Bio LPG - przyszłość autogazu?

Z czego powstaje bio LPG?

Obecnie około 60% wytwarzanego bio LPG pochodzi z przeróbki odpadów i różnego rodzaju osadów. 40% pozyskuje się z olejów roślinnych, pochodzących m.in. z soi, rzepaku, olejowca gwinejskiego, lnicznika siewnego i jatrofy przeczyszczającej. Wśród surowców wykorzystywanych do jego produkcji analitycy wymieniają jeszcze m.in. kukurydzę, trzcinę cukrową oraz glicerynę.

Zastosowanie bio LPG i jego wpływ na ograniczenie emisji

Bio LPG może być wykorzystywane w tym samym zakresie, co konwencjonalne LPG, a więc do napędzania samochodów, w budownictwie mieszkaniowym oraz w przemyśle (biznesie). Przy założeniu, że wykorzystywane będzie 100% bio LPG, możliwa jest redukcja emisji CO₂ aż o 80%. W przypadku mieszanki 60/40 (60% - konwencjonalne LPG, 40% - bio LPG), osiągalny jest spadek emisji dwutlenku węgla o 32%.

Bio LPG w prawie unijnym

Bio LPG wpisuje się w ogólnoeuropejskie trendy zwiększania udziału źródeł odnawialnych w produkcji energii w gospodarce. Jego wykorzystanie jest zgodne z dokumentami unijnymi:

• Dyrektywa Unijna dotycząca Energii Odnawialnej (2009/28/EC) – do 2020 r. co najmniej 20% energii musi pochodzić ze źródeł odnawialnych. Dodatkowo we wszystkich państwach UE co najmniej 10% paliw w sektorze transportowym ma pochodzić z OZE;
• EC 2011 White Paper – wykorzystanie pojazdów napędzanych konwencjonalnymi paliwami ma być stopniowo wycofywane do 2050 r.;
• Cel dotyczący Emisji CO₂ we Flocie Samochodów Osobowych (od 2021 r.) – zmniejszenie emisji dwutlenku węgla z poziomu 130 g/CO₂/km do 95 g/CO₂/km dla wszystkich nowo rejestrowanych samochodów osobowych na terenie Unii Europejskiej;
• Strategia Energetyczna 2050 – redukcja emisji gazów cieplarnianych o 40% do 2030 r. oraz o 60% do 2040 r. (w odniesieniu do poziomu z 1990 r.)

fot. POGPSurowce do produkcji bio LPG

Bio LPG w prawie polskim

W polskich aktach prawnych bio LPG (bio propan-butan) również uznawane jest za przyszłościowe źródło energii:

• Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o biokomponentach i biopaliwach ciekłych,
• Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych – w dokumencie tym jedynie wspomniano, że biopaliwa ciekłe, do których zalicza się bio LPG, uznawane są za paliwa alternatywne, podobnie jak konwencjonalne LPG.

Pionierzy produkcji bio LPG

Pierwsza na świecie instalacja produkująca bio LPG, dająca opcję komercyjnej sprzedaży tego surowca na rynkach międzynarodowych, zarządzana przez fińską firmę Neste, powstała w Rotterdamie. Inwestycja umożliwiająca produkcję i przechowywanie bio propanu warta była 60 mln EUR.

Wprowadzeniem na rynek oraz wyłączną dystrybucją paliwa zajęła się spółka SHV Energy. Możliwości produkcyjne fabryki szacowane są na około 40 000 t rocznie. Jak podaje SHV na swojej stronie internetowej, w 2018 r. sprzedano bio LPG do Wielkiej Brytanii w ilości 1 100 t. Produkt ma być dostępny w takich krajach jak Francja, Dania, Szwecja, Niemcy, Irlandia, Niderlandy i Belgia. SHV Energy szacuje, że w okresie 2018-2022 firma wprowadzi na rynek około 160 tys. t LPG ze źródeł odnawialnych.

Zainteresowanie bio LPG

Zakupami bio propanu produkowanego w fabryce Neste zainteresowany jest Borealis - austriacka spółka akcyjna specjalizująca się m.in. w produkcji polietylenu i polipropylenu. Przedsiębiorstwa porozumiały się w zakresie dostaw propanu ze źródeł odnawialnych, który posłuży za surowiec do produkcji poliolefin w kompleksach Borealis położonych w Kallo i Beringen w Belgii. Będzie to pierwsza w historii operacja wykorzystania procesu odwodornienia bio propanu na skalę przemysłową. Warto podkreślić, że finalne produkty będą miały identyczne właściwości jak w przypadku konwencjonalnego polipropylenu, a dodatkowo w całości mogą być poddane recyklingowi.

Bio LPG w prognozach Liquid Gas UK

Ogromne nadzieje w bio LPG pokładają Brytyjczycy. Liquid Gas UK, brytyjski odpowiednik Polskiej Organizacji Gazu Płynnego, w połowie 2019 r. zaprezentował swoją zmodyfikowaną wizję ograniczania emisji szkodliwych związków chemicznych, zgodnie z którą do 2040 r. ma nastąpić całkowite przejście z konwencjonalnego gazu płynnego LPG na bio LPG.

Obniżając poziom emisji CO₂, bio LPG może stać się czystszą alternatywą dla ponad 2 mln domów w Wielkiej Brytanii pozbawionych dostępu do sieci gazu ziemnego. Dotyczy to również drobnych przedsiębiorców z terenów wiejskich, właścicieli farm oraz popularnych na Wyspach Brytyjskich pensjonatów B&B (bed and breakfast).

Technologie wytwarzania bio LPG

Bio propan może być wytwarzany zarówno jako produkt docelowy, a także podczas produkcji innych substancji (produkt uboczny). W praktyce może on zawierać niewielkie ilości butanu (lub izobutanu) oraz innych lekkich węglowodorów. Uzyskiwanie bio propanu może przebiegać podczas procesów chemicznych lub termicznych.

Jedyną powszechnie wykorzystywaną komercyjnie metodą jego produkcji jest tzw. hydrogenation-derived renewable diesel (HDRD), za sprawą Neste Oil i dwóch amerykańskich firm - Dynamic Fuels i ConocoPhillips. Brazylijski Petrobras również korzysta z podobnej technologii (stosuje mieszaniny z olejami roślinnymi), jednak produktem finalnym nie jest czysty bio LPG.

Schemat produkcyjny bio propanu firmy SHV Energy w fabryce Neste prezentuje wykres 44.

fot. POGPSchemat produkcji bio propanu w firmie Neste

Metoda HDRD

Firmy wykorzystujące metodę HDRD przyznają, że wiąże się ona z redukcją emisji gazów cieplarnianych o około 40% w porównaniu z konwencjonalnymi paliwami. Warto jednak dodać, że jednoznaczne określenie wpływu produkcji bio LPG na środowisko naturalne nie jest do końca możliwe ze względu na fakt, iż przedsiębiorstwa nadal dążą do optymalizacji procesu produkcyjnego. Potencjalne różnice ekonomiczne i środowiskowe mogą wynikać z ilości energii niezbędnej do wytworzenia bio propanu, a także z rodzaju biomasy użytej do produkcji.

Koszt produkcji bio LPG

Największą przeszkodą w rynkowej ekspansji bio propanu jest koszt jego produkcji. Fabryki biopaliw są wrażliwe na wahania cenowe surowców, kosztów konstrukcyjnych i operacyjnych, a także wielkość ewentualnych subsydiów ze strony państwa. Część ekspertów przyznaje, że produkcja biopaliw jest opłacalna tylko przy wykorzystaniu subsydiów. Bez nich do przekroczenia break even point potrzebna jest cena ropy naftowej na poziomie 140 USD za baryłkę. Reasumując, koszt wytworzenia bio LPG metodą HDRD jest wyższy od uzyskiwania konwencjonalnych paliw, a także biopaliw pierwszej generacji (wcześniejsze metody produkcji).

Rozporządzenie w sprawie zawartości biokomponentów powstałych w wyniku współuwodornienia

W prawie polskim promowana jest również metoda uzyskiwania biopaliw, w tym bio propanu, wykorzystująca proces współuwodornienia (Rozporządzenie Ministra Aktywów Państwowych w sprawie zawartości biokomponentów powstałych w wyniku współuwodornienia). W jego wyniku bio propan jest produktem ubocznym przy produkcji bio diesla. Zawartość biopaliw powstałych w wyniku współuwodornienia można określić korzystając z prostego wzoru matematycznego:

I_Biow = I_Biom x 84%

I_Biop = I_Biom x 5%,

gdzie poszczególne symbole oznaczają:

• I_Biom – ilość biomasy poddanej procesowi współuwodornienia, wyrażona w tonach,
• I_Biow – ilość biowęglowodorów ciekłych w paliwach powstałych w wyniku współuwodornienia w mieszaninie
  z węglowodorami z przerobu ropy naftowej, wyrażona w tonach,
• I_Biop – ilość bio propanu w paliwach ciekłych powstałych w wyniku współuwodornienia w mieszaninie z węglowodorami z przerobu ropy naftowej, wyrażona w tonach.

Dla przykładu z 1 t biomasy otrzymuje się 840 kg (0,84 t) biowęglowodorów ciekłych oraz 50 kg (0,05 t) bio propanu.

Proces współuwodornienia jest stosowany w niektórych rafineriach państw Unii Europejskiej np. w Szwecji, Finlandii, Królestwie Niderlandów, Włoszech, Portugalii, Irlandii, Hiszpanii i Francji. O uwodornieniu olejów roślinnych jako metodzie pozyskiwania bio LPG wspomina również w swoim opracowaniu World LPG Association.

Bio LPG = klasyczne LPG

Ze względu na fakt, iż z punktu widzenia technicznego bio propan jest identyczny z propanem uzyskiwanym np. w procesie rafinacji ropy naftowej, nie ma żadnych przeciwwskazań rynkowych, by wykorzystywać go we wszystkich aplikacjach przeznaczonych do konwencjonalnego LPG. Nie ma konieczności zmiany systemów składowania, przewozu, butlowania, dystrybucji i dostosowywania ich do bio LPG.

Analitycy przewidują, że gdy bio LPG będzie powszechnie dostępne na rynku, stanie się produktem komplementarnym do konwencjonalnego gazu płynnego. Bio LPG może być pozycjonowane na rynku zarówno jako czyste, zielone źródło energii sprzedawane osobno, bądź też jako część mieszanki z tradycyjnym LPG.

Druga opcja wydaje się bardziej sensowna z punktu widzenia opłacalności ekonomicznej – unika się konieczności zakupu oddzielnych zbiorników do przechowywania LPG i bio LPG. Z drugiej strony warto mieć na uwadze możliwość, że prawodawcy krajowi będą dążyć do nakłaniania producentów bio LPG do jego oddzielnego składowania, by udowodnić, że wspierają zieloną energię - podobnie czyni się w przypadku etanolu i bio diesla.

Podsumowanie

Bio LPG w najbliższej przyszłości może stać się ciekawym paliwem alternatywnym. Fakt, iż do jego produkcji wykorzystuje się odpady w różnej formie, wpisuje się w koncepcję zrównoważonego rozwoju. W najbliższych latach Unia Europejska będzie dążyć do stopniowej redukcji emisji dwutlenku węgla we wszystkich sektorach gospodarki, m.in. w motoryzacji. Bio LPG jest odpowiedzią na plany Brukseli. Przeszkodą w jego komercyjnym wykorzystywaniu mogą być koszty produkcji. Jednak przy odpowiednim poziomie subsydiów ze strony państw członkowskich UE, jego wytwarzanie może być opłacalne, a gotowy produkt w postaci bio LPG atrakcyjny cenowo dla mieszkańców Europy.