24.6.2024 | Svátek má Jan


KLIMA A VODÍK: Čert aby se v tom vyznal (III)

30.5.2024

(Předchozí část zde, první část série zde.)

Do osobních automobilů se spalovacím motorem lze namísto benzínu i nafty tankovat syntetická paliva.

Laická veřejnost mívá v syntetických palivech trochu zmatek, neboť za „syntetickou naftu“ se ve sdělovacích prostředcích označuje třeba hydrogenovaný rostlinný olej, známější pod zkratkou HVO (Hydrotreated Vegetable Oil). Ten najdeme i u nás na stojanech [28] některých čerpacích stanic pod označením HVO100, kdy dané číslo označuje procento obnovitelných složek. V zahraničí se prodává jako palivo Neste MY Renewable Diesel, původně vyvinuté pro traktory, do jehož výroby je zapojena, jak tomu už sám název napovídá, finská společnost Neste. Aby uspokojila zvýšenou poptávku po „naftě“ z obnovitelných zdrojů, hodlá Neste v roce 2026 více než zdvojnásobit výrobní kapacitu u tohoto produktu, neboť odhaduje, že celosvětová poptávka po jejich palivu by mohla do roku 2030 přesáhnout 30 milionů tun. Co je však nejdůležitější, jejich palivo je vyráběno přeměnou rostlinných olejů a tuků na palivo podobné fosilní naftě, tudíž se jedná o výrobu paliva z biologických surovin. V různých státech se v rafinériích takováto „obnovitelná nafta“ vyrábí z nejrůznějších biologických produktů pod celou řadou dalších označení, ale vždy se jedná o bionaftu, tedy o biopalivo.

Biopaliva dnes vyráběná z potravinářských a krmných plodin jsou zpravidla nazývána „biopaliva první generace“ (oleje z řepky olejky, slunečnice, palmy olejné a sóji, nebo bioethanol z kukuřice, pšenice, cukrové řepy, ječmene a žita), kdežto biopaliva vyráběná z nepotravinářských surovin a především z odpadů, se nazývají „biopaliva druhé generace“. Avšak veškerá biopaliva naráží, pokud jde o jejich objemovou i technologickou dostupnost, na obtíže při plnění dnešních požadavků, přičemž největší problém představuje fakt, že zemědělská půda je zcela nesmyslně využívána k produkci biopaliv z plodin. Ostatně třeba takový palmový olej sice nachází uplatnění v potravinářském a kosmetickém průmyslu, jenže největší část produkce hydrogenovaného oleje z palmy olejné byl nakonec využíván při výrobě pohonných hmot. A právě tohle jeho využití podle ochránců přírody je největší hrozbou. Proto také nakonec vydal Evropský parlament zákaz přidávání palmového oleje do paliv s účinkem od roku 2021.

Nová éra biopaliv v odborných kruzích vyvolává obavy [29] o životní prostředí, neboť nashromážděná data z roku 2022 ukázala, že celosvětová produkce biopaliv zřejmě zvýšila emise skleníkových plynů. Přičemž ani Pedro Piris-Cabezas, ředitel Environmental Defence Fund se sídlem v Londýně nevěří, že lze biopaliva vyrábět udržitelně ve velkém měřítku a pochybuje i o jejich ekonomické životaschopnosti, především díky nové výzvě ze strany paliv, vyráběných pomocí obnovitelné elektřiny a vodíku. Piris-Cabezas předpokládá, že v příštím desetiletí klesnou náklady na zamezení tuny emisí CO2 používáním e-paliv na přibližně 70 USD, přičemž snížení tuny uhlíku pomocí biopaliv nejenže vyjde na 300–400 dolarů, ale tyto náklady ještě porostou.

Jako alternativa k fosilním palivům na bázi ropy je tedy vhodnější syntetické palivo, které vzniká chemickou reakcí vodíku (H2) a oxidu uhličitého (CO2). Přesněji řečeno, slučováním zeleného vodíku s vychytávaným oxidem uhličitým vznikají syntetická paliva zvaná též elektropaliva, zkratkou e‑paliva [30], v angličtině pak eFuels, označovaná za uhlíkově neutrální. Kdy je možné bez dodatečných nákladů využívat již existující, stávající infrastrukturu pro dodávku, distribuci a skladování těchto paliv. Aby však e‑paliva mohla být považována za nízkouhlíková, musí vodík, ze kterého jsou vyráběna, splňovat kritéria „obnovitelného“ vodíku. Ten se vyrábí rozkladem vody na vodík a kyslík pomocí elektrické energie z vodních, větrných a solárních (bezemisních) zdrojů, nověji pak z atomových reaktorů. V tomto případě se najde řada skeptiků a fanatických stoupenců elektromobility, co komerční výrobu syntetických paliv na bázi vodíku označují za pouhou utopii. Jenže pokrok a vývoj k němu potřebné technologie, naštěstí, jejich skepse ani případné protesty nezastaví.

I když se e-paliva již loňského roku v Chile pokusně vyráběla v pilotním projektu [31] Haru Oni, první skutečnou továrnu na e‑paliva pro leteckou a nákladní automobilovou dopravu, vyráběná na čistě komerční bázi, letos zprovoznila společnost Infinium ve Spojených státech v Corpus Christi na pobřeží Mexického zálivu, v oblasti nazývané Jižní Texas. Kde v procesu [32] výroby e-paliva vodík, vyrobený stejně tak jako v projektu Haru Oni pomocí elektřiny z  bezemisního zdroje, kombinují se zachyceným CO2. Tedy zelený vodík je v tomto výrobním postupu spárován s antropogenním oxidem uhličitým (který by jinak byl vypuštěn do atmosféry) prostřednictvím procesu vyvinutého společností Infinium k výrobě syngasu, který se skládá z vodíku a oxidu uhelnatého (CO). Syngas je pak zpracován v patentovaném procesu výroby kapalných paliv, prodávaných Amazonu a letecké společnosti American Airlines. Výsledkem jsou paliva Infinium eSAF, Infinium eDiesel a Infinium eNaphtha, označovaná zde za ultranízkouhlíková.

Společnost Infinium a francouzská společnost Engie, zabývající se výrobou a distribucí elektřiny, jejímž hlavním akcionářem je francouzský stát, vytvořily strategické partnerství pro spolupráci na jednom z největších oznámených komerčních zařízení pro výrobu eFuels v Evropě, které využije technologii společnosti Infinium k výrobě e-paliv pomocí z ocelárny v Dunkerque zachyceného oxidu uhličitého. Přičemž zelený vodík bude v jejich projektu Reuze [33] produkován 400megawattovým elektrolyzérem, který má nainstalovat Engie. Reuze pak má přeměnit cirka 300 000 tun škodlivého CO2 na více než 100 000 tun e-paliv každým rokem, kdy tento projekt také přináší prospěšný hospodářský růst přístavu Dunkerque. A nutno k tomu podotknout, že společnost Infinium pracuje na několika dalších projektech výroby kapalných paliv z vodíku jak v EU, tak v USA, Japonsku a Austrálii.

Přeměna CO2 na paliva a chemikálie s vysokou přidanou hodnotou přilákala v posledních letech celosvětový zájem, protože nejenom přispívá ke snižování emisí skleníkových plynů, ale také produkuje cenné chemické komodity. V současné době se elektrochemickou redukcí zachycený CO2 převádí na oxid uhelnatý (CO), metan (CH4), ethylen (C2H4) a dokonce i kapalné produkty jako metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), nebo kyselina mravenčí (HCOOH). Produkce oxidu uhelnatého (CO) je velmi zajímavá, neboť ten se dá použít jako surovina ve Fischer-Tropsch katalytickém procesu, což je stále [34] zdokonalovaná technologie, která se v průmyslu řadu [35] let používá k přeměně syngasu (směs CO s vodíkem H2) na cenné chemické látky či syntetické palivo. A pokud se dnes hovoří o úbytku zemědělské půdy, není bez zajímavosti, že elektrochemickou redukcí CO2 lze vyrábět i alkohol [36], odborně etanol (ethylalkohol), tedy bezbarvou kapalinu ostré vůně, která je základní součástí pro potravinářské, farmaceutické, chemické a jiné účely. Přičemž většina z nás etanol, hovorově špiritus, zná v podobě alkoholických nápojů, kdy nejdůležitějším zdrojem pro jejich výrobu je doposud škrob, obsažený například v kukuřici a pšenici, nebo bramborách.

Čím dál tím větší pozornost je také po celém světě věnována procesu CCUS (carbon capture, use and storage), tedy zachycování a ukládání, případně dalšího využití oxidu uhličitého. Jedno z takovýchto zařízení, jak se u nás o tom obdivně psalo, bylo firmou Climeworks v projektu Orca [37] uvedeno v roce 2021 do provozu na Islandu, kde je ukládáno do bazaltu (čediče) 4 000 tun zachyceného oxidu uhličitého ročně. Naproti tomu v rámci norského projektu Sleipner, který běží už od roku 1996, se každoročně uloží zhruba milion tun tohoto plynu. Ovšem máme tu Zelenou dohodu pro Evropu aneb Green Deal, co všechny evropské státy nabádá k tomu, aby CO2 lapaly prakticky ve všech průmyslových provozech, kde by mohl unikat do ovzduší. Jenže co pak s ním?

Je pravda, že třeba Švýcaři, Kanaďané a Američané již řadu let zachytávaný CO2 využívají ve sklenících na podporu růstu rostlin a v potravinářství, jenže to je jen zlomek z celkového množství, kterého navíc v nejbližších letech bude přibývat. A tak se volá po dalším řešení, jaké se praktikuje třeba v rámci již jmenovaného norského projektu Sleipner s Technologickým centrem v Mongstadu [38], jako největším testovacím zařízením pro technologie zachycování CO2 na světě, kdy se CO2 ukládá do podzemního jezera (slaného akviferu), ležícího hluboko pod dnem Severního moře. U nás geologové rovněž propagují ukládání lidskou činností vyprodukovaného oxidu uhličitého pod zemský povrch. Po zachycení se totiž tento plyn obvykle převede do tekuté formy, která má téměř stejnou hustotu jako voda. Poté ho přepravíme, jak se dozvídáme na stránkách [39] České geologické služby, do lokality úložiště a pomocí vrtu vtlačíme hluboko pod zem, do porézních horninových vrstev. Ovšem v poslední době se u nás začalo hovořit o tom, že po vzoru sousedního Německa, kde vtlačování CO2 pod zem budilo u aktivistů stejný odpor [40] jako frakování při těžbě plynu z břidlic, budeme v průmyslu zachycený CO2 exportovat, tedy přepravovat do skladovacích zařízení v zahraniční.

To všechno by nás mělo stát spousty peněz. Proč ale takové peníze vyhazovat oknem, jak se u nás říká. Cožpak se nenajdou u nás žádné firmy, které by se věnovaly elektrochemické redukci CO2 na cenné chemické komodity, jako je tomu jinde ve světě? Pokud výše již zmíněný projekt Reuze může přeměnit 300 000 tun CO2 na 100 000 tun e-paliv každým rokem, to by se u nás nenašla žádná trhu dominující společnost nebo veřejnoprávní korporace, která (ať už s licencí či v rámci strategického partnerství) by takový projekt mohla rozjet? Vždyť přece stále nám do hlavy vtloukaný fosilní zádrhel spalovacích motorů, kterých se nám tu v autech po silnicích vozí více jak 6 000 000 (slovy šest milionů), žádné lithium-iontové akumulátory ani samotný vodík nevyřeší. Ale vodík lze využít pro výrobu syntetických, uhlíkově neutrálních paliv. A pro jejich skladování i distribuci můžeme využívat stávající, léta budovanou infrastrukturu, bez jakýchkoliv dodatečných nákladů.

Inu, čímpak to asi je, že nehodláme ve velkém slučovat vodík se zachytávaným oxidem uhličitým, kterého u nás, v jedné z nejprůmyslovějších ekonomik v Evropě, díky nařízením a směrnicím Evropské komise, bude k dispozici přehršel...

(Předchozí část zde, první část série zde.)

Odkazy na zdroje:

[28]https://zdopravy.cz/v-cesku-se-zacala-poprve-prodavat-synteticka-nafta-hvo-je-cire-vyrabi-se-z-tuku-a-oleju-196253/

[29]https://www.scientificamerican.com/article/the-new-era-of-biofuels-raises-environmental-concerns/

[30] https://efuel-today.com/cs/start-cz/

[31] https://www.siemens-energy.com/global/en/home/stories/haru-oni.html

[32] https://www.infiniumco.com/

[33] https://www.reuze.eu/

[34] https://www.hielscher.com/improved-fischer-tropsch-catalysts-with-sonication.htm

[35] https://iuhli.cz/benzin-z-uhli-jde-to/

[36] https://forbes.cz/zdrava-vodka-destiluje-se-z-co2-a-ma-negativni-uhlikovou-stopu/

[37]https://www.irozhlas.cz/veda-technologie/zmena-klimatu-zachycovani-oxidu-uhliciteho-snizovani-emisi-globalni-oteplovani_2109191946_ere

[38] https://tcmda.com/

[39] http://www.geology.cz/ccs/technologie-ccs/ukladani#

[40] https://www.energievednevnoci.cz/clanek/273-nemci-ccs-aktiviste/

Americký podnikatel, investor a filantrop Bill Gates navštívil závod společnosti Infinium v Jižním Texasu: