29.6.2022 | Svátek má Petr, Pavel


AUTOMOBILISMUS: Jak nahradíme ruskou ropu?

2.4.2022

Ze surové ropy se v našich rafinériích, závislých na dodávkách ze zahraničí, vyrábějí pohonné hmoty, bez kterých bychom našimi auty se spalovacími motory nemohli jezdit.

Při obchodování s ropou se zpravidla hovoří o barelu, což je 159 litrů. Z jednoho barelu surové ropy se v rafinerii získá 74 litrů benzinu, tedy zhruba 46 % objemových procent. Zbývající část jsou další produkty, kam patří i nafta. Pro lepší představu lze z jednoho barelu ropy vyrobit tolik benzínu, kolik průměrný automobil střední třídy spotřebuje při ujetí 450 kilometrů. Tedy těch barelů ropy na to, abychom mohli dál jezdit u nás auty, potřebujeme opravdu hodně.

Ruská invaze na Ukrajinu a snaha Evropy vyvázat se ze závislosti na ruské ropě vede k omezování jejího dovozu. Podle vysokého představitele pro zahraniční věci a bezpečnostní politiku Josepa Borella to EU zvládne do dvou let. V případě radikálnějších návrhů našich horkých hlav by u nás však k úplnému odstavení ropovodu Družba, který přímo navazuje na jeho slovenskou část, jež je napojena přes Ukrajinu a Bělorusko na síť ruských ropovodů, nemělo dojít až za dva roky, ale co nejdříve, nejlépe hned zítra. Jenže roční spotřeba ropy u nás činí kolem sedmi milionů tun, z toho kolem pěti milionů k nám teče z Ruska. A jestliže by k nám v příštích týdnech netekly, čekal by nás raketový růst cen (na čas i nedostatkových) pohonných hmot. Události z minulých dnů jasně ukázaly, jak hluboko ropa proniká do vnitřních mechanismů globální ekonomiky a jaké může způsobovat problémy.

Ropu a zemní plyn z Ruska by podle Evropské unie v příštích letech mohl (kromě dovozu z jiných zemí) částečně nahradit vodík. Evropa bude více investovat jak do zachytávání uhlíku, tak i do technologie výroby vodíku. Naše plynové spotřebiče by v příštích letech měly být koncipovány tak, aby mohly využívat směs zemního plynu s vodíkem a třída elektromobilů by se měla rozrůstat o další modely s palivovými články využívajícími vodík. V příštích letech by jej mohly přímo spalovat i některé motory, jako třeba ten od společnosti Punch Group, která přišla s koncepcí motoru na vodík určeného nákladním vozům a lodím.

Samotný vodík problém automobilů se spalovacími motory, kterých u nás po silnicích jezdí více jak 6 000 000 (slovy šest milionů), nevyřeší. Vodík však lze využít pro výrobu syntetických paliv (e-fuels) v procesu, při kterém je slučován s kysličníkem uhličitým, tedy „zlořečeným“ CO2. Zde do hry již vstoupily Porsche a Siemens Energy, když spojily své síly s řadou mezinárodních společností při budování průmyslového závodu na výrobu syntetických paliv (e-fuels) severně od Punta Arenas v chilské Patagonii, kde se letos vyrobí přibližně 130 000 litrů tohoto paliva. Kapacita projektu Haru Oni bude poté rozšířena ve dvou fázích na 55 milionů litrů do roku 2024 a na 550 milionů litrů do roku 2026. V prvním kroku zde elektrolyzéry rozdělují vodu na kyslík a vodík pomocí zelené energie z větrných elektráren. Poté je CO2, filtrovaný ze vzduchu, sloučen se zeleným vodíkem za vzniku syntetického methanolu, který je následně přeměněn na syntetické palivo. Kromě společností Siemens Energy a Porsche se na tomto projektu ​​účastní také Enel, ExxonMobil, Gasco a ENAP.

Jinak řečeno, v případě omezeného dovozu ropy nebudeme potřebovat ani tak gigatovárnu na baterie pro elektromobily, jako do praxe uváděný nejnovější výdobytek vědy a techniky, který obyčejným lidem, co si nemohou dovolit koupit pro ně moc drahý elektromobil, umožní jejich stávajícími vozy se spalovacím motorem jezdit na syntetické palivo. Nespornou výhodu syntetického benzínu, který lze vyrábět i u nás, pak představuje fakt, že nevyžaduje žádné změny v motorech jako u paliv s vysokým podílem biosložky, jakými jsou benzíny E85 nebo E100. A v případě vznětových motorů můžeme jezdit na nízkoemisní e-diesel.

Oproti klasické motorové naftě spalováním syntetické nafty vzniká méně pevných částic a méně oxidů dusíku, neobsahuje žádnou síru a aromatické uhlovodíky. Navíc vysoké cetanové číslo tohoto paliva značí, že je snadno vznětlivé a dokonce vznětlivější než běžná fosilní paliva: čím vyšší cetanové číslo, tím lépe motor startuje, má vyšší výkon, lépe palivo shoří a motor má tišší chod. Pak ve městech nebude ubývat jen zplodin, ale i hluku. A jelikož jsou syntetická paliva kompatibilní se stávající infrastrukturou a generací motorů, můžou si své místo na trhu získat mnohem rychleji, než (utopická) elektrifikace našeho stávajícího vozového parku.

Protože je oxid uhličitý skleníkový plyn, vědecké týmy se zajímají o způsoby, jak snížit množství CO2 v naší atmosféře. Tedy jak zachytit CO2 a změnit ho na uhlovodíkové sloučeniny. Jednou z metod je redukce CO2 pomocí elektrokatalýzy, přičemž reakce vyžaduje elektrický proud a účinný katalyzátor. Nejčastěji se pak v nejrůznějších novinách a časopisech píše o tom, jak se oxid uhličitý začíná zpracovávat elektrochemickou redukcí, pod kterou se rozumí jeho přeměna ve více redukované chemikálie pomocí elektrické energie. Je to jeden z možných kroků v širokém schématu zachycování a využití uhlíku. K prvním pokusům o elektrochemickou redukci oxidu uhličitého docházelo už v 19. století, kdy byl oxid uhličitý redukován na kysličník uhelnatý (CO) za použití zinkových katod. Vědecký výzkum v oblasti elektroredukce CO2 se pak rozeběhl v polovině 60. let 20. století a zintenzivnil v 80. letech po ropném embargu ze 70. let.

V současné době se elektrochemickou redukcí CO2 zabývají nejrůznější firmy po celém světě. V tomto procesu se zachycený CO2 používá jako zdroj a převádí se na oxid uhelnatý (CO), metan (CH4), etylen (C2H4) a dokonce i kapalné produkty, jako je metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), nebo kyselina mravenčí (HCOOH). Produkce oxidu uhelnatého (CO) je velmi zajímavá, neboť může být použit jako surovina ve Fischer-Tropsch procesu, což je dobře vyvinutá technologie, která se v průmyslu již používá k přeměně syngasu (směs CO s vodíkem H2) na cenné chemické látky a na syntetické palivo. A není bez zajímavosti, že elektrochemickou redukcí CO2 lze vyrábět etanol (etylalkohol), tedy bezbarvou kapalinu ostré vůně, která je základní součástí pro potravinářské, farmaceutické, chemické a jiné účely. Přičemž většina z nás etanol zná jako líh pro pitné účely, coby základní součást alkoholických nápojů, kdy důležitým zdrojem pro jeho výrobu je u nás škrob obsažený v kukuřici a pšenici, nebo v bramborách.

Všechny dnešní metody výroby syntetických paliv ze zachyceného CO2 se dosud jevily být dražší než výroba pohonných hmot v rafinériích. Jenže ruská invaze na Ukrajinu a snaha Evropy vyvázat se ze závislosti na ruské ropě staví syntetická paliva do jiného světla. Neboť jejich stále zdokonalovaná výroba a využití v masovějším měřítku by měly podstatně snížit jejich cenu, což syntetickým palivům dává větší potenciál. Podle jedné z koncepcí vývoje by na čerpacích stanicích tankovaná paliva měla postupně obsahovat stále vyšší podíl syntetické složky, až by nakonec v roce 2050 měl její podíl dosáhnout plných 100 %, tedy klasické pohonné hmoty by syntetické palivo mělo zcela nahradit. Podle studie eFuel Alliance by v roce 2025 měly náklady na výrobu jednoho litru syntetického paliva z CO2 dosahovat úrovně 1,6 - 1,99 euro, přičemž dalším navyšováním produkce by do roku 2050 měly klesnout na 0,7 - 1,33 euro za litr.

Na rozdíl od ropy nám zdroje kysličníku uhličitého jen tak nevyschnou. Je totiž obsažen ve vzduchu, tedy je všude kolem nás. A přeměna tohoto „škodlivého skleníkového plynu“ na různé chemikálie nejen že přispívá ke snížení uhlíkových emisí, ale poskytuje i hodnotná paliva. Ve skutečnosti tak jeho zpracování může zvyšovat i naši energetickou bezpečnost.

Převzato z KarelWagner.blog.idnes.cz se souhlasem autora