Myten
Hamp biodiesel kan erstatte standarddiesel.
Hintergrunden
Vi ved alle, hvad dieselbrændstof er, men hvad er det præcis, der gør det så specielt og anderledes end benzin?
Dieselbrændstof er en særlig slags brændstof. Det er et mindre raffineret produkt sammenlignet med benzin og er det primære brændstof til store motorer, herunder:
- Klasse 8-køretøjer (busser, sættevogne, skraldebiler osv.)
- Oceaniske skibe
- Ejernbanelokomotiver
- Byggeriudstyr (bulldozere, gravemaskiner, dumpvogne osv.)
I disse anvendelser kan dieselbrændstof tilbyde forskellige fordele i forhold til benzin, herunder:
- Højere drejningsmoment
- Højere kompressionsforhold
- Højere energitæthed
Biodiesel har i mange år været et brændstof på vej frem i mange år. Processen til fremstilling af biodiesel kaldes transesterificering. Mange forskellige plante- og dyreolier kan anvendes til at fremstille biodiesel, men de mest almindelige er (ifølge EIA):
- Sojabønneolie (52%)
- Recyklet foder (13%)
- Majsolie (13%)
- Kanolaolie (12%)
- Dyre fedtstoffer (10%)
Så, vi vil kaste os ud i det, gennemgå dataene, lave lidt matematik og se, hvor sandt denne myte om hamp virkelig er.
Dataene
For denne myte vil vi fokusere på et par primære punkter, herunder:
- Mængden af jord, der kræves for at biodiesel fra hamp kan erstatte standarddiesel
- Kostningsforskelle
- Effekten på fødevareforsyningen
- Tekniske komplikationer
Hvor meget jord?
Som altid kræves der store mængder jord for at erstatte en energikilde baseret på fossile brændstoffer med en plantebaseret kilde.
I henhold til ministeriet for landbrug og skovbrug i regeringen i Alberta, Canada, kan der produceres 1.074 pund hampfrø pr. acre ved hjælp af hampekornstammer. Det er vores erfaring, når vi arbejder med Katani-stammen fra HGI, at 21 % af den samlede frøvægt kan presses til hampfrøolie. Dette resulterer i en olievægt på 226 pund pr. acre.
I henhold til EIA (Energy Information Association, et amerikansk regeringsagentur) blev der i 2017 anvendt 11,9 milliarder pund olie til at skabe biodiesel i USA. Hvis hamp bare skulle erstatte dette, ville vi have brug for 52.654.867 acres jord eller 22,6 % af USA’s landbrugsjord baseret på Farm Service Agency, data fra 1. august 2019.
Nu er dette bare for hampebiodiesel til at erstatte den eksisterende biodieselproduktion. Hvad skal der til, for at hampebiodiesel kan erstatte standarddiesel?
EIA oplyser os om, at USA forbrugte 41,4 milliarder galloner “On Highway Distillate Fuel Oil” i 2017. Dette er blot et længere navn for dieselolie. Hvor meget vejer dette brændstof?
Diesel vejer ca. 6,9 pund pr. gallon. Så den samlede vægt af dieselbrændstof, der forbruges i USA, er 285,7 milliarder pund diesel. Det er meget! Men vi er nødt til at oversætte det til det areal, der kræves til hamp for at erstatte det.
Som beregnet ovenfor kan en acre hamp producere 226 pund olie. Hvis vi regner lidt på det, finder vi ud af, at der skal i alt 1,26 milliarder acres jord til at producere nok hampfrøolie til at svare til vægten af det standardforbrug af dieselolie. USA er kun på 2,4 milliarder acres.
For at hampebiodiesel kan erstatte standarddiesel, ville 50 % af ALLE arealer i USA være nødvendige for at opfylde denne ordre.
Hvis vi blot ønskede at erstatte standard biodiesel i stedet, ville vi være nødt til at bruge 22,6 % af alle amerikanske landbrugsarealer.
Så vidt ser det ud til, at vi ikke har tilstrækkeligt med arealer til at dyrke nok hamp til at producere hampfrøolie til at erstatte standard dieselbrændstof.
Hvad er omkostningerne?
For at biodiesel kan være omkostningskompetitiv i forhold til standarddiesel, skal den opretholde en salgspris på 2,933 dollars pr. gallon ved hjælp af AAA’s nuværende nationale prisgennemsnit.
Lad os undersøge udbudssiden, dvs. landmændenes vilje til ud fra et økonomisk synspunkt at producere en afgrøde til ovennævnte pris. Vi vil beregne værdien pr. pund af en dieselerstatning og se, hvor meget en landmand ville tjene pr. acre.
Den gallon dieselolie vejer 6,9 pund. I betragtning heraf er værdien pr. pund 0,425 USD pr. pund. Alt andet lige, lad os bare sige, at landmanden vil få den fulde detailværdi ved pumpen. Med et udbytte pr. hektar på 226 pund olie ganget med værdien pr. pund på 0,425 USD kan vi se, at en landmand i dette scenario ville få en bruttoindtjening på 96,05 USD pr. hektar. Hvis vi vender tilbage til HGI-prisfastsættelsen og udsædssatsen, ville landbruget være undervandet med 8,95 USD pr. acre bare for at købe frøet, for slet ikke at tale om at lægge det i jorden, dyrke det og høste det.
Den anden ting ved dette scenarie er, at landmanden ikke ville få detailpris på pumpen. EIA oplyser, at engrosprisen på dieselolie med lavt svovlindhold er 1,96 USD pr. gallon (ved at bruge det dyreste område, Los Angeles). Det er 66,8 % af værdien af den nationale gennemsnitlige detailpris. I betragtning heraf ville en landmand, hvis han skulle sælge engros (under forudsætning af, at hans olie kan bruges som brændstof uden raffinering, hvilket den ikke gør), kun tjene 64,16 dollars pr. acre.
Den eneste måde, hvorpå en landmand kan maksimere værdien af olien som dieselbrændstofkilde, ville være at plante den, høste den, raffinere den til biodiesel, transportere den og sælge den på detailniveau på en tankstation, som han ejer. Men igen vil de stadig tabe mindst 8,95 dollars pr. acre, hvis man kun tager frøomkostningerne i betragtning.
Så langt kan vi se, at ingen landmand ville ønske at dyrke hamp, blot for at høste olien til fremstilling af biodiesel.
For sjov, lad os tage et kig på efterspørgselssiden, skal vi? Dette vil være, hvor meget raffinaderierne skal betale for at fremstille biodiesel.
I henhold til Alternative Fuels Data Center fremstilles biodiesel ved at lade en eller anden form for planteolie (eller animalsk fedt) reagere med en kortkædet alkohol og en katalysator. De angiver endvidere, at 100 pund planteolie i vil give 100 pund biodiesel ud. Dette gør omdannelsen let. Det næste spørgsmål er, hvor meget er hampefrøolie?
Den laveste pris, jeg kunne finde, var fra Bulk Apothecary med en pris på $3,63 pr. pund. Husk, at en gallon diesel vejer 6,9 pund, og hvert pund ind er lig med et pund ud. Så vores pris pr. gallon bare for at købe olien er 25,05 dollars. Dette omfatter ikke forsendelse af olien, raffinering, forsendelse af det raffinerede produkt eller detailomkostninger. Lad os se på grafen for at se en sammenligning:
Vi kan se, at biodiesel fra hampefrøolie ville være ekstremt dyr. Forestil dig at fylde din tank (lad os sige, at den er på 10 gallon) og betale 250,50 dollars ved pumpen. Sammenlignet med sojaolie (som bruges som råvare til størstedelen af biodiesel ifølge EIA) er hampefrøolie næsten 13 gange dyrere.
For at hampefrøolie kan være konkurrencedygtig, skal prisen falde med 92,2 %. Det er for at være en erstatning for sojabønneolie i biodiesel, for standarddiesel er det mere.
Dermed er det helt tydeligt, at hampebiodiesel ikke vil kunne erstatte standarddiesel fra hverken udbudssiden eller efterspørgselssiden. Landmændene ville tabe penge på hver hektar, der dyrkes, og forbrugerne ville se priserne ved pumpen gennemgå ekstreme prisstigninger.
Reduktion af fødevareforsyningen
Dette afsnit vil kredse tilbage til det samlede arealbehov, da fødevareforsyningen er en funktion af den tilgængelige jord.
For at producere nok hampfrøolie til at producere hampebiodiesel til at erstatte standarddiesel, skal vi bruge mange arealer. 1,26 milliarder acres for at være præcis, over 50 % af ALLE amerikanske arealer.
Så vi kan ikke dyrke nok hamp i USA til at erstatte amerikansk standarddiesel. Men lad os bare lægge det til side og sige, at det kan vi godt. Vi er nødt til at se, hvilken effekt det kan have på fødevareforsyningen.
Lad os bruge nogle flere statistikker til at regne ud, hvor mange mennesker der ville blive påvirket:
- 7,5 milliarder – jordens befolkning
- 4.62 milliarder – dyrkede arealer på Jorden (USGS Survey)
Givet disse værdier kan man med sikkerhed sige, at hver hektar på Jorden understøtter 1,62 mennesker (der er 62 % flere mennesker end dyrkede arealer). De 1,26 milliarder acres, som vi skal dyrke (sjovt nok ville det kræve 27,3 % af alle dyrkbare acres på Jorden), ville resultere i, at ca. 2,04 milliarder mennesker ville miste adgangen til fødevarer. Det er så uhyrligt, at vi kan overveje at erstatte standard biodiesel med hampebiodiesel.
Dertil skal vi bruge 52.654.867 hektar jord, hvilket vil betyde, at 85,3 millioner mennesker mister adgang til fødevarer.
Nu kan hampfrøene producere protein sammen med olien. Oilseedcrops.org oplyser os om, at hamp kan producere 5 til 45 skæpper pr. acre (44 pund pr. skæppe). I betragtning af at en acre hamp kan producere 220 pund mel til 1.980 pund mel. Det kunne anvendes på fødevaremarkedet.
En skæppe majs vejer imidlertid 56 pund, og en enkelt hektar kan give 178 skæpper ifølge Farm Bureau (fb.org). Det svarer til 9.968 pund majs pr. acre, afskallet og uden kolber. For at erstatte standard biodiesel skal vi se på, hvad der ville ske, hvis hamparealerne erstattede majsarealerne. Med olien, der går til brændstof, og proteinet, der går til fødevaremarkedet for at erstatte den tabte majs, kan vi beregne, at kun 68,24 millioner mennesker ville gå uden mad (dette skyldes, at hamp i bedste fald kun kan producere 20 % af det korn, som majs kan).
Nu kan vi se, at selv hvis vi havde jorden og økonomien var gunstig, ville den tabte afgrødeproduktion sandsynligvis resultere i tab af fødevareforsyninger, der ville berøre titusindvis af millioner af mennesker. Det er bare det at erstatte standard biodiesel, for slet ikke at tale om standard diesel. Hvis vi virkelig ser på myten og den mængde jord, der kræves, ville milliarder gå uden de fødevarer, de har brug for.
De tekniske problemer
Nu vil der for enhver biodiesel til at erstatte standarddiesel, uanset om der anvendes hamp eller ej, være en række tekniske problemer, herunder:
- Reduceret energiindhold (117.000 BTU for biodiesel til 131.000 BTU for petroleum diesel). Dette fører til lavere effekt og lavere samlet brændstoføkonomi og rækkevidde. (PennState Extension)
- Højt skypunkt (30-50 graders skypunkt). Fører til tilstoppede brændstofledninger, tilstoppede filtre og problemer med koldstart. Desuden har forskellige råmaterialer forskellige skypunkter, hvilket kan føre til problemer med kvalitetskonsistensen. (Bell Performance)
- Vandabsorption. Biodiesel er i stand til at absorbere og holde på vand. Dette vand kan reducere selvantændelse, da vand ikke er brændbart, og kan også føre til isdannelse i brændstofsystemet i koldere klimaer. Desuden kan biodiesel være en fødekilde for bakterier og andre mikrober, som kan vokse i det absorberede vand og føre til tilstoppede brændstoffiltre og hurtigere nedbrydning af biodiesel. (Bell Performance)
Disse problemer er blevet dokumenteret for biodiesel fra eksisterende kilder. Men produktionsprocessen er den samme, uanset kilden. Dermed kan vi forvente, at lignende præstationsproblemer kan opstå med hampebiodiesel.
Myten – BUSTED
Med alle disse data er myten “hampebiodiesel kan erstatte standarddiesel” BUSTED.
Der er væsentlige problemer med denne myte. Først og fremmest er efter vores mening omkostningsforskellen for hampebiodiesel i forhold til eksisterende biodieselblandinger, for slet ikke at tale om petroleumsdiesel. Endvidere er den mængde jord, der kræves, ekstrem, og hvis denne jord blev brugt til at dyrke en energiafgrøde, kunne store befolkninger stå over for fødevaremangel. For at overvinde dette ville det være nødvendigt at øge mængden af olie, der produceres pr. acre, betydeligt, og alternativomkostningerne ved hampefrøolie i fødevareindustrien skulle blive mættet, for at der kunne ske en priskompression.
Sidst gør det tekniske problem omkring biodiesel brændstoffet meget mindre attraktivt gennem “drop-in”-opfattelsen. Det er muligt, at det kan anvendes med en lille ændring af motoren, men brændstofets konsistens skal overvåges nøje, der skal tilsættes kemikalier for at løse problemerne, og brændstoffet skal blandes med betydelige mængder standarddiesel.