RASTLINNÉ OLEJE - BIONAFTA   Olej je možné získať z viac ako 300 druhov rôznych rastlín medzi ktorými je napr. repka olejnatá, slnečnica, oliva, sója, kokosový orech a i. Olej sa v nich nachádza v semenách alebo plodoch. Napriek tomu, že medzi takýmito olejmi existujú značné rozdiely vo viskozite, všetky je možné použiť v dieselových motoroch ako náhradu za naftu. O tom, že R. Diesel, konštruktér naftového motora sa vážne zaoberal rastlinnými olejmi svedčí aj fakt, že už v roku 1900 predstavil na svetovej výstave v Paríži motor, ktorý bežal na olej z búrskych orieškov.

Význam bionafty je hlavne v tom, že takmer každý naftový motor je v princípe možné upraviť na spaľovanie bionafty. Pokiaľ sa zoberie do úvahy skutočnosť, že až 90% prepravy tovarov a osôb sa v súčasnosti vykonáva dopravnými prostriedkami spaľujúcimi naftu (nákladné vozidlá, autobusy, lokomotívy, lode, traktory atď.), predstavuje to obrovský potenciál. Navyše existuje veľký počet osobných motorových vozidiel s naftovými motormi, ktoré by taktiež mohli využívať bionaftu. V krajinách EÚ sa ich podiel na celkovom počte vozidiel pohybuje od 15-40%.

Použitie čistého rastlinného oleja v motoroch však prináša viacero ťažkostí, a preto sa tento olej upravuje esterifikáciou na metylester u nás označovaný ako MERO, v zahraničí sa používa termín RME (rape seed metyl ester - metyl ester repkového semena). Esterifikácia znižuje viskozitu rastlinného oleja a prináša mnoho výhod. Chod motora, výroba paliva, doprava a jeho skladovanie nie sú po esterifikácii problémom. Takýto olej je potom možné bez problémov primiešavať do nafty, čo sa na chode motora nijako negatívne neprejaví. Má to však pozitívny vplyv na zníženie emisií pri spaľovaní. Na rozdiel od rastlinných olejov však MERO obsahuje niektoré rakovinotvorné látky a je rovnako toxický ako nafta. Niektoré vlastnosti MERO a čistého rastlinného oleja a ich porovnanie s naftou sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

VÝROBA
Autobus jazdiaci na bionaftu vyrobenú zo sóje.
Pri výrobe bionafty sa u nás najčastejšie ako vstupná surovina používa repkový olej. Pri výrobe sa využíva tiež menšie množstvo metanolu. Samotná výroba pozostáva z lisovania oleja, filtrovania a následného delenia oleja (esterifikácia) na metylester a glycerín. Vedľajšie produkty vznikajúce pri tejto výrobe sú taktiež využiteľné. Glycerín je látka, ktorá sa využíva v chemickom a potravinárskom priemysle a slúži na výrobu viac ako 2000 výrobkov. Vyrába sa z neho napr. aj kozmetika alebo pracie prášky. Celosvetová spotreba glycerínu predstavovala v roku 1997 asi 800 tisíc ton. Pri výrobe vznikajú aj výlisky (šrot), ktoré tým že obsahujú veľké množstvo bielkovín a iných živín sú cennou krmovinovou zmesou. Okrem metylesterov používaných v Európe sa z rastlinných olejov vyrába  (hlavne v USA) aj etylester. Zaujímavosťou tiež je, že bionaftu je možné vyrábať aj zo živočíšneho tuku.

ENERGETICKÁ BILANCIA
Z hľadiska možného širšieho využitia bionafty v doprave je veľmi dôležitá aj otázka energetickej bilancie pri jej výrobe. Tá vyjadruje pomer množstva vloženej energie na siatie, žatvu, dopravu a spracovanie surovín a získanej energie. Údaje o energetickej bilancii bionafty získanej z 1 ha sa veľmi líšia. Podľa nemeckého skúšobného ústavu TUV je uvedený  pomer pre MERO len 1:1,4 (jeden liter  vloženého paliva prinesie zisk 1,4 litra MERO). Ak sa však do bilancie započíta aj energetické zhodnotenie odpadov z výroby bionafty, potom je tento pomer podstatne lepší - až  1:4. Zvyšky z výroby oleja sa dajú totiž využiť na ďalšiu výrobu energie a to tak tepla ako aj elektriny. Energetický obsah zvyškov je relatívne vysoký (slama - 43 GJ/ha, výlisky 31 GJ/ha). Energetická bilancia výroby bionafty podľa TUV Bayern Holding AG je nasledovná:

Dôležité tiež je, že pomer získanej energie vo forme MERO a energie vloženej na jeho produkciu z repkového semena je podstatne vyšší ako pre bioalkoholy. V nasledujúcej tabuľke je uvedené porovnanie repkového oleja a etanolu z hľadiska energetickej bilancie tak, ako bolo publikované nemeckým ústavom Institute fur Biosystemtechnik der FAL v Braunschweigu:

CENY
Hoci výrobná cena MERO je vyššia ako výrobná cena nafty, podľa údajov z Nemecka bývajú náklady na esterifikáciu pokryté ziskom z predaja glycerínu, ktorý pri výrobe vzniká ako vedľajší produkt. Na Slovensku sa v roku 1995 priemerná cena za tonu semena repky olejnatej pohybovala okolo 7500 Sk. MERO sa predávalo za 19,20 až 19,50 Sk/liter, pričom Ministerstvo pôdohospodárstva poskytovalo výrobcom dotáciu vo výške 20% výrobných nákladov. Tieto však nesmeli prekročiť sumu 25,30 Sk/kg. Ďalšou podmienkou bolo využívanie výrobnej kapacity aspoň na 50 %. Ukazuje sa, že pre udržanie výrobných nákladov, ktoré sú pre MERO 3 až 5-krát vyššie ako pre naftu, je potrebné udržovať technologické zariadenie v bezporuchovom stave a zabezpečiť nepretržitú prevádzku a pokiaľ možno, čo najvyššiu kapacitu výroby.

EMISIE
MERO ako palivo (aj ako zmesné palivo) má dobré ekologické vlastnosti a pri jeho spaľovaní sa produkuje nižšie množstvo emisií ako v prípade nafty. Vo výfukových plynoch sa pozoruje významný pokles obsahu  polyaromatických uhľovodíkov a tuhých častíc. Z hľadiska tvorby emisií prinieslo použitie Bionafty MDT (zmes 30% MERO a 70% nafty) na Slovensku nasledujúce skúsenosti:

VÝHODY
Medzi hlavné výhody bionafty patrí jej pozitívna energetická bilancia, ktorá je lepšia ako v prípade alkoholových palív. Bionafta však neposkytuje taký zisk energie na jednotku osiatej plochy ako etanol. Výhodou bionafty je, že má približne rovnaké cetánové číslo ako nafta, čo znamená, že je ju možné priamo použiť v naftovom motore bez prísad. Rastlinný olej navyše neobsahuje takmer žiadnu síru a nespôsobuje emisie oxidu síričitého. Bionafta má porovnateľný energetický obsah ako nafta, a preto postačuje rovnako veľká nádrž ako pri bežnom vozidle. Výkon motora s týmto palivom je rovnaký ako pri nafte. Vzhľadom na svoje chemické vlastnosti (bod varu, vzplanutia) je transport a skladovanie bionafty  bezpečnejšie ako pri obyčajnej nafte. Keďže bionafta nie je horľavinou, nevzťahujú sa na ňu  príslušné prepravné predpisy. Teplota na zapálenie bionafty je približne 150 stupňov Celzia, čo je oveľa výhodnejšie pri skladovaní ako pre klasické palivá. Vo Francúzku je MERO z hľadiska svojich vlastností dokonca zaradený medzi potraviny.

Výhodou rastlinných olejov tiež je, že rýchlo (v priebehu asi 3 týždňov) degradujú v pôde a nespôsobujú jej znečistenie. Hlavné výhody používania bionafty je možné zhrnúť nasledovne :
* kladná energetická bilancia,
* nízke emisie škodlivín a znižovanie emisií CO2,
* hospodárne a ekologické využitie pôdy vyňatej z produkcie potravinárskych plodín,
* bezpečnosť pri zaobchádzaní (je tak bezpečná ako potravinársky olej).

NEVÝHODY
Nevýhodou čistých rastlinných olejov  je, že majú vysokú viskozitu (až 40-krát vyššiu ako nafta) a počas ich skladovania dochádza k znižovaniu kvality paliva. Pri spaľovaní zanášajú motor, sú agresívne voči plastom i lakom a spôsobujú vyššie emisie tuhých častíc a N2O. Problém tuhých častíc je možné odstrániť tzv. esterifikáciou rastlinného oleja (výroba MERO).

Inou nevýhodou rastlinných olejov je, že na to, aby nahradili väčšiu časť klasických palív by boli  potrebné veľké plochy poľnohospodárskej pôdy. V stave keď mnoho ľudí vo svete hladuje, by takáto filozofia pravdepodobne nebola správna. V tejto súvislosti vystupuje do popredia aj nebezpečenstvo pestovania monokultúr. Z hľadiska potenciálnej kapacity výroby, teda nie je možné očakávať širšie uplatnenie bionafty. Udáva sa, že v súčasných podmienkach by výrobná kapacita mohla pokryť asi 5 % spotreby nafty vo vyspelých krajinách.

POUŽITIE BIONAFTY
Čistý rastlinný olej sa v súčasnosti v doprave používa len minimálne a to v špeciálnych motoroch známych ako Elsbett motor (pozri nižšie). Vo väčšine krajín dnes prevláda používanie esterifikovaného oleja MERO hlavne ako prísady do klasickej nafty. Bežné je zastúpenie až do 30% MERO v nafte. V USA sa presadzuje palivo s 20% zastúpením, vo Francúzsku sa predáva zmes 5% MERO a zvyšok nafta. Na Slovensku bola úspešne testovaná tzv. Bionafta MDT (zmes 30% MERO a 70% nafta). Ukazuje sa, že vyššie zastúpenie MERO v nafte ako 30% vedie k problémom s oxidačnou stabilitou, tvorbou živíc a usadenín v motore, a preto sa vo svete takáto zmes nepoužíva. Požitie čistého MERO v naftových motoroch si tiež vyžaduje isté úpravy vozidla.

Výhodou zmesného paliva je aj lepšie štartovanie motora ako na čisté MERO. Prítomnosť 10% MERO v nafte navyše prináša až 30% zníženie opotrebovania motora. MERO tu vystupuje ako mastiaca prísada s plnohodnotnými vlastnosťami paliva.

BIONAFTA V EÚ
Bionafta sa okrem klasických naftových vozidiel (prispôsobených pre takéto palivo) využíva hlavne v poľnohospodárskych a lesníckych dopravných prostriedkoch (traktory). S jej použitím je možné sa stretnúť aj v niektorých lodiach a člnoch, čo súvisí s tým, že bionafta neznečisťuje vodu. Najrozšírenejšie je požívanie bionafty vo Francúzsku. V tejto krajine je MERO bežne primiešavané do nafty v objeme 5% a takáto zmes sa označuje ako City-Diesel. Vo Francúzsku vidia v bionafte riešenie problémov poľnohospodárov súvisiacich s nadprodukciou potravín a dotáciami, ktoré sú v súčasnosti vyplácané farmárom za neobrábanie pôdy.

V Nemecku okrem poľnohospodárov bionaftu (čisté MERO) bežne využívajú aj vozidlá taxi služby. Zvyčajne sú tieto vozidlá upravené tak, že umožňujú jazdu na bionaftu aj na naftu. Mníchovská taxikárska spoločnosť prešla na bionaftu, ktorá je cenovo porovnateľná s obyčajnou naftou, na jar roku 1996. Z jej skúseností vyplýva, že vozidlá na bionaftu sa vyznačujú rovnakou spotrebou paliva ako vozidlá na naftu a nepozorujú sa ani rozdiely vo výkone motora. Výhodou sú však nižšie emisie škodlivín, pre ktoré je používanie bionafty podporované aj v mnohých iných krajinách EÚ. V Nemecku bolo v roku 1998 v prevádzke asi 400 čerpacích staníc s bionaftou (MERO), pričom ich počet stále narastá. Na skladovanie bionafty sa nevzťahujú žiadne osobitné predpisy, čo v praxi vedie k jednoduchému prispôsobeniu klasických naftových nádrží na bionaftu. Uvedenú výhodu  využívajú prevádzkovatelia taxi služieb, ktorí si bežne v Nemecku budujú vlastné skladovacie nádrže na bionaftu.

Bionafta je výborným palivom aj pre malé člny.

VOZIDLÁ NA BIONAFTU
Napriek tomu, že každé vozidlo na naftu môže v princípe jazdiť aj na čistú bionaftu, nie je toto palivo vhodné pre každé sériovo vyrábané vozidlo. Na zabezpečenie bezporuchovej prevádzky je potrebné povolenie výrobcu, ktorý takúto prevádzku zvyčajne garantuje pri použití paliva splňujúceho isté kritériá. V Nemecku sú tieto kritériá zachytené v norme DIN 51606. Je potrebné poznamenať, že na Slovensku nie je táto ani žiadna iná norma pre bionaftu uzákonená, a preto nie je možné zaručiť, že u nás vyrábaná bionafta je bez problémov použiteľná vo vozidlách uvedených v tejto kapitole. Údaje o nasledujúcich vozidlách sú prevzaté z publikácie Biodiesel fur Fahrzeuge, vydanou technickou skúšobňou v Bavorsku (TUV Bayern Holding AG, Mníchov).

MERCEDES-BENZ
Mercedes-Benz udáva, že pre všetky vozidlá Typu C 200 D, C220 D, E 200 D a E220 D je možné používať MERO (kvalita MERO musí vyhovovať nemeckej norme DIN 51606) bez obmedzenia. Tieto vozidlá sú určené hlavne ako taxíky, ale tiež sa nachádzajú v ponuke pre ostatných záujemcov. Mercedes poskytuje plnú garanciu na tieto vozidlá. Garancia sa nevzťahuje na používanie zmesi MERO a nafty. Do taxíkov sa úprava motora na spaľovanie MERO robí bezplatne. Pre ostatných záujemcov táto osobitná výbava vyjde na 345 DM. Úžitkové vozidlá rady 300, 400 a tiež vozidlá typu 900 môžu taktiež používať MERO bez obmedzenia podobne ako autobusy rady 400. V modeloch rady 600 však používanie MERO nie je povolené.

VOLKSWAGEN
Od roku 1995 všetky nové vozidlá VW typu Polo Classic a Sharan (od mája 1996) sú prispôsobené na použitie MERO (kvalita MERO musí vyhovovať nemeckej norme DIN 51606). Vozidlá s naftovými motormi typu Golf A3, Variant A3, Vento A3, Passat B4 a čiastočne tiež Passat B3 spolu s dodávkou Transporter/Caravelle TA môžu byť dodatočne upravené na použitie MERO. Materiál spolu  s montážou a DPH stojí 500 až 550 DM. Úprava klasického naftového motora na bionaftu MERO zahrňuje výmenu častí na prívod paliva a tesnenia, ktoré sú náchylné na poškodenie pôsobením bionafty. Pri pôsobení MERO na klasické súčiastky by mohlo nastať ich poškodenie (netesnosti) už po 6 až 8 mesiacoch. Výmenu si vyžadujú prakticky všetky gumové časti prichádzajúce do styku s palivom. Celú úpravu je možné vykonať veľmi rýchlo pretože sa jedná o časti ktoré sú jednoducho pripevnené na motore. Bionaftu je v princípe možné použiť len vo vozidlách vybavených katalyzátorom, pretože len tento zaručuje maximálne zníženie emisií hlavne tuhých častíc. Okrem toho katalyzátor zabraňuje vzniku zápachu z výfukových plynov.

AUDI
Všetky naftové vozidlá typu Audi A4 a A6 s motormi TDI vyrábané od 1.1.1996 sú prispôsobené na použitie bionafty MERO (kvalita musí vyhovovať nemeckej norme DIN 51606). Problémom podľa predsedu Audi AG pre technický rozvoj Dr. Ing. F.J. Paefgena je, že ani v Nemecku napriek existencii vyššie uvedenej normy nie všetci dodávatelia bionafty ju dodržujú. Je preto potrebné presvedčiť sa priamo na čerpacej stanici, či ponúkaná bionafta tejto norme vyhovuje.
 
 

MAN
Bionafta sa využíva aj na pohon autobusov. Príkladom sú autobusy značky MAN. Všetky nové autobusy MAN vyrábané od roku 1996 sú prispôsobené na použitie bionafty MERO (kvalita MERO musí vyhovovať nemeckej norme DIN 51606). Cena za úpravu starších naftových modelov vychádza podľa výrobcu asi na 1500 DM. MAN poskytuje aj na upravené vozidlá plnú záruku.

BIONAFTA NA SLOVENSKU
V roku 1991 sa v bývalom ČSFR začalo s tzv. óleoprogramom, ktorý postupne viedol k vybudovaniu 7 výrobní MERO na Slovensku. Východiskovou surovinou je semeno repky olejnatej. Na Slovensku sa MERO uplatňovalo predovšetkým v poľnohospodárstve a to hlavne vďaka podpore tohto programu zo strany štátu. V minulosti patrila výroba MERO medzi priority v oblasti ekologického poľnohospodárstva. V súčasnosti sa však aj tu prejavuje nedostatok finančných prostriedkov a výrobne bionafty majú značné problémy so svojim odbytom. V snahe obísť problémy s úpravou naftových motorov, ktorá je nevyhnutná pre použitie čistého MERO, sa u nás používa hlavne zmesné palivo. Takýmto zmesným palivom je bionafta MDT, ktorá obsahuje min. 30% MERO a zvyšok tvorí nafta. Pre toto zmesné palivo sú všetky problémové vlastnosti čistého MERO (znehodnocovanie gumených tesnení, motorového oleja, pokles výkonu motora) odstránené resp. výrazne redukované. Niekoľkoročné skúsenosti s výrobou MERO ukazujú, že z 1 hektára osiatom repkou olejnatou, s priemerným výnosom 3 tony semena na hektár, je možné získať asi 1 tonu MERO alebo 3,33 tony BIONAFTY MDT. Okrem toho pri lisovaní semien vznikajú asi 2 tony kvalitných krmovinových výliskov. Z hľadiska možného potenciálu výroby bionafty u nás by do úvahy prichádzalo využívanie hlavne menej kvalitných a kontaminovaných pôd, ktoré sú nevhodné na pestovanie potravinárskych plodín. Odhaduje sa, že v SR sa nachádza približne 425 tisíc hektárov kontaminovaných pôd, ktorých využívanie na výrobu MERO by prinieslo zisk v podobe náhrady 425 tisíc ton nafty ročne, čo je takmer 50% spotreby nafty u nás.
Do roku 1997 bolo na Slovensku vybudovaných 7 výrobní MERO s celkovou kapacitou 5500 ton MERO ročne. Ich charakteristiky sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

ELSBETT MOTOR
Príkladom úplne nového riešenia naftového motora upraveného na spaľovanie čistého rastlinného oleja (bez nutnosti jeho esterifikácie) je tzv. Elsbett motor. Tento motor bol vyvinutý nemeckým inžinierom Ludwigom Elsbettom, ktorý v roku 1964 založil v Hilpoltsteine (neďaleko Norimberku) ústav pre vývoj motorov - Ellsbett Konstruktion. Elsbett vyvinul motor pre viacero rôznych aplikácií. V súčasnosti jazdí v Bavorsku niekoľko sto automobilov s takýmto typom motora. Spaľujú čistý rastlinný olej vyrábaný na farmách a dodávaný do špeciálnych čerpacích staníc, kde sa predáva za 0,80 DM za liter. V ústave v Hilpoltsteine sa tiež prestavujú automobily na tento typ motora.  Elsbett motor je charakteristický tým, že spaľovanie čistého rastlinného oleja nezanáša valce motora nedostatočne spáleným uhľovodíkmi. Motor má tri valce s celkovým objemom 1500 cm3 a je vybavený špeciálnym vstrekovaním paliva kombinovaným s okrúhlou spaľovacou komorou umiestnenou vo valci motora. Takáto konštrukcia  umožňuje spaľovanie paliva pri vysokej teplote v centre obklopenom vrstvou studeného vzduchu. Pri tomto procese dochádza k nižším tepelným stratám na stenách valca a glycerín (zložka oleja) je spaľovaný bez toho, aby vznikali usadeniny na stenách. Valec je vytvorený z dvoch častí. Horná časť pozostáva zo spaľovacej komory a má malý povrch v porovnaní so stenami valca. Táto časť vyrobená z teplovzdornej liatiny drží tiež hlavu valca. Dolná časť valca je vyrobená z hliníka, pričom celková hmotnosť valca je nižšia ako normálny valec vyrobený z jednej časti. Elsbett motor sa tiež vyznačuje vyššou účinnosťou. Bežný automobilový motor má účinnosť nižšiu ako 30% (podľa niektorých údajov je táto účinnosť podstatne nižšia a dosahuje len 15%), kým Elsbett motor dosahuje účinnosť až 40%. V benzínovom motore je 28% tepla zo spaľovacieho procesu vo valci odvedených chladivom. V naftových motoroch je to až 30%, kým v Elsbett motore je to len 14 až 16%. Toto sa dosahuje olejovým chladením, ktoré je jednoduchšie a spoľahlivejšie ako chladenie vodou. Zvyšok tepla asi (40%) odchádza do výfuku.
 Porovnanie účinnosti rôznych typov motorov pri použití rôznych palív je uvedené v nasledujúcej tabuľke:

Výhodou Elsbett motora je, že vysoké teploty umožňujú spaľovať nielen čistý rastlinný olej, ale aj rôzne iné oleje ako napr. rybí olej alebo už použitý rastlinný olej z varenia. Motor taktiež umožňuje jazdu na obyčajnú naftu. Takýto typ motora má význam aj pre rozvojové krajiny nachádzajúce sa v tropickom pásme s dostatkom olejnatých rastlín. Ročný zisk palmového oleja napr. dosahuje až 7000 kg z hektára (2-krát viac ako z repky) za rok, pričom veľa iných rastlín má výťažok vyšší alebo porovnateľný s repkou olejnatou. Vo vyspelých krajinách by však používanie Elsbett motora mohlo tiež výrazne prispieť k znižovaniu spotreby nafty a ozdraveniu životného prostredia. Podľa údajov z Dánska, kde sa Elsbett motor tiež testoval, by pri využití 200 tisíc hektárov pôdy na pestovanie repky bolo možné zásobiť rastlinným olejom asi 400 tisíc automobilov, ktoré by mohli ročne v priemere najazdiť 10 tisíc km. Uvedená rozloha v súčasnosti zodpovedá nadprodukcii poľnohospodárskych produktov v tejto krajine. Elsbett motor sa však nepresadil v širšom meradle hlavne pre vyššie náklady na jeho výrobu a nezáujem výrobcov automobilov.