Myten
Hampabiodiesel kan ersätta vanlig diesel.
Bakgrunden
Vi vet alla vad dieselbränsle är, men vad exakt är det som gör det så speciellt och annorlunda än bensin?
Dieselbränsle är en speciell sorts bränsle. Det är en mindre raffinerad produkt jämfört med bensin och är det primära bränslet för stora motorer, bland annat:
- Klass 8-fordon (bussar, semifordon, sopbilar osv.)
- Oceangående fartyg
- Ett järnvägslok
- Byggnadsutrustning (bulldozers, grävmaskiner, dumper osv.).)
I dessa tillämpningar kan dieselbränsle erbjuda olika fördelar jämfört med bensin, bland annat:
- Högre vridmoment
- Högre kompressionsförhållanden
- Högre energitäthet
Biodiesel har varit ett bränsle på frammarsch i många år. Processen för att framställa biodiesel kallas transesterifiering. Många olika vegetabiliska och animaliska oljor kan användas för att framställa biodiesel, men de vanligaste är (enligt EIA):
- Sojabönaolja (52%)
- Recyklat foder (13%)
- Majsolja (13%)
- Canolaolja (12%)
- Djurfetter (10%)
So, vi ska hoppa in, granska data, räkna lite och se hur sann myten om hampa egentligen är.
Data
För denna myt kommer vi att fokusera på några primära punkter, bland annat:
- Mängden mark som krävs för att biodiesel från hampa ska kunna ersätta standarddiesel
- Kostnadsdifferentieringar
- Effekt på livsmedelsförsörjningen
- Tekniska komplikationer
Hur mycket mark?
Som alltid, för att ersätta en energikälla som bygger på fossila bränslen med en växtbaserad energikälla, krävs stora mängder mark.
Enligt jord- och skogsbruksministeriet vid regeringen i Alberta, Kanada, kan 1 074 pund hampfrö produceras per hektar med hjälp av hampsorter. Vår erfarenhet av att arbeta med Katani-stammen från HGI är att 21 % av den totala frövikten kan pressas till hampfröolja. Detta resulterar i en oljevikt på 226 pund per acre.
Enligt EIA (Energy Information Association, en statlig myndighet i USA) användes 11,9 miljarder pund olja för att skapa biodiesel i USA under 2017. För att hampa bara skulle kunna ersätta detta skulle vi behöva 52 654 867 hektar mark eller 22,6 % av USA:s jordbruksmark baserat på Farm Service Agency, uppgifter från den 1 augusti 2019.
Nu är detta bara för biodiesel från hampa för att ersätta befintlig biodieselproduktion. Vad skulle krävas för att biodiesel från hampa ska ersätta vanlig diesel?
EIA informerar oss om att USA förbrukade 41,4 miljarder gallon ”On Highway Distillate Fuel Oil” under 2017. Detta är bara ett längre namn för dieselbränsle. Hur mycket väger det bränslet?
Diesel väger ungefär 6,9 pund per gallon. Så den totala vikten av dieselbränsle som förbrukas i USA är 285,7 miljarder pund diesel. Det är mycket! Men vi måste översätta det till antalet hektar som krävs för att ersätta det med hampa.
Som beräknat ovan kan en hektar hampa producera 226 pund olja. Om vi räknar lite får vi reda på att det behövs totalt 1,26 miljarder hektar mark för att producera tillräckligt med hampfröolja för att motsvara vikten av det standarddieselbränsle som förbrukas. USA är bara 2,4 miljarder acres.
För att hampabiodiesel ska kunna ersätta standarddiesel skulle 50 % av ALL mark i USA behövas för att uppfylla denna order.
Om vi bara ville ersätta standardbiodiesel i stället skulle vi behöva använda 22,6 % av all amerikansk jordbruksmark.
Så här långt verkar det som om vi inte har tillräckligt med areal för att odla tillräckligt med hampa för att göra hampfröolja som kan ersätta standarddiesel.
Vad är kostnaden?
För att biodiesel ska vara kostnadsmässigt konkurrenskraftig i förhållande till standarddiesel måste den upprätthålla ett försäljningspris på 2,933 dollar per gallon med hjälp av AAA:s nuvarande nationella prisgenomsnitt.
Låt oss utforska utbudssidan, dvs. jordbrukarnas vilja, ur ekonomisk synvinkel, att producera en gröda till ovanstående prispunkt. Vi kommer att beräkna värdet per pund av en dieselersättning och se hur mycket en lantbrukare skulle tjäna per hektar.
Den gallon dieselbränsle väger 6,9 pund. Med tanke på detta är värdet per pund 0,425 dollar per pund. Allt är lika, låt oss säga att lantbrukaren kommer att få det fulla detaljhandelsvärdet vid pumpen. Med en avkastning per hektar på 226 pund olja multiplicerat med värdet per pund på 0,425 dollar kan vi se att en jordbrukare i detta scenario skulle få en bruttointäkt på 96,05 dollar per hektar. Om vi återgår till HGI:s prissättning och utsädeshastighet skulle jordbrukaren ligga under med 8,95 dollar per hektar bara för att köpa utsädet, för att inte tala om att sätta det i jorden, odla det och skörda det.
Den andra saken med detta scenario är att jordbrukaren inte får något värde i detaljhandeln vid pumpen. EIA uppger att grossistpriset på diesel med låg svavelhalt är 1,96 dollar per gallon (med användning av det dyraste området, Los Angeles). Det är 66,8 % av värdet av det nationella genomsnittliga detaljhandelspriset. Om en jordbrukare skulle sälja i grossistledet (under förutsättning att oljan kan användas som bränsle utan raffinering, vilket den inte gör), skulle han eller hon bara få 64,16 dollar per hektar.
Det enda sättet för en jordbrukare att maximera oljans värde som dieselbränsle är att plantera den, skörda den, raffinera den till biodiesel, transportera den och sälja den på detaljhandelsnivå på en bensinstation som han eller hon äger. Men återigen kommer de fortfarande att förlora minst 8,95 dollar per hektar, bara med tanke på kostnaden för utsädet.
Så här långt kan vi se att ingen jordbrukare skulle vilja odla hampa bara för att skörda oljan för att göra biodiesel.
För skojs skull kan vi ta en titt på efterfrågesidan, ska vi? Detta kommer att vara hur mycket raffinaderierna skulle behöva betala för att göra biodiesel.
Enligt Alternative Fuels Data Center tillverkas biodiesel genom att någon typ av växtolja (eller djurfett) reagerar med en kortkedjig alkohol och en katalysator. De uppger vidare att 100 pund växtolja in ger 100 pund biodiesel ut. Detta gör det enkelt att konvertera. Nästa fråga är hur mycket kostar hampafröolja?
Det lägsta priset jag kunde hitta var från Bulk Apothecary med ett pris på 3,63 dollar per pund. Kom ihåg att en gallon diesel väger 6,9 pund och varje pund in är lika med ett pund ut. Så vårt pris per gallon bara för att köpa oljan är 25,05 dollar. Detta inkluderar inte frakt av oljan, raffinering, frakt av raffinerad produkt eller detaljhandelskostnader. Låt oss titta på grafen för att se en jämförelse:
Vi kan se att biodiesel från hampfröolja skulle vara extremt dyr. Föreställ dig att du fyller din tank (låt oss säga att det är 10 gallon) och betalar 250,50 dollar vid pumpen. Jämfört med sojaolja (som används som råvara för majoriteten av biodiesel, enligt EIA) är hampfröolja nästan 13 gånger dyrare.
För att hampfröolja ska vara konkurrenskraftig skulle priset behöva sjunka med 92,2 %. Det är för att vara en ersättning för sojaolja i biodiesel, för standarddiesel är det mer.
Med detta är det helt uppenbart att hampabiodiesel inte kommer att kunna ersätta standarddiesel från utbudssidan eller efterfrågesidan. Jordbrukarna skulle förlora pengar på varje hektar som odlas och konsumenterna skulle få se priserna vid pumpen genomgå extrema prishöjningar.
Reduktion av livsmedelsutbudet
Detta avsnitt kommer att kretsa tillbaka till det totala arealbehovet eftersom livsmedelsutbudet är en funktion av tillgänglig mark.
För att producera tillräckligt med hampfröolja för att producera biodiesel av hampa för att ersätta standarddiesel kommer vi att behöva en stor areal. 1,26 miljarder hektar för att vara exakt, över 50 % av all mark i USA.
Så vi kan inte odla tillräckligt mycket hampa i USA för att ersätta amerikansk standarddiesel. Men låt oss lägga det åt sidan och säga att vi kan göra det. Vi måste se vilken effekt det skulle kunna ha på livsmedelsförsörjningen.
Låt oss använda lite mer statistik för att räkna ut hur många människor som skulle påverkas:
- 7,5 miljarder – jordens befolkning
- 4.62 miljarder – odlade hektar på jorden (USGS Survey)
Med tanke på dessa värden kan man säga att varje hektar på jorden försörjer 1,62 människor (det finns 62 % fler människor än odlade hektar). De 1,26 miljarder tunnland som vi skulle behöva odla (roligt faktum: det skulle kräva 27,3 % av alla odlingsbara tunnland på jorden) skulle leda till att ungefär 2,04 miljarder människor skulle förlora tillgång till mat. Det är så upprörande att vi kan överväga att ersätta vanlig biodiesel med hampabiodiesel.
För detta skulle vi behöva 52 654 867 hektar mark, vilket skulle innebära att 85,3 miljoner människor skulle förlora tillgång till mat.
Nu kan hampafrön producera protein tillsammans med oljan. Oilseedcrops.org informerar oss om att hampa kan producera 5 till 45 bushels per acre (44 pounds per bushel). Med tanke på att en hektar hampa kan producera 220 pund mjöl till 1 980 pund mjöl. Detta skulle kunna användas på livsmedelsmarknaden.
En skäppa majs väger dock 56 pund och en enda hektar kan ge 178 skäppor enligt Farm Bureau (fb.org). Det motsvarar 9 9 968 pund majs per hektar, skalad och utan kolv. För att ersätta vanlig biodiesel kan vi titta på vad som skulle hända om hamparealen ersatte majsarealen. Med oljan som går till bränsle och proteinet som går till livsmedelsmarknaden för att ersätta den förlorade majsen kan vi räkna ut att endast 68,24 miljoner människor skulle bli utan mat (detta beror på att hampa i bästa fall bara kan producera 20 % av den spannmål som majs kan producera).
Nu kan vi se att även om vi hade marken och ekonomin var gynnsam skulle den förlorade grödan troligen resultera i en förlust av livsmedelstillgångar som skulle påverka tiotals miljoner människor. Det är bara att ersätta vanlig biodiesel, för att inte tala om vanlig diesel. Om vi verkligen tittar på myten och den mängd mark som krävs skulle miljarder människor bli utan den mat de behöver.
De tekniska frågorna
För att någon biodiesel ska kunna ersätta standarddiesel, oavsett om man använder hampa eller inte, kommer det att finnas ett antal tekniska frågor, bland annat:
- Reducerat energiinnehåll (117 000 BTU för biodiesel till 131 000 BTU för petroleumdiesel). Detta leder till lägre effekt och lägre total bränsleekonomi och räckvidd. (PennState Extension)
- Hög molnpunkt (30-50 graders molnpunkt). Leder till igensatta bränsleledningar, igensatta filter och problem med kallstart. Dessutom har olika råvaror olika molnpunkter, vilket kan leda till problem med kvalitetskonsistens. (Bell Performance)
- Vattenabsorption. Biodiesel kan absorbera och hålla kvar vatten. Detta vatten kan minska självantändningen eftersom vatten är obrännbart och kan leda till isbildning i bränslesystemet i kallare klimat. Dessutom kan biodiesel vara en födokälla för bakterier och andra mikrober som kan växa i det absorberade vattnet och leda till igensatta bränslefilter och snabbare nedbrytning av biodieseln. (Bell Performance)
Dessa problem har dokumenterats för biodiesel från befintliga källor. Men produktionsprocessen är densamma oavsett källa. Med det kan vi förvänta oss att liknande prestandaproblem kan uppstå med hampabiodiesel.
Myten – BUSTED
Med alla dessa uppgifter är myten ”hampabiodiesel kan ersätta standarddiesel” BUSTED.
Det finns betydande problem med denna myt. Först och främst enligt vår åsikt är kostnadsskillnaden för hampabiodiesel i förhållande till befintliga biodieselblandningar, för att inte tala om petroleumdiesel. Vidare är den mängd mark som krävs extrem och om denna mark används för att odla en energigröda kan stora befolkningar drabbas av livsmedelsbrist. För att övervinna detta måste den mängd olja som produceras per hektar öka avsevärt och alternativkostnaden för hampfröolja i livsmedelsindustrin måste bli mättad för att en priskompression ska kunna uppstå.
Sist gör den tekniska frågan kring biodiesel att bränslet blir mycket mindre attraktivt genom ”drop-in”-perspektivet. Det är möjligt att det kan användas med små motorförändringar, men bränslekonsistensen måste övervakas noga, kemikalier måste tillsättas för att lösa problemen och bränslet måste blandas med betydande mängder standarddieselbränsle.