Společnost Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum (UniCRE) představila biopalivo druhé generace z odpadní biomasy a provedla testovací jízdy vozidel poháněných biopalivem vyrobeným z dřevní štěpky. Právě biopaliva z dřevní štěpky, ale také třeba z pilin, slámy nebo řas mohou být jako biosložka druhé generace v blízké budoucnosti přimíchávány do pohonných hmot za účelem plnění stále přísnějších emisních norem stanovených Evropskou unií.

V případě transferu technologie do komerčního měřítka přispěje přimíchávání paliva získaného zplyňováním odpadní dřevní hmoty k plnění minimálního energetického obsahu pokročilých biopaliv po roce 2022. Prezentované finální biopalivo vzniká v laboratořích UniCRE v Chemparku Záluží u Litvínova v rámci inovačního projektu COMSYN v mezinárodním unijním programu pro výzkum a inovace – HORIZON 2020. 

Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum se v roce 2017 zapojilo do inovačního projektu COMSYN financovaného v rámci mezinárodního unijního programu pro výzkum a inovace – HORIZON 2020. Projekt se zaměřuje na výrobu biopaliv druhé generace z odpadní biomasy, jako je dřevní štěpka, sláma a další odpadní materiály. Nové palivo se chemicky i možnostmi použití zásadně liší od nynějších 1G biosložek první generace. Zavedením druhogeneračních paliv získaných technologií Fischer-Tropschovy syntézy se sníží obsah kyslíku a především nenasycených uhlovodíků způsobujících možný vznik polymerních úsad v palivovém sytému osobních vozidel. Ve vztahu k tradičním fosilním palivům pak nabízí produkt technologie Fischer-Tropschova syntéza vyšší cetanové číslo, což je základní výkonnostní parametr motorových naft.

Nehrozí poškozování motoru vozidla

Po skončení dvouleté testovací fáze dnes zástupci UniCRE a dalších spolupracujících organizací při příležitosti konání vědecké konference k projektu COMSYN prezentovali dosavadní výsledky svého výzkumu. Předvedli, že vyrobené biopalivo z dřevní štěpky nemusí sloužit jen k přimíchávání, ale vozidlo se vznětovým motorem může jezdit čistě na toto nové biopalivo. Na rozdíl od současného metylesteru řepkového oleje navíc nehrozí poškozování motoru vozidla.

Výzkum biosložek druhé generace byl iniciován potřebou splnění stále přísnějších emisních norem stanovených Evropskou unií. EU v roce 2018 schválila směrnici o obnovitelných zdrojích energie (RED II) a stanovila tak ambiciózní plán na zvýšení energetického obsahu pokročilých biopaliv v období po roce 2022 ®  min. 0,2 %; po 2025 ®  min. 1 %; resp. po 2030 ® min. 3.5 %. Schválením směrnice FQD týkající se kvality paliv byl zároveň potvrzen závazek snížení emisí CO₂ v souvislosti s výrobou a užíváním paliv v dopravě o 6 %. Za současného stavu technologií, znalostí a zdrojů surovin je však velmi náročné těchto cílů dosáhnout. Aby byl splněn požadavek na snížení emisí CO₂ v dopravě, musel by být podíl dostupných kyslíkatých biosložek (MEŘO) v palivech tak vysoký, že by je současné motory mnoha aut ani nedokázaly zpracovat. Proto se pracovníci UniCRE zapojili do mezinárodních aktivit ve výzkumu, rozvoji a zavádění druhé generace biopaliv, která jsou efektivnější, ekonomičtější a šetrnější k přírodě.

„Zkoumali jsme možnosti separace a následného zpracování produktů Fischer-Tropschovy syntézy na rafinérských technologiích. Pro tento účel jsme využívali pilotní destilace a pokusné testovací jednotky pořízené v rámci modernizace výzkumného centra z evropských fondů. Zjednodušeně řečeno jde o přimíchání frakcí s odlišnými body varu k podobným rafinérským proudům a jejich následná úprava na produkty vhodné pro výrobu kvalitních motorových paliv,“ vysvětluje Jiří Hájek, ředitel úseku vývoje a inovací Unipetrol výzkumně vzdělávacího centra.

Jak funguje koncept

Koncept je založen na technologii zplyňování různých druhů odpadní biomasy na syntézní plyny (oxid uhelnatý a vodík). V rámci tohoto konceptu bude konverze probíhat ve výrobních jednotkách malého a středního měřítka, umístěných blízko zdrojů biomasy (10–50 kt/rok produktů Fischer-Tropschovy syntézy). Zkoumanou technologií bude zpracováván dřevní odpad, sláma a další zemědělské zbytky i různé odpadní materiály. Technologie bude v rámci tohoto konceptu začleněna do lokálních výroben elektřiny a tepla, kde bude biomasa zužitkována s 80% energetickou účinností. Odpad nebo biomasa se chemickou reakcí (zplyňováním) převede na tzv. syntetický plyn (vodík a oxid uhelnatý). Následně chemickou reakcí oxidu uhelnatého a vodíku na heterogenních katalyzátorech vznikají žádané uhlovodíky a vodní pára. Kapalné meziprodukty poté budou transportovány do stávajících ropných rafinérií a zde budou využity pro mísení vysoce kvalitních motorových paliv s požadovaným efektem emisních úspor. V rámci konceptu poroste počet zařízení na primární konverzi biomasy a ropné rafinérie budou postupně přeměňovány na výrobny biopaliv.

„Současná evropská legislativa počítá s rostoucím zastoupením pokročilých biosložek v palivech po roce 2022. UniCRE a Unipetrol proto posuzují integraci pokročilých biopaliv do stávajících rafinerských celků. V rámci projektu COMSYN probíhá příprava na realizaci provozního testu, který by v budoucnu měl umožnit zpracování dostupného množství produktů Fischer-Tropschovy syntézy na reálných jednotkách. Dnes již v rafinerii Litvínov probíhá obdobný provozní test, kdy ke standartní fosilní surovině je přimíchán upotřebený rostlinný olej. Výhodou získaného produktu pro motoristy bude vyšší cetanové číslo produktu z biosložky, nevýhodou je pak zejména vyšší cena vstupní suroviny výrazně převyšující cenu rafinovaného rostlinného oleje v potravinářské kvalitě. Pokud získáme prostředky z veřejných zdrojů, plánujeme zkoumat také procesy spojené s pěstováním vodních řas v otevřených nádržích s využitím odpadního oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv nebo jiných dílčích výrobních procesů a následné využití produkované biomasy jako energetické suroviny,“ uzavírá Jiří Hájek.

O COMSYN

Jde oinovační projekt v rámci mezinárodního unijního programu pro výzkum a inovace – HORIZON 2020, do kterého jsou zapojeny výzkumné ústavy, malé a střední podniky i velké společnosti z Finska, Německa, České republiky a Itálie. Cílem projektu je rozvinout koncept výroby komponent pro čistá paliva na bázi nepřímého zkapalňování biomasy s použitím Fischer-Tropschovy syntézy. Tento relativně známý koncept je doplněn vysoce inovativními technologickými variantami, takže oproti dnešním způsobům výroby biopaliv vykazuje o 35 % nižší náklady.