Gaz - pomost do transportu neutralnego pod względem emisji CO2

Zasoby ropy naftowej i węgla, dwóch głównych paliw kopalnych napędzających większość światowych gałęzi przemysłu, ogrzewających domy i wprawiających pojazdy mechaniczne w ruch, pewnego dnia się wyczerpią, chociaż jeszcze nie wiadomo, kiedy dokładnie to nastąpi. Jednak o wiele poważniejszym problemem jest emisja dwutlenku węgla, siarki i zanieczyszczeń stałych, towarzysząca spalaniu ropy i węgla.

Na branżę transportową, w 97 procentach zależną od ropy naftowej, wywierana jest presja, żeby poszukiwać paliw alternatywnych. Jedną z alternatyw, uznawaną przez osoby dobrze poinformowane za najbardziej obiecującą, jest gaz ziemny.

- Gaz ziemny jest jedną z kilku możliwości. Może być lepszym paliwem, niż ropa naftowa, ponieważ zapewnia mniejszą emisję dwutlenku węgla - mówi Magnus Swahn, prezes Conlogic, firmy doradczej rozwijającej zrównoważone rozwiązania logistyczne.

Gaz ziemny składa się głównie z metanu, podczas spalania którego powstaje od 30 do 50 procent mniej dwutlenku węgla i około 40 procent mniej tlenku azotu, niż ma to miejsce w przypadku ropy. I w przeciwieństwie do ropy, nie uwalnia siarki, metali ciężkich ani popiołów do atmosfery.

Nie wszystkie złoża gazu na ziemi zostały w pełni udokumentowane, lecz te już odkryte są ogromne, w porównaniu do aktualnie znanych zasobów ropy naftowej.

Przejście branży transportowej na gaz ziemny może być jednym ze sposobów na jej uniezależnienie się od ropy naftowej i na znaczne zredukowanie oddziaływania na środowisko.

- Niestety, jeżeli spalanie gazu zachodzi według obiegu termodynamicznego Otto, korzyści te zanikają ze względu na niską sprawność - ostrzega Magnus Swahn.

Volvo Trucks doskonale zdaje sobie z tego sprawę.

- Sprawność silnika wysokoprężnego jest aż o 30 do 40 procent wyższa, niż sprawność współczesnych silników gazowych o zapłonie iskrowym, pracujących według obiegu Otto - wyjaśnia Lars Mårtensson, dyrektor ds. ochrony środowiska w Volvo Trucks.

Jedną z technologii, w której Magnus Swahn pokłada dużą nadzieję jest system spalania mieszanki metanu i oleju napędowego. W systemie tym, głównym źródłem energii jest metan, zaś małe dawki oleju napędowego wtryskiwane do silnika są czynnikiem zapalającym gaz, pełniąc funkcję „płynnej świecy zapłonowej". Zastąpienie gazu sprężonego gazem skroplonym pozwala znacznie zwiększyć zasięg pojazdu.

- To bardzo zgrabne rozwiązanie. Pozwala połączyć wysoką sprawność cieplną silnika wysokoprężnego z niską emisją spalin, charakterystyczną dla metanu. Takie połączenie naprawdę mi się podoba - podkreśla Lars Mårtensson.

Trzy lata temu Volvo Trucks zaprezentowało aż siedem samochodów ciężarowych, z których każdy był wyposażony w silnik zasilany innym rodzajem paliwa alternatywnego. System spalania mieszanki metanu i oleju napędowego był jedną z technologii, na której Volvo Trucks postanowiło się skoncentrować w toku dalszych badań.

- Zaletą samochodu ciężarowego zasilanego tym paliwem jest nie tylko wysoka sprawność, typowa dla silnika wysokoprężnego, ale także możliwość spalania wyłącznie oleju napędowego - mówi Lars Mårtensson. -To praktyczne i bezpieczne rozwiązanie w kontekście jeszcze nie w pełni rozwiniętej infrastruktury tankowania gazu.

Niemniej jednak, gaz ziemny jest również paliwem kopalnym i, zdaniem krytyków, zastępowanie jednego paliwa kopalnego innym nie jest zbyt dalekowzrocznym rozwiązaniem.

Dlatego, zdaniem Mårtenssona, musimy postrzegać gaz ziemny, jako rozwiązanie tymczasowe, do czasu upowszechnienia się produkcji biogazu, który nie jest paliwem kopalnym i może być pozyskiwany np. z odpadów komunalnych.

- W wielu krajach rusza produkcja biogazu. Obecnie żyjemy w okresie przejściowym, w którym zmieniamy się ze społeczeństwa od dziesięcioleci uzależnionego od ropy naftowej w społeczeństwo zorganizowane wokół paliw odnawialnych - wyjaśnia Lars Mårtensson.

W 2010 r. Volvo Trucks prowadzi testy eksploatacyjne silników zasilanych mieszanką metanu i oleju napędowego, w której udział gazu wynosi 70%. Resztę stanowi tzw. „bio-mix diesel", tzn. kopalny olej napędowy zmieszany z olejem napędowym wyprodukowanym z surowców odnawialnych.

- Naszym celem jest dojście do mieszanki zawierającej 80 procent biogazu i 20 procent biodiesla, jako czynnika zapalającego. Dzięki temu osiągniemy o 80 procent niższą emisję dwutlenku węgla, w porównaniu do konwencjonalnego silnika o zapłonie samoczynnym - konkluduje Lars Mårtensson.

Fakty dotyczące gazu ziemnego i biogazu: Gaz ziemny wydobywa się z odrębnych złóż lub w połączeniu z wydobyciem ropy naftowej. Duże złoża gazu znajdują się w wielu miejscach na świecie, m.in. w Rosji, Iranie, Algierii i na Morzu Północnym.

Biogaz nie jest paliwem kopalnym, lecz powstającym w procesie rozkładu odpadów organicznych, takich jak resztki żywności, obornik, produkty uboczne przemysłu spożywczego i odpady rolnicze, na metan i dwutlenek węgla, zachodzącego w atmosferze ubogiej w tlen. Zanim biogaz stanie się paliwem dla silników, jest oczyszczany z dwutlenku węgla, siarkowodoru i wody.

Zarówno gaz ziemny, jak i biogaz zawierają głównie metan, a więc obydwa te gazy są ze sobą całkowicie wymienne i mieszalne. Zasadnicza różnica między nimi polega na tym, że biogaz jest praktycznie neutralny dla klimatu, tzn. że dwutlenek węgla emitowany do atmosfery podczas spalania jest tym samym dwutlenkiem węgla, który wcześniej został zaabsorbowany z powietrza przez rośliny w procesie fotosyntezy. Dlatego też spalanie biogazu nie zwiększa ogólnej ilości dwutlenku węgla znajdującego się w atmosferze.