Myytti
Hampun biodiesel voi korvata tavallisen dieselin.
Tausta
Me kaikki tiedämme, mitä dieselpolttoaine on, mutta mikä tarkalleen ottaen tekee siitä niin erikoisen ja erilaista kuin bensiinistä?
Dieselpolttoaine on erityinen polttoaine. Se on bensiiniin verrattuna vähemmän jalostettu tuote, ja se on ensisijainen polttoaine suurissa moottoreissa, kuten:
- Luokan 8 ajoneuvot (linja-autot, puoliperävaunut, jäteautot jne.)
- Merellä kulkevat laivat
- Rautatielinja-autot
- Rakennuskoneet (puskutraktorit, kaivinkoneet, dumppauskuormurit jne.).)
Näissä sovelluksissa dieselpolttoaine pystyy tarjoamaan erilaisia etuja bensiiniin verrattuna, kuten:
- Korkeampi vääntömomentti
- Korkeampi puristussuhde
- Korkeampi energiatiheys
Biodiesel on ollut nouseva polttoaine jo vuosia. Biodieselin tuotantoprosessia kutsutaan transesteröinniksi. Biodieselin valmistuksessa voidaan hyödyntää monia erilaisia kasvi- ja eläinöljyjä, mutta yleisimpiä ovat (EIA:n mukaan):
- Soijaöljy (52 %)
- Kierrätysrehut (13 %)
- Maissiöljy (13 %)
- Rypsiöljy (12 %)
- Lemmikkieläinrasvat (10 %)
Selv, hyppäämme mukaan, tarkastelemme tietoja, teemme hieman matematiikkaa ja näemme, kuinka totta tämä hamppumyytti todella on.
Data
Keskitymme tämän myytin osalta muutamaan ensisijaiseen seikkaan, joita ovat:
- Hampun biodieselin tarvitsema maa-ala tavallisen dieselin korvaamiseksi
- Kustannuserot
- Vaikutus elintarvikehuoltoon
- Teknisiä komplikaatioita
Paljonko maata?
Kuten aina, fossiilisten polttoaineiden energialähteen korvaaminen kasvipohjaisella energialähteellä edellyttää suuria maa-alueita.
Kanadan Albertan hallituksen maa- ja metsätalousministeriön mukaan kanadalaisen Albertan osavaltion maatalous- ja metsätalousministeriön mukaan hamppusiemeniä voidaan tuottaa hehtaarilla 1 074 kiloa hamppuviljakantoja käyttäen. Kokemuksemme mukaan HGI:n Katani-kannalla työskennellessämme 21 prosenttia siementen kokonaispainosta voidaan puristaa hampunsiemenöljyksi. Näin saadaan öljypainoksi 226 paunaa hehtaaria kohti.
EIA:n (Energy Information Association, Yhdysvaltain valtion virasto) mukaan Yhdysvalloissa käytettiin 11,9 miljardia paunaa öljyä biodieselin valmistukseen vuonna 2017. Jotta hamppu voisi vain korvata tämän, tarvitsisimme 52 654 867 hehtaaria maata eli 22,6 % Yhdysvaltojen maatalousmaasta Farm Service Agencyn, 1. elokuuta 2019 tietojen perusteella.
Nyt, tämä on vain hamppubiodieselin korvaamiseksi nykyisellä biodieselin tuotannolla. Mitä tarvittaisiin, jotta hamppubiodiesel korvaisi tavallisen dieselin?
EIA ilmoittaa, että Yhdysvalloissa kulutettiin 41,4 miljardia gallonaa ”On Highway Distillate Fuel Oil” -polttoöljyä vuonna 2017. Tämä on vain pidempi nimi dieselpolttoaineelle. Kuinka paljon tuo polttoaine painaa?
Diesel painaa noin 6,9 puntaa gallonaa kohti. Yhdysvalloissa kulutetun dieselpolttoaineen kokonaispaino on siis 285,7 miljardia puntaa dieseliä. Se on paljon! Mutta meidän on muunnettava se hehtaareiksi, joita tarvitaan hampun korvaamiseen.
Kuten edellä on laskettu, hehtaari hamppua voi tuottaa 226 puntaa öljyä. Jos teemme pienen laskutoimituksen, saamme selville, että tarvitaan yhteensä 1,26 miljardia hehtaaria maata tuottamaan riittävästi hampunsiemenöljyä, joka vastaa tavanomaisen dieselpolttoaineen kulutuksen painoa. Yhdysvalloissa on vain 2,4 miljardia hehtaaria.
Jotta hamppubiodiesel voisi korvata tavanomaisen dieselöljyn, tarvittaisiin 50 prosenttia Yhdysvaltojen KAIKISTA maa-aloista.
Jos sen sijaan haluttaisiin vain korvata tavanomainen biodiesel, tarvittaisiin 22,6 prosenttia Yhdysvaltojen kaikesta viljelysmaasta.
Toistaiseksi näyttää siltä, että meillä ei ole tarpeeksi viljelyalaa kasvattaa tarpeeksi hamppua, jotta voisimme valmistaa tavanomaista dieselpolttoainetta korvaavaa hampunsiemenöljyä.
Mitkä ovat kustannukset?
Jotta biodiesel olisi kustannuksiltaan kilpailukykyinen tavalliseen dieselpolttoaineeseen nähden, sen myyntihinnan on oltava 2,933 dollaria gallonalta, kun käytetään AAA:n nykyisiä kansallisia keskihintoja.
Tutkitaan tarjontapuolta, eli maanviljelijöiden halukkuutta taloudelliselta kannalta tuottaa satoa edellä mainitulla hinnalla. Lasketaan dieselin korvaavan aineen arvo kiloa kohti ja katsotaan, kuinka paljon viljelijä ansaitsisi hehtaaria kohti.
Tämä gallona dieselpolttoainetta painaa 6,9 kiloa. Tämä huomioon ottaen arvo kiloa kohti on 0,425 dollaria kiloa kohti. Jos kaikki asiat ovat samanarvoisia, sanotaan, että maanviljelijä saa täyden vähittäismyyntiarvon pumpussa. Kun hehtaarikohtainen tuotto on 226 kiloa öljyä kerrottuna 0,425 dollarin arvolla kiloa kohti, viljelijä saisi tässä skenaariossa 96,05 dollaria hehtaarilta. Palatakseni takaisin HGI-hinnoitteluun ja kylvömäärään, maatilalle jäisi 8,95 dollaria hehtaarilta pelkän siemenen ostamisen vuoksi, puhumattakaan siitä, että se kylvettäisiin maahan, kasvatettaisiin ja korjattaisiin.
To toinen asia tässä skenaariossa on se, että maanviljelijä ei saisi vähittäismyyntipumpun arvoa. EIA:n mukaan vähärikkisen dieselin tukkuhinta on 1,96 dollaria gallonalta (käyttäen kalleinta aluetta, Los Angelesia). Tämä on 66,8 prosenttia kansallisen keskimääräisen vähittäishinnan arvosta. Jos viljelijä myisi tukkukaupassa (olettaen, että hänen öljynsä kelpaa polttoaineeksi ilman jalostusta, mitä se ei ole), hän saisi bruttoarvon vain 64,16 dollaria hehtaarilta.
Ainoa tapa, jolla viljelijä voi maksimoida öljyn arvon dieselpolttoainelähteenä, olisi istuttaa se, korjata sato, jalostaa se biodieseliksi, kuljettaa se ja myydä se vähittäismyynnissä omistamallaan huoltoasemalla. Mutta tässäkin tapauksessa hän menettää vähintään 8,95 dollaria hehtaarilta, kun otetaan huomioon vain siemenkustannukset.
Tähän mennessä voimme nähdä, ettei yksikään maanviljelijä haluaisi kasvattaa hamppua vain korjatakseen öljyä biodieselin valmistusta varten.
Katsotaanpa huvin vuoksi kysyntäpuolta. Tämä kertoo, kuinka paljon jalostajat joutuisivat maksamaan biodieselin valmistuksesta.
Vaihtoehtoisten polttoaineiden tietokeskuksen (Alternative Fuels Data Center) mukaan biodieseliä valmistetaan reagoimalla jonkinlaisesta kasviöljystä (tai eläinrasvasta) lyhytketjuisen alkoholin ja katalyytin kanssa. Lisäksi he toteavat, että 100 kiloa kasviöljyä tuottaa 100 kiloa biodieseliä. Tämä tekee muuntamisesta helppoa. Seuraava kysymys on, kuinka paljon hampunsiemenöljy maksaa?
Halvin hinta, jonka löysin, oli Bulk Apothecaryltä, jonka hinta oli 3,63 dollaria kilolta. Muista, että gallona dieseliä painaa 6,9 paunaa ja jokainen sisään tuleva pauna on yhtä kuin ulos tuleva pauna. Joten hinta gallonalta pelkästään öljyn ostamiseen on 25,05 dollaria. Tämä ei sisällä öljyn kuljetusta, jalostusta, jalostetun tuotteen kuljetusta eikä vähittäismyyntikustannuksia. Katsotaanpa kuvaajaa vertailun vuoksi:
Näemme, että hampunsiemenöljystä valmistettu biodiesel olisi erittäin kallista. Kuvittele, että tankkaat tankkisi (sanotaan, että se on 10 gallonaa) ja maksat 250,50 dollaria pumpulla. Verrattuna soijaöljyyn (jota EIA:n mukaan käytetään biodieselin raaka-aineena suurimmassa osassa biodieseliä) hampunsiemenöljy on lähes 13 kertaa kalliimpaa.
Mutta jotta hampunsiemenöljy olisi kilpailukykyistä, sen hinnan pitäisi laskea 92,2 prosenttia. Eli korvatakseen soijaöljyn biodieselissä, tavalliselle dieselille se on enemmän.
Sillä on aivan selvää, että hamppubiodiesel ei pysty korvaamaan tavallista dieselpolttoainetta tarjonta- tai kysyntäpuolelta. Maanviljelijät menettäisivät rahaa jokaiselta viljellyltä hehtaarilta ja kuluttajat näkisivät pumppuhintojen kokevan äärimmäisiä hinnankorotuksia.
Ruoan tarjonnan vähentäminen
Tässä osiossa palataan takaisin kokonaismaantarpeeseen, koska ruoan tarjonta riippuu käytettävissä olevasta maasta.
Tuottaaksemme tarpeeksi hampunsiemenöljyä, jotta voisimme valmistaa tavallista dieseliä korvaavaa hamppubiodieseliä, tarvitsemme paljon viljelyalaa. Tarkalleen ottaen 1,26 miljardia eekkeriä, yli 50 % Yhdysvaltain KAIKISTA maa-alueista.
Emme siis voi kasvattaa Yhdysvalloissa tarpeeksi hamppua korvaamaan Yhdysvaltain tavallista dieseliä. Mutta jätetään se sivuun ja sanotaan, että voimme. Meidän on katsottava, millainen vaikutus sillä voisi olla elintarvikehuoltoon.
Käyttäkäämme lisää tilastoja selvittääksemme, kuinka moneen ihmiseen tämä vaikuttaisi:
- 7,5 miljardia – maapallon väestö
- 4.62 miljardia – maapallolla viljeltyjä hehtaareja (USGS Survey)
Näiden arvojen perusteella olisi turvallista sanoa, että jokainen hehtaari maapallolla elättää 1,62 ihmistä (ihmisiä on 62 % enemmän kuin viljeltyjä hehtaareja). Tuo 1,26 miljardia hehtaaria, jotka meidän pitäisi viljellä (hauska tosiasia: se vaatisi 27,3 % kaikista maapallon viljeltävistä hehtaareista), johtaisi siihen, että noin 2,04 miljardia ihmistä menettäisi ruoan saatavuuden. Tämä on niin pöyristyttävää, että harkitaanpa hamppubiodieselin korvaamista tavanomaisella biodieselillä.
Tätä varten tarvittaisiin 52 654 867 hehtaaria maata, mikä merkitsisi sitä, että 85,3 miljoonaa ihmistä menettäisi ruoan saatavuuden.
Hampunsiemenistä voidaan tuottaa öljyn ohella proteiinia. Oilseedcrops.org kertoo, että hamppu voi tuottaa 5-45 puskuria hehtaarilta (44 puntaa puskurilta). Ottaen huomioon, että yksi hehtaari hamppua voi tuottaa 220 kiloa jauhoa 1 980 kiloon jauhoa. Tätä voitaisiin käyttää elintarvikemarkkinoilla.
Mutta yksi puskuri maissia painaa 56 puntaa, ja yksi hehtaari voi tuottaa 178 puskuria Farm Bureau’n (fb.org) mukaan. Se vastaa 9 968 kiloa maissia hehtaaria kohti kuorittuna ja irrotettuna. Vakiomuotoisen biodieselin korvaamiseksi tarkastellaan, mitä tapahtuisi, jos hamppuhehtaarit korvaisivat maissihehtaarit. Kun öljy menee polttoaineeksi ja proteiini menee elintarvikemarkkinoille korvaamaan menetettyä maissia, voimme laskea, että vain 68,24 miljoonaa ihmistä jäisi ilman ruokaa (tämä johtuu siitä, että hamppu pystyy parhaimmillaan tuottamaan vain 20 prosenttia siitä viljamäärästä, jonka maissi pystyy tuottamaan).
Nyt näemme, että vaikka meillä olisikin maa-aluetta ja taloudelliset edellytykset olisivat suotuisat, menetetty viljelykasvituotanto johtaisi todennäköisesti elintarvikehuollon menettämiseen, joka vaikuttaisi kymmeniin miljooniin ihmisiin. Tuo on vain tavallisen biodieselin korvaamista, saati tavallista dieseliä. Jos todella tarkastelemme myyttiä ja tarvittavan maan määrää, miljardit jäisivät ilman tarvitsemaansa ruokaa.
Tekniset kysymykset
Mikäli biodiesel korvaa tavallista dieseliä, riippumatta siitä, käytetäänkö hamppua vai ei, on useita teknisiä kysymyksiä, kuten:
- Vähentynyt energiasisältö (117 000 BTU:ta biodieselille 131 000 BTU:ta öljydieselille). Tämä johtaa pienempään tehoon ja alhaisempaan kokonaispolttoainetalouteen ja toimintasäteeseen. (PennState Extension)
- Korkea sameuspiste (30-50 asteen sameuspiste). Johtaa polttoaineletkujen tukkeutumiseen, suodattimien tukkeutumiseen ja kylmäkäynnistysongelmiin. Lisäksi eri raaka-aineilla on erilaiset pilvipisteet, mikä voi johtaa laatuongelmiin. (Bell Performance)
- Veden imeytyminen. Biodiesel pystyy imemään ja sitomaan vettä. Tämä vesi voi vähentää itsesyttymistä, koska vesi on palamatonta, sekä johtaa jään muodostumiseen polttoainejärjestelmässä kylmemmissä ilmastoissa. Lisäksi biodiesel voi olla ravintoa bakteereille ja muille mikrobeille, jotka voivat kasvaa imeytyneessä vedessä ja johtaa polttoainesuodattimien tukkeutumiseen ja biodieselin nopeampaan hajoamiseen. (Bell Performance)
Nämä ongelmat on dokumentoitu nykyisistä lähteistä peräisin olevan biodieselin osalta. Tuotantoprosessi on kuitenkin sama lähteestä riippumatta. Näin ollen voimme odottaa, että samankaltaisia suorituskykyongelmia voi esiintyä myös hamppubiodieselin kohdalla.
Myytti – LÖYTYNYT
Myytti ”hamppubiodiesel voi korvata tavanomaisen dieselin” on LÖYTYNYT
Myyttiin liittyy merkittäviä ongelmia. Ensimmäinen ja tärkein on mielestämme hamppubiodieselin kustannusero verrattuna nykyisiin biodieselseoksiin, puhumattakaan öljydieselistä. Lisäksi tarvittavan maan määrä on äärimmäinen, ja jos tätä maata käytettäisiin energiakasvien viljelyyn, suuret väestöryhmät voisivat joutua elintarvikepulaan. Jotta tästä päästäisiin eroon, hehtaaria kohden tuotetun öljyn määrän olisi kasvettava merkittävästi ja hampunsiemenöljyn vaihtoehtoiskustannusten elintarviketeollisuudessa olisi kyllääntyttävä, jotta hinnan aleneminen saataisiin aikaan.
Lopulta biodieseliin liittyvä tekninen ongelma tekee polttoaineesta paljon vähemmän houkuttelevan ”drop-in” -näkökulman kautta. On mahdollista, että biodieseliä voidaan käyttää pienin moottorimuutoksin, mutta polttoaineen koostumusta olisi seurattava tarkasti, ja polttoaineeseen olisi lisättävä kemikaaleja ongelmien ratkaisemiseksi, ja polttoaineeseen olisi sekoitettava huomattavia määriä tavallista dieselpolttoainetta.