Ce este noul carburant HVO folosit de camioanele diesel, cum reduce acesta emisiile CO2 şi ce probleme aferente îi sunt asociate

Acum două zile, publicam o ştire despre una din cele mai mari comenzi obţinute de Volvo în istoria sa, de 1.500 camioane, care urmează a fi livrate operatorului italian Lannutti Group şi menţionam că toate cele 1.500 camioane sunt diesel şi nici măcar unul din ele nu este electric, deşi Volvo e cel mai mare producător de camioane electrice din lume în prezent. Mai spuneam atunci că acele camioane sunt adaptate să funcţioneze cu HVO, adică ulei vegetal hidrotratat, care ajunge la o compoziţie finală similară motorinei, dar care e produs din deşeuri alimentare şi menajere. Şi tot de curând la multe benzinării din Germania a început a apărea combustibil HVO100 ca alternativă dieselului obişnuit, fiind un pic mai scump, dar oferind beneficiului emisiilor mai mici de CO2, în timp ce în unele ţări scandinave şi Italia el e deja mai răspândit. Ne-am propus să analizăm un pic mai detaliat, deci, ce este HVO, cum reduce acesta emisiile CO2, ce beneficii are, dar şi ce probleme îi sunt asociate.

Ei bine, ideea HVO-ului e una nobilă la origine — de a produce combustibil din deşeurile vegetale şi ulei vegetal folosit, spre exemplu din cel care rămâne în rol de deşeu la restaurante, iar întrucât deşeurile sunt de origine vegetală şi acea vegetaţie a captat CO2 din atmosferă în procesul creşterii ei, la ardere se va elimina în mare parte acelaşi CO2 înapoi în atmosferă şi astfel combustibilul final va fi aproape inofensiv.

Foto: Ulei vegetal folosit la prăjire în restaurante, una din materiile prime pentru HVO

Ideea de bază a reîntoarcerii în atmosferă a CO2-ului captat anterior e similară şi cu cea folosită la producţia benzinei şi a metanolului sintetic, doar că acolo nu există deşeuri vegetale în procesul de producţie, ci CO2 captat direct din atmosferă şi hidrogen produs prin electroliză cu electricitate din surse regenerabile. Acolo procesul e unui foarte uşor de monitorizat pe întreg ciclul de producţie şi, deşi deocamdată acel metanol e scump, fizica şi practica ne demonstrează că acel combustibil nu emite cu adevărat CO2 în plus, iar unicul neajuns e doar cantitatea mare de energie necesară pentru producţie şi costul ridicat.

Foto: Porsche, unul din promotorii benzinei şi metanolului produs sintetic din energie regenerabilă

La HVO, însă, lucrurile sunt un pic mai ambigue şi mai greu de controlat în procesul de producţie. Materia primă din care poate fi produs HVO este aceeaşi ca şi la biodiesel — ulei de rapiţă, ulei de floarea soarelui, ulei de soia, ulei de porumb, ulei de palmier, ulei folosit la prăjire, colofoniu, grăsimi animale şi deşeuri vegetale. În principiu sunt utilizabile orice grăsimi care conţin trigliceride şi acizi graşi. Doar că biodieselul trece prin procese de fermentare şi printr-o altă reacţie chimică, care generează glicerol ca un produs intermediar, în timp ce producţia HVO e bazată pe hidrotratare cu hidrogen şi evită această etapă.

Deci, primul mare semn de întrebare este hidrogenul necesar, or, în multe articole menţionăm că producţia unui singur kilogram de hidrogen verde din energie regenerabilă ar necesita între 53 şi 60 kWh de electricitate. Iar reacţia rezumată a producţiei de HVO prin hidrotratare este de C3H5(RCOO)3 + 12H2 -> C3H8 + 3RCH3 + 6H2O, deci e nevoie de mult hidrogen pentru a trata, iar un produs aferent rezultat aici e gazul propan C3H8 şi apa la final. Prin hidrotratare, atomii de oxigen şi azot sunt îndepărtaţi, rezultând o parafină, care e izomerizată pentru proprietăţi optime, ea devenind HVO în final. Hidrogenarea are nevoie de un catalizator, de o presiune înaltă de 30-70 bari şi de temperatură mare, de 300-390 grade Celsius. Deci, e un proces ce are nevoie de multă energie, pe lângă energia consumată la producţia hidrogenului. Fără a lua în calcul energia necesară asigurării căldurii reacţiei şi presiunii, e nevoi de circa 100 kWh de electricitate pentru a produce un singur kilogram de HVO, în funcţie de ajustări şi materia primă iniţială. Deci, pe acest fundal de randament energetic atât de mic, până şi producţia de hidrogen şi arderea lui în combustie, ca în cazul camionului MAN şi a încărcătorului frontal Liebherr cu hidrogen, pare deja mult mai logică şi eficientă.

Ei bine, dar care sunt beneficiile HVO-ul produs, atunci? HVO-ului se bazează pe ideea că ar avea calităţi practic identice cu dieselul, astfel încât şi motoarele diesel normale să-l poată folosi drept combustibil fără adaptări, deşi unii producători menţionează şi mici adaptări. HVO nu are sulfuri în componenţa sa, acesta fiind unul din marile avantaje, nu are miros, nu are oxigen şi hidrocarburi aromate, şi are o cifră cetanică mare. HVO generează cu 40% mai puţine particule de diesel la combustie, acele particule pe care sunt proiectate să le captureze filtrele DPF. La emisii NOx, cifra de emisii de la HVO e cu 8% mai mică, deci aici diferenţa e mai puţin sesizabilă şi ele există şi trebuie neutralizate.

HVO are o densitate mai mică decât diesel şi un conţinut energetic mai mic — 0,78 kg per litru la HVO, faţă de 0,83-0,84 kg/litru la diesel. Un kg de HVO conţine în el echivalentul a 12,33 kWh de energie, faţă de 11,97 kWh per kg la diesel. Însă raportat la litru, într-un litru de HVO se conţine 9,62 kWh de energie, în timp ce într-un litru de diesel — 9,93 kWh. Respectiv, echivalenţa faţă de diesel e de 0,97, ceea ce înseamnă că în loc de 100 litri de motorină, acelaşi camion va avea nevoie să consume circa 103 litri de HVO pentru a produce aceeaşi forţă mecanică.

Dar, dacă ideea HVO-ului e să scoată cât mai multe emisii CO2 din ecuaţie, consumul mai mare cu circa 3% n-ar trebui să fie o problemă mare. Producătorii actuali de HVO, dar şi cei de camioane, precum Volvo, menţionează adesea expresii că HVO poate reduce emisiile cu până la 90%. Dar asta e valabil doar dacă HVO e produs cu adevărat din ulei vegetal rezultat din gătit, şi dacă hidrogenul utilizat e din surse regenerabile şi dacă şi temperatura şi presiunea necesară reacţiei e eventual asigurată prin metode mai sustenabile. Datele oficiale arată că prin asemenea metode, HVO produs din ulei de gătit folosit generează 11,5 g CO2 per MJ ars (sau 510 grame/kg), în timp ce dieselul produce 88,7 grame de CO2 per MJ ars (sau 3.823 grame/kg). Astfel, dacă am compara aceste cifre, avem o reducere de 86,7% a emisiilor de CO2 per kilogram faţă de diesel, aproape de cele până la 90% menţionate.

Dar în practică, lucrurile nu stau atât de exemplar cum ar frumos să fie din teorie. HVO-ul nu e produs la ferme care să amestece deşeuri vegetale, cum se întâmplă la alţi carburanţi bio, ci în rafinării de petrol, eventual adaptate. Asta se întâmplă pentru că în lume nu există atât de mult ulei vegetal folosit în gătit, care să-şi găsească astfel o întrebuinţare nobilă sub forma reciclării. Respectiv, e nevoie de mult mai multă materie primă, sub forma celorlalte uleiuri, iar asta înseamnă că acea materie primă nu mai vine ca un deşeu dintr-o utilizare nobilă din agricultură sau alte industrii, ci vine ca un produs prima produs pe terenurile agricole. Asta dă aceleaşi probleme pentru care biodieselul a fost limitat la un moment dat — dacă producătorii agricoli sunt motivaţi să crească pe terenurile lor plante pentru biocombustibili şi HVO, rămâne mai puţin teren pentru alimente obişnuite şi pentru alimente folosite drept hrană animalieră, iar asta măreşte preţurile la alimente în toată lumea.

Astfel, astăzi uleiul vegetal principal din care se produce HVO în industrie e uleiul de palmier. El ajunge să atingă până aproape 50% din materia primă folosită la nivel global în industrie pentru HVO, iar problemele asociate producţiei de palmier sunt cunoscute pe larg, fiind legate inclusiv de despăduriri în masă în regiunile unde acesta e produs. Ideea de a tăia păduri care captau CO2, folosind acel lemn în diverse scopuri, inclusiv emitente de CO2, pentru a putea să producem ulterior HVO cu care să reducem nişte emisii din motoarele camioanelor e un pic absurdă în esenţa sa. Şi apoi, dacă HVO e produs din ulei de palmier, amprenta sa de CO2 e cu totul alta faţă de uleiul vegetal ars, fiind de 50 grame de CO2 per MJ ars, sau 2.220 grame/kg, faţă de 3.823 grame/kg la diesel. Asta nu mai înseamnă o reducere de CO2 de 86-90%, ci de doar 41,7%.

Foto: Plantaţie de palmieri în locul pădurilor, pentru producţia de ulei în Indonesia

O altă problemă e că, deoarece HVO e produs la rafinării petroliere, care au hidrogenul drept un produs aferent proceselor lor deja existente de hidrotratare a petrolului, aceste rafinării folosesc preponderent acelaşi hidrogen provenit din surse fosile şi la producţia din HVO. Deci foarte rar în producţia HVO de azi e folosit hidrogenul verde, din energie regenerabilă.

Iar marile rafinării petroliere au fost rapid convertite sau adaptate să producă HVO. Prima rafinărie HVO a apărut în Europa în 2007, aparţinând norvegienilor de la Neste. Tot ei produc azi cel mai mult, în 2023 atingând 3,3 milioane de tone produse anual. Italienii de la Eni au convertit rafinăria de lângă Veneţia să producă 400 mii tone de HVO anual, iar alţi producători de HVO mai sunt Total din Franţa, Preem, Petrobas, St1 şi alţii. Există printre ei şi dintre cei care declară o predilecţie mai mare pentru procese cu energie regenerabilă, e drept, iar aceste angajamente sunt mai des enunţate în ultimul timp.

Dar în esenţă, HVO e o alternativă pentru combustibilul diesel ce e produsă de aceeaşi industrie. Şi chiar dacă beneficiile de emisii CO2 pot ajunge teoretic până spre o reducere de 86-90%, în viaţa reală procesele industriale dictează o scădere mult mai mică, şi astfel beneficiul real pentru mediu e mult mai mic. Iar dacă luăm în calcul şi ineficienţa pur energetică uriaşă a întregului proces, până şi hidrogenul dă un randament mai mare, nemaivorbind de camioanele electrice. Însă HVO e un combustibil care permite producătorilor de camioane şi unor industrii întregi să spună că e o alternativă mai benefică pentru mediu faţă de diesel, şi, de ce nu, să mai întârzie adoptarea pe larg a camioanelor electrice sau cu hidrogen, dacă tot avem soluţii care pot elimina teoretic 90% din CO2, nu? În acest caz, însă, vorbind din perspectiva fizicii şi a chimiei, HVO pare o soluţie mult prea ineficientă pentru a exista la scară largă şi mai degrabă ar avea dreptul la viaţă doar dacă e produs cu adevărat din deşeuri şi ar fi folosit în aplicaţii unde electrificarea sau alte alternative sunt mai greu de aplicat.