náhled|Autobus poháněný bioplynem Biopalivo je palivo, které se vyrábí v krátkém časovém úseku z biomasy, na rozdíl od velmi pomalých přírodních procesů při vzniku fosilních paliv, jako je ropa. Biopaliva mohou být vyráběna z rostlin nebo ze zemědělského, domácího či průmyslového bioodpadu. Biopaliva se většinou používají pro dopravu, ale mohou být také použita k vytápění a výrobě elektřiny. Biopaliva (a bioenergie obecně) jsou považována za obnovitelný zdroj energie. Používání biopaliv bylo předmětem kritiky v souvislosti s debatou „potraviny vs. palivo“, různorodými hodnoceními jejich udržitelnosti a pokračujícím odlesňováním a úbytkem biodiverzity v důsledku výroby biopaliv.
Obecně biopaliva při spalování v motoru vypouštějí méně skleníkových plynů a jsou obecně považována za uhlíkově neutrální, protože uhlík vypouštěný byl zachycen z atmosféry plodinami používanými při výrobě. Nicméně hodnocení životního cyklu biopaliv ukázala vysoké emise spojené s možnou změnou využití půdy potřebnou k výrobě dalších surovin pro biopaliva. Výsledky hodnocení životního cyklu (LCA) pro biopaliva jsou silně situační a závisí na mnoha faktorech, včetně typu suroviny, výrobních tras, variací dat a metodologických rozhodnutí. Odhady dopadu biopaliv na klima se výrazně liší v závislosti na metodologii a přesné situaci, kterou zkoumaly. Potenciál biopaliv pro zmírnění změny klimatu se proto výrazně liší: v některých scénářích jsou emisní úrovně srovnatelné s fosilními palivy, v jiných však emise z biopaliv vedou k záporným emisím.
Očekává se, že celosvětová poptávka po biopalivech vzroste v období 2022–2027 o 56 %. Do roku 2027 se očekává, že celosvětová výroba biopaliv bude dodávat 5,4 % světových paliv pro dopravu, včetně 1 % leteckého paliva. Očekává se, že poptávka po leteckém biopalivu poroste. Objevuje se kritika, že některé politiky upřednostňují pozemní dopravu před letectvím.
Slovo biopalivo bývá často vyhrazeno pro kapalná nebo plynná paliva používaná v dopravě. Biopaliva typu „drop-in“ jsou funkčně rovnocenná ropným palivům a jsou plně kompatibilní se stávající ropnou infrastrukturou, nevyžadují žádné úpravy motoru vozidla.
Biopaliva mohou být vyráběna z rostlin (tj. energetických plodin) nebo ze zemědělských, obchodních, domácích a/nebo průmyslových odpadů (pokud má odpad biologický původ). Biopaliva obecně zahrnují současnou fixaci uhlíku, k níž dochází například u rostlin nebo řas či sinic procesem fotosyntézy. Potenciál biopaliv ke zmírnění emisí skleníkových plynů se značně liší, od úrovní emisí srovnatelných s fosilními palivy v některých scénářích až po negativní emise v jiných. Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) definuje bioenergii jako obnovitelnou formu energie.
Dva nejběžnější typy biopaliv jsou bioetanol a bionafta.
Bioetanol je alkohol vyráběný kvašením, většinou ze sacharidů produkovaných v cukrových nebo škrobnatých plodinách, jako je kukuřice, cukrová třtina nebo sladký čirok. Jako surovina pro výrobu etanolu se vyvíjí také celulózová biomasa získávaná z nepotravinářských zdrojů, jako jsou stromy a trávy. Etanol lze používat jako palivo pro vozidla v čisté formě (E100), ale obvykle se používá jako přísada do benzinu pro zvýšení oktanového čísla a zlepšení emisí vozidel. Bioetanol se široce používá ve Spojených státech a v Brazílii.
Bionafta se vyrábí z olejů nebo tuků pomocí transesterifikace a je nejrozšířenějším biopalivem v Evropě. Může být použita jako palivo pro vozidla v čisté formě (B100), ale obvykle se používá jako přísada do nafty ke snížení úrovně pevných částic, oxidu uhelnatého a uhlovodíků z vozidel poháněných naftou.
V roce 2019 dosáhla celosvětová produkce biopaliv 161 miliard litrů, což je o 6 % více než v roce 2018, a biopaliva měla 3% podíl na celosvětové spotřebě paliv pro silniční dopravu. Mezinárodní energetická agentura (IEA) chce, aby biopaliva do roku 2050 pokryla více než čtvrtinu světové poptávky po pohonných hmotách v dopravě, a snížila tak závislost na ropě, nicméně výroba a spotřeba biopaliv není na dobré cestě k naplnění scénáře udržitelného rozvoje podle IEA. Od roku 2020 do roku 2030 se musí celosvětová produkce biopaliv každoročně zvyšovat o 10 %, aby bylo dosaženo cíle IEA. V příštích pěti letech se očekává pouze 3% roční růst.
Generace biopaliv
Biopaliva první generace Biopaliva první generace jsou paliva vyráběná z potravinářských plodin pěstovaných na orné půdě. Cukr, škrob nebo olej obsažený v plodině se přeměňuje na bionaftu nebo etanol pomocí transesterifikace nebo kvasinkového kvašení.
Biopaliva druhé generace
Biopaliva druhé generace jsou paliva vyráběná z lignocelulózové nebo dřevní biomasy nebo zemědělských zbytků/odpadů. Suroviny používané k výrobě paliv buď rostou na orné půdě, ale jsou vedlejšími produkty hlavní plodiny, nebo se pěstují na marginálních půdách. Mezi suroviny druhé generace patří sláma, bagasa, víceleté trávy, jatrofa, odpadní rostlinný olej, tuhý komunální odpad atd.
Biopaliva třetí generace Řasy lze pěstovat v rybnících nebo nádržích na pevnině i na moři, paliva z řas mají vysoké výnosy, lze je pěstovat s minimálním dopadem na sladkovodní zdroje, lze je vyrábět s využitím slané vody a odpadních vod, mají vysoký bod vznícení a v případě úniku jsou biologicky odbouratelná a relativně neškodná pro životní prostředí. Výroba vyžaduje velké množství energie a hnojiv, vyrobené palivo degraduje rychleji než jiná biopaliva a při nízkých teplotách špatně teče. Do roku 2017 byla z ekonomických důvodů většina snah o výrobu paliva z řas opuštěna nebo změněna na jiné využití.
Biopaliva čtvrté generace Do této třídy biopaliv patří elektropaliva a solární paliva. Elektropaliva se vyrábějí ukládáním elektrické energie do chemických vazeb kapalin a plynů. Primárním cílem je butanol, bionafta a vodík, ale patří sem i další alkoholy a plyny obsahující uhlík, jako je metan a butan. Solární palivo je syntetické chemické palivo vyrobené ze sluneční energie. Světlo se přeměňuje na chemickou energii, obvykle redukcí protonů na vodík nebo oxidu uhličitého na organické sloučeniny.
Dělení biopaliv podle skupenství Rozdělení dle skupenství: tuhá biopaliva kapalná biopaliva plynná biopaliva
Argumenty pro využívání biopaliv
Snížení emisí skleníkových plynů Biopaliva jsou obnovitelným zdrojem energie, který může výrazně snížit emise CO₂ oproti fosilním palivům. Biopaliva 1. generace: úspora emisí o 20–60 %. Biopaliva 2. generace: úspora emisí o 70–90 %. EU je podporuje jako nástroj pro dosažení klimatických cílů a snížení emisí v dopravě.
Energetická bezpečnost Biopaliva pomáhají snížit závislost na fosilních palivech, zejména na dovozu ropy. V roce 2021 pocházelo 93 % energie v dopravě v EU z fosilních paliv – biopaliva jsou klíčovým krokem k diverzifikaci zdrojů.
Obnovitelný zdroj energie
Biopaliva jsou součástí přirozeného cyklu uhlíku – rostliny při růstu vážou CO₂, který se při spalování uvolňuje, čímž se uzavírá uhlíkový cyklus. Mohou být vyráběna z odpadů, zbytků a nepotravinářských surovin, což zvyšuje jejich udržitelnost.
Ekonomické přínosy
Diversifikace zemědělských příjmů: Pěstování energetických plodin nabízí zemědělcům nové odbytiště a stabilizaci příjmů. Podpora inovací: Rozvoj pokročilých biopaliv podporuje technologický pokrok a investice do výzkumu.
Kompatibilita s existující infrastrukturou
Biopaliva typu „drop-in“ jsou plně kompatibilní se stávajícími motory a distribučními systémy, což snižuje náklady na přechod.
Podpora udržitelného rozvoje
Biopaliva přispívají k plnění cílů OSN v oblasti udržitelného rozvoje (SDG), zejména v oblasti čisté energie a snížení emisí.
Argumenty proti využívání biopaliv IPCC je proti rozsáhlým plantážím na biopaliva.https://www.sciencemag.org/news/2019/08/bioenergy-plantations-could-fight-climate-change-threaten-food-crops-un-panel-warns - Bioenergy plantations could fight climate change—but threaten food crops, U.N. panel warns EU je proti nadměrnému spalování dřeva.https://energozrouti.cz/z/spalovani-dreva-horsi-nez-uhli-a-plyn-evropska-unie-ho-chce-omezit - Spalování dřeva je podle vědců horší než uhlí a plyn, Evropská unie ho chce omezit
Ovzduší – emise, ozónová vrstva Bionafta zplodinami více poškozuje zdraví než obyčejná nafta při spalování v moterech aut, protože produkuje více oxidu uhličitého a uhelnatého.http://www.osel.cz/index.php?clanek=7858 - Další nedobrá zpráva pro bionaftu Hoření biopaliv při nižších teplotách (v prvních fázích hoření) produkuje porovnatelné množství zdraví nebezpečných škodlivin jako u spalování fosilních paliv.Cílek, V., Kašík, M.: Nejistý plamen, Dokořán, 2007, Pěstování „energetických plodin“ jako kukuřice nebo řepka zahrnuje rozsáhlé uvolňování oxidu dusného, který je cca 300× horší skleníkový plyn než CO2. Podle Crutzenovy studie pěstování biopaliv vede k o 50–70 % vyšší produkci skleníkových plynů než z fosilních paliv. Také studie v časopisu Nature popisují zvýšení emisí skleníkových plynů.Biologická paliva – další problémy s uhlíkem , WM magazín Při výrobě bioethanolu kvašením vzniká jako vedlejší produkt CO2 v nezanedbatelném množství – jedna molekula CO2 na jednu molekulu bioethanolu:článek o biopalivech z zlomropy.blogspot.com (anglicky)Kalkulace pro ethanol – výroba ethanolu v číslech, (včetně zdrojů) C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2.
Vliv na vodu Na výrobu jednoho litru biopaliva připadá vodní stopa 2500 litrů vody.http://aktualne.centrum.cz/priroda/clanek.phtml?id=631999 Pěstování biopaliv také vyžaduje používání pesticidů, a ty pak pronikají do potravních řetězců a vodních zdrojů. V Česku pesticidy již zamořily většinu spodní vody a velkým viníkem je pěstování energetických rostlin. V naprosté většině se jedná o metabolity herbicidů (metazachloru, metolachloru, alachloru, acetochloru a chloridazonu) používaných k ošetřování řepky olejné, kukuřice a cukrové řepy, tj. na plodin pěstovaných hlavně jako suroviny k výrobě biopaliv.N.Havlová, Upřesnění ČHMÚ k tématu pesticidy v podzemních vodách, 13.9.2017 Pěstovaná kukuřice je velmi náročná na dusíkatá hnojiva, která se vyrábějí z ropy a která ve větší míře z půdy vysávají živiny a z dlouhodobého hlediska ji vyčerpávají, s tendencí zvýšené tvorby eroze.
Vliv na biodiverzitu V současné době probíhají jednání USA a západních evropských zemí o dodávkách etanolu z Brazílie, kde je kvůli jeho produkci vypalována stále větší plocha amazonských pralesů. Pralesy jihovýchodní Asie jsou likvidovány ze stejných důvodů a s nimi klesá biodiverzita a vymírají tisíce rostlinných a živočišných druhů. Následkem je znekvalitnění půdy a pokles zemědělské produkce.http://www.virtually.cz/?art=15666 Pěstování řepky má za následek vysoký úhyn lesní zvěře. Srny po požití řepky slepnou a do 24 hodin jim selhává nervový a jaterní systém a zvíře umírá.
Náročnost na přírodní zdroje a půdu Pokud by ve Spojených státech měly všechny automobily jezdit na ethanol z kukuřice, potřebovala by tato země 97 % svého území na její pěstování. Vyprodukování ethanolu, který by nahradil 5,75 % tekutých paliv používaných v dopravě v zemích Evropské unie by podle některých studií vyžadovalo využití až 25 % orné půdy v unii. V souvislosti s poklesem zásob obilí se tak lidstvo ocitá před otázkou, má-li dát nasytit sobě nebo svým automobilům. Při použití pouhých 10 % světové sklizně cukru k výrobě ethanolu, se ceny této komodity zdvojnásobily. Kukuřici to již potkalo a to v průběhu dvou posledních let.