12. 7. 2019
Rozumnější než vývoj biopaliv vyšších generací by bylo
soustředit se na vývoj úspornějších klasických bezemisních motorů,
říká v rozsáhlém rozhovoru pro Petrol magazín profesor Milan
Pospíšil z Ústavu technologie ropy a alternativních paliv VŠCHT
Praha, prorektor VŠCHT pro strategie a rozvoj a předseda Rady
vysokých škol.
![Milan Pospíšil](/media/186368/int-m.pospisil-foto-1.jpg)
Nedávno jste uvedl, že Česká republika nemá možnosti
výroby biopaliv vyšších generací a že do budoucnosti by se měla
zaměřit spíše na využití elektřiny v dopravě, palivové články
a vodíkové technologie. Biopaliva 2. generace jsou tedy také slepá
ulička, stejně jako biopaliva 1. generace?
Biopaliva vyšších generací vyráběná na základě odpadní biomasy
nebo odpadních surovin obecně v současné době kapacitně vůbec
nepostačují. Budou tedy ještě dlouhou dobu představovat jen určitý
doplněk jiných biopaliv první generace nebo fosilních paliv. Jednak
zde nejsou dostatečné výrobní kapacity, víceméně jen omezená výroba
biopaliv z kafilérních a odpadních potravinářských tuků. Za
druhé není dostatek surovin, protože odpadní tuky, odpady apod.
jsou důležitou surovinou i pro přímé energetické využití nebo i pro
bioplynové stanice. Třeba upotřebené potravinářské tuky
z domácností by se musely složitým způsobem sbírat, a stejně
by jich podařilo shromáždit jen jednotky procent z celkové
potřeby této suroviny pro dostatečně vysokou produkci biopaliv
vyšších generací. Bylo by potřeba minimálně 300 až 350 tisíc tun
ročně, přičemž v současnosti se výrobní kapacita pohybuje
pouze v řádu jednotek desetitisíců tun. Tyto odpadní
potravinářské oleje, vesměs palmojádrové či palmové, mají navíc po
transformaci na bionaftu špatné vlastnosti v zimním provozu,
protože mají příliš nízké body tuhnutí. Musely by se proto ještě
nějak technologicky modifikovat nebo aditivovat, což by dále
zvýšilo náklady na výrobu takového biopaliva, nebo by se musely
spotřebovávat pouze v letním období. Nejvhodnější pro výrobu
bionafty je zatím stále ještě řepkový olej, protože má nejlepší
poměr nasycených a nenasycených mastných kyselin, které ovlivňují
stabilitu paliva i vyhovující nízkoteplotní vlastnosti.
Evropská unie ale nyní podporuje především využívání
biopaliv 2. generace, která se mohou započítávat dvakrát do
stanoveného limitu obnovitelných zdrojů v dopravě, který by do
roku 2030 měl činit 14 %, přičemž biopaliv 1. generace může být jen
7 %. Jak lze tedy tento limit splnit?
Zatím se hledají a zjišťují možnosti, jak biopaliva 2. generace
dovézt ze zahraničí, zda vůbec existují nějaké kapacity. V ČR
výrobní kapacity nemáme a všichni dobře víme, že realizovat nějakou
novou chemickou investici je běh na hodně dlouhou trať. Pokud by se
nějaká kapacita na výrobu biopaliv v ČR měla nově vybudovat
nebo transformovat z nějaké stávající, pak je otázkou, zda
bionafta, tj. metylestery, třeba i 2. generace z odpadů, je
tou nejlepší formou motorových paliv i z hlediska její
problematické skladovatelné. Určitě mnohem vhodnější variantou by
byla výroba syntetických paliv, třeba hydrogenací upotřebeného
potravinářského oleje, jejichž fyzikálně-chemické vlastnosti jsou
prakticky téměř shodné s klasickou motorovou naftou. Tento
postup využívá například firma Neste.
Nadějný postup údajně představuje i pyrolýza
plastů…
To je samozřejmě také možné, dlouhé polymerní řetězce se vysokou
teplotou a případně s využitím katalyzátorů dají rozdělit na
kratší struktury, které jsou již kapalné nebo plynné povahy. I zde
by se však muselo přistoupit k dalším technologickým
modifikacím a úpravám, aby se vylepšily opět nízkoteplotní
vlastnosti vyrobeného paliva. Velký problém stále představuje
separace odpadních plastů, protože není možné používat plasty
s obsahem chlóru, třeba PVC. Pro výrobu alternativních paliv
není příliš vhodný ani další z široce rozšířených plastů -
polystyrén, který ve své struktuře obsahuje aromatický benzenový
kruh. V ideálním případě by bylo nejlepší využívat pouze
polyetylén, polypropylén či polyetyléntereftalát (PET). Opět
připomínám, že by se musel změnit systém sběru a třídění plastů.
Výhodou vysokoteplotního zpracování, tedy pyrolýzy, plastů je to,
že vlastně získáme něco podobného surové syntetické ropě,
která by se mohla využívat ve směsi s klasickou ropou nebo
vybranými ropnými frakcemi jako standardní rafinérská surovina.
Ovšem i tato alternativní syntetická ropná surovina by se musela
hydrogenačně upravovat, což by si vyžádalo velkou spotřebu vodíku.
Ten zatím umíme ve velkém ekonomicky vyrábět pouze
z uhlovodíkových surovin, ať již zemního plynu nebo ropných
zbytků, které sebou přinášejí produkci skleníkových plynů a pro
rafinérie to znamená nakoupit drahé emisní povolenky.
Mluví se i o přímém zachytávání CO2 za
spalin, z něhož by se sloučením s vodíkem z vody
vyráběly také syntetická paliva…
K tomu jsem poněkud skeptický. Syntézní plyn lze jistě
z oxidu uhličitého vyrobit procesem tzv. obrácené konverze
vodního plynu a z něho pak Fischer-Tropschovou syntézou získat
kapalné uhlovodíky nebo metanol. Problémem je ovšem proces
zachytávání a zkoncentrování CO2 jako reakční suroviny.
Ve spalinách z komínů je totiž CO2 obsažen nejvýše
z 10 %, zbytek tvoří jiné balastní plyny, hlavně dusík. Oddělování
CO2 kromě klasické mokré vypírky je možné elegantně
realizovat pomocí speciálních membrán, zatím v praxi však není
ověřena jejich životnost. CO2 by se následně musel
důkladně vyčistit. To vše je velice drahé. Poloprovozy na výrobu
syntetického paliva z oxidu uhličitého, tzv. E-Fuel, už
existují, hlavně v Německu, ale zatím se pohybujeme stále
v rovině aplikovaného výzkumu. Intenzivně se technologii
E-Fuel věnuje např. automobilka Audi. Výroba začíná být ekonomicky
výhodná až od 100 tisíc tun výsledného syntetického paliva E-Fuel a
takových rozměrů výroby zatím nikde ve světě zdaleka nebylo ještě
dosaženo, zatím jde jen o výzkumné poloprovozy. Na výzkum nových
technologií a vývojových a poloprovozních kapacit jsou v zahraničí
využívány poměrně velké peníze z evropského programu Horizon
2020 financovaného EU a právě problematika E-Fuel je natolik
aktuální a "sexy", že existuje velká šance získat docela zajímavé
prostředky na výzkum. Podle mého názoru může být výzkum technologií
E-Fuel docela dobrý byznys. Proto i u nás vzniká výzkumná platforma
pro využití CO2 pro výrobu alternativních paliv. Otázkou
je, zda se podaří tyto výzkumné aktivity dotáhnout k praktické
a hlavně ekonomické průmyslové realizaci.
Zajímavým projektem je i projekt výzkumného centra UniCre
(UNIPETROL), který zkoumá možnosti výroby kapalných paliv
z dřevní štěpky a další odpadní biomasy. Držím palce, aby se
v rámci výzkumných aktivit podařilo navrhnout racionální a
efektivní proces zkapalňování biomasy, který je zatím stále ještě
drahý a spojený s celou řadou technických a technologických
problémů. UniCre se bude muset vypořádat s faktem, že štěpka
má nízkou výhřevnost, v ní obsažená energie se proto musí
výrazně zkoncentrovat, dále je třeba se vypořádat i s tím, že
účinnost konverzních procesů nikdy nedosáhne 100 %. Navíc celý svoz
biosuroviny - štěpky do biorafinerie představuje také velice
náročný logistický problém, kdy je nutno řešit intenzivní 24
hodinový provoz velkoobjemových náklaďáků se štěpkou či slámou do
zpracovatelského závodu, silně zatěžující silniční síť.
Z jednoduché bilance vyplývá, že na jednu tunu syntetického
biopaliva je potřeba asi sedm až osm tun biomasy. Určitě
z hlediska lepší logistiky dopravy suroviny do biorafinerie by
bylo vhodné nejprve surovou biomasu vysokoteplotně pyrolyzovat a
dále transportovat pyrolýzní olej, ten má již vyšší energetickou
hustotu. Mohla by se vytvořit síť malých pyrolýzních jednotek,
z nichž by se svážel pyrolýzní olej do veljkého výrobního
závodu obdobně, jako se dnes sváží mléko od malých výrobců do
mlékárenského závodu.
My nyní s kolegy s Univerzity Karlovy, ČVUT, ČAPPO,
VÚZT, ČTP Biopaliva pro dopravu a Českou vodíkovou platformou
v rámci projektu TAČR BETA2 pro MŽP připravujeme Strategii
využívání obnovitelných zdrojů energie (OZE) do roku 2030. A
výsledky progresivního výzkumu technologií biopaliv vyšších
generací ve světě sledujeme.
A máte už nějaké výsledky? Jakým způsobem lze splnit
požadavek EU na 14 % OZE v dopravě? Je to reálné?
Není. Snad leda využíváním elektromobilů, které budou jezdit na
elektřinu z OZE. Ale podíl OZE na celkovém energetickém mixu
je u nás nyní jen 14 %, to je málo proti třeba Německu či Rakousku.
K tomu by muselo dále přispět rozšíření používání bioplynu pro
pohon osobních automobilů, lehkých užitkových vozidel a autobusů.
Bioplynovým stanicím bude za nějaký čas končit podpora na výrobu
elektřiny, volné kapacity by tedy mohly být k dispozici.
Zdroje biopaliv 2. generace v ČR jsou a ještě nějaký čas budou
velice omezené a ani nelze očekávat nějaké významné dovozy ze
zahraničí. Navíc biomasy je v ČR obecně málo, snad jen
s výjimkou štěpky v důsledku kůrovcové kalamity, ale to
jen přechodný stav. Otázkou je, jak rychle se dokáže prosadit vodík
jako palivo pro dopravu, protože i pro jeho výrobu je zapotřebí
levná elektrická energie. Reálně by tak pocházelo maximálně 7 %
obnovitelných zdrojů 1. generace a 7 % částečně z biopaliv 2.
generace, částečně z elektromobilů a také z biometanu,
skutečně ty možnosti v podmínkách ČR je možné spočítat na
prstech jedné ruky.
Znova opakuji, že z mého pohledu je mnohem efektivnější je
tzv. přímé energetické využití biomasy, než její nákladná
transformace na pohonné hmoty. Problém je také v tom, že ani
automobilový průmysl, ani spotřebitelé o biopaliva 1., ani 2.
generace zase tolik nestojí. To samé máte s elektromobily,
které jsou sice v nabídce, ale jsou drahé a nikdo je moc
nechce kupovat. Automobilový průmysl navíc na elektromobilech
nevydělává tolik, jako na klasických automobilech s benzinovým
či naftovým motorem.
Jak je to možné?
S tím jak společnost bohatne, všichni chtějí prostorná SUV
s velkou nádrží a dojezdem mnoha set kilometrů. Tato vozidla
automobilky dnes ani nestačí vyrábět a na nich mají marži až 30 %.
Na druhé straně máte elektromobil, ten má malý dojezd, dlouho se
nabíjí a nikdo neví jak dlouho vydrží drahé baterie a ne úplně
dořešená je i bezpečnost v případě požáru elektromobilu.
Elektromobil je dnes zvažován spíše jen jako druhé auto do města.
Dá se očekávat, že se na trhu uplatní dvě základní velikosti
elektromobilů, malé levnější městská vozidla s omezeným
dojezdem do 100 kilometrů a pak velká drahá auta typu SUV, která
povezou 1,5 tuny tuny baterií, aby měla vůbec nějaký rozumný
dojezd. Automobilky strategicky proto zvažují výrobu jen takového
počtu elektromobilů s nulovými emisemi, aby splnily
nastávající přísné limity na produkci emisí CO2, víc ne.
Auta na zemní plyn za této situace také nikdo ve velkém nechce
vyrábět, protože zemní plyn nesnižuje dostatečně emise
CO2, úspora vůči benzínu nebo motorové naftě je asi jen
10 %, a to je v porovnání s elektromobily dost málo.
Navíc automobilkám se nechce udržovat současně výrobu a servis
příliš velkého počtu druhů pohonných jednotek. Lze pragmaticky
očekávat, že auta na zemní plyn se budou vyrábět jen do té doby,
než naběhne naplno výroba elektromobilů.
Kolik elektromobilů by u nás muselo jezdit, abychom
splnili požadavky EU?
Dnes jich máme něco okolo 2,5 tisíce a necelých 6 milionů
osobních aut celkem, do roku 2030 by jich měla být podle reálných
propočtů 500 až 600 tisíc, tj. desetina veškerého vozového parku.
Lidé by od této chvíle museli kupovat 60 tisíc nových elektromobilů
ročně, což se zatím nejeví úplně nereálné. Zatím se neví, jestli by
se mohly prodávat i ojeté elektromobily, je to spojené s již
zmíněnou životností baterií. Ale ani počet okolo 500 tis. vozidel
zdaleka nebude stačit, bilanci OZE vylepší pouze o málo významných
0,5 %, nesmí se zapomínat, že v mixu elektrické energie v ČR
pouze 14 % má svůj původ v OZE. Pokud se nepodaří výrazně navýšit
právě podíl OZE v mixu elektřiny, tak ani hypotetických 1 nebo
2 miliony nových elektromobilů situaci v ČR zásadně nezlepší.
Ona je velkou neznámou i obnova vozového parku, jestli se
v dohledné době podaří zastavit jeho stárnutí, které
vylepšování bilance OZE vůbec nepomáhá.
Tři čtvrtiny automobilů bude i v roce 2030 tedy
jezdit stále na klasická motorová paliva?
Ano. Případně by to mohly být hybridní pohony kombinující
klasický spalovací motor, ať již vznětový či zážehový,
s elektrickým pohonem. Třeba v případě nákladní dopravy, tam
elektromobily vůbec nepřiházejí v úvahu, leda možná náhrady
motorové nafty zkapalněným zemním plynem nebo přesun kamionové
dopravy na elektrifikovanou železnici. Tam je ale zase problém
přepravní kapacity železnice a omezených možností přepravy on-time,
což většina firem dnes vyžaduje. Takže motorová nafta
v nákladní silniční dopravě bude mít strategický význam zcela
jistě i v budoucnosti.
Napadá mě filozofická otázka: nebylo by z hlediska ochrany
životního prostředí a snižování emisí skleníkových plynů rozumnější
místo biopaliv vyšších generací a elektromobilů vsadit spíše na
vývoj úspornějších spalovacích motorů, které by vypouštěly méně
výfukových plynů?
Ano, bylo by to určitě rozumnější, hlavně z hlediska
ekonomického. Biomasu by bylo lépe bez úpravy místo k drahé a
energeticky náročné výrobě biopaliv vyšších generací využívat
k přímému spalování, tj. energetickému využití pro výrobu
elektřiny a bioplynu. Automobily by měly jezdit na ekonomicky
výhodnější fosilní paliva, byly by ale maximálně úsporné, případně
by to mohly být hybridy na elektřinu a fosilní paliva. Přímé
energetické spalování ropy je dle mého názoru hřích, mnohem lépe by
ji bylo využít v chemickém průmyslu, protože je to velmi cenná
uhlíkatá surovina pro výrobu polymerů, léků a dalších praktických
věcí, kterou jen tak nikde nenajdeme.
A proč k tomuto názoru ještě nedospěla Evropská
unie?
Nevím. Stejně to členské země nebudou velice ambiciózní
legislativu pro využívání obnovitelných zdrojů energie schopny
plnit, budou různé výjimky apod.
Je nějaká šance, že k tomuto názoru dospěje, že třeba změní
onu velice přísnou směrnici RED II o povinném podílu
obnovitelných zdrojů v dopravě?
Směrnice byla nově schválena někdy na podzim, zatím ještě běží
dolaďování a upřesňování, je tedy možné, že k nějakým změnám
by mohlo ještě dojít. Ale máme nový Evropský parlament,
v Bruselu zcela určitě dojde ke změnám na významných postech,
nyní se chvíli nebude dít nic zásadního, takže vlastně uvidíme.
Proč se EU nyní tolik zaměřuje na obnovitelné zdroje a
snižování emisí CO2 jako kdyby ustupovalo do
pozadí?
Ono je to obojí provázané, protože když využiju obnovitelné
zdroje, automaticky tím snižuji i emise skleníkových plynů. Možná
větší problém je v tom, že se mezi sebou nedokáží úplně
dohodnout jednotlivé Direktoriáty Evropské komise, že není soulad
mezi jimi vydávanými směrnicemi, viz příklad započítávaných
nulových emisí skleníkových plynů bez ohledu na původ elektřiny
v případě elektromobilů a výrazně nenulových emisí
v případě elektřiny z národního mixu pro potřeby RED II.
Problém je ale, že směrnice RED II řeší jen OZE a emise
CO2 v dopravě, a to jen v osobní a veřejné
dopravě. Vůbec ale neřeší nákladní dopravu, tam elektromobily vůbec
nepřiházejí v úvahu, leda LNG nebo přesun kamionové dopravy na
železnici. Tam je ale zase problém přepravní kapacity železnice a
přepravy on-time, což většina firem dnes vyžaduje.
Resumé tedy je, že klasická motorová paliva se udrží
ještě řadu let…
Ano, podle všech prognóz budou klasická kapalná paliva
v palivovém mixu pro dopravu převládat ještě dalších 40-40 let
zhruba z 90 %. Ropy je pořád dost, stále se odkrývají nová
naleziště, významně se zlepšují těžební technologie, je dosahováno
vyšší výtěžnosti vrtů, nové zdroje pak představují i ropy
z břidlic a roponosných písků.
Pojďme na jiné téma. Je v chemickém průmyslu také
takový hlad po lidech jako v jiných oborech?
Ano, obrovský. Chemický průmysl má ale svá specifika. Už dlouho
splňuje definici Průmyslu 4.0, protože je velmi automatizovaný,
s pokročilými řídícími systémy využívajícími výpočetní
techniku. Poprávka po málo kvalifikovaných lidech proto příliš
velká není, zato je velmi poptávaná kvalifikovaná obsluha moderních
chemických technologií. Kvalifikovaných pracovníků na trhu práce je
však málo, protože chemický průmysl je zprofanovaný, má špatnou
pověst z hlediska ekologického, chemický průmysl přesídluje
z Evropy do jihovýchodní Asie, v Evropě zůstává jen
strategická chemie, především rafinérie a výroba hnojiv.
Probíhají diskuse se Svazem chemického průmyslu, zda mají vysoké
školy vychovávat univerzální odborníky, které se jednotlivé firmy
pak doučí, nebo jestli mají rovnou vychovávat specialisty pro
jednotlivé obory. Názory jsou tak půl na půl.
Jaký je zájem o studium na VŠCHT? Máte naplněné
kapacity?
Ano, zájem o studium na VŠCHT Praha je dostatečný, kapacity máme
naplněné. Každoročně máme kolem tisíce nových studentů do
bakalářského studia. Problém ale je, že 60 % studentů po prvním
roce studia končí. Úroveň absolventů středních škol dlouhodobě není
příliš dobrá, slabí jsou především v matematice, ale neumí ani
fyziku a chemii, i z toho důvodu, že kvalitní laboratorní
výuka na středních školách je z důvodů legislativních omezení
prakticky nerealizovatelná. Chybí také zapálení učitelé chemie a
fyziky již na základních školách. Na pedagogických fakultách je
zájem o aprobaci chemie a fyzika zcela minimální. Všechny vysoké
školy, a zejména ty technické, musely této skutečnosti přizpůsobit
výuku v prvním ročníku, kdy je velká část výuky věnována
opakování a doplňování středoškolských znalostí a někdy i snížit
náročnost studia.
A o které obory chemie je mezi studenty největší
zájem?
O forenzní analýzu, to pod dojmem populárních kriminalistických
TV seriálů, jako jsou Sběratelé kostí nebo Kriminálka Las Vegas, a
pak o obor farmaceutické technologie.
Mají firmy větší zájem o bakaláře nebo hotové
inženýry?
Jednoznačně o absolventy magisterského studie, přitom jako
obsluha zařízení, operátoři, by se určitě stejně dobře uplatnili i
bakaláři nebo absolventi středních průmyslových škol. Ti ale na
trhu práce už prakticky vůbec nejsou k dispozici, většina
z nich pokračuje ve studiu na vysoké škole. Problém je i to,
že u nás existují snad už jen 4 chemické průmyslovky. Inženýři
chemie míří výše, chtějí být manažery nebo pracovat ve výzkumu.
Navíc drtivá většina bakalářů pokračuje v magisterském studiu,
aby získali inženýrský titul.
Chybí i chemici pro střední a malé podnikání, hlavně ale obsluha
technologií. Naopak analytické laboratoře nouzi o zájemce nemají.
Vývojových laboratoří je u nás málo, velká část chemického průmyslu
je ve vlastnictví zahraničních firem a výzkum a vývoj tudíž probíhá
v mateřských zemích těchto firem. O vysoce kvalifikované
inženýry - absolventy doktorského studia s titulem Ph.D. zájem
není, s výjimkou výzkumu v Akademii věd ČR nebo
akademického uplatnění na vysoké škole nebo najdou dobré uplatnění
v cizině. Ale je potěšující, že z 99 % najdou uplatnění
všichni chemici, absolventi naší vysoké školy.
Autor: Alena Adámková, Zdroj: Alena Adámková,
PETROLmagazín