De Mythe
Hemp biodiesel kan standaard diesel vervangen.
De Achtergrond
We weten allemaal wat dieselbrandstof is, maar wat maakt het nu precies zo speciaal en anders dan benzine?
Dieselbrandstof is een speciaal soort brandstof. Het is een minder geraffineerd product dan benzine en is de primaire brandstof voor grote motoren, waaronder:
- Voertuigen van klasse 8 (bussen, semi’s, vuilniswagens, enz.)
- Oceaangebonden schepen
- Rail-locomotieven
- Bouwmachines (bulldozers, graafmachines, kiepwagens, enz.)
In deze toepassingen biedt diesel verschillende voordelen in vergelijking met benzine, waaronder:
- Hoger koppel
- Hogere compressieverhoudingen
- Hogere energiedichtheid
Biodiesel is al vele jaren een opkomende brandstof. Het proces om biodiesel te produceren wordt transesterificatie genoemd. Veel verschillende plantaardige en dierlijke oliën kunnen worden gebruikt om biodiesel te maken, maar de meest voorkomende zijn (volgens de EIA):
- Sojaolie (52%)
- Gerecyclede voeders (13%)
- Cornolie (13%)
- Canolaolie (12%)
- Dierlijke vetten (10%)
Zo, we gaan er op in, bekijken de gegevens, doen een beetje wiskunde en zien hoe waar deze hennepmythe werkelijk is.
De gegevens
Voor deze mythe zullen we ons richten op een paar primaire punten, waaronder:
- De hoeveelheid land die nodig is voor hennepbiodiesel om standaard diesel te vervangen
- Kostenverschillen
- Effect op de voedselvoorziening
- Technische complicaties
Hoeveel land?
Zoals altijd, om een fossiele energiebron te vervangen door een plantaardige bron, zijn grote hoeveelheden land nodig.
Volgens het Ministerie van Landbouw en Bosbouw van de regering van Alberta, Canada, kan per acre 1.074 pond hennepzaad worden geproduceerd met gebruikmaking van hennepkorrelsoorten. Onze ervaring met de Katani-stam van HGI is dat 21% van het totale zaadgewicht kan worden geperst tot hennepzaadolie. Dit resulteert in een oliegewicht van 226 pond per acre.
Volgens de EIA (Energy Information Association, een Amerikaanse overheidsinstantie) werd in 2017 in de Verenigde Staten 11,9 miljard pond olie gebruikt om biodiesel te maken. Voor hennep om dat gewoon te vervangen, zouden we 52.654.867 acres land of 22,6% van de Amerikaanse landbouwgrond nodig hebben op basis van de Farm Service Agency, 1 augustus 2019 gegevens.
Nu, dit is alleen voor hennepbiodiesel om de bestaande biodieselproductie te vervangen. Wat zou er nodig zijn voor hennepbiodiesel om standaarddiesel te vervangen?
De EIA informeert ons dat de VS in 2017 41,4 miljard gallon “On Highway Distillate Fuel Oil” heeft verbruikt. Dit is gewoon een langere naam voor dieselbrandstof. Hoeveel weegt die brandstof?
Diesel weegt ongeveer 6,9 pond per gallon. Het totale gewicht aan dieselbrandstof dat in de VS wordt verbruikt is dus 285,7 miljard pond diesel. Dat is veel! Maar we moeten dat vertalen naar het aantal hectares hennep dat nodig is om het te vervangen.
Zoals hierboven berekend, kan een acre hennep 226 pond olie produceren. Als we een beetje rekenen, komen we erachter dat er in totaal 1,26 miljard acres land nodig zijn om genoeg hennepzaadolie te produceren om het gewicht van de standaard verbruikte dieselolie te evenaren. De VS is slechts 2,4 miljard acres.
Om hennepbiodiesel de standaarddiesel te laten vervangen, zou 50% van ALLE land in de VS nodig zijn om aan deze opdracht te voldoen.
Als we in plaats daarvan alleen standaardbiodiesel zouden willen vervangen, zouden we 22,6% van alle landbouwgrond in de VS moeten gebruiken.
Tot nu toe lijkt het erop dat we niet genoeg areaal hebben om genoeg hennep te verbouwen om hennepzaadolie te maken ter vervanging van standaarddieselbrandstof.
Wat zijn de kosten?
Om biodiesel concurrerend te laten zijn met standaard diesel, moet het een verkoopprijs hebben van $2,933 per gallon, uitgaande van het huidige nationale prijsgemiddelde van de AAA.
Laten we eens kijken naar de aanbodkant, de bereidheid van boeren om, vanuit economisch oogpunt, een gewas te produceren tegen het bovenstaande prijspunt. Wij zullen de waarde per pond van een dieselvervanger berekenen en zien hoeveel een landbouwer per acre zou verdienen.
Over het geheel genomen weegt die gallon diesel 6,9 pond. Gegeven dat, de waarde per pond is $ 0,425 per pond. Als alles gelijk is, krijgt de boer aan de pomp de volledige detailhandelswaarde. Met een opbrengst per hectare van 226 pond olie, vermenigvuldigd met de waarde per pond van 0,425 dollar, zien we dat een landbouwer in dit scenario 96,05 dollar per hectare zou verdienen. Als we teruggaan naar de HGI-prijsstelling en het zaaipercentage, zou de boerderij $8,95 per acre onder water staan, alleen al om het zaad te kopen, laat staan het in de grond te stoppen, het te telen en het te oogsten.
Nou het andere ding met dit scenario is dat de boer geen retail-pompwaarde zou krijgen. De EIA stelt dat de groothandelsprijs voor diesel met een laag zwavelgehalte $1,96 per gallon bedraagt (uitgaande van het duurste gebied, Los Angeles). Dat is 66,8% van de waarde van de nationale gemiddelde kleinhandelsprijs. Als een landbouwer de olie op groothandelsniveau zou verkopen (ervan uitgaande dat de olie geschikt is als brandstof zonder raffinage, wat niet het geval is), zou hij slechts 64,16 dollar per acre verdienen.
De enige manier waarop een landbouwer de waarde van de olie als dieselbrandstof kan maximaliseren, is door deze te planten, te oogsten, te raffineren tot biodiesel, te vervoeren en te verkopen op detailhandelsniveau bij een benzinestation dat hij bezit. Maar nogmaals, ze zullen nog steeds minstens $8,95 per acre verliezen, waarbij ze alleen rekening houden met de kosten van het zaad.
Tot zover kunnen we zien dat geen enkele boer hennep zou willen verbouwen alleen om de olie te oogsten om er biodiesel van te maken.
Laten we voor de lol eens kijken naar de vraagkant, zullen we? Dit zal zijn hoeveel raffinaderijen zouden moeten betalen om biodiesel te maken.
Volgens het Alternative Fuels Data Center wordt biodiesel gemaakt door een of andere plantaardige olie (of dierlijk vet) te laten reageren met een alcohol met een korte keten en een katalysator. Zij verklaren verder dat 100 pond plantaardige olie in 100 pond biodiesel uit zal opleveren. Dit maakt de omzetting gemakkelijk. De volgende vraag is, hoeveel kost hennepzaadolie?
De laagste prijs die ik kon vinden was van Bulk Apothecary met een prijs van $3,63 per pond. Vergeet niet dat een gallon diesel 6,9 pond weegt en elke pond in is gelijk aan een pond uit. Dus onze prijs per gallon alleen al om de olie te kopen is $25.05. Dit is exclusief het vervoer van de olie, de raffinage, het vervoer van het geraffineerde product en de detailhandelskosten. Laten we de grafiek eens bekijken om een vergelijking te zien:
We kunnen zien dat biodiesel uit hennepzaadolie extreem duur zou zijn. Stel je voor dat je je tank vult (laten we zeggen 10 gallon) en aan de pomp $250,50 betaalt. Vergeleken met sojaolie (die volgens de EIA als grondstof voor de meeste biodiesel wordt gebruikt) is hennepzaadolie bijna 13 keer zo duur.
Om hennepzaadolie concurrerend te laten zijn, zou de prijs met 92,2% moeten dalen. That is to be a substitute for Soybean oil in biodiesel, for standard diesel, it is more.
With that, it is quite apparent that hemp biodiesel will not be able to replace standard diesel fuel from the supply side or the demand side. Boeren zouden geld verliezen op elke geteelde hectare en consumenten zouden de prijzen aan de pomp extreem zien stijgen.
Vermindering van de voedselvoorziening
Dit gedeelte zal terugkomen op de totale behoefte aan land, aangezien de voedselvoorziening een functie is van het beschikbare land.
Om genoeg hennepzaadolie te produceren om hennep biodiesel te produceren ter vervanging van standaard diesel, hebben we veel areaal nodig. 1,26 miljard hectare om precies te zijn, meer dan 50% van ALLE grond in de VS.
Dus we kunnen in de VS niet genoeg hennep verbouwen om de standaarddiesel in de VS te vervangen. Maar laten we dat terzijde schuiven en zeggen dat we het kunnen. Laten we eens kijken welk effect dat heeft op de voedselvoorziening.
Laten we eens wat meer statistieken gebruiken om uit te vinden hoeveel mensen erdoor getroffen zouden worden:
- 7,5 miljard – bevolking van de aarde
- 4.62 miljard – landbouwarealen op aarde (USGS Survey)
Gezien deze waarden, zou het veilig zijn om te zeggen dat elke hectare op aarde 1,62 mensen ondersteunt (er zijn 62% meer mensen dan landbouwarealen). Die 1,26 miljard hectare die we zouden moeten bebouwen (leuk weetje: daarvoor is 27,3% van alle bebouwbare grond op aarde nodig), zou ertoe leiden dat ongeveer 2,04 miljard mensen geen toegang meer hebben tot voedsel. Dat is zo schandalig dat we moeten overwegen om hennep biodiesel te gebruiken ter vervanging van standaard biodiesel.
Hiervoor zouden we 52.654.867 acres land nodig hebben, wat zou betekenen dat 85,3 miljoen mensen hun toegang tot voedsel zouden verliezen.
Nu kunnen hennepzaden eiwitten produceren samen met de olie. Oilseedcrops.org informeert ons dat hennep 5 tot 45 bushels per acre kan produceren (44 pounds per bushel). Gegeven dat een hectare hennep 220 pond meel tot 1.980 pond meel kan produceren. Dat zou kunnen worden toegepast op de voedselmarkt.
Echter, een bushel maïs weegt 56 pond en een enkele acre kan 178 bushels opleveren volgens Farm Bureau (fb.org). Dat is gelijk aan 9.968 pond maïs per acre, gepeld en van de kolf. Laten we eens kijken wat er zou gebeuren als de maïsarealen zouden worden vervangen door henneparealen ter vervanging van standaard biodiesel. Met de olie die naar brandstof gaat en de eiwitten die naar de voedselmarkt gaan om de verloren maïs te vervangen, kunnen we berekenen dat slechts 68,24 miljoen mensen zonder voedsel zouden komen te zitten (dit is te wijten aan het feit dat hennep in het beste geval slechts 20% van het graan kan produceren dat maïs kan produceren).
Nu kunnen we zien dat zelfs als we het land hadden en de economie gunstig was, de verloren gewasproductie waarschijnlijk zou resulteren in het verlies van voedselvoorraden die tientallen miljoenen mensen zouden treffen. Dat is nog maar de vervanging van standaard biodiesel, laat staan standaard diesel. Als we echt kijken naar de mythe en de hoeveelheid land die nodig is, zouden miljarden zonder het voedsel komen te zitten dat ze nodig hebben.
De technische kwesties
Nu voor elke biodiesel om standaard diesel te vervangen, ongeacht het gebruik van hennep of niet, zullen er een aantal technische kwesties zijn waaronder:
- Verlaagde energie-inhoud (117.000 BTU voor biodiesel tegen 131.000 BTU aardolie diesel). Dit leidt tot een lager vermogen en een lagere totale brandstofbesparing en actieradius. (PennState Extension)
- Hoog troebelingspunt (30-50 graden troebelingspunt). Leidt tot verstopte brandstofleidingen, verstopte filters en problemen met koud starten. Bovendien hebben verschillende grondstoffen verschillende troebelingspunten, wat kan leiden tot problemen met de kwaliteitsconsistentie. (Bell Performance)
- Waterabsorptie. Biodiesel is in staat om water te absorberen en vast te houden. Dit water kan de zelfontsteking verminderen, aangezien water niet brandbaar is, en kan in koudere klimaten leiden tot ijsvorming in het brandstofsysteem. Verder kan biodiesel een voedingsbron zijn voor bacteriën en andere microben die in het geabsorbeerde water kunnen groeien en tot verstopte brandstoffilters en een snellere afbraak van de biodiesel kunnen leiden. (Bell Performance)
Deze problemen zijn gedocumenteerd voor biodiesel uit bestaande bronnen. Maar het productieproces is hetzelfde, ongeacht de bron. Daarmee kunnen we verwachten dat soortgelijke prestatieproblemen kunnen optreden met hennep biodiesel.
De mythe – BUSTED
Met al deze gegevens, de mythe “hennep biodiesel kan standaard diesel vervangen” is BUSTED.
Er zijn belangrijke problemen met deze mythe. Eerst en vooral, naar onze mening, is het kostenverschil voor hennep-biodiesel ten opzichte van bestaande biodieselmengsels, laat staan aardolie-diesel. Verder is de hoeveelheid land die nodig is extreem en als dat land zou worden gebruikt voor het verbouwen van een energiegewas, zouden grote bevolkingsgroepen te maken kunnen krijgen met voedseltekorten. Om dit te ondervangen zou de hoeveelheid olie die per acre wordt geproduceerd aanzienlijk moeten toenemen en zouden de alternatieve kosten van hennepzaadolie in de voedingsindustrie verzadigd moeten raken om prijscompressie tot gevolg te hebben.
Ten slotte maakt de technische kwestie rond biodiesel de brandstof veel minder aantrekkelijk door de “drop-in”-lens. Het is mogelijk dat biodiesel met weinig aanpassingen aan de motor kan worden gebruikt, maar de brandstofconsistentie zou nauwlettend in de gaten moeten worden gehouden en er zouden chemicaliën moeten worden toegevoegd om de problemen op te lossen, of de brandstof zou moeten worden vermengd met aanzienlijke hoeveelheden standaard dieselbrandstof.