Može li butanol zamijeniti naftu?

Sa svjetskom godišnjom proizvodnjom od otprilike 1,4 milijarde litara butanol je na pragu renesanse kao energent, ovaj put s komercijalnim potencijalom i podrijetlom iz obnovljivih izvora energije

Piše: Mladen Volarić
Foto: Mladen Volarić

Globalna žeđ za pitkom vodom tek se očekuje, a uvertira crnom scenariju već je utrka energetskog kompleksa s prehrambenom industrijom za iste sirovine. U atmosferi divljanja cijena žitarica i uljarica kao energetska perjanica promovira se kategorija biogoriva, u javnosti poistovjećenih s etanolom, biodizelom i metil-esterima. UN-ov specijalni izvjestitelj iz programa Pravo na hranu Jean Ziegler alarmirao je svjetsku javnost upozorenjem da će proizvodnja biogoriva povećati glad u svijetu. Ziegler je zatražio petogodišnji moratorij na proizvodnju biogoriva jer smatra da se u tom razdoblju može razviti tehnologiju do komercijalno prihvatljive razine proizvodnje biogoriva iz biootpada, a ne iz kukuruza, uljane repice, soje, uljane palme i jatrope, čijom se sjetvom i sadnjom radi goriva smanjuju površine za prehranu ili iskrčuju šume.

Iako je Agenda 2000 EU definirala posebni razvoj prehrambenog od industrijskog lanca uzgoja poljoprivrednih kultura, to je zanemareno u ime brzog profita, što je i omogućilo ekspresnu prenamjenu poljoprivrede u sirovinsku bazu industrije goriva.  Denis Ivanov, vodeći hrvatski tehnolog za biogoriva, bivši voditelj laboratorija Državnog inspektorata, a sada direktor konzultantske tvrtke Puncta Global, slaže se sa Zieglerom u dijelu koji se odnosi na rizik prekomjerne prenamjene poljoprivrednih površina s uzgoja za prehranu u uzgoj za sirovine biogoriva.

Treća generacija goriva

Iako je i dalje angažiran u gradnji domaćih kapaciteta za proizvodnju biodizela, Ivanov tvrdi da je pravo gorivo budućnosti butanol. Riječ je o butil-alkoholu kemijske formule C4H9OH, koji se pojavljuje u nekoliko oblika izomera, od kojih su se za energetsku uporabu najboljima pokazali 1-butanol i izobutanol. Ledište mu je na - 89°C, točka paljenja od 28 do 37°C, vrelište od 108 do 118°C. Čak i da nema superiorna svojstva u odnosu na etanol, koji se forsira kao primjesa benzinu, butanolov je ključni potencijal u tome da se za njegovu proizvodnju može upotrebljavati otpadna biomasa. Popusti li moćni naftni lobi, butanol bi doista mogao postati predvodnik ‘treće generacije’ goriva i preporoditi svjetsku energetsku bilancu.

Ključni su u butanolu šećeri, a njih se dobiva iz celuloze kao osnovne građe svega bilja. To je energija koja dolazi iz ukupne količine biomase, ne računajući za prehranu iskoristivi dio bilja. U to se ubraja sva drvna biomasa i mnogo vrsta otpada koji danas propada neiskorišten i uz to svojim nekontroliranim raspadom i sâm stvara emisiju stakleničkih plinova. Činjenica je sljedeća: da bi se podmirila svjetska potreba za energijom, bilo bi dovoljno energetski iskoristiti samo pet posto ukupnoga svjetskog biootpada, rekao je Ivanov.

Prednosti butanola

Šećeri i nafta kao sirovine stalno se prepleću tijekom povijesti proizvodnje butanola. Izvorno se butanol počeo još 1912. dobivati iz šećera. To važno kemijsko otapalo, sa sadašnjom svjetskom godišnjom proizvodnjom od približno 1,4 milijarde litara, na pragu je renesanse kao energent, ovaj put s komercijalnim potencijalom i podrijetlom iz obnovljivih izvora energije, i k tome CO2 neutralnim. Proizvodnju butanola iz šećera iz kukuruznog zrna i trske uz pomoć bakterija soje Clostridium acetobutylicum, zvanih još i ABE jer su se uz butanol dobivali aceton i etanol, sredinom prošlog stoljeća zamijenila je jednostavnija tehnologija butanola dobivenog iz petroleja. Kubanskom krizom prekinuta je opskrba ultrajeftinom šećernom trskom, što je butanolu nametnulo naftno podrijetlo, sve do posljednjeg divljanja cijena nafte i pronalaženja neslućenih vrlina u butanolu, ali dobivenom iz celuloze iz biljnog otpada. 

Uz oktanski broj blizak benzinu butanol ima tek nešto manju specifičnu energetsku vrijednost od benzina i može ga zamijeniti, i to bez preinaka na motoru, što s etanolom nije slučaj. Prednosti butanola u odnosu na etanol brojne su. Energetska vrijednost etanola je otprilike 23,5 MJ za litru, butanola 30,8 MJ/l, a benzina 32,7 MJ/l. S aspekta sigurnosti vrlo je važno da je butanol šest puta manje hlapljiv od etanola i čak 13 puta od benzina. Uz to, za razliku od etanola, butanol ne navlači vlagu i nije agresivan medij, pa je pogodan za sve vrste skladištenja i transporta cisternama i cjevovodima. Kinematički viskozitet butanola nekoliko je puta je viši nego kod etanola, što pogoduje radu motora.

Ekonomičnost proizvodnje

Butanol prestaju ignorirati i divovi poput DuPonta i BP-a, koji počinju graditi tvornice butanola u Wissingtonu u Velikoj Britaniji. No to je ujedno primjer da ‘vuk dlaku mijenja, ali ćud nikada’. Naime, Philip New, direktor BP Biofuelsa, tvrtke u sastavu British Petroleuma, otkrio je u razgovoru za Technology Review glasovitog Massachusetts Institutea of Technology, svu dvoličnost tog projekta. - Ni etanol nije bio stvoren da bude gorivo. Nitko nije sjeo i rekao: 'Hajdemo stvoriti biomolekulu koja će se koristiti za pogon motora.’ Ono što se zatim dogodilo dovelo je do toga da smo samo mogli reći: ‘Etanol može raditi u motorima’. Dobar je, ali s mnogo nedostataka. Butanol je inovacija (!?) koja nema većinu nedostataka  etanola, rekao je New otkrivši da će tvornica butanola kao sirovinu koristiti šećernu repu, dakle hranu, a ne celulozu iz biootpada! Treći je partner DuPontu i BP-u u toj izdaji principa biobutanola Associated British Foods kao dobavljač sirovine.

Najnovija ovogodišnja tehnološka otkrića u pogledu ekonomičnosti i isplativosti proizvodnje butanola dolaze iz SAD-a i plod su primjene genetskog inženjeringa. Genski modificiranom soju bakterija Escherichije coli istraživački tim sa Sveučilišta u Kaliforniji u Los Angelesu predvođen kemičarom Jamesom Liaom usadio je dva gena kojima su potaknuli bakterije na intenzivnu proizvodnju butanola. Jedan gen uzet je iz bakterije uobičajene u proizvodnji sira, a drugi dodani gen potječe iz kvasca. Liao tvrdi da su time metaboličke sposobnosti bakterije E. coli drastično poboljšane, što udvostručuje njihovu produktivnost, a time i isplativost proizvodnje.

Tvrtka GEVO iz Pasadene odmah je otkupila ekskluzivno pravo komercijalizacije Liaove tehnologije. U GEVO-u naglašavaju da je Liao uspio postići i proizvodnju isobutanola kojem je MON (motorni oktanski broj) povišen, i koji u smjesi s 1-butanolom je ‘supergorivo bliske budućnosti’. Kao što je rekao Mathew Peters, šef istraživačkog odjela u GEVO-u, pri tome moraju riješiti pitanje kako neke mikroorganizme učiniti otpornijima na isobutanol, koji je, prema njima, po svojoj alkoholnoj prirodi otrovan. Stručnjaci trebaju riješiti problem kako od bakterija napraviti, uvjetno rečeno, ‘alkoholičare’ s visokim pragom tolerancije, ali  koji ne troše, nego proizvode alkohol butanol.

Očekuje se ulagački bum

Tehnologije za dobivanje takvih goriva sve donedavno bile su relativno skupe i, uvjetno rečeno, neisplative. 
- Da nam sad cijena barela nafte skoči na 200 ili 300 dolara, biogoriva i cijena njihove proizvodnje postat će odjednom više nego prihvatljivi. Zato se može očekivati ulagački bum u razvoj treće generacije biogoriva na temelju novih patenata - smatra Ivanov.  U međuvremenu sustav vrijednosti pada pred silnim poskupljenjem hrane uz istodobni pad cijene tehničke robe. Zar je onda čudno da u istom trgovačkom centru možemo kupiti električnu bušilicu za 90 kuna, koliko stoji i 1,5 kg pilećih prsa?  - Silno povećana potražnja poljoprivrednih kultura proizlazi iz žeđi za gorivom, pa i dalje ključeve budućnosti drži vrlo jaki naftni lobi koji ometa razvoj drugih tehnologija i stvaranje tržišta biogoriva, ali upravo rast cijene nafte nedvojbeno vodi neupitnom razvoju butanola kao goriva i etanola kao sirovine za biorazgradivu plastiku - zaključuje Ivanov.