Mýtus
Konopná bionafta může nahradit standardní naftu.
Zákulisí
Všichni víme, co je to motorová nafta, ale čím přesně je tak výjimečná a jiná než benzín?
Diesel je zvláštní druh paliva. Ve srovnání s benzínem se jedná o méně rafinovaný produkt a je primárním palivem pro velké motory včetně:
- vozidel třídy 8 (autobusy, návěsy, popelářské vozy atd.)
- zaoceánských lodí
- železničních lokomotiv
- stavebních strojů (buldozery, bagry, sklápěče atd.)
V těchto aplikacích je motorová nafta schopna nabídnout různé výhody ve srovnání s benzínem, včetně:
- Vyšší točivý moment
- Vyšší kompresní poměr
- Vyšší hustota energie
Biodiesel je již mnoho let perspektivním palivem. Proces výroby bionafty se nazývá transesterifikace. K výrobě bionafty lze využít mnoho různých rostlinných a živočišných olejů, ale nejběžnější jsou (podle EIA):
- Sojový olej (52 %)
- Recyklovaná krmiva (13 %)
- Kukuřičný olej (13 %)
- Řepkový olej (12 %)
- Živočišné tuky (10 %)
Takže, vrhneme se na to, projdeme si údaje, trochu si to spočítáme a zjistíme, nakolik je tento konopný mýtus pravdivý.
Data
U tohoto mýtu se zaměříme na několik základních bodů, mezi něž patří:
- Objem půdy potřebný k tomu, aby konopná bionafta nahradila standardní naftu
- Rozdíl v nákladech
- Vliv na zásobování potravinami
- Technické komplikace
Kolik půdy?
Jako vždy, k nahrazení zdroje energie z fosilních paliv zdrojem na rostlinné bázi je zapotřebí velké množství půdy.
Podle údajů Ministerstva zemědělství a lesnictví vlády kanadské provincie Alberta lze z jednoho akru vyprodukovat 1 074 liber konopného semene při použití odrůd konopného zrna. Podle našich zkušeností při práci s kmenem Katani od společnosti HGI lze z 21 % celkové hmotnosti semen vylisovat konopný olej. Výsledkem je hmotnost oleje 226 liber na akr.
Podle EIA (Energy Information Association, vládní agentura USA) bylo v roce 2017 ve Spojených státech využito 11,9 miliardy liber oleje k výrobě bionafty. Aby konopí tuto plochu jen nahradilo, potřebovali bychom 52 654 867 akrů půdy neboli 22,6 % zemědělské půdy USA na základě údajů agentury Farm Service Agency z 1. srpna 2019.
Takže to je jen pro konopnou bionaftu, která má nahradit stávající výrobu bionafty. Co by bylo potřeba, aby konopná bionafta nahradila standardní naftu?
EIA nás informuje, že v roce 2017 se v USA spotřebovalo 41,4 miliardy galonů „On Highway Distillate Fuel Oil“. To je jen delší název pro motorovou naftu. Kolik toto palivo váží?
Nafta váží asi 6,9 kg na galon. Celková hmotnost nafty spotřebované v USA tedy činí 285,7 miliardy liber nafty. To je hodně! Musíme to však přepočítat na akry potřebné k jejímu nahrazení konopím.
Podle výše uvedených výpočtů lze z jednoho akru konopí vyrobit 226 liber nafty. Když si to trochu spočítáme, zjistíme, že je zapotřebí celkem 1,26 miliardy akrů půdy, aby se vyprodukovalo tolik konopného oleje, který by se vyrovnal hmotnosti spotřebované standardní nafty. V USA je to pouze 2,4 miliardy akrů.
Aby konopná bionafta nahradila standardní naftu, bylo by ke splnění této zakázky zapotřebí 50 % VŠECH pozemků v USA.
Pokud bychom místo toho chtěli pouze nahradit standardní bionaftu, museli bychom využít 22,6 % veškeré zemědělské půdy v USA.
Podle všeho se tedy zdá, že nemáme dostatek ploch k vypěstování dostatečného množství konopí, aby konopný olej nahradil standardní naftu.
Jaké jsou náklady?“
Aby byla bionafta nákladově konkurenceschopná se standardní naftou, musí si udržet prodejní cenu 2,933 USD za galon při použití současného celostátního cenového průměru AAA.
Prozkoumejme stranu nabídky, ochotu zemědělců z ekonomického hlediska produkovat plodinu za výše uvedenou cenu. Spočítáme hodnotu jedné libry náhradní nafty a zjistíme, kolik by farmář vydělal na jednom akru.
Znovu připomínáme, že galon nafty váží 6,9 kg. Vzhledem k tomu je hodnota za libru 0,425 dolaru za libru. Za stejných podmínek řekněme, že zemědělec dostane na pumpě plnou maloobchodní hodnotu. Při výnosu 226 liber nafty na akr vynásobeném hodnotou 0,425 USD za libru vidíme, že farmář by v tomto scénáři získal 96,05 USD na akr. Vrátíme-li se k cenám HGI a výsevní sazbě, farma by se ocitla pod cenou o 8,95 USD na akr jen proto, aby nakoupila osivo, natož aby ho dala do země, vypěstovala a sklidila.
Druhou věcí u tohoto scénáře je, že zemědělec by nedostal maloobchodní hodnotu na pumpě. EIA uvádí, že velkoobchodní cena nafty s nízkým obsahem síry je 1,96 USD za galon (s použitím nejdražší oblasti, Los Angeles). To je 66,8 % hodnoty celostátní průměrné maloobchodní ceny. Vzhledem k tomu, pokud by farmář prodával velkoobchodně (za předpokladu, že jeho olej je schopen být palivem bez rafinace, což není), získal by pouze 64,16 USD na akr.
Jediný způsob, jak může farmář maximalizovat hodnotu oleje jako zdroje nafty, je zasadit ho, sklidit, rafinovat na bionaftu, přepravit ji a prodávat v maloobchodě na čerpací stanici, kterou vlastní. Ale opět, stále budou tratit nejméně 8,95 dolaru na akr, a to pouze s ohledem na náklady na osivo.
Takže zatím vidíme, že žádný zemědělec by nechtěl pěstovat konopí jen proto, aby sklízel olej na výrobu bionafty.
Pro zajímavost se podívejme na stranu poptávky, co říkáte? Ta bude udávat, kolik by rafinerie musely zaplatit za výrobu bionafty.
Podle údajů Alternative Fuels Data Center se bionafta vyrábí reakcí některého druhu rostlinného oleje (nebo živočišného tuku) s alkoholem s krátkým řetězcem a katalyzátorem. Dále uvádějí, že ze 100 liber rostlinného oleje se získá 100 liber bionafty. Přeměna je tedy snadná. Další otázka zní: „Kolik stojí konopný olej?“
Nejnižší cenu jsem našel u společnosti Bulk Apothecary s cenou 3,63 USD za libru. Nezapomeňte, že galon nafty váží 6,9 libry a každá libra dovnitř se rovná libře ven. Takže naše cena za galon jen za nákup nafty je 25,05 dolaru. V této částce není zahrnuta doprava nafty, rafinace, doprava rafinovaného produktu ani maloobchodní náklady. Podívejme se na graf, abychom viděli srovnání:
Vidíme, že bionafta z konopného oleje by byla extrémně drahá. Představte si, že natankujete do nádrže (řekněme 10 galonů) a u pumpy zaplatíte 250,50 USD. Ve srovnání se sójovým olejem (který se podle EIA používá jako surovina pro většinu bionafty) je konopný olej téměř 13krát dražší.
Aby byl konopný olej konkurenceschopný, musela by cena klesnout o 92,2 %. To znamená, že má být náhradou sójového oleje v bionaftě, u standardní nafty je to více.
Z toho je zcela zřejmé, že konopná bionafta nebude schopna nahradit standardní naftu ani ze strany nabídky, ani ze strany poptávky. Zemědělci by přišli o peníze na každém vypěstovaném hektaru a spotřebitelé by zaznamenali extrémní nárůst cen na pumpách.
Snížení nabídky potravin
Tato část se bude točit kolem celkové potřeby půdy, protože nabídka potravin je funkcí dostupné půdy.
K tomu, abychom vyprodukovali dostatek konopného oleje k výrobě konopné bionafty, která by nahradila standardní naftu, budeme potřebovat hodně ploch. Přesněji 1,26 miliardy akrů, což je více než 50 % veškeré americké půdy.
V USA tedy nemůžeme vypěstovat tolik konopí, aby nahradilo standardní americkou naftu. Ale nechme to stranou a řekněme, že můžeme. Musíme se podívat, jaký vliv by to mohlo mít na zásobování potravinami.
Pomocí dalších statistik zjistíme, kolika lidí by se to týkalo:
- 7,5 miliardy – počet obyvatel Země
- 4. Jaký je počet obyvatel Země?62 miliard – obhospodařovaných akrů na Zemi (průzkum USGS)
Při těchto hodnotách by se dalo říci, že každý akr na Zemi uživí 1,62 člověka (lidí je o 62 % více než obhospodařovaných akrů). Těchto 1,26 miliardy akrů, které bychom potřebovali obdělávat (zajímavost: to by vyžadovalo 27,3 % všech obdělávatelných akrů na Zemi), by vedlo ke ztrátě přístupu k potravinám pro přibližně 2,04 miliardy lidí. To je tak nehorázné, že místo toho uvažujme o konopné bionaftě, která by nahradila standardní bionaftu.
Pro to bychom potřebovali 52 654 867 akrů půdy, což by znamenalo, že 85,3 milionu lidí by ztratilo přístup k potravinám.
Z konopných semen se dají vyrábět bílkoviny spolu s olejem. Oilseedcrops.org nás informuje, že z konopí lze získat 5 až 45 bušlů na akr (44 liber na bušl). Vzhledem k tomu, že z jednoho akru konopí lze vyprodukovat 220 liber šrotu až 1980 liber šrotu. To by se mohlo uplatnit na trhu s potravinami.
Podle údajů Farm Bureau (fb.org) však bušl kukuřice váží 56 liber a z jednoho akru lze získat 178 bušlů. To odpovídá 9 968 librám kukuřice na akr, loupané a zbavené klasů. Abychom nahradili standardní bionaftu, podívejme se, co by se stalo, kdyby akry konopí nahradily akry kukuřice. Vzhledem k tomu, že ropa půjde na palivo a bílkoviny na trh s potravinami, které nahradí ztracenou kukuřici, můžeme spočítat, že bez potravin by zůstalo jen 68,24 milionu lidí (to je dáno tím, že konopí dokáže v nejlepším případě vyprodukovat jen 20 % zrna, které dokáže vyprodukovat kukuřice).
Nyní vidíme, že i kdybychom měli půdu a ekonomika byla příznivá, ztráta produkce plodin by pravděpodobně vedla ke ztrátě zásob potravin, která by se dotkla desítek milionů lidí. To je jen náhrada standardní bionafty, natož standardní nafty. Pokud se opravdu podíváme na mýtus a množství potřebné půdy, miliardy lidí by se ocitly bez potřebných potravin.
Technické problémy
No, aby jakákoli bionafta nahradila standardní naftu, bez ohledu na to, zda se používá konopí nebo ne, bude zde řada technických problémů, včetně:
- Snížený energetický obsah (117 000 BTU u bionafty ku 131 000 BTU ropné nafty). To vede k nižšímu výkonu a nižší celkové spotřebě paliva a dojezdu. (PennState Extension)
- Vysoký bod zákalu (30-50 stupňů bodu zákalu). Vede k ucpávání palivového potrubí, zanášení filtrů a problémům se studeným startováním. Dále různé vstupní suroviny udržují různé body zákalu, což může vést k problémům s konzistencí kvality. (Bell Performance)
- Absorpce vody. Bionafta je schopna absorbovat a zadržovat vodu. Tato voda může omezit samovznícení, protože voda je nehořlavá, a také může vést k tvorbě ledu v palivovém systému v chladnějších klimatických podmínkách. Dále může být bionafta zdrojem potravy pro bakterie a jiné mikroby, které se mohou v absorbované vodě množit a vést k ucpávání palivových filtrů a rychlejší degradaci bionafty. (Bell Performance)
Tyto problémy byly zdokumentovány u bionafty ze stávajících zdrojů. Výrobní proces je však stejný bez ohledu na zdroj. Díky tomu můžeme očekávat, že podobné problémy s výkonem se mohou vyskytnout i u konopné bionafty.
Mýtus – ZRUŠEN
Se všemi těmito údaji je mýtus „konopná bionafta může nahradit standardní naftu“ ZRUŠEN.
S tímto mýtem jsou značné problémy. V první řadě je to podle našeho názoru rozdíl v nákladech na konopnou bionaftu ve srovnání se stávajícími směsmi bionafty, nemluvě o ropné naftě. Dále je zapotřebí extrémní množství půdy, a pokud by tato půda byla využita k pěstování energetické plodiny, mohlo by dojít k nedostatku potravin u velkého počtu obyvatel. Aby se to překonalo, muselo by se výrazně zvýšit množství vyprodukovaného oleje na akr a náklady obětované příležitosti konopného oleje v potravinářském průmyslu by se musely nasytit, aby došlo ke stlačení cen.
V neposlední řadě technický problém kolem bionafty činí toto palivo mnohem méně atraktivní optikou „drop-in“. Je možné, že ji lze využít s malou úpravou motoru, ale konzistence paliva by musela být pečlivě sledována, musely by se přidávat chemikálie, aby se překonaly problémy, a palivo by se muselo míchat se značným množstvím standardní nafty.