Rola biopaliw transportowych w realizacji założeń zrównoważonego transportu

Transkrypt

1 Urszula Motowidlak 1 Uniwersytet Łódzki Rola biopaliw transportowych w realizacji założeń zrównoważonego transportu Wprowadzenie Wzrost konsumpcji energii w transporcie wynikający z rozwoju gospodarczego, wobec zmniejszających się zasobów paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne wymuszają poszukiwanie nowych rozwiązań w zakresie dywersyfikacji źródeł zaopatrzenia w paliwa transportowe. Jednym z kierunków zmniejszenia zależności transportu od surowców ropopochodnych przy jednoczesnym pozytywnym wpływie na stan środowiska, a w szczególności na jakość powietrza atmosferycznego przez redukcję emisji CO 2 i innych zanieczyszczeń jest wspieranie rozwoju wykorzystania biokomponentów i biopaliw ciekłych [12]. Z uwagi na liczne korzyści płynące ze stosowania biokomponentów jako substytutu paliw ropopochodnych, zaczynają one odgrywać coraz większą rolę w realizacji założeń zrównoważonego rozwoju w transporcie oraz w poprawie bezpieczeństwa energetycznego. Od momentu opublikowania pierwszego Raportu opracowanego dla Klubu Rzymskiego, w którym zaapelowano o podjęcie międzynarodowych działań na rzecz poprawy stanu środowiska naturalnego i racjonalnego gospodarowania zasobami, wzrasta zainteresowanie biopaliwami transportowymi [7]. Technologie odnawialnych źródeł energii, do których należą m.in. biopaliwa transportowe stanowią istotny element pakietu środków koniecznych do redukcji emisji gazów cieplarnianych i spełnienia postanowień Protokołu z Kioto do Ramowej Konwencji Organizacji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, a także do wywiązania się z innych wspólnotowych i międzynarodowych zobowiązań w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych wykraczających poza rok W szczególności zwiększające się udoskonalenia technologiczne, zachęty do korzystania z transportu publicznego, stosowanie technologii energooszczędnych oraz stosowanie energii ze źródeł odnawialnych w transporcie należą do jednych z najskuteczniejszych narzędzi, dzięki którym Unia Europejska może zmniejszyć swoje uzależnienie od importu ropy w sektorze transportu, w którym problem bezpieczeństwa dostaw energii jest najdotkliwszy i ma wpływ na rynek paliw w tym sektorze [2]. Zarówno na świecie, jak i w Europie warunki ekonomiczne sprzyjają inwestycjom w produkcję biopaliw, zwłaszcza w epoce wysokich cen paliw kopalnych. Z drugiej strony jednak, patrząc poprzez pryzmat rosnących cen żywności i narastającego jej niedoboru w krajach trzeciego świata, pojawiają się poważne znaki zapytania w kwestii wykorzystywania produktów rolniczych na cele nieżywnościowe. Ponadto, coraz częściej pojawiają się wątpliwości dotyczące kosztów ekologicznych produkcji biopaliw. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie znaczenia zastosowania biopaliw transportowych w realizacji zadań przewozowych ze zwróceniem uwagi na społeczne i środowiskowe skutki ich produkcji oraz wykorzystania. Społeczne i środowiskowe konsekwencje produkcji i stosowania biopaliw Biopaliwa transportowe są zaliczane do odnawialnych źródeł energii. Zgodnie z definicją zawartą w dyrektywie 2009/28/WE oznaczają one ciekłe lub gazowe paliwa dla transportu, produkowane z biomasy. Międzynarodowe zainteresowanie rozwojem technologii produkcji biopaliw nasiliło się podczas kryzysów energetycznych w latach 70. XX wieku, ale nie 1 Dr, Zakład Logistyki, Wydział Ekonomiczno-Socjologiczny, Uniwersytet Łódzki. 66 Logistyka 2/2013

2 utrzymało się z uwagi na spadek cen ropy naftowej do akceptowalnego komercyjnie poziomu [6]. Dopiero w latach 90. ubiegłego wieku uznano, że generacja paliw kopalnych wyczerpała swoją efektywność i nastał czas na nową generację paliw transportowych, opartych na surowcach pochodzenia roślinnego [8]. Wykorzystanie biopaliw ma m.in. przyczynić się do zmniejszenia zużycia (a tym samym importu) ropy naftowej oraz zmniejszyć skutki oddziaływania transportu na środowisko. W przyszłości przewiduje się, że biopaliwa transportowe mogłyby przyczynić się do zrównoważenia proporcji (tzw. energy mix'u) pomiędzy rodzajami wykorzystywanych nośników energii, które teraz są zdominowane przez produkty naftowe [4]. Obecnie, najbardziej rozpowszechnionymi na świecie biopaliwami są bioetanol (rynek amerykański i brazylijski) i biodiesel (głównie Europa). Światowa produkcja biopaliw płynnych w ostatnim dziesięcioleciu zwiększyła się z 18,2 mld l w 2000 r. do 105,0 mld l w 2010 r. Pomimo odnotowanych wyraźnych tendencji wzrostowych światowy udział biopaliw w globalnym zużyciu paliw płynnych w transporcie jest niewielki i wynosi 3-5%. Wyjątek stanowi jedynie Brazylia, w której udział bioetanolu produkowanego z trzciny cukrowej w rynku paliw płynnych stanowi 40% [10]. Zasadniczymi surowcami do wytwarzania biopaliw płynnych pierwszej generacji są głównie zboża, trzcina cukrowa i oleje roślinne. W przyszłości biopaliwa pierwszej generacji będą zastępowane biopaliwami drugiej i kolejnych generacji, których produkcja oparta będzie na surowcach niespożywczych. Obecnie jednak z uwagi na wysokie koszty produkcji i nie w pełni dopracowane technologie wytwarzania biopaliw przyszłości przewiduje się, że do 2020 roku będą dominowały bioetanol i biodiesel pierwszej generacji. Bioetanol paliwo alkoholowe pozyskane z organicznych źródeł odnawialnych w silnikach o zapłonie iskrowym (benzynowych) może być stosowany jako samodzielne paliwo lub jako dodatek do benzyn. Substytut benzyny, czyli 95% etanol zawierający znikome ilości wody może być użyty jako samodzielne paliwo w specjalnie przystosowanych do jego spalania silnikach. W Brazylii uwodniony etanol dostępny jest w 26 tys. stacji zaś ogólna liczba samochodów dostosowanych do jego użytkowania przekracza 3 mln. Częściej jednak, bioetanol (w postaci bezwodnego 99% etanolu) jest stosowany jako dodatek do benzyny w proporcjach od 5 (E5) do 85% (E85). W celu realizacji założeń dotyczących redukcji CO 2 w transporcie stopniowo zwiększany jest udział biokomponentów w benzynach. Jako dodatek do paliw bioetanol konkuruje z pochodnymi petrochemicznymi ETBE i MTBE (etylowe i metylowe etery tetra butylowe). Z uwagi jednak na zagrożenia dla środowiska, toksyczność i możliwe działanie kancerogenne, kraje rezygnują z produkcji MTBE preferując lepsze właściwości przeciwstukowe i smarowne ETBE. Etanol jako paliwo samochodowe ma szereg zalet, m.in. wygoda w posługiwaniu się, czystsze spalanie dzięki redukcji o 20-30% emisji CO 2 do atmosfery w gazach spalinowych, większe bezpieczeństwo energetyczne poprzez zmniejszenie popytu na paliwa kopalne, alternatywne źródło dochodów dla rolników. Rozwój produkcji bioetanolu I generacji wiąże się jednak z występowaniem pewnych zagrożeń. Wytwarzanie paliw z surowców rolnych jest kosztowne i ma duży wpływ na ceny surowców rolnych. Zgodnie z raportem przygotowanym przez ekspertów Instytutu Ekonomiki Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej produkcja bioetanolu najbardziej wpływa na wzrost ceny kukurydzy i wzrost cen pozostałych surowców rolnych [10]. Według Międzynarodowego Instytutu Analiz Systemowych (IIASA), w zależności od wariantu prognozy, w 2020 r. zużycie zbóż przeznaczonych do produkcji bioetanolu wyniesie od 181 do 327 mln ton, a w 2050 r. od 246 do 446 mln ton, czyli od 2-5 razy wyższe niż 2008 r. Zwiększone zapotrzebowanie na ziarno do produkcji bietanolu wiąże ceny zbóż z cenami paliw kopalnych, co zwiększa zależności ich cen od sytuacji na rynkach surowcowych. Wysokie ceny ropy naftowej wpływają, bowiem na wzrost popytu na etanol i inne biopaliwa transportowe. Kolejne zagrożenia wiążą się z monokulturą upraw Logistyka 2/

3 prowadzącą do zmniejszenia odporności na szkodniki, wyjałowienia gleby, większego zapotrzebowania na nawozy i pestycydy, co w konsekwencji oznacza wyższą emisję CO 2 do atmosfery. Ponadto, niektóre właściwości fizyczne bioetanolu, tj. wysoka wodochłonność i rozwarstwianie się w niskich temperaturach, stanowią utrudnienia w logistyce tego paliwa. Biodiesel, jako biopaliwo pierwszej generacji otrzymywany jest z surowców spożywczych. Podstawowym surowcem do produkcji biodiesela w UE jest olej rzepakowy (62% w całkowitym zużyciu surowców w 2008 r.). Jego zużycie w tej produkcji w okresie ośmiu lat zwiększyło się sześciokrotnie (z 1,1 mln ton w sezonie 2001/02 do 6,7 mln ton w sezonie 2009/10). Przy dynamicznie rosnącym zużyciu oleju rzepakowego w produkcji biopaliw, jego zużycie na cele spożywcze w UE-27 powoli malało (z 2,9 mln ton w sezonie 2001/02 do 2,6 mln ton w sezonie 2005/06), po czym nastąpił ponownie niewielki jego wzrost (do 3,3 mln ton w sezonie 2009/10). W wyniku tych zmian od sezonu 2005/06 w UE-27 zużycie oleju rzepakowego w produkcji biopaliw jest wyższe niż w sektorze spożywczym i obecnie ta przewaga jest dwukrotna (rysunek 1). Poza olejem rzepakowym, wzrasta wykorzystanie olejów: sojowego i palmowego w światowej produkcji biodiesla. Z badań opracowanych przez IIASA wynika, że w 2020 r. zużycie olejów roślinnych na cele biopaliwowe może wynosić od 26 do 58 mln ton, w zależności od wariantu prognozy [10], i od 44 do 112 mln ton w 2050 r., tj. od 4 do 11 razy więcej niż w 2008 r. Rysunek 1. Zużycie oleju rzepakowego w UE-27 (w mln ton) / / / / / / / / /2010 szacunek Sektor żywnościowy Sektor nieżywnościowy (produkcja biodiesla) Źródło: E. Rosiak, W. Łopaciuk, M. Krzemiński, Produkcja biopaliw, op.cit., s. 68. Wiele państw świata opracowało programy rozwoju produkcji biodiesla, przewidując różne źródła surowca do jego produkcji od kassawy do zużytych olejów smażalniczych. Nowym surowcem wykorzystywanym w produkcji biodiesla jest np. olej uzyskiwany z rośliny jatrofa, który będzie odgrywać coraz większą rolę w jego produkcji, w szczególności w krajach Afryki, gdyż ta roślina może być uprawiana tylko w regionach subtropikalnych [10]. Zgodnie z nowym rozporządzeniem o jakości biopaliw, Polska wprowadziła na rynek paliwo B7. Do jego głównych zalet, poza mniejszą emisją spalin (o 75%) i mniejszą emisją CO 2 niż w przypadku tradycyjnego oleju napędowego, należą np. lepsze właściwości smarne silnika czy większa wydajność. Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów ostrzega jednak, że nowe paliwo dla niektórych aut może być groźne. Głównie, dotyczy to aut mających więcej niż 10 lat, w których po stosowaniu B7, mogą pojawić się problemy z uszczelką pod głowicą silnika, rozrzedzaniem oleju, zatykaniem filtrów paliwa, osadami we wtryskiwaczach czy korozja w zbiornikach paliwa [1]. Krajowa Izba Biopaliw uważa jednak, że B7 to całkowicie bezpieczny produkt. 68 Logistyka 2/2013

4 Biodiesel miał zmniejszyć import i zużycie ropy naftowej, przynieść korzyści dla środowiska, zaś na produkcji roślin energetycznych mieli zyskać rolnicy. Tymczasem, ujawnione w Frankfurter Allgemeine Zeitung szczegóły z raportu UE [9], o wartościach emisji z niektórych biopaliw oraz dewastacji środowiska wskutek uprawy roślin energetycznych, wywołały duży niepokój. Z raportu wynika, że emisja gazów cieplarnianych z oleju palmowego, sojowego, rzepakowego i słonecznikowego jest wyższa niż w przypadku paliw kopalnych. Ponadto, w raporcie przedstawiono bilans pośrednich szkód produkcji biopaliw dla środowiska, które powstają m.in. wskutek wylesiania terenów podmokłych Azji Południowo-Wschodniej pod uprawę roślin energetycznych. W Malezji np. niszczenie bagienno-torfowych lasów tropikalnych na potrzeby produkcji oleju palmowego będzie miało długofalowe konsekwencje dla klimatu na naszej planecie. Korzyści dla środowiska wynikające z produkcji biopaliw transportowych, głównie z oleju rzepakowego, palmowego i sojowego są wątpliwe, a wyniki przeprowadzonych badań przez naukowców z USA i UE nie pokrywają się ze sobą. Kryteria zrównoważonego rozwoju w odniesieniu do biopaliw Ważną kwestią regulującą rynek biopaliw w UE są zapisy dyrektyw 2009/28/WE i 2009/30/WE [3], określające kryteria zrównoważonego rozwoju w odniesieniu do biopaliw. Unia Europejska jako największy producent biodiesla na świecie (rysunek 2) dążąc do uporządkowania dynamicznie zmieniającego się rynku biopaliw podjęła działania mające na celu ograniczenie emisji gazów cieplarnianych oraz promowanie zużycia energii ze źródeł odnawialnych przy jednoczesnym zapewnieniu ochrony środowiska, a zwłaszcza ochrony terenów o dużej wartości przyrodniczej. W konsekwencji, określone zostały wymagane poziomy redukcji emisji gazów cieplarnianych dzięki wykorzystaniu biopaliw oraz warunki, jakie mają spełniać źródła pozyskiwania surowców do produkcji biopaliw. Rysunek 2. Produkcja biodiesla (w tys. ton) UE Świat Źródło: Fundacja Programów Pomocy dla Rolnictwa FAMMU/FAPA. Kryteria zrównoważonego rozwoju można podzielić na dwa obszary, a mianowicie: dotyczący pozyskiwania surowców do produkcji biopaliw przy jednoczesnym zachowaniu ochrony obszarów o dużym znaczeniu przyrodniczym, a także drugi obszar dotyczący minimalnych wymaganych do osiągnięcia poziomów redukcji emisji gazów cieplarnianych z biopaliw w porównaniu do stosowania paliw kopalnych/tradycyjnych. Surowce do produkcji biopaliw spełniających kryteria zrównoważonego rozwoju nie mogą być uzyskiwane z terenów mających w styczniu 2008 r. lub później statusu obszarów o wysokiej wartości bioróżnorodności. Surowce rolne uprawiane we Wspólnocie Europejskiej i wykorzystywane do produkcji biopaliw muszą być pozyskiwane wg obowiązujących zasad dotyczących dobrej kultury rolnej, tzn. muszą spełniać minimalne wymogi dotyczące zasad Logistyka 2/

5 dobrej kultury rolnej, zgodnej z ochroną środowiska (wg rozporządzenia Rady WE nr 73/2009 z 19 stycznia 2009 r.). W zakresie wymaganego poziomu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych dzięki wykorzystywaniu biopaliw, zgodnie z kryteriami zrównoważonego rozwoju, redukcja ta musi wynosić, co najmniej 35% (dla instalacji produkujących biopaliwa działających 23 stycznia 2008 r. wymóg ten będzie obowiązywał od 1 kwietnia 2013 r.). Od 1 stycznia 2017 r. ograniczenie to ma być na poziomie, co najmniej 50%. Dla instalacji, które rozpoczną produkcję 1 stycznia 2017 r. lub później redukcja od 1 stycznia 2018 r. musi wynosić 60%. Emisje gazów cieplarnianych w cyklu życia biopaliw oblicza się zgodnie z metodologią określoną w dyrektywach 2009/28/WE i 2009/30/WE. Biopaliwa, aby mogły być uznane za spełniające kryteria zrównoważonego rozwoju, muszą mieć wykazaną zgodność z tymi kryteriami. Zrównoważony charakter biopaliw powinien być kontrolowany albo przez państwa członkowskie, albo na podstawie dobrowolnych systemów zatwierdzonych przez Komisję Europejską. Do dziś Komisja zatwierdziła siedem programów, które potwierdzają zrównoważony rozwój w produkcji biopaliw. Polska nie stworzyła jak dotąd żadnego systemu certyfikacji, nie powstała też żadna prywatna inicjatywa. Polscy producenci biopaliw korzystają z zagranicznych certyfikatów. Podsumowanie Potencjał redukcji emisji CO 2 związany jest z szeregiem działań, do których należy m.in. opracowywanie i wdrażanie paliw o najkorzystniejszym stosunku wodoru do węgla, w tym biopaliw. W przypadku biopaliw transportowych najbardziej realna do 2020 r. jest dominacja produkcji bioetanolu i biodiesela pierwszej generacji, których produkcja oparta na surowcach żywnościowych, może w przyszłości zagrażać bezpieczeństwu żywnościowemu na świecie. Uwzględniając aspekty społeczne oraz coraz bardziej rygorystyczne wymagania w zakresie ochrony środowiska rozwój produkcji biopaliw musi odbywać się w sposób zrównoważony przy jednoczesnym opracowywaniu opłacalnych kosztowo technologii wytwarzania biopaliw transportowych kolejnych generacji. Streszczenie Wzrost konsumpcji energii w transporcie wynikający z rozwoju gospodarczego, zmniejszające się zasoby paliw kopalnych, a także nasilające się zmiany klimatyczne wymuszają poszukiwanie nowych rozwiązań w zakresie dywersyfikacji źródeł zaopatrzenia w paliwa transportowe. Z uwagi na liczne korzyści płynące ze stosowania biokomponentów jako substytutu paliw ropopochodnych, zaczynają one odgrywać coraz większą rolę w realizacji założeń zrównoważonego rozwoju w transporcie. The importance of biofuels for performance of assumption of sustainable transport Abstract The growth of energy consumption in transport, decreasing fossil fuels resources and increasing climatic changes constrain looking for new solutions in scope of diversification of transport fuels supply sources. In face of benefits resulting from using biofuels as a substitute for oil products, the biofuels begin to play more and more part in performance of sustainable transport s assumption. 70 Logistyka 2/2013

6 Literatura 1. Duszczyk M., Będzie nowe paliwo. Samochodom grożą awarie, Dziennik Gazeta Prawna, r. 2. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r., w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE. 3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/30/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. zmieniająca dyrektywę 98/70/WE odnoszącą się do specyfikacji benzyny i olejów napędowych oraz wprowadzającą mechanizm monitorowania i ograniczania emisji gazów cieplarnianych oraz zmieniająca dyrektywę Rady 1999/32/WE odnoszącą się do specyfikacji paliw wykorzystywanych przez statki żeglugi śródlądowej oraz uchylająca dyrektywę 93/12/EWG. 4. Golec K., Biopaliwa uwarunkowania i perspektywy na rynku paliw alternatywnych. Biopaliwa konferencja Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, , Biopaliwa_konferencja_na_Uniwersytecie_Technologiczno_Przyrodniczym_w_Bydgoszc zy.html Kupczyk A., Stan obecny i perspektywy wykorzystania biopaliw transportowych w Polsce na tle UE. Część III, Instrumenty wsparcia rozwoju biopaliw, Energetyka i Ekologia, czerwiec-lipiec Kupczyk A., Wasiak G., Madej M., Osiak J., Biopaliwa transportowe na świecie i w Unii Europejskiej, Gospodarka Materiałowa i Logistyka, nr 6/2011.Kupczyk, G. Wasiak, M. Madej, J. Osiak, Biopaliwa transportowe na świecie i w Unii Europejskiej, Gospodarka Materiałowa i Logistyka, nr 6/ Raport Komisji Europejskiej wraz z wnioskami ustawodawczymi dotyczącymi biopaliw ma być opublikowany w kwietniu 2012 r. 10. Rosiak E., Łopaciuk W., Krzemiński M., Produkcja biopaliw i jej wpływ na światowy rynek zbóż oraz roślin oleistych i tluszczowów roślinnych, IERiGŻ Państwowy Instytut Badawczy, nr 29 Warszawa Skrzyńska M., pełnomocnik zarządu ds. systemów ISO, Dział Systemów Zarządzania Rafinerii Trzebinia, 12. Wieloletni program promocji biopaliw lub innych paliw odnawialnych na lata , Minister Gospodarki, dokument przyjęty przez Radę Ministrów w dniu 24 lipca 2007, s Logistyka 2/