ETANOL   Etanol je látka, ktorá sa v prírode vyskytuje len sporadicky a jej požívanie (v malom množstve) na rozdiel od metanolu, nie je pre človeka toxické. Etanol sa dnes bežne využíva ako náhrada za benzín v spaľovacích motoroch, pričom je to jedno z najstarších alternatívnych palív. Na toto palivo jazdilo veľké množstvo vozidiel už od 90-tych rokov minulého storočia. Komerčné skúsenosti s používaním etanolu v doprave majú hlavne v Brazílii (program Proalcool) a v USA (program Gasohol), kde sa toto palivo používa už dlhšiu dobu a vo veľkom množstve.

Jedným z dôvodov zavedenia týchto programov bola aj snaha o zlepšenie životného prostredia. Viac ako 20-ročné skúsenosti s etanolom v Brazílii a USA svedčia o tom, že jeho používanie prinieslo viacero výhod nielen v doprave, ale aj v priemyselnej a sociálnej sfére. Etanol sa však využíva aj na iné účely ako len v doprave. Veľmi dôležité je jeho uplatnenie v potravinárskom priemysle, a práve táto univerzálnosť je jednou z jeho hlavných výhod.

VÝROBA
 Na výrobu etanolu ale aj metanolu sa ako vhodné suroviny dajú využiť viaceré rastliny napr. obilie, zemiaky, kukurica, cukrová trstina, cukrová repa, ovocie a iné plodiny. Proces výroby alkoholu sa nazýva fermentácia prebiehajúca na roztokoch cukrov. Cukry môžu byť vyrobené aj zo zeleniny resp. celulózy (dreva). Po 30 hodinách fermentácie kaša obsahuje približne  6-10% alkoholu, ktorý sa môže odstrániť destiláciou a použiť ako kvapalné palivo v spaľovacích motoroch. Vzhľadom na to, že použitá surovina sa nepremení celá na  biopalivo, vznikajú  pri tomto procese cenné vedľajšie produkty, ktoré môžu nahradiť bielkovinové krmivá.
 Istou nevýhodou výroby etanolu z poľnohospodárskych produktov je skutočnosť, že v prípade snahy o nahradenie väčšieho množstva klasických palív, by takáto veľkovýroba v celosvetovom meradle predstavovala konkurenciu k produkcii potravín. V čase kedy mnoho ľudí vo svete hladuje, by takáto snaha bola asi sotva ospravedlniteľná. Navyše pestovaním monokultúr, ktoré by takúto stratégiu sprevádzalo, by mohli vzniknúť problémy s biodiverzitou a i. Pri dnešnom charaktere poľnohospodárskej výroby je tiež nevyhnutné používanie veľkého množstva hnojív na dopestovanie východiskovej suroviny a to so sebou prináša ďalšie nevýhody v podobe znečistenie životného prostredia.

Autobus jazdiaci na etanol vyrábaný z kukurice.
Uvedené nevýhody sa však netýkajú výroby etanolu z drevnej biomasy, ktorá sa ukazuje ako veľmi perspektívna. Podobne to platí aj pri výrobe etanolu z odpadnej biomasy z poľnohospodárskej produkcie. Problémom výroby etanolu fermentáciou z celulózy je, že celý proces vedie k malému výťažku pri relatívne vysokých nákladoch. V súčasnosti je zrejmé, že etanol pravdepodobne nemôže úplne nahradiť klasické palivá. Pri jeho rozumnej produkcii a použití môže však prispieť k nahradeniu časti ropy a ozdraveniu životného prostredia , hlavne v mestách.

V EÚ sa udáva, že ak by sa na výrobu etanolu použila napr. cukrová repa, tak by týmto palivom bolo možné zásobiť všetky poľnohospodárske stroje, pričom výmera pôdy by predstavovala približne 10 % ornej pôdy v EÚ. Zo skúseností totiž vyplýva, že z jedného hektára osiateho cukrovou repou je možné získať takmer 5 tisíc litrov etanolu. Bilancia takejto výroby je nasledujúca: z jedného hektára je možné získať 87730 kg cukrovej repy. Podiel repy s priemernou cukornatosťou 16% predstavuje 48740 kg/ha. Zvyšok tvoria vedľajšie produkty – listy. Zo 48740 kg repy je možné získať 4755 Iitrov etanolu, (asi 3775 kg.

Hoci energetická bilancia pri výrobe etanolu (podiel získanej a vloženej energie) je približne polovičná v porovnaní s bionaftou (MERO) výhodou etanolu je, že z jedného hektára je možné získať viac litrov paliva (4755 litrov) ako v prípade MERO (asi 1400 litrov).Bilancia výroby etanolu prepočítaná na kg vstupnej suroviny vychádza lepšie, keď sa použije obilie. Na výrobu jedného litra etanolu je potrebných asi 2,8 kg obilia. V prípade cukrovej repy je to približne 10 kg.

 Preteky terénnych vozidiel jazdiacich na etanol sú jednou z foriem propagácie tohto paliva v USA.
 
 

CENA
Výrobná cena etanolu spolu s jeho destiláciou sa vo svete pohybuje na úrovni 0,6 USD/l (asi 21 Sk/l). Cena etanolu je dvojnásobná v porovnaní s metanolom, čo platí aj v prípade jeho syntetickej výroby. Pri tejto cene je jeho využívanie ako paliva v doprave problematické. Brazílsky príklad (pozri nižšie) však ukazuje, že je možné vytvoriť podmienky pre jeho širšie uplatnenie.

POUŽITIE ETANOLU V SPAĽOVACÍCH MOTOROCH
Etanol vyrobený fermentáciou z biomasy je možné použiť buď ako palivo pre špeciálne skonštruované motory, alebo ako prísadu do benzínov v zastúpení 3 až 15 %. Chemicky zmenený etanol na etylterbutylén (EBTE) sa vo svete postupne stáva dôležitou prísadou do bezolovnatých benzínov. Zvyšuje oktánové číslo a zlepšuje kvalitu horenia paliva v motore. Motor na etanol sa v princípe vyznačuje asi 300 odlišnosťami od klasického benzínového motora. Najdôležitejšie rozdiely spočívajú v tom, že  :
* motor má vyšší kompresný pomer,
* má odlišné valce a tvar spaľovacej komory,
* palivová nádrž býva zvyčajne pocínovaná,
* palivové čerpadlo , karburátor a palivové potrubie sú vyhotovené z nehrdzavejúcich materiálov.

O využití etanolu v doprave sa dnes vážne uvažuje aj v iných krajinách ako je Brazília a USA. Podľa údajov z Českej republiky sa má u našich susedov na tieto účely použiť ročne asi 60 tis. m3 etanolu, na výrobu ktorého bude potrebné asi 200 tis. ton obilia, čo je asi 2% úrody v ČR.

VÝHODY ETANOLU
Etanol má niekoľko výhod a nevýhod v porovnaní s inými palivami. Výhodou je, že z hľadiska snahy o nahradenie klasických palív vo svete existujú dostatočné výrobné kapacity s overenou technológiou výroby. Z hľadiska činnosti motora je dôležité, že etanol má vyššie oktánové číslo ako benzín - približne 106. Benzín má toto číslo 91 až 98. Vyššie oktánové číslo umožňuje vyššiu kompresiu a následne lepšiu účinnosť motora. Pre naftové motory je rozhodujúce cetánové číslo paliva. Čím nižšie cetánové číslo, tým dlhší čas je potrebný pre kompresné zapálenie zmesi. Alkohol (metanol aj etanol) má nižšie cetánové číslo ako nafta. Výhody používania etanolu v motorových vozidlách je možné zhrnúť nasledovne:
* etanol je dokonalejšie spaľovaný v motore,
* zaručuje vyšší výkon a otáčky motora,
* vykazuje nižšie emisie v spalinách.

 V sociálnej a ekonomickej oblasti výhody zahrňujú hlavne:
* tvorbu pracovných  príležitostí v poľnohospodárstve pri pestovaní vstupnej suroviny,
* zlepšenie príjmov ekonomicky slabších vrstiev obyvateľstva podieľajúcich sa na pestovaní,
* zníženie závislosti na dovoze ropy.

NEVÝHODY ETANOLU
Nevýhodou etanolu je, že spôsobuje rýchlejšiu koróziu kovových materiálov, má detergentný účinok (odstraňuje oleje) a napadá plastické hmoty. Navyše nevýhodou je, že výpary majú negatívny účinok na ľudský organizmus a ovplyvňujú vodičovu schopnosť viesť motorové vozidlo. Tieto výpary môžu byť problémom hlavne pri čerpaní pohonných  hmôt. Etanol sa taktiež vyznačuje horším štartovaním motora pri nízkych okolitých teplotách.

Iné nevýhody použitia etanolu spočívajú v tom, že v dôsledku nižšej energetickej hustoty v jednom kilograme paliva majú vozidlá vyššiu spotrebu. Navyše pri spaľovaní dochádza k vyššej tvorbe aldehydov vo výfukových plynoch. V USA sa na odstránenie týchto škodlivín  používajú vo vozidlách katalyzátory, ktoré znižujú tieto emisie o 80%.

EMISIE
Emisie motorových vozidiel spaľujúcich etanol závisia na vstupnej surovine, z ktorej bol etanol vyrobený. Vo všeobecnosti platí, že emisie zo spaľovania etanolu sú nižšie ako v prípade benzínu, pričom emisie CO, tuhých častíc a organických látok sú približne o polovicu nižšie a emisie N2O asi o jednu štvrtinu nižšie ako emisie z benzínových motorov. Problémom sú však už vyššie uvedené emisie aldehydov.

Pozitívny prínos pre životné prostredie má aj požívanie zmesi napr. 10% etanolu a 90% benzínu. Takéto palivo používané hlavne v USA znižuje tvorbu CO o viac ako 25% v porovnaní s akýmkoľvek iným benzínom. Etanol je málo reaktívny s vysokým oxidačným účinkom (obsah kyslíka), čím sa podieľa aj na znižovaní tvorby ozónu. Etanol je tiež bezpečnou náhradou za toxické prísady na zvyšovanie oktánového čísla benzínu ako sú benzén, toluén a xylén. Navyše etanol, tým že je vyrábaný z biomasy, znižuje tvorbu oxidu uhličitého - najdôležitejšieho skleníkového plynu.

BRAZÍLSKY ETANOLOVÝ PROGRAM
Brazília je významným svetovým producentom cukru. Cukrová trstina, z ktorej sa cukor vyrába, sa tu pestuje vďaka európskym  prisťahovalcom už od začiatku 16.st. V dôsledku problémov s klesajúcou cenou cukru na svetových trhoch a narastajúcich cenách ropy sa brazílska vláda rozhodla v roku 1973  vyhlásiť tzv. „Etanolový program“. Tento program až do súčasnosti zostáva najväčším komerčným využitím biomasy pre potreby výroby energie na svete.

Vďaka tomuto programu vzrástla výroba etanolu v Brazílii z 0,6 miliardy litrov v roku 1975 na 12 miliárd v roku 1991. Okrem toho sa tu z celkového množstva 229 mil. ton cukrovej trstiny zožatej z plochy 4 mil. hektárov ročne vyprodukuje približne 8,6 mil. ton cukru a 73 mil. ton melasy. V rámci tohoto programu bolo v Brazílii postupne vytvorených 400 priemyselných výrobní etanolu, ktorých produkcia dnes predstavuje 50% svetovej výroby etanolu.

Brazílska vláda si na začiatku programu vytýčila úlohu nahradiť ropu tzv. gasoholom, čo je zmes 20% etanolu a benzínu. Táto náhrada sa uskutočnila veľmi jednoducho už počas prvých piatich rokov od zavedenia programu, nakoľko si nevyžadovala žiadnu úpravu benzínových motorov jazdiacich na takéto zmesné palivo. Na strane výrobcov sa podarilo presmerovať nevyužité kapacity vo výrobe cukru na výrobu etanolu. Po vypuknutí druhej ropnej krízy si brazílska vláda vytýčila nový cieľ - úplne nahradiť v motorových vozidlách benzín za etanol. Brazílski výrobcovia automobilov (zväčša pobočky európskych a amerických automobiliek) súhlasili s uskutočnením technických zmien vo vozidlách, ktoré bolo nutné vykonať pri prechode na čistý etanol. Nevyhnutné investície spojené s týmto krokom programu boli hradené pomocou „mäkkých“ úverov poskytovaných brazílskou vládou. Podpora sa prejavila aj v daňových úľavách, čo viedlo k tomu, že etanol a etanolom poháňané automobily sa stali pre brazílskych spotrebiteľov cenovo veľmi príťažlivými.

Obrovský pokles ceny ropy na svetových trhoch v 80-tych rokoch vážne ovplyvnil ekonomiku etanolového programu v Brazílii. Vláda prestala financovať výstavbu nových závodov, a tým obmedzila výrobnú kapacitu. Spotreba etanolu sa znížila. Daňové úľavy však pretrvávali naďalej. Každoročný priemerný nárast spotreby o 27% v rokoch 1981 až 1986 sa znížil na 1,3% v rokoch 1986 až 1992. Výsledkom bol nedostatok etanolu v rokoch 1989 a 1990, čo značne ovplyvnilo celý etanolový program. Podiel predaných nových automobilov jazdiacich na čistý etanol sa znížil z takmer 100% v roku 1988 na približne 4% počas tejto krízy. Následne sa však dostal na úroveň 10% až 20% (v roku 1997 to bolo 12%). Etanolový program sa vďaka poklesu cien ropy dostal do vážnych problémov. Spoločnosť Petrobras (štátny podnik zodpovedný za výrobu a distribúciu kvapalných palív) sa snažila znížiť straty zo skladovania a distribúcie etanolu rôznymi cestami a to aj napriek skutočnosti, že sa vďaka vyššej účinnosti jeho výroby (v roku 1977 sa vyrobilo 2600 litrov z ha, v roku 1987 to bolo 3900 litrov a v roku 1991 to bolo 5400 l/ha) podarilo výrazne znižovať cenu etanolu (približne o 3% ročne).

Najdôležitejším dôvodom pre pokračovanie etanolového programu v Brazílii sa však postupne stala ochrana životného prostredia. Tak napr. mesto Sao Paulo sa zaviazalo udržať podiel etanolu v benzíne na úrovni 22%. Hlavným dôvodom je snaha o obmedzenie výskytu smogu v tomto meste. Aj keď vlastná výroba etanolu nebola zo začiatku úplne čistá a problémom boli úniky odpadových látok a znečistenie niektorých riek v okolí výrobných závodov, následným vylepšením technológie sa dosiahlo, že úroveň znečistenia prostredia je dnes oveľa nižšia ako pri výrobe benzínu. V oblasti emisií uhlíka (CO2) tiež došlo k ich výraznému zníženiu, ktoré v ročnej bilancii predstavuje asi 9,5 mil. ton čo je 13% celkových emisií z energetického sektora.

Lietadlo využívajúce ako palivo etanol.
Brazílsky príklad využitia biomasy mal však aj pozitívny dopad na sociálnu sféru. Etanolový program viedol k vytvoreniu približne 1,2 milión nových pracovných príležitostí a to hlavne pre menej kvalifikovaných pracovníkov. Toto číslo je 20-krát vyššie ako je počet pracovných miest potrebných na spracovanie ropy v objeme, ktorý by nahradil etanol. Len kávové a bavlnené plantáže vykazujú vyššiu potrebu pracovných príležitostí na hektár ako cukrová trstina. Hoci práca súvisiaca so žatvou cukrovej trstiny patrí k slabšie plateným, predtým nezamestnaní obyvatelia majú takto možnosť zvýšiť si svoj príjem. Ukázalo sa, že aj investičné náklady na vytvorenie jedného miesta v etanolovom priemysle sú nižšie a to až o 25% ako v iných priemyselných sektoroch. Tento poznatok je obzvlášť dôležitý  pre krajiny s obmedzeným kapitálom a vysokou nezamestnanosťou.

V súčasnosti jazdí v Brazílii 4,2 milióna motorových vozidiel na čistý etanol a jeho ročná spotreba  dosiahla 10,5 miliárd litrov. Ostatné vozidlá jazdiace na zmes etanolu a benzínu (22% etanolu a 78% benzínu) spotrebúvajú ďalších asi 1,3 miliardy litrov etanolu ročne. Zaujímavosťou je, že napriek tomu, že všetky dovážané automobily si vyžadujú istú úpravu, aby mohli jazdiť na túto zmes, neexistuje žiaden tlak výrobcov automobilov na brazílsku vládu, aby sa táto situácia zmenila.

Etanolový program je z ekonomického hľadiska pre Brazíliu veľmi výhodný. Podľa mnohých odborníkov by sa bez tohto programu Brazília ocitla v ešte väčších problémoch, ako je v súčasnosti. Tento program totiž ušetril asi 12 miliárd dolárov na dovoze ropy a vytvoril mnoho nových pracovných miest. Aj napriek ekonomickým ťažkostiam, vyvolaným hlavne klesajúcimi cenami ropy, tento program úspešne dokumentoval technickú možnosť nahradenia ropy etanolom vo veľmi širokom meradle.

ETANOL V USA

Preteky automobilov každoročne organizované americkým ministerstvom energetiky.
Etanol vyrábaný hlavne z obilia je veľmi populárnym palivom aj v USA, kde sa používa buď priamo alebo ako prísada do benzínu. V dôsledku priaznivej daňovej politiky sa zmes 10% etanolu a 90% benzínu v USA používa už mnoho rokov. Takéto zmesné palivo nemá žiadny negatívny vplyv na výkon motora. Má však veľmi priaznivý vplyv na znižovanie emisií škodlivých látok. Celkové množstvo predanej zmesi etanolu a benzínu dosahuje ročne asi 50 miliárd litrov, pričom podiel etanolu predstavuje asi 3 miliardy litrov. Celkovo je to však len 0,7% z objemu predaného benzínu v tejto krajine. Vzhľadom na viaceré výhody, ktoré sa na používanie etanolu viažu by toto množstvo malo v budúcnosti vzrásť až na 6,5 miliardy litrov ročne.

Etanolovému programu sa v USA darí aj vďaka daňovým úľavám, ktoré ročne dosahujú až  200 mil. dolárov. Tieto úľavy sú však z pohľadu štátnej pokladnice vykompenzované dodatočnými príjmami na úrovni 700 milión dolárov ročne v dôsledku ekonomických aktivít súvisiacich s etanolovým programom. Na rozbehnutie tohto programu boli v USA doteraz investované asi 3 miliardy dolárov, pričom z tejto sumy bolo vybudovaných 43 výrobní etanolu v 20-tich štátoch.

Etanolový program je podporovaný nielen vládou, ale aj viacerými súkromnými inštitúciami. Výsledkom tohto záujmu a širokej propagácie je aj viacero podujatí. Americká Koalícia pre Etanol tak od roku 1991 pravidelne organizuje preteky vozidiel na etanol v Južnej Dakote. Podmienkou účasti vozidiel je, aby obsah etanolu v palive bol minimálne 25%. Všetky doterajšie skúsenosti svedčia o tom, že etanol napriek niektorým nevýhodám má pozitívny efekt na viacero oblastí ako napr. na sociálnu sféru, poľnohospodárstvo, ekonomiku štátu, energetiku a životné prostredie.

V sociálnej oblasti etanolový program viedol v USA k vytvoreniu asi 40 tis. priamych a nepriamych nových pracovných príležitostí, čo viedlo k ročnému zvýšeniu príjmov obyvateľstva o 1,3 miliardy dolárov. Celkový dodatočný prínos etanolového priemyslu pre americkú ekonomiku sa odhaduje na 6 miliárd dolárov ročne. Dopyt po obilí, z ktorého sa etanol vyrába, zvýšil príjmy farmárov po zavedení programu o viac ako 12 miliárd dolárov. Očakáva sa, že objem ekonomických aktivít zvýši uvedený zisk do roku 2000 až na 30 miliárd dolárov. Etanolový program priniesol výhody hlavne malým vidieckym sídlam, kde existujú výrobné závody. Ročná produkcia 400 milión litrov znamená vytvorenie asi 2250 nových pracovných príležitostí. Z hľadiska poľnohospodárskej výroby sa na výrobu etanolu ročne spotrebuje asi 5% z celkovej úrody obilia v USA. Keďže tu existuje veľká nadprodukcia obilia (USA sú jedným z jeho najväčších exportérov na svete) má pre amerických farmárov výroba etanolu veľký význam. Ukazuje sa, že ak by neexistoval trh s etanolom, tak by sa ich príjem znížil asi o 11%. Otázne však zostáva, či takéto využitie obilia je ospravedlniteľné v čase kedy milióny ľudí na svete zomierajú od hladu.

Etanolový program má pozitívny makroekonomický dopad aj na znižovanie dovozu, na ktorom sa dovoz ropy podieľa až 80% (USA dováža 53% domácej spotreby ropy). Etanolový program znižuje túto závislosť o 98 tisíc barelov denne, čo predstavuje ročné úspory 1,1 miliardy dolárov. Mimoriadne pozitívny vplyv má etanolový program na oblasť životného prostredia.