A jövő üzemanyagai

A szénhidrogének elégetésével a környezetet szennyező benzin és gázolaj ideje – bármennyire is szeretnénk – nem jár le a közeljövőben. Egyrészt az olajár sosem látott mélységekbe van, a lobbi érdekek erősebbek, mint valaha, másrészt az alternatív energiahordozók előállítása még mindig nagyon drága. Nem javít a zöldülésen az sem, hogy a most rendelkezésre álló alternatív energiaforrások nem kínálnak drasztikusan kedvezőbb kibocsátási értékeket, hisz a villanyautók többségét szénerőművekből nyert villanyárammal tankolják. Becslések szerint 2020-ban is szénhidrogének adják az üzemanyagok 90 százalékát, ám nem csupán nyersolajból állítják elő majd ezeket.

A bio-üzemanyagok használata kevesebb üvegházhatású gázt kibocsátásával jár, mint a hagyományos üzemanyagoké. A szintetikus folyékony szénhidrogének jelentik a jövő belsőégésű autóinak az egyik üzemanyagát. A GTL (folyékony gáz), a BTL (lignocellulóz alapú vagy fás forrásokból készülő biomassza új technológiákkal való átalakítása folyadékká) és a CTL (folyékony szén) felhasználásával nem csökken az autók károsanyag-kibocsátása, ám a szintetikus nafták előállítása során sokkal kevésbé szennyezik a környezetet. A sűrített gáz (CNG) ma is elterjedt alternatíva, de a jövőben egy újabb formájával, a hythane-vel is megismerkedünk. A természetes gázok és hidrogén elegyéből előállított üzemagyag a nitrogén-oxidok semlegesítésében jár élen. Az Egyesült Államokban található bellevue-i központú Turbine Truck Engines Inc. (TTE) vállalat a Sahoma Controlware LLC együttműködve egy olyan gázból folyadékot készítő (gas-to-liquid – GTL) technológia fejlesztésén dolgozik, amely során metán és oxigén gázt alakítanak át folyékony metanollá. A technológia piaci bevezetését először az olaj/gáz- és energiaszektorokban tervezik megvalósítani.

A bio-üzemanyagok alapjában véve szénsemlegesek: használatukkor nem keletkezik extra szén-dioxid, csak az szabadul fel, amit az alapanyagként használt növények a növekedésük során elnyeltek. Vannak azonban más tanulmányok is, melyek megkérdőjelezik ezt: szerintük a bio-üzemanyagok használata növelhetik az üvegházhatású gázok kibocsátását, mivel az erdőket, lápokat és a természetvédelmi területeket gabona és szójaföldek fogják felváltani.

Vegyészek és kutatók világszerte azon dolgoznak, hogy a bioetanol, azaz biobenzin valóban bio legyen és ne okozzon éhínséget a harmadik világ országaiban. Ehhez az kell, hogy alapanyagként ne mezőgazdasági terményt, hanem energiafüvet, algát vagy az élelmiszeriparban használhatatlan növényi rostokat termeljenek ott, ahol nem befolyásolják más növényi kultúrák területeit. A számos növény közül kiemelkednek az algák. A Föld leghatékonyabb organizmusainak tartják őket – magas növekedési ütemük (egyes fajták egy nap alatt meg tudják kétszerezni biomassza tartalmukat) és magas olajtartalmuk miatt. Az algákból történő olaj-előállításra irányuló kutatások főként a mikroalgákra vagy a fitoplanktonokra koncentrálnak. Ezek olyan fotoszintézisre képes organizmusok, mely kevesebb, mint 0,4 milliméter átmérőjűek.

Valódi környezetbarát alternatívát a biogáz jelent, amelyet szerves anyagok rohasztásával nyernek. Forrása szennyvíz, ipari, mezőgazdasági hulladék, azaz szemét. Az ebből kinyert üzemanyag benzines, de átalakított dízel autókba is megoldást jelenthet.

e-dízel

Az Audi megkezdte a szintetikus dízel üzemanyag termelését. A drezdai Sunfire energia-technológiai vállalattal közösen zöld energia felhasználásával készítenek folyékony üzemanyagot (power-to-liquid). Csupán víz és szén-dioxid a szükséges alapanyag. A szén-dioxidot jelenleg egy biogáz üzem szolgáltatja, továbbá a szén-dioxid egy részét kezdetben a környező levegőből nyerik, az Audi zürichi bázisú partnerének, a Climeworks vállalatnak a technológiájával (direct air capturing).

Az e-dízel előállításának lépései: először is a vizet felmelegítik, gőz halmazállapotúvá alakítják, majd hidrogénre és oxigénre bontják magas hőmérsékletű elektrolízissel. Ez a folyamat, amelynek során a hőmérséklet meghaladja a 800 Celsius fokot, hatékonyabb, mint a hagyományos módszerek, például a hővisszanyerés. A magas hőmérsékletű elektrolízis másik különlegessége, hogy dinamikusan használható, rögzíti az elektrolizáló cellát, amikor a zöld áramtermelés csúcsra jár. Ezt a hidrogént használják fel például az általunk is vezetett Audi A7 Sportback h-tron üzemanyagcellás autó tankolására.

Két további lépés során a hidrogén reakcióba lép a szén-dioxiddal a szintézis reaktorokban, ismét nyomás alatt és magas hőmérsékleten. A reakció végterméke, a hosszú szénláncú, folyékony szénhidrogén vegyület (blue crude). A teljes folyamat hatékonysága – a megújuló energiaforrásoktól a folyékony szénhidrogénig – rendkívül magas, mintegy 70 százalék. Hasonlóan a fosszilis nyersolajhoz a blue crude is finomítható, végterméke pedig az Audi e-dízel. A szintetikus üzemanyag kén- és aromás-szénhidrogén-mentes, magas cetánszáma pedig jelzi, hogy könnyen gyullad. Az Audi laboratóriumi vizsgálatai kimutatták, hogy keverhető a fosszilis gázolajjal vagy a jövőben önmagában is felhasználható. Az Audi persze itt nem állt meg, ugyanebből a folyamatból e-gázt is előállít, a szintetikus metánt például a gázos g-tronic modellek tankolására használják. Egy másik kémiai folyamat segítségével e-benzint is előállítanak izobuténból hidrogén segítségével kinyert iso-oktán révén. Az e-etanolhoz az audisok és kutató partnercégeik szén-dioxidot, mikroorganizmusokat, sót, brakkvizet és napfényt használnak. Az így előállított üzemanyagokkal a győri gyár kísérleti motorfejlesztő központjában is kísérleteznek, a jövő megoldásait Győrben tesztelik.

A jövő a hidrogéné

Az elektromos autók (akkumulátoros tölthető, kinetikus energia-visszanyerő, vagy tölthető hibrid) esetében környezetkímélő módon előállított energia jelenti a zöld üzemanyagforrást, itt a nap- és szélenergia mellett a biztonsági kockázattal olcsón megtermelt atomenergia jöhet hosszú távon szóba. A jövő üzemanyag a hidrogén, ma azonban túl drágán állítják elő, ahhoz hogy belátható időn belül a tüzelőanyag-cellás autók elterjedjenek. Pedig a képlet egyszerű: a sűrített hidrogént oxigénnel keverve elektromos áramot termel az üzemanyagcella, az autót elektromos motor hajtja, a kipufogóból pedig tiszta vízgőz távozik a szabadba. A hidrogénes autó biztonságos, kényelmes, praktikus, hatótávja nagy, töltése néhány percet vesz igénybe. Ha végre elszaporodik a hozzá kapcsolódó infrastruktúra, elérhető ára lesz és a karbantartása sem lesz bonyolult.