Mitul
Biodieselul din cânepă poate înlocui motorina standard.
Principiul
Cunoaștem cu toții ce este motorina, dar ce anume o face atât de specială și diferită de benzină?
Combustibilul diesel este un tip special de combustibil. Este un produs mai puțin rafinat în comparație cu benzina și este combustibilul principal pentru motoarele mari, inclusiv:
- Vehicule de clasa 8 (autobuze, semiremorci, camioane de gunoi etc.)
- Navi maritime
- Locomotive feroviare
- Echipamente de construcții (buldozere, excavatoare, camioane de gunoi etc.).)
În aceste aplicații, motorina este capabilă să ofere diverse avantaje în comparație cu benzina, printre care:
- Cuplu mai mare
- Rata de compresie mai mare
- Densitate energetică mai mare
Biodieselul este un combustibil în plină ascensiune de mulți ani. Procesul de producere a biodieselului se numește transesterificare. Multe uleiuri vegetale și animale diferite pot fi utilizate pentru a produce biodiesel, dar cele mai comune sunt (conform EIA):
- Ulei de soia (52%)
- Alimente reciclate (13%)
- Ulei de porumb (13%)
- Ulei de canola (12%)
- Grăsimi animale (10%)
Acum, vom sări la treabă, vom analiza datele, vom face puțină matematică și vom vedea cât de adevărat este acest mit al cânepei.
Datele
Pentru acest mit, ne vom concentra asupra câtorva puncte principale, inclusiv:
- Cantitatea de teren necesară pentru ca biodieselul din cânepă să înlocuiască motorina standard
- Diferențele de costuri
- Efectul asupra aprovizionării cu alimente
- Complicații tehnice
Cât de mult teren?
Ca întotdeauna, pentru a înlocui o sursă de energie bazată pe combustibili fosili cu o sursă bazată pe plante, sunt necesare cantități mari de teren.
Potrivit Ministerului Agriculturii și Pădurilor din cadrul Guvernului din Alberta, Canada, pot fi produse 1.074 de kilograme de semințe de cânepă pe acru folosind tulpini de cânepă boabe. Din experiența noastră, lucrând cu tulpina Katani, de la HGI, am constatat că 21% din greutatea totală a semințelor poate fi presată în ulei de semințe de cânepă. Acest lucru duce la o greutate a uleiului de 226 de lire sterline pe acru.
Potrivit EIA (Energy Information Association, o agenție guvernamentală din SUA), 11,9 miliarde de lire sterline de ulei au fost utilizate pentru a crea biodiesel în Statele Unite în 2017. Pentru ca doar cânepa să înlocuiască acest lucru, am avea nevoie de 52 654 867 de acri de teren sau 22,6 % din terenurile agricole din SUA, pe baza datelor Farm Service Agency, 1 august 2019.
Acum, aceasta este doar pentru ca biodieselul din cânepă să înlocuiască producția de biodiesel existentă. De ce ar fi nevoie pentru ca biodieselul din cânepă să înlocuiască motorina standard?
EIA ne informează că SUA a consumat 41,4 miliarde de galoane de „On Highway Distillate Fuel Oil” în 2017. Acesta este doar un nume mai lung pentru motorină. Cât cântărește acest combustibil?
Dieselul cântărește aproximativ 6,9 lire sterline pe galon. Așadar, greutatea totală a motorinei consumate în SUA este de 285,7 miliarde de kilograme de motorină. Asta înseamnă foarte mult! Dar trebuie să traducem acest lucru în hectarele necesare pentru cânepă pentru a-l înlocui.
După cum am calculat mai sus, un acru de cânepă poate produce 226 de lire sterline de ulei. Dacă facem un mic calcul, aflăm că este nevoie de un total de 1,26 miliarde de acri de teren pentru a produce suficient ulei din semințe de cânepă pentru a egala greutatea de motorină standard consumată. SUA are doar 2,4 miliarde de acri.
Pentru ca biodieselul din cânepă să înlocuiască motorina standard, ar fi nevoie de 50% din TOATE terenurile din SUA pentru a îndeplini această comandă.
Dacă am vrea doar să înlocuim în schimb biodieselul standard, ar trebui să folosim 22,6% din toate terenurile agricole din SUA.
Până acum se pare că nu avem suficiente suprafețe pentru a cultiva suficientă cânepă pentru a produce ulei din semințe de cânepă care să înlocuiască motorina standard.
Care este costul?
Pentru ca biodieselul să fie competitiv din punct de vedere al costurilor cu motorina standard, trebuie să mențină un preț de vânzare de 2,933 dolari pe galon, folosind prețul mediu național actual al AAA.
Să explorăm partea de ofertă, disponibilitatea fermierilor, din punct de vedere economic, de a produce o cultură la prețul de mai sus. Vom calcula valoarea pe livră a unui înlocuitor de motorină și vom vedea cât de mult ar câștiga un fermier pe hectar.
Din nou, acel galon de motorină cântărește 6,9 livre. Având în vedere acest lucru, valoarea pe livră este de 0,425 dolari pe livră. Toate lucrurile fiind egale, să spunem că fermierul va primi la pompă întreaga valoare cu amănuntul. Cu un randament la hectar de 226 de kilograme de motorină înmulțit cu valoarea de 0,425 dolari pe kilogram, putem vedea că, în acest scenariu, un fermier ar încasa 96,05 dolari pe hectar. Revenind la prețul HGI și la rata de însămânțare, ferma ar fi sub apă cu 8,95 dolari pe acru doar pentru a cumpăra semințele, ca să nu mai vorbim de a le pune în pământ, de a le cultiva și de a le recolta.
Acum, un alt aspect al acestui scenariu este că fermierul nu ar obține valoarea cu amănuntul la pompă. EIA afirmă că prețul cu ridicata al motorinei cu conținut scăzut de sulf este de 1,96 dolari pe galon (folosind cea mai scumpă zonă, Los Angeles). Aceasta reprezintă 66,8% din valoarea prețului mediu național cu amănuntul. Având în vedere acest lucru, dacă un fermier ar vinde cu ridicata (presupunând că uleiul său este capabil să fie un combustibil fără rafinare, ceea ce nu este cazul), ar încasa doar 64,16 dolari pe acru.
Singurul mod în care un fermier poate maximiza valoarea uleiului, ca sursă de combustibil diesel, ar fi să îl planteze, să îl recolteze, să îl rafineze în biodiesel, să îl transporte și să îl vândă la nivel de vânzare cu amănuntul la o benzinărie pe care o deține. Dar, din nou, tot vor pierde cel puțin 8,95 dolari pe acru, luând în considerare doar costul semințelor.
Până acum putem vedea că niciun fermier nu ar vrea să cultive cânepă doar pentru a recolta uleiul pentru a face biodiesel.
Pentru distracție, să aruncăm o privire pe partea cererii, da? Aceasta va fi cât de mult ar trebui să plătească rafinăriile pentru a produce biodiesel.
Potrivit Centrului de date privind combustibilii alternativi, biodieselul se obține prin reacția unui tip de ulei vegetal (sau grăsime animală) cu un alcool cu lanț scurt și un catalizator. Aceștia mai afirmă că 100 de livre de ulei vegetal înăuntru vor produce 100 de livre de biodiesel afară. Acest lucru face ca transformarea să fie ușoară. Următoarea întrebare este: cât costă uleiul din semințe de cânepă?
Cel mai mic preț pe care l-am putut găsi a fost de la Bulk Apothecary, cu un preț de 3,63 dolari pe kilogram. Amintiți-vă că un galon de motorină cântărește 6,9 livre și fiecare livră intrată este egală cu o livră ieșită. Deci, prețul nostru pe galon doar pentru a cumpăra motorină este de 25,05 dolari. Acest preț nu include transportul petrolului, rafinarea, transportul produsului rafinat sau costurile de vânzare cu amănuntul. Să ne uităm la grafic pentru a vedea o comparație:
Vezi că biodieselul obținut din ulei din semințe de cânepă ar fi extrem de scump. Imaginați-vă că vă umpleți rezervorul (să spunem că este de 10 galoane) și plătiți 250,50 dolari la pompă. În comparație cu uleiul de soia (care este folosit ca materie primă pentru majoritatea biodieselului, conform EIA), uleiul din semințe de cânepă este de aproape 13 ori mai scump.
Pentru ca uleiul din semințe de cânepă să fie competitiv, prețul ar trebui să scadă cu 92,2%. Adică pentru a fi un înlocuitor pentru uleiul de soia în biodiesel, pentru motorina standard, este mai mult.
Cu aceasta, este destul de evident că biodieselul de cânepă nu va putea înlocui motorina standard din partea ofertei sau a cererii. Fermierii ar pierde bani pe fiecare acru cultivat, iar consumatorii ar vedea cum prețurile la pompă ar suferi creșteri extreme de prețuri.
Reducerea ofertei de alimente
Această secțiune se va întoarce la necesarul total de terenuri, deoarece oferta de alimente este o funcție a terenurilor disponibile.
Pentru a produce suficient ulei din semințe de cânepă pentru a produce biodiesel de cânepă care să înlocuiască motorina standard, vom avea nevoie de o suprafață mare de teren. 1,26 miliarde de acri, mai exact, peste 50% din TOATE terenurile din SUA.
Așa că nu putem cultiva suficientă cânepă în SUA pentru a înlocui motorina standard din SUA. Dar hai să lăsăm asta deoparte și să spunem că putem. Trebuie să vedem ce efect ar putea avea acest lucru asupra aprovizionării cu alimente.
Să mai folosim câteva statistici pentru a ne da seama câți oameni ar fi afectați:
- 7,5 miliarde – populația Pământului
- 4.62 miliarde – acri cultivați pe Pământ (USGS Survey)
După aceste valori, s-ar putea spune că fiecare acru de pe Pământ susține 1,62 oameni (sunt cu 62% mai mulți oameni decât acri cultivați). Acei 1,26 miliarde de acri pe care ar trebui să îi cultivăm (fapt amuzant: ar fi nevoie de 27,3% din toți acri cultivabili de pe Pământ), ar duce la pierderea accesului la hrană pentru aproximativ 2,04 miliarde de oameni. Acest lucru este atât de revoltător încât să luăm în considerare posibilitatea ca biodieselul din cânepă să înlocuiască în schimb biodieselul standard.
Pentru aceasta am avea nevoie de 52.654.867 de acri de teren, ceea ce s-ar traduce prin pierderea accesului la hrană pentru 85,3 milioane de oameni.
Acum, semințele de cânepă pot produce proteine împreună cu uleiul. Oilseedcrops.org ne informează că cânepa poate produce între 5 și 45 de bushels pe acru (44 de lire pe bushel). Având în vedere că un acru de cânepă poate produce de la 220 de lire sterline de făină la 1.980 de lire sterline de făină. Aceasta ar putea fi aplicată pe piața alimentară.
Cu toate acestea, un bushel de porumb cântărește 56 de lire sterline, iar un singur acru poate produce 178 de busheli, conform Farm Bureau (fb.org). Acest lucru este egal cu 9.968 de kilograme de porumb pe acru, decojit și fără știuleți. Pentru a înlocui biodieselul standard, să ne uităm la ce s-ar întâmpla dacă hectarele de cânepă ar înlocui hectarele de porumb. Având în vedere că uleiul merge la combustibil, iar proteinele intră pe piața alimentară pentru a înlocui porumbul pierdut, putem calcula că doar 68,24 milioane de oameni ar rămâne fără hrană (acest lucru se datorează faptului că, în cel mai bun caz, cânepa poate produce doar 20% din cantitatea de cereale pe care o poate produce porumbul).
Acum putem vedea că, chiar dacă am avea terenul și condițiile economice ar fi favorabile, producția pierdută de culturi ar duce probabil la pierderea rezervelor de alimente care ar afecta zeci de milioane de oameni. Aceasta este doar înlocuirea biodieselului standard, ca să nu mai vorbim de motorina standard. Dacă ne uităm cu adevărat la mitul și la cantitatea de teren necesară, miliarde de oameni ar rămâne fără alimentele de care au nevoie.
Problemele tehnice
Acum, pentru ca orice biodiesel să înlocuiască motorina standard, indiferent dacă se folosește sau nu cânepă, vor exista o serie de probleme tehnice, printre care:
- Conținut energetic redus (117.000 BTU pentru biodiesel față de 131.000 BTU pentru motorina din petrol). Acest lucru duce la o putere mai mică și la o economie generală de combustibil și autonomie mai mici. (PennState Extension)
- Punct de nebulozitate ridicat (punct de nebulozitate de 30-50 grade). Duce la înfundarea conductelor de combustibil, la înfundarea filtrelor și la probleme cu pornirea la rece. Mai mult, diferite materii prime mențin puncte de tulburare diferite, ceea ce poate duce la probleme de consistență a calității. (Performanță Bell)
- Absorbție de apă. Biodieselul este capabil să absoarbă și să rețină apa. Această apă poate reduce autoaprinderea, deoarece apa este necombustibilă, precum și duce la formarea de gheață în sistemul de combustibil în climatele mai reci. Mai mult, biomotorina poate fi o sursă de hrană pentru bacterii și alți microbi care se pot dezvolta în apa absorbită și pot duce la înfundarea filtrelor de combustibil și la o degradare mai rapidă a biomotorinei. (Bell Performance)
Aceste probleme au fost documentate pentru biomotorina provenită din surse existente. Dar procesul de producție este același, indiferent de sursă. Cu aceasta, ne putem aștepta ca probleme similare de performanță să apară cu biodieselul de cânepă.
Mitul – DESFIINȚAT
Cu toate aceste date, mitul „biodieselul de cânepă poate înlocui motorina standard” este DESFIINȚAT.
Există probleme semnificative cu acest mit. În primul rând, în opinia noastră, este diferența de cost pentru biodieselul din cânepă în raport cu amestecurile de biodiesel existente, ca să nu mai vorbim de motorina din petrol. Mai mult, cantitatea de teren necesară este extrem de mare, iar dacă acest teren ar fi folosit pentru a cultiva o cultură energetică, populații mari s-ar putea confrunta cu penurie de alimente. Pentru a depăși această situație, cantitatea de ulei produsă pe hectar ar trebui să crească semnificativ, iar costul de oportunitate al uleiului din semințe de cânepă în industria alimentară ar trebui să devină saturat pentru a se ajunge la o comprimare a prețurilor.
În cele din urmă, problema tehnică din jurul biodieselului face ca acest combustibil să fie mult mai puțin atractiv prin prisma „drop-in”. Este posibil ca acesta să poată fi utilizat cu puține modificări ale motorului, dar consistența combustibilului ar trebui să fie monitorizată îndeaproape, să se adauge substanțe chimice pentru a depăși problemele sunt să se amestece combustibilul cu niveluri semnificative de motorină standard.
.