Technika: az etanol és a környezetvédelem

Első hallásra megdönthetetlennek tűnik az állítás, hogy ha etanolt égetünk el üzemanyagként, akkor kevesebb szén-dioxidot juttatunk a levegőbe, mintha benzint használnánk. Méghozzá kétszeresen. Hiszen a tiszta benzin esetében nem történik más, minthogy elégetünk egy a Föld mélyéből felhozott anyagból – kőolajból – előállított magas széntartalmú folyadékot. Ez nettó szén-dioxid kibocsátás. Az etanol sztorija teljesen más. Bár a vége ugyanaz, hiszen azt is elégetjük, ami szintén szén-dioxid-kibocsátásával jár együtt, ámde kevesebbel, mint a benziné, hiszen egy literjéből 2,3 kiló helyett csak 1,6 szabadul fel. Másrészt – és ez a lényegesebb - az etanolt növényekből nyerjük, amelyekről köztudott, hogy életük folyamán szén-dioxidot kötnek meg, azt felhasználva építik fel magukat. Tehát ha etanolt égetünk, akkor csak azt a szén-dioxidot juttatjuk vissza a levegőbe, amit előtte a növény magába szívott. Vagyis a teljes körfolyamat eredménye nulla kibocsátás. Hát nem szép?

Nem egészen, és ez egy bizonyos fokig már az elején is egyértelmű volt. A növényt egyrészt meg kell termelni, és utána nem lehet csak úgy, ahogy megtermett, egy az egyben beletömködni a benzintartályba, azt át kell előbb alakítani, ami energia és munkabefektetést igényel. Az etanol, vagy más nevén etil-alkohol egyébként ugyanaz az alkohol, ami a szeszes italokban is megtalálható, ezért a gyártási alapanyagai és az előállítása is lényegében azonos.

Kiindulási alapként először is szükséges hozzá valamilyen magas cukor-, vagy keményítő tartalmú növény. A szeszgyártás alapanyagai közé magas cukortartalmával így került be a cukornád, a szőlő és sokféle gyümölcs. Magas keményítőtartalmával pedig a burgonya és számos szemes gabona, a búza, a rozs, az árpa és a kukorica vált az idők folyamán alkalmassá szesz előállítására. Ezekből mind lehet tehát motorhajtásra is alkalmas etanolt gyártani, Brazíliában a cukornád lépett elő erre a célra elsőrendű alapanyagként, míg a világ más tájain, így az Egyesült Államokban és Európában leginkább a kukorica.

Nem cél a mezőgazdasági termelés részletezése, de a kukorica termesztése éppolyan lépéseket igényel, mint a többi haszonnövényé. A földet fel kell szántani, a magot el kell vetni, utána gondozni, trágyázni, esetleg öntözni szükséges, majd jöhet a betakarítás. Mind-mind energiát, azaz üzemanyagot igénylő folyamat. Ezután következik még az erjesztésből, lepárlásból, tisztításból álló feldolgozás, majd a szállítás, ami mind-mind szén-dioxid-kibocsátással együtt járó energiabefektetést igényel. Csak egyedül a gyártási folyamat például literenként körülbelül 0,8 kg szén-dioxid-kibocsátásával jár együtt. A számítások, köztük például az amerikai környezetvédelmi ügynökségé is, azonban azt mutatták, hogy ezzel együtt megéri. Ha ugyanis az így előállított etanolt égetjük el üzemanyagként, legkevesebb 21 százalékkal kevesebb szén-dioxid jut a levegőbe, mintha helyette kőolajból előállított benzint használtunk volna.

Más számok is eléggé kedvező képet mutatnak. Egy hektár kukorica a növekedési és termési ideje alatt körülbelül 20 tonna szén-dioxidot köt meg, ami elég impozáns szám. Akkor meg főleg, ha tudjuk, hogy ennyi szén-dioxidot tíz darab, egyenként 15 000 kilométert futó, 100 kilométeren átlagban 6 liter benzint fogyasztó (140 g/km) autó bocsát ki együttesen egy év alatt. Egy hektáron egyébként átlagosan körülbelül 8 tonna kukorica terem meg (a csúcs 14 tonna), amiből hozzávetőlegesen 3000 liter etanol nyerhető. Ha azt vesszük, hogy amikor ezt autókban elégetjük, akkor 4,7 tonna szén-dioxid keletkezik, az elég biztató az elnyelt 20 tonnához képest. Sőt, még úgy is, ha a gyártás során felszabaduló 2,4 tonnát is hozzávesszük. (Összesen 7,1 tonna, de földművelés, szállítás és egyebek nélkül.)

Eddig tehát minden jól hangzik, azonban már az etanol bevezetése előtti időkben is akadtak olyan kutatók, akik más eredményre jutottak. Ezek egyike volt David Pimentel, az amerikai Cornell Egyetem professzora, aki már 2005-ös tanulmányában rámutatott egy ellentmondásra. Minden szóba jöhető ráfordítást bekalkuláló számításai szerint egy liter etanolt 6 597 kilokalória energia befektetése árán lehet előállítani. Ezzel csak az a baj, hogy egy liter etanol energiatartalma viszont csupán 5130 kilokalória. Vagyis 22,3 százalékkal kevesebb energiát nyertünk, mint amennyit beleadtunk. Ami úgy is fordítható, hogy nemhogy csökken, hanem egyenesen nő a szén-dioxid-kibocsátás, ha etanolt használunk.

Azóta alaposan felfutott az etanol gyártása. Világszerte, így nálunk is hozzákeverik a benzinhez, és egyre szaporodnak a vele szerzett tapasztalatok is. A legújabb tanulmányok pedig mintha Pimentel számításait támasztanák alá. John DeCicco, a Michigani Egyetem energiakutató intézetének professzora abból indult ki, hogy a mérleget akkor tekinthetjük legalább egyensúlyban levőnek, ha kukorica által megkötött szén-dioxid teljes egészében lefedi azt, ami az etanol előállítása és felhasználása alatt keletkezik. Osztott, szorzott és végül arra jutott, hogy a mérleg nemhogy egyensúlyban nincs, hanem egyenesen negatív irányba billen. Etanol használatával szerinte ugyanis 2005 és 2013 között csak az Egyesült Államokban összességében 83 millió tonnával több szén-dioxid jutott a levegőbe, mintha tisztán benzint égettek volna az autók.

És ő még nem is számolt egy további tényezővel. Azzal, hogy milyen területen termesztik a kukoricát. Ha már korábban rendelkezésre álló termőterületen, akkor kisebb a probléma. Ebben az esetben csak azt szokták felvetni, hogy nem élelmezési, vagy takarmányozási célú földet fogtak-e be üzemanyag-gyártásra használt termény termelésére. Ha azonban ezek megkímélésére korábban nem megművelt réteket, vagy különösen erdőket irtanak ki, az akkora szén-dioxid-kibocsátással jár együtt, amit a későbbi kukoricatermesztéssel (és az abból gyártott etanollal) csak másfél évtized alatt lehet ledolgozni. A pozitív hatás csak ez után jelentkezhet.

A problémát tetézi, hogy a kukorica az első pillantásra kedvező szén-dioxid elnyelő és energiatermelő képessége más növényekkel és megoldásokkal összevetve nem annyira kimagasló. Az erdők, de a rétek is jobban jeleskednek ebben. Ami például a napfény hasznosítását illeti, általánosságban véve a növények a kapott energia körülbelül egy százalékát képesek magukba beépíteni, a kukorica viszont ennek is csak negyedét. Ha ezt ahhoz hasonlítjuk, hogy a napelemek a napfény körülbelül 12-20 százalékát alakítják közvetlenül elektromos árammá, akkor elsőre észszerűbbnek tűnik kukorica helyett napelemekkel teletelepíteni egy adott földterületet. Természetesen teljesen eltérő energiafajtákról és felhasználási módról van szó, ezért ez az összehasonlítás sántít, de talán az arányok érzékeltetésére talán alkalmas.

Egy további tényezőt sem szoktak figyelembe venni. Az egy hektáron megtermő körülbelül 8 tonna kukorica melléktermékeként ugyanis keletkezik körülbelül kétszer ennyi szár, levél és gyökér. Ezt hagyományosan takarmányként szokták felhasználni, bár tápértéke alacsony, de azt is aprítani és szállítani kell, ami megint csak bizonyos mértékű energiaráfordítás. Ha ellenben komposztálják, vagy különösen ha elégetik, akkor pedig különösen nagy szén-dioxid-kibocsátással jár együtt az eltüntetése.

Az egészben az a legszebb, hogy a szár-levél-gyökér hármasból szintén lehetne etanolt előállítani, mint ahogy fűből, sőt fából is lehet. A gond csak az, hogy ezekben nincs közvetlenül rendelkezésre álló cukor vagy keményítő. Helyette cellulóz van, amit előbb cukrokká kell alakítani. Ez többletbefektetést jelent mind a szén-dioxid-kibocsátás, mind pénzügyi viszonylatban. A számítások szerint körülbelül 900 forintba jönne ki egy liter nyers cellulóz-etanol ára, amire ha rátesszük a különböző díjakat és adókat... Ennél kecsegtetőbbnek tűnik bizonyos algafajták felhasználásával etanolt előállítani, azonban ennek költsége jelenleg csillagászati, 300-2600 dollár hordónként, miközben még most, amikor különösen drága a kőolaj, akkor sem kérnek többet 100-110 dollárnál egy hordójáért. Remélik azonban, hogy 2030-ra 3, azaz három dollárra sikerül leszorítani az alga etanol bekerülési árát.

Eléggé összetett és sok tényezőtől függ, hogyan is számolható az etanol gyártásával és üzemanyagként való felhasználásával együtt járó szén-dioxid-kibocsátás, ezért hajszálon múlhat, hogy pozitív, vagy éppen negatív-e a mérleg. De számoljunk a legkedvezőbb forgatókönyvvel, azzal, hogy valóban 21 százalékkal kevesebb szén-dioxid kerül az etanol elégetésével a levegőbe, mint a benzinével. Az alap üzemanyagnak tekinthető 95-ös 10 százalék etanolt tartalmaz, így egy liter 95-ös elhasználásával kedvező esetben 2 százalékkal kevesebb szén-dioxidot juttatunk a levegőbe. Kis túlzással annyit, amennyinél egy kövérebb gázadással is többel növeljük a kibocsátást.

Mindent összevetve tudományos körökben egyfajta egyetértés kezd kialakulni, hogy az etanolozásnál hatékonyabban csökkentik a szén-dioxid-kibocsátást például az olyan fogyasztáscsökkentő megoldások, mint a hibridizáció. Természetesen nem a kisegítő hibridekre gondolnak elsősorban, hanem azokra az úgynevezett teljes hibridekre, amelyeknek a Toyota az úttörője. Azokkal vidáman, megerőltetés és a vezetőtől megkívánt odafigyelés nélkül lehet 15-20 százalékos üzemanyag-megtakarítást és szén-dioxid-kibocsátás csökkenést elérni, ami kedvező esetben tízszerese annak, amit az etanol bekeverése a konyhára hoz.

Akkor tehát semmi értelme az egésznek? Azért ez sem igaz, mert ha úgy állítjuk elő, hogy nem veszélyeztetjük vele az élelmiszer termelést, akkor komoly előnyt jelent - a legalább részleges - függetlenedés a kőolajkitermelőktől. Aminek az előnyeit talán épp most nem kell különösebben részletezni.