Palivárske technológie budúcnosti, alebo staré známe technológie?

3. decembra 2014

Palivárske technológie budúcnosti, alebo staré známe technológie?

Existuje mnoho štúdií a odhadov, do kedy ešte vydržia na Zemi zásoby ropy. Tieto odhady sa navzájom dosť líšia, stále sa objavujú nové ložiská a nové spôsoby ťažby ropy. Typickým príkladom je bridlicová ropa.

Napriek tomu, že minutie zásob ropy asi nie je téma pre našu generáciu, stále častejšie sa vynárajú otázky, čo bude ľudstvo robiť, keď sa zásoby ropy minú, či sa budú vyvíjať nové palivá a motory, schopné ich spaľovať (napr. motory na vodík), alebo naopak, ďalej sa budú z iných surovinových zdrojov vyrábať „tradičné“ palivá – nafta a benzín.

To, že motorová nafta a benzín sa nemusia vyrábať len z ropy, nie je nič neznáme, ani nové. Franz Fischer a Hans Tropsch v roku 1925 vyvinuli technológiu (Fischer-Tropschov proces, alebo Fischer-Tropschova syntéza) na výrobu nafty, benzínu a mazacích olejov z uhlia, zemného plynu, alebo z biomasy. Nacistické Nemecko ju využívalo v čase, keď spojenecké loďstvo a ponorky blokovali zásobovanie krajiny ropou.

Fischer-Tropschov proces využíva tzv. syntézny plyn, čo je zmes vodíka a oxidu uhoľnatého. Zdroje oboch týchto plynov môžu byť, ako je uvedené vyššie, uhlie, zemný plyn, alebo biomasa. Ako katalyzátory sa používjú prechodné kovy, najmä kobalt, železo a ruténium, alebo rôzne zlúčeniny týchto kovov. Celý proces je už „chronicky“ známy, avšak súčasnosť priniesla nové typy reaktorov, využívajúce tento proces (mnohorúrkový reaktor s pevným lôžkom, raktor s unášaným tokom, suspenzný reaktor, reaktory s ukotvenou kvapalnou fázou a cirkulujúcim fluidným katalyzátorom,…). Zdroje uhlíka a vodíka sa musia najskôr splynovať, t. j. previesť z pevného, či kvapalného skupenstva na plynné. Na tento účel už pozná ľudstvo množstvo reakcií od jednoduchého spaľovania, cez pyrolýzne, či krakovacie, alebo depolymerizačné procesy, ako aj celú škálu reakcií na prípravu optimálneho pomeru vodíka a oxidu uhoľnatého v syntéznom plyne (Karrickov proces, Bergiusov proces, vyrovnávacia reakcia s tzv. vodným plynom a množstvo ďalších).

Fischer-Tropschov proces je teda „starým známym“, ale zároveň aj moderným spôsobom získavania kvapalných uhľovodíkov. Ide hlavne o dostupnosť surovinových zdrojov, ich logistiku, a ako vždy, pri podnikaní, o peniaze, teda hlavne o pomer medzi nákladmi a výnosmi. V tomto sú odborníci optimistickí. Celé to možno prirovnať napr. k histórii mobilných telefónov. Prvé vážili niekoľko kilogramov, sieť pokrytia signálu bola dosť slabá a boli skôr záležitosťou „horných 10 000“. Záujem o tento spôsob komunikácie urobil za niekoľko desaťročí obrovský pokrok. Dnes vážia mobilné telefóny pár gramov, možno z nich nielen telefonovať, ale aj prenášať rôzne typy dát, fotografovať, nahrávať, či prehrávať audio, alebo video záznamy,… Práve tak sa očakáva, čím menej zásob ropy bude na našej planéte, tým väčší záujem bude o „oprášenie“ starých známych technológií, o ich optimalizáciu a tiež o vývoj nových procesov na získavanie palív.

Samozrejme, Fischer-Tropschova syntéza nezostala jedinou, ktorá sa pri výrobe palív z iných zdrojov, ako je ropa, dá využiť. Tzv. bleskovou pyrolýzou pri teplotách 350-530°C a zdržnom čase kratšom ako 1 sekunda (nazývaná aj „bezvodá“ pyrolýza) sa tiež dajú vyrábať palivá a oleje z biomasy. Katalytická depolymerizácia sa zase využíva na získavanie uhľovodíkov z odpadov, najmä z polymérov, vyrábaných polymerizačnými (nie polykondenzačným a polyadičnými) reakciami, teda napr. z odpadového polyetylénu, či polypropylénu.

Biopalivá 1. generácie sa ukázali ako problematické, najmä pri ich dlhodobom skladovaní (majú tendenciu polymerizovať a tvoriť kaly, či usadeniny, rapídne sa zhoršujú ich nízkoteplotné vlastnosti), majú nižšiu výhrevnosť, ako „tradičné“ palivá. Ďalším problémom je, že napr. pri výrobe FAME sa využívajú len olejnaté rastliny, presnejšie, len olej z nich. Pri vyššie menovaných procesoch sa dá využiť celá rastlina, teda prakticky akákoľvek biomasa, pretože prakticky každá biomasa môže byť zdrojom vodíka a oxidu uhoľnatého pre Fischer-Tropschov proces, alebo môže poskytnúť kvapalné uhľovodíky aj inými procesmi. Navyše biopalivá 1. generácie konkurujú potravinárskemu využitiu poľnohospodárskych plodín, čo pri náraste počtu obyvateľstva na planéte nie je práve ideálne.

Zdá sa teda, že ľudstvo „opráši“ a zoptimalizuje staré známe procesy a na budúcnosť bez ropy je viac-menej pripravené a budúcnosť by mala patriť BTL a GTL. Aj keď, ako už bolo uvedené na začiatku, téma vyčerpania zásob ropy, sa určite nebude týkať našej generácie. Ale technológie pre budúcnosť treba mať pripravené. Je to podobne, ako so zbraňou: „Lepšie je mať a nevyužiť, ako potrebovať a nemať.“

Peter Dálik

Eni Slovensko, spol. s r.o.