehet biodízelt vásárolni, de a több mint 100 000 benzinkútnak ez csupán a töredéke.
Bioetanol
A 20. század folyamán a motoralkoholokat részben vagy egészben gyakran alkalmazták motorüzemanyag-helyettesítőként. A hatvanas évekig kísérleti jelleggel, illetve válsághelyzetek (háború, energiakrízis) kezelése céljából viszonylag szűk körben került sor a felhasználásukra. Magyarországon már 1926 és 1943 között eredményesen használták az etanolt a benzin részleges kiváltására. A nyolcvanas évektől kezdődően megfigyelhető a világ több országában a motoralkoholok alkalmazásának előretörése, amelyet az energetikai szempontok mellett a növekvő környezetvédelmi erőfeszítéseknek és agrárgazdasági megfontolásoknak lehet tulajdonítani.
A motoralkoholok közül a világon a legelterjedtebben alkalmazott bioüzemanyag a bioetanol (víztelenített alkohol). A bioetanolt használhatják a kőolaj alapú üzemanyag helyettesítőjeként, vagy a benzinbe keverve. A keverés történhet közvetlenül, illetve a kőolaj-finomítás során keletkező melléktermék, az izobutilén hozzáadásával. A bioetanol benzinhez történő keverését a fentiek miatt leggyakrabban éterezés, izobutilénnel történő reagáltatás előzi meg. Így jön létre a jelentől bioetanol tartalma miatt bioüzemanyagnak tekinthető etil-tercier-butil-éter (ETBE). Az ETBE leggyakrabban a Magyarországon is használt hagyományos oktánszám-növelő, az MTBE (metil-tercier-butil-éter) kiváltására szolgál. Az etanol és izobutilén reakciójából létrejövő ETBE-t - csakúgy, mint a metanol és izobutilén reakciójából származó MTBE-t - azért keverik a benzinhez, hogy annak oxigéntartalmát, oktánszámát növeljék. Az ETBE azért bioüzemanyag, mert a gyártásához használt bioetanol növényi eredetű. Ezzel szemben az MTBE előállításához jelenleg használt metanol nem megújuló erőforrásból származik, hanem földgáz feldolgozásából.
Az ETBE gyártása és felhasználása különösen jelentős Kanadában és az EU országai közül Franciaországban, Spanyolországban, Svédországban és Hollandiában, míg az Egyesült Államokban és Brazíliában az etanolt közvetlenül alkalmazzák. Az USA-ban évente mintegy 5 milliárd liter bioetanolt állítanak elő, ennek egy részét az ún. rugalmas üzemű motorokban használják fel (az üzemanyag 85%-a etanol, 15%-a benzin), a fennmaradó részből ETBE-t állítanak elő és 10%-ban keverik a benzinhez. Brazília a világ legnagyobb alkoholtermelője, évi 16 milliárd liter bioetanolt gyárt, egyrészt a tiszta alkohol üzemű autók működtetéséhez, másrészt újabban itt is nő a benzinhez kevert víztelenszesz fogyasztás. Az alkoholt 24%-os koncentrációig keverik a benzinbe. Európában Franciaország az élenjáró a mezőgazdasági eredetű alkohol termelésében, így az alkohol üzemanyag célú felhasználásában is. Jelenleg 210 millió liter/év ETBE kapacitással rendelkezik. A keverési arány 2002-ben 2,0% lesz, ami 1,3 milliárd liter/év kapacitást igényel. Svédország, Hollandia és Spanyolország együtt 180 millió liter/év alkoholgyártó kapacitást tervez búzából és gabonaszármazékokból.
Az ETBE gyártásához használt vízmentes alkohol, a bioetanol alapanyaga alapvetően két típusú lehet. Egyrészt készülhet keményítő és cukor alapanyagú mezőgazdasági terményekből (búza, kukorica, cukorrépa, burgonya, manióka, cukornád), másrészt alapulhat a gyártás cellulóz tartalmú biomasszán (növényi eredetű szálak, rostok) is. Ez utóbbi eljárás azonban kevéssé elterjedt.
A biodízel és a bioetanol környezeti hatása
Mind a biodízelnek, mind a bioetanolnak az a kedvező tulajdonsága, hogy elégetésekor annyi CO2 szabadul fel, mint amennyit a növény azt megelőzően megkötött, így nem járul hozzá az üvegházhatás erősödéséhez.
A motorokban felhasznált biodízel rendkívül kedvező kipufogógáz-értékei is meggyőzőek. A Németországban folytatott vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy szénmonoxid (CO) és a szénhidrogének (HC) értékei a személyautónál közel megegyeznek a dízel emissziójával, a haszongépjárműveknél többnyire jóval alacsonyabbak. Az RME oxigéntartalmának köszönhetően a korom mennyisége gyakorlatilag a felére vagy még kevesebbre csökken. A lebegőszemcsés emisszió is jelentősen csökken a hagyományos dízel kibocsátásához képest. Mindössze a nitrogén-oxidok kibocsátási értéke növekszik valamelyest.
A biodízel - szintén rendkívül értékes - kénmentessége révén az oxidációs katalizátorok és hasonló kipufogógáz-utókezelő rendszerek hatását kiválóan és tartósan ki lehet használni. Ez különösen érvényes a haszongépjárművekre. A haszongépjárművek hagyományos dízellel végzett mérési ciklusa az "Oxicat" (oxidációs katalizátor) alkalmazását a gyakorlatban nem teszi lehetővé, mivel az ebben a ciklusban viszonylag magas átlagos hőmérsékletszinten a kéntartalmú üzemanyagokból a koromrészecskékre szulfát rakódik le, jelentősen és elfogadhatatlanul rontva a katalizátort és a mérési értékeket. Ez a hatás a kénmentes biodízel esetében viszont nem lép fel. Emellett az RME-re optimalizált, különösen hatékony "RME-Oxicat" alkalmazása is lehetővé válik. Ennek természetesen a gyakorlatilag kénmentes üzemanyag, tehát a biodízel a feltétele.
A haszongépjárművek számára olyan kitűnő és egyedülállóan kedvező kipufogógáz értékek adódnak, amelyek a biodízel belvárosi és vonzáskörzetekben történő alkalmazását különösen ajánlatossá teszik. A CO és HC emissziók szinte teljesen eltűnnek. A lebegőrészecskék mennyisége a negyedére csökken. A nitrogén-oxidok mennyisége is csökken valamelyest, mennyiségük tovább csökkenthető a befecskendezés kezdetének igazításával (késleltetett állás).
A bioetanol alkalmazásakor keletkező kipufogógázok vizsgálatát Franciaországban folytatták le. A vizsgálatokba katalizátoros és katalizátor nélküli autókat is bevontak. Kétféle ETBE-vel kevert üzemanyagot vizsgáltak egy referencia üzemanyaghoz viszonyítva: 15% ETBE-t tartalmazó benzint, 15% ETBE-t tartalmazó reformált benzint.
Eszerint csökkent a szénhidrogének, a szén-monoxid és a benzol kibocsátása.
A fentiekből úgy tűnhetne, hogy a biodízel és a bioetanol alkalmazása környezeti szempontból kizárólag előnyökkel jár. A bioüzemanyagok kritikusai azonban számos ellenérvet sorakoztattak föl, és ezek alapján azt állították, hogy a bioüzemanyagok alkalmazása nemhogy nem környezetbarát, hanem egyenesen környezetszennyező. A legtöbbet hangoztatott ellenérvek a következők:
Sajnálatos módon a szakértők között "szekértáborok" alakultak ki, mindenki a saját érveit hangsúlyozta, s az álláspontok nem közeledtek. A kilencvenes évek második felétől azonban kezdett elterjedni az életciklus-elemzés (Life Cycle Assessment, LCA), amely a termék vagy szolgáltatás környezetre gyakorolt hatását egészen a "bölcsőtől a sírig" vizsgálja.
A biodízel és a bioetanol életciklus-elemzését Németországban a Stuttgarti, a Heidelbergi és a Darmstadti Egyetem kutatói végezték el egy közös projekt keretében, és 1999-ben publikálták eredményeiket. Az életciklus-elemzés keretében a kutatók a fent felsorolt szempontok szerint összehasonlították a hagyományos dízel környezetre gyakorolt hatását a biodízelével (és a repceolajéval), valamint a benzin környezetre gyakorolt hatását a különböző növényekből előállított bioetanoléval. Eredményeiket ökomérlegekben prezentálták, amely mérlegek egyik oldalán a hagyományos üzemanyagok adott szempont szerinti környezeti hatása szerepel, a másik oldalom pedig a bioüzemanyagé, és azt is ábrázolták, hogy melyik irányba és hány százalékkal billen ki a "mérleg nyelve".
A vizsgálatok szerint a biodízel (RME) szinte minden vizsgált szempontból kedvezőbbnek mutatkozik a hagyományos dízelnél. Itt figyelembe kell venni azt is, hogy a németországi éghajlati viszonyok elsősorban a repce termesztésének kedveznek, a cukorrépa, a búza és a burgonya termesztésének jóval kevésbé. A bioetanol mérlegei azért mutatnak kedvezőtlenebb képet, mert a cukorrépa, a búza és a burgonya mezőgazdasági termelése az éghajlati viszonyokból adódóan jóval több környezeti ártalommal jár, mint a repcéé. A szerzők hangsúlyozzák, hogy a kedvezőbb éghajlatú országokban (pl. Franciaország) jóval kisebb környezeti terheléssel járó feltételek adottak a búza stb. termesztéséhez, így a bioetanollal kapcsolatos viszonylag kedvezőtlen eredmény csak a németországi viszonyokra vonatkozik.
A kőolaj ma még minden biomassza eredetű üzemanyagnál olcsóbb. Azokban az országokban, ahol alkalmaznak bioüzemanyagokat, az állam a termeléshez támogatást nyújt. Ezek a támogatások azonban egyidejűleg hasonló célú állami támogatások csökkenésével járnak: export támogatás, munkanélküli segély, parlagoltatási támogatás, környezetkárosodás elhárításának költségei, egészségügyi ellátás stb. A támogatási formák a kutatástól egészen az értékesítésig terjednek: jövedéki adó mérséklése vagy teljes elengedése, beruházási támogatás, vissza nem térítendő beruházási támogatás, kamattámogatás, K+F támogatás, forgalmi adó mérséklése, garantált ár, nem élelmiszeripari célú termelés támogatása.
Az egyes országok támogatási rendszerének közös jellemzője, hogy projekteket támogatnak, amelyek meghatározott időre szólnak. A támogatás mértékét mindig úgy alakítják, hogy a bioüzemanyag versenyképessé váljon a hagyományos üzemanyaggal.
A biodízel és a bioetanol alkalmazása Magyarországon
Az alternatív üzemanyagok bevezetése terén hazánkban is megtörténtek az első lépések. A biodízel alkalmazásának kérdését a kormány már 1996-ban tárgyalta, de a tízéves, mintegy 100 milliárd forint költségvetésű biodízel program csak 1999-ben indult el. A program részeként az országgyűlés elé terjesztették a biodízel kivonását a jövedéki termékek köréből, amit az elfogadott. A program menedzselésével az Országos Területfejlesztési Központot (OTK) bízták meg. A tervek szerint hazánkban, az éghajlati adottságoktól függően, repcéből és napraforgóból állítanák elő a biodízelt, amelyet nem önálló hálózatban értékesítenének, hanem a Mol üzemeiben a hagyományos dízelhez kevernék 8-10%-os arányban.
A bioetanolt a meglévő alkoholgyártó kapacitások kihasználásával, nyersanyagként kukoricát és cukorrépát felhasználva célszerű előállítani. A program a környezeti előnyök mellett nagymértékben elősegítené a mezőgazdasági termelők életkörülményeinek javítását és a regionális fejlődést.
A jelen számunkat a huszonöt éves Paksi Atomerőmű Rt. támogatta.