A mítosz
A kender biodízel helyettesítheti a hagyományos dízelüzemanyagot.
A háttér
Mindannyian tudjuk, mi a dízel üzemanyag, de pontosan mitől olyan különleges és más, mint a benzin?
A dízel üzemanyag egy különleges üzemanyagfajta. A benzinhez képest kevésbé finomított termék, és a nagy motorok elsődleges üzemanyaga, többek között:
- 8. osztályú járművek (buszok, félpótkocsik, szemétszállítók stb.)
- tengeri hajók
- vasúti mozdonyok
- építőipari berendezések (buldózerek, kotrógépek, dömperek stb.).)
Ezekben az alkalmazásokban a dízelüzemanyag számos előnyt képes nyújtani a benzinhez képest, többek között:
- Nagyobb nyomaték
- Nagyobb sűrítési arány
- Nagyobb energiasűrűség
A biodízel évek óta felkapott üzemanyag. A biodízel előállításának folyamatát átészterezésnek nevezik. Sokféle növényi és állati olaj felhasználható biodízel előállításához, de a leggyakoribbak (az EIA szerint):
- Szójaolaj (52%)
- Újrahasznosított takarmányok (13%)
- Kukoricaolaj (13%)
- Repceolaj (12%)
- Állati zsírok (10%)
Sz, belevágunk, áttekintjük az adatokat, végzünk egy kis matekot, és megnézzük, mennyire igaz ez a kendermítosz valójában.
Az adatok
Ezzel a mítosszal kapcsolatban néhány elsődleges pontra fogunk összpontosítani, többek között:
- A kender biodízelhez szükséges földterület nagysága a hagyományos dízel helyettesítéséhez
- Költségkülönbségek
- Az élelmiszerellátásra gyakorolt hatás
- Technikai komplikációk
Hány földterület?
Amint mindig, egy fosszilis energiaforrás növényi alapúval történő kiváltásához nagy mennyiségű földterületre van szükség.
A kanadai Alberta tartomány kormányának Mezőgazdasági és Erdészeti Minisztériumának adatai szerint a kanadai Alberta tartományban 1074 font kendermagot lehet előállítani hektáronként a kendermag törzsek felhasználásával. A HGI Katani törzsével dolgozva az a tapasztalatunk, hogy a teljes magtömeg 21%-a préselhető kendermagolajjá. Ez hektáronként 226 font olajtömeget eredményez.
Az EIA (Energy Information Association, egy amerikai kormányzati ügynökség) szerint 2017-ben az Egyesült Államokban 11,9 milliárd font olajat használtak fel biodízel előállítására. Ahhoz, hogy a kender csak ezt helyettesítse, 52 654 867 hektár földterületre vagy az USA mezőgazdasági területének 22,6%-ára lenne szükség a Farm Service Agency, 2019. augusztus 1-i adatai alapján.
Na most, ez csak a kender biodízel a meglévő biodízeltermelés helyettesítésére. Mi kellene ahhoz, hogy a kender biodízel kiváltsa a hagyományos dízelüzemanyagot?
Az EIA tájékoztat minket, hogy az USA-ban 2017-ben 41,4 milliárd gallon “On Highway Distillate Fuel Oil” (országúti desztillált fűtőolaj) fogyott. Ez csak egy hosszabb elnevezése a dízel üzemanyagnak. Mennyit nyom ez az üzemanyag?
A dízel súlya körülbelül 6,9 font gallononként. Tehát az USA-ban elfogyasztott dízelüzemanyag összsúlya 285,7 milliárd font dízel. Ez rengeteg! De ezt le kell fordítanunk a kender helyettesítéséhez szükséges hektárszámra.
A fenti számítások szerint egy hektár kenderrel 226 font olajat lehet előállítani. Ha egy kis matekot végzünk, kiderül, hogy összesen 1,26 milliárd hektár földterületre van szükség ahhoz, hogy annyi kendermagolajat termeljünk, amennyi a szabványos dízelüzemanyag súlyának felel meg. Az USA területe mindössze 2,4 milliárd hektár.
Hogy a kender biodízel kiváltsa a hagyományos dízelüzemanyagot, az USA MINDEN földterületének 50%-ára lenne szükség, hogy teljesítsük ezt a megrendelést.
Ha csak a hagyományos biodízel helyett akarnánk helyettesíteni, akkor az USA összes mezőgazdasági területének 22,6%-át kellene felhasználnunk.
Ez eddig úgy tűnik, hogy nincs elég földterületünk ahhoz, hogy elegendő kendert termesszünk ahhoz, hogy kendermagolaj készüljön a hagyományos dízelüzemanyag kiváltására.
Mi a költség?
Hogy a biodízel versenyképes legyen a hagyományos gázolajjal szemben, ahhoz az AAA jelenlegi országos átlagárát használva gallononként 2,933 dollár értékesítési árat kell fenntartani.
Vizsgáljuk meg a kínálati oldalt, a farmerek hajlandóságát, gazdasági szempontból, hogy a fenti áron termeljenek. Kiszámítjuk a dízelhelyettesítés fontonkénti értékét, és megnézzük, mennyit keresne egy gazdálkodó hektáronként.
Az a gallon gázolaj súlya 6,9 font. Ezt figyelembe véve a fontonkénti érték 0,425 dollár fontonként. Ha minden dolog egyenlő, tegyük fel, hogy a gazdálkodó a teljes kiskereskedelmi értéket kapja a kútnál. Ha a 226 font olaj hektáronkénti hozamát megszorozzuk a 0,425 dolláros kilónkénti értékkel, akkor láthatjuk, hogy a gazdálkodó ebben a forgatókönyvben bruttó 96,05 dollárt kapna hektáronként. Visszatérve a HGI árképzéshez és a vetési arányhoz, a gazdaságnak 8,95 $/hektár veszteséget jelentene csak a vetőmag megvásárlása, nem is beszélve a földbe vetésről, a termesztésről és a betakarításról.
A másik dolog ezzel a forgatókönyvvel kapcsolatban az, hogy a gazdálkodó nem kapná meg a kiskereskedelmi szivattyúértéket. Az EIA szerint a nagykereskedelmi, alacsony kéntartalmú gázolaj ára 1,96 dollár gallononként (a legdrágább területet, Los Angelest használva). Ez az országos kiskereskedelmi átlagár értékének 66,8%-a. Ezt figyelembe véve, ha egy gazdálkodó nagybani értékesítést hajtana végre (feltételezve, hogy az olajuk finomítás nélkül is üzemanyagként használható, ami nem így van), akkor csak 64,16 dollárt kapna hektáronként.
A gazdálkodó csak úgy tudja maximalizálni az olaj, mint dízelüzemanyag-forrás értékét, ha elülteti, betakarítja, biodízellé finomítja, szállítja és kiskereskedelmi szinten értékesíti a saját tulajdonában lévő benzinkúton. De ismétlem, még mindig legalább 8,95 dollárt veszítenének hektáronként, csak a vetőmag költségét figyelembe véve.
Ezidáig láthatjuk, hogy egyetlen gazda sem akarna kendert termeszteni csak azért, hogy biodízel előállításához betakarítsa az olajat.
A szórakozás kedvéért nézzük meg a keresleti oldalt, jó? Ez lesz az, hogy a finomítóknak mennyit kellene fizetniük a biodízel előállításáért.
Az Alternative Fuels Data Center szerint a biodízel valamilyen növényi olaj (vagy állati zsír) és egy rövid láncú alkohol, valamint katalizátor reakciójával készül. Továbbá azt állítják, hogy 100 font növényi olajból 100 font biodízel keletkezik. Ez megkönnyíti az átalakítást. A következő kérdés az, hogy mennyibe kerül a kendermagolaj?
A legalacsonyabb árat a Bulk Apothecary-nél találtam, 3,63 dollár fontonként. Ne feledjük, hogy egy gallon gázolaj súlya 6,9 font, és minden font befelé egyenlő egy font kifelé. Tehát a mi gallononkénti árunk csak az olaj megvásárlására 25,05 dollár. Ez nem tartalmazza az olaj szállítását, a finomítást, a finomított termék szállítását vagy a kiskereskedelmi költségeket. Nézzük meg a grafikonon az összehasonlítást:
Láthatjuk, hogy a kendermagolajból készült biodízel rendkívül drága lenne. Képzeljük el, hogy megtankoljuk a tankunkat (mondjuk 10 gallon) és 250,50 dollárt fizetünk a kútnál. A szójaolajjal összehasonlítva (amelyet az EIA szerint a biodízel nagy részének alapanyagaként használnak), a kendermagolaj közel 13-szor drágább.
Hogy a kendermagolaj versenyképes legyen, az árnak 92,2%-kal kellene csökkennie. Ez ahhoz, hogy a szójaolaj helyettesíthető legyen a biodízelben, a standard dízel esetében ez több.
Ezzel teljesen nyilvánvaló, hogy a kender biodízel nem lesz képes helyettesíteni a standard dízel üzemanyagot sem a kínálati, sem a keresleti oldalról. A gazdálkodók minden egyes megművelt hektáron pénzt veszítenének, a fogyasztók pedig azt látnák, hogy a kútnál az árak extrém áremelkedésen mennének keresztül.
Az élelmiszerellátás csökkentése
Ez a szakasz vissza fog térni a teljes földigényre, mivel az élelmiszerellátás a rendelkezésre álló földterület függvénye.
Ahhoz, hogy elegendő kendermagolajat termeljünk a standard dízel kiváltására alkalmas kender biodízel előállításához, sok földterületre lesz szükségünk. Egészen pontosan 1,26 milliárd hektár, ami az USA összes földterületének több mint 50%-a.
Az USA-ban tehát nem tudunk annyi kendert termeszteni, hogy kiváltsuk az amerikai szabványos dízelüzemanyagot. De tegyük ezt félre, és mondjuk azt, hogy igen. Meg kell néznünk, hogy ez milyen hatással lenne az élelmiszerellátásra.
Még néhány statisztikával számoljuk ki, hogy ez hány embert érintene:
- 7,5 milliárd – a Föld lakossága
- 4.62 milliárd – a Földön megművelt hektár (USGS felmérés)
Ezekből az értékekből kiindulva nyugodtan kijelenthetjük, hogy minden hektár a Földön 1,62 embert tart el (62%-kal több ember van, mint megművelt hektár). Ez az 1,26 milliárd hektár, amit meg kellene művelnünk (vicces tény: ehhez a Föld összes megművelhető hektárjának 27,3%-ára lenne szükség), azt eredményezné, hogy körülbelül 2,04 milliárd ember veszítené el az élelmiszerhez való hozzáférést. Ez annyira felháborító, hogy fontoljuk meg a kender biodízel helyettesítését a hagyományos biodízel helyett.
Ezért 52 654 867 hektár földterületre lenne szükségünk, ami 85,3 millió ember élelmiszerhez való hozzáférésének elvesztését jelentené.
A kendermagokból az olaj mellett fehérje is előállítható. Az Oilseedcrops.org tájékoztat minket, hogy a kender hektáronként 5-45 bushelt (44 fontot bushelenként) képes termelni. Tekintettel arra, hogy egy hektár kender 220 font lisztet termelhet 1,980 font lisztig. Ezt az élelmiszerpiacon lehetne alkalmazni.
Egy bushel kukorica azonban 56 fontot nyom, és egyetlen holdon 178 bushel kukorica teremhet a Farm Bureau (fb.org) szerint. Ez hektáronként 9.968 font kukoricának felel meg, hántolva és a csutkáról levéve. A hagyományos biodízel helyettesítésére nézzük meg, mi történne, ha a kenderültetvények a kukoricaültetvények helyébe lépnének. Azzal, hogy az olaj üzemanyaggá válik, a fehérje pedig az élelmiszerpiacra kerül az elveszett kukorica helyettesítésére, kiszámíthatjuk, hogy csak 68,24 millió ember maradna élelmiszer nélkül (ez annak köszönhető, hogy a kender a legjobb esetben is csak 20%-át képes megtermelni annak a gabonának, amit a kukorica tud).
Most láthatjuk, hogy még ha meg is lenne a föld és a gazdaságosság kedvező lenne, a kieső növénytermelés valószínűleg az élelmiszerellátás kiesését eredményezné, ami emberek tízmillióit érintené. Ez csak a standard biodízel kiváltása, nem is beszélve a standard dízelről. Ha valóban megnézzük a mítoszt és a szükséges földterület nagyságát, milliárdok maradnának a szükséges élelmiszer nélkül.
A technikai kérdések
Azzal, hogy bármilyen biodízel kiváltsa a hagyományos dízelüzemanyagot, függetlenül attól, hogy kendert használnak-e vagy sem, számos technikai probléma merül fel, többek között:
- csökkent energiatartalom (117 000 BTU a biodízel esetében a 131 000 BTU-s kőolajdízelhez képest). Ez kisebb teljesítményhez és alacsonyabb általános üzemanyag-fogyasztáshoz és hatótávolsághoz vezet. (PennState Extension)
- magas felhőpont (30-50 fokos felhőpont). Eltömődött üzemanyagvezetékekhez, eltömődött szűrőkhöz és hidegindítási problémákhoz vezet. Továbbá a különböző alapanyagok eltérő felhőpontot tartanak fenn, ami minőségi konzisztenciaproblémákhoz vezethet. (Bell Performance)
- Vízfelvétel. A biodízel képes felszívni és megtartani a vizet. Ez a víz csökkentheti az öngyulladást, mivel a víz nem éghető, valamint hidegebb éghajlaton jégképződéshez vezethet az üzemanyagrendszerben. Továbbá a biodízel táplálékforrás lehet a baktériumok és más mikrobák számára, amelyek az elnyelt vízben elszaporodhatnak, és az üzemanyagszűrők eltömődéséhez és a biodízel gyorsabb lebomlásához vezethetnek. (Bell Performance)
Ezeket a problémákat a meglévő forrásokból származó biodízel esetében dokumentálták. Az előállítási folyamat azonban a forrástól függetlenül ugyanaz. Ezzel együtt arra számíthatunk, hogy a kender biodízel esetében is hasonló teljesítményproblémák léphetnek fel.
A mítosz – LELÖPVE
Mindezen adatok alapján a “kender biodízel helyettesítheti a hagyományos dízelüzemanyagot” mítosz LELÖPVE.
Ezzel a mítosszal jelentős problémák vannak. Véleményünk szerint az első és legfontosabb a kender biodízel költségkülönbsége a meglévő biodízelkeverékekhez képest, nem is beszélve a petróleumdízelről. Továbbá, a szükséges földterület nagysága rendkívül nagy, és ha ezt a földet egy energianövény termesztésére használnák, akkor nagy népességeknek élelmiszerhiánnyal kellene szembenézniük. Ennek leküzdéséhez az egy hektáron megtermelt olaj mennyiségének jelentősen meg kellene növekednie, és a kendermagolaj alternatív költségének az élelmiszeriparban telítetté kellene válnia ahhoz, hogy árleszorítás következzen be.
Végezetül, a biodízel körüli technikai kérdés sokkal kevésbé teszi vonzóvá az üzemanyagot a “drop-in” szemléleten keresztül. Lehetséges, hogy kis motorátalakítással felhasználható, de az üzemanyag konzisztenciáját szorosan figyelemmel kell kísérni, vegyszereket kell hozzáadni a problémák leküzdése érdekében, és az üzemanyagot jelentős mennyiségű normál dízelüzemanyaggal kell keverni.