DOSSIER

Spas iz laboratorija: Benzince i dizelaše na životu bi mogla održati sintetska eko goriva!

Goriva iz vode i zraka: zvuči kao znanstvena fantastika, no sirovine su vodik dobiven elektrolizom vode, i CO2 iz atmosfere
e goriva
 Profimedia

Sredinom srpnja Europska komisija objavila je nacrt paketa mjera nazvan ‘Fit for 55’, koji uključuje 13 prijedloga zakona kako bi se već ionako ambiciozan plan usmjeren na smanjenje klimatskih promjena učinio još ambicioznijim. Prijedlozi uključuju praktički sve ljudske djelatnosti odgovorne za emisiju stakleničkih plinova, prije svega ugljičnog dioksida CO2, što znači proizvodnju energije, građevinarstvo, korištenje zemljišta i šuma…

No, nama su, naravno, najzanimljiviji promet i automobilska industrija. Brojka 55 u naslovu paketa mjera ukazuje na cilj smanjenja emisije CO2 osobnih vozila za čak 55 posto do 2030., s daljnjim ciljem smanjenja za 100 posto - dakle, na nulu! - već do 2035.

image
Motori s unutarnjim izgaranjem
Profimedia

Tehnički, to ne bi predstavljalo zabranu prodaje vozila koje emitiraju CO2, već bi se one koji nisu ‘na nuli’ penaliziralo na određeni način, no neki proizvođači već su najavili da će od 2035. prodavati isključivo električna vozila. Znači li to definitivni kraj za automobile pokretane motorom s unutarnjim izgaranjem? Službena Europa je, očito, odlučila prva staviti potpis na smrtnu presudu autima kakve smo poznavali do sada, no vjerojatno neće sve ići tako glatko, jer postoje i snažni otpori, ne samo od strane autoindustrije.

Je li uopće moguće ostvariti tako drastično smanjenje emisije u tako kratkom roku? I postići potpunu CO2 neutralnost do sredine stoljeća, što je također jedan od ciljeva? U tom smislu ostaje pomalo nejasno zašto je čitava javnost i politika toliko usmjerena na automobile i automobilsku industriju, kada su automobili odgovorni za tek 12 posto ukupne emisije stakleničkih plinova.

image
Mazda prototip
Mazda

Vjerojatno je razlog taj što su se automobili – dobrim dijelom i opravdano – kroz veći dio 20. stoljeća prometnuli u simbol nečistog zraka i zagađenja prirode, a posljednjih desetljeća apostrofira ih se i kao jednog od glavnih krivaca za povećane emisije CO2, glavnog čimbenika u procesu globalnog zagrijavanja i klimatskih promjena. Zapravo bi u fokusu trebala biti energetska politika općenito, no auti su bliski ‘malom čovjeku’ i trebali bi pomoći da se široka javnost senzibilizira da nešto treba mijenjati.

Iako u prijedlogu mjera to nije spomenuto kao mogućnost, među proizvođačima automobila, ali i mnogo šire u transportnoj djelatnosti, sve se češće spominje ideja o tzv. e-gorivima, tekućim, zapravo kapljevitim gorivima, dobivenim CO2-neutralnim postupkom iz obnovljivih izvora energije ili onih koji ne stvaraju nikakve štetne emisije. Ona bi trebala biti alterantiva elekričnom pogonu, odnosno automobilima s baterijom.

image
e goriva

Jer, čim se malo dublje proanalizira ideja potpuno električnog pogona, jasno je da elektrikom pokretani automobil nije potpuno čist i ‘zelen’. Jer, iako prilikom vožnje ne ispušta nikakve plinove, značajno doprinosi emisiji CO2 prilikom proizvodnje samog vozila, posebno baterije, a vrlo je bitno i na koji je način proizvedena električna energija kojom se puni baterija. Trenutno i neke od najrazvijenijih zemalja električnu energiju proizvode najvećim dijelom iz fosilnih goriva, među kojima je i dalje veliki udio ugljena. Kao što je, primjerice, slučaj s Njemačkom.

Druga velika mana električnog pogona je ograničeni kapacitet baterija, a time i doseg vožnje. U sljedećim godinama očekuje se značajni napredak na području tehnologije baterija, o čemu smo već pisali, no čak i da se kapacitet baterija u odnosu na njihovu masu i veličinu višestruko poveća u odnosu na današnje standarde, ostaje praktički nerješiv problem brzine punjenja. Pokušajmo to dočarati konkretnim primjerom. Recimo da imate električni automobil velikog kapaciteta baterije i želite ga dopuniti za putovanje od nekih 500 km.

image
e-fuel gorivo
Getty Images

Kako god okrenete, to će potrajati. Jer, ako pretpostavite da auto na svakih 100 km potroši oko 20 kWh električne energije, što je prilično optimistično, trebat ćete bateriju dopuniti s barem 100 kWh. Najsnažniji istosmjerni punjači daju 350 kW, što znači da bi punjenje za 500 km vožnje trajalo približno 17-18 minuta. No, tako snažni punjači su rijetki, mnogo češći su oni od 50 kW, pomoću kojeg bi punjenje trajalo dobra dva sata. Netko bi mogao pomisliti: ‘Pa dobro, izgradit će se mreža ultra-brzih punionica!’. No, samo tri punjača snage 350 kW vuku više od jednog MW (Megavata!) snage i nema te električne mreže koja će podnijeti masovno punjenje tom snagom i brzinom. Uostalom, teško je proizvesti i toliko struje...

To su neki od problema na koja bi odgovor mogla dati e-goriva, prvenstveno zbog svoje gustoće energije, koja je ekvivalentna derivatima fosilnih goriva, poput benzina ili dizela. Sam postupak proizvodnje opisali smo u posebnom okviru, no glavni je uvjet da proizvodnja e-goriva bude klimatski neutralna, odnosno da se za nju koristi energija iz obnovljivih izvora na mjestima gdje je ima na pretek. Osnova bi i dalje bila proizvodnja električne energije, samo što bi se ona prvenstveno koristila za dobivanje vodika postupkom elektrolize, koji bi se zatim kemijskim postupcima spajao s ugljikom iz ugljičnog dioksida iz atmosfere.

image
Sintetska goriva
Auto klub

Dakle, koliko prirodi uzmete, toliko date nazad – bilanca ugljičnog dioksida je nula. Distribucija derivata potrošačima ostala bi slična kao što je i danas, čime bi se izbjegla velika i skupa ulaganja u infrastrukturu, samo što bi se promijenile lokacije proizvodnje. Novi igrač na globalnoj energetskoj karti mogao bi postati, primjerice, Island. Količine geotermalne energije kojima raspolaže višestruko premašuju lokalne potrebe, pa bi se ona mogla koristiti za proizvodnju velikih količina električne energije, pa time i e-goriva. A mjesta sa sličnim potencijalom na svijetu ima još, od Ognjene Zemlje do Kamčatke.

image
e goriva
Profimedia

Najzgodnija stvar vezana za e-goriva je ta da postojeće automobile ne bi trebalo hitno poslati u ropotarnicu povijesti, jer ako počnu trošiti e-goriva i njihov pogon postaje CO2 neutralan. Također, rješava se problem zračnog transporta, pogona brodova, vlakova... Kako god, negativne klimatske procese uzrokovane emisijom CO2 treba zaustaviti. Depozite ugljika u obliku fosilnih goriva, koji su se stvarali stotinama milijuna godina, potrošili smo za stotinjak godina i sada je sasvim razvidno da plaćamo cijenu. E-goriva mogla bi biti jednostavniji, a u konačnici i jeftiniji put postizanja klimatske-neutralnosti, no konačnu će riječ – kao i uvijek – imati politika.

Rafinerija koja troši CO2, a ne ispušta ga

Postrojenja za proizvodnju e-goriva, za razliku od današnjih rafinerija, po-magala bi klimi i okolišu uzimanjem CO2 iz atmosfere

Proizvodnja goriva iz vode i zraka zvuči kao znanstvena fantastika, no sirovine za proizvodnju e-goriva upravo su vodik, dobiven elektrolizom vode, i CO2 izdvojen iz atmosfere

E-goriva mogu u potpunosti zamijeniti derivate fosilnih goriva, no – što je posebno bitno za tranzicijski period – mogu se miješati u bilo kojem omjeru

Klimatski neutralna goriva mogu se proizvesti iz raznih izvora, od otpadne biomase koja bi se inače raspadala u okolišu, pa sve do morskih algi, s čime Mazda uz pomoć akademske zajednice eksperimentira u Japanu

eFuel Alliance
S e-gorivima ozbiljno računa Mazda, ali i Audi, Porsche...

eFuel Alliance okuplja organizacije i zainteresirane strane koje podržavaju stvaranje i korištenje CO2 neutralnih e-goriva te vodika, u cilju smanjenja emisije u sektoru prometa i transporta. Alijanca se nastoji izboriti za političku prihvatljivost i odobrenja od strane regulatora za e-goriva kao značajni faktor u smislu održive zaštite klime na Zemlji.

Prvi proizvođač automobila koji je pristupio alijansi je Mazda, japanski proizvođač koji posljednjih godina sustavno promovira različita rješenja u cilju smanjenja emisija, a ne isključivo potpunu elektrifikaciju pogona. Zanimljivo je da su se alijansi pridružili Porsche i Audi, proizvođači koji su daleko odmakli u razvoju električnih pogona, očito svjesni svih ograničenja. Od zvučhih imena poznatih iz svijeta transporta i autoindustrije tu su još Iveco, Bosch, Siemens, ZF, Mahle i mnogi drugi.

Kako nastaju e-goriva
Ključ je u vodiku koji se dobiva elektrolizom vode

Sintetička goriva nisu novost i oni koji su zapamtili nešto sa satova povijesti u školi, prisjetit će se da je Wermacht, kada su Saveznici presjekli dobavne puteve sirove nafte, svoju ratnu mašineriju za vrijeme 2. svjetskog rata pogonio benzinom dobivenim iz ugljena. No, taj bi se proces danas teško mogao nazvati ekološkim i klimatski prihvatljivim. E-goriva baziraju se prvenstveno na vodiku koji se dobiva postupkom elektrolize vode; na negativnoj elektrodi (katodi) stvara se vodik, a pozitivnoj (anodi) kisik.

Vodu, naravno, prethodno treba učiniti što čišćom i slobodnom od minerala, bilo filtracijom, bilo destilacijom ili kombinacijom oba postupka. U drugom koraku, kroz postupak Fischer-Tropscheve sinteze, CO2 koji je izdvojen iz atmosfere, pod visokim se tlakom i uz pomoć katalizatora spaja s vodikom prvo u jednostavnije spojeve poput etanola, a zatim dalje u složenije ugljikovodike poput e-benzina, e-dizela, e-kerozina, e-lož-ulja...

Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
05. listopad 2022 21:05