W świetle prób „ochrony” klimatu paliwa syntetyczne w transporcie są kontrowersyjne. Niektórzy postrzegają je jako technologię przyszłości, podczas gdy dla innych są nieekonomiczne.
Paliwa syntetyczne (ang. synthetic fules, synfuels) to paliwa gazowe lub ciekłe. Można je wytwarzać przy użyciu energii elektrycznej. Określa się je jako paliwa typu power-to-X (PtX – zamiana energii elektrycznej na X), power-to-liquid (PtL – na ciecz) lub power-to-gas (PtG – na gaz). Czasami używa się zamiennie terminu „powerfuels”. Na poziomie Unii Europejskiej są definiowane jako paliwa odnawialne pochodzenia niebiologicznego (ang. Renewable Fuels of Non- Biological Origins – RFNBO). Innymi słowy, produkowane z energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych, głównie słonecznych i wiatrowych.
Na początku 2023 roku Komisja Europejska wydała przepisy dotyczące produkcji RFNBO jako uzupełnienie dyrektywy w sprawie odnawialnych źródeł energii (RED II). Zgodnie z tymi rozporządzeniami energia jądrowa nadal nie jest uznawana za odnawialną. Jednak zdaniem niektórych państw członkowskich, powinna w przyszłości odgrywać ważną rolę w produkcji paliw syntetycznych. Sprawa ta jest nadal przedmiotem negocjacji. Jednocześnie dział badań i rozwoju Dachsera prowadzi we współpracy z Towarzystwem Fraunhofera własne badania i analizy.
Energochłonna produkcja
Wytwarzanie nafty, oleju napędowego i benzyny jako paliwa syntetycznego zazwyczaj opiera się na znanym od stulecia procesie Fischera-Tropscha. W metodzie tej długie łańcuchy węglowodorowe powstają z gazu syntezowego: mieszaniny wodoru (H) i tlenku węgla (CO). Uzyskaną w ten sposób „e-ropa naftowa” mona następnie rafinować do paliw. Aby jednak zakwalifikować je jako „ekologiczne”, wodór musi być produkowany przy użyciu energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych zgodnych z dyrektywą RED II. Zazwyczaj odbywa się to za pomocą elektrolizy. Tlenek węgla musi pochodzić z dwutlenku węgla (CO₂) uprzednio wyekstrahowanego z powietrza atmosferycznego, innymi słowy bezpośrednie wychwyconego z powietrza.
Ostatnie badania wskazują, że cały ten proces, w tym odsalanie wody morskiej niezbędnej do produkcji wodoru, powoduje, że zawartość energii w e-ropie naftowej jest równoważna tylko w 1/3 energii zużytej do jej wytworzenia. Niekiedy proporcja jest jeszcze mniej korzystna dla e-ropy. Późniejsza rafinacja wymaga jeszcze więcej energii.
W rezultacie opcja ta jest bardzo energochłonna i nieekonomiczna w porównaniu z paliwami kopalnymi lub bezpośrednim wykorzystaniem energii elektrycznej w silnikach elektrycznych.
Paliwa syntetyczne dla lotnictwa i żeglugi
Obecnie jednak paliwa syntetyczne produkowane przy użyciu procesu Fischera-Tropscha są jedynym sposobem na redukcję tzw. śladu węglowego podczas lotów długodystansowych, niemal do zera. Wraz z biogenicznymi zrównoważonymi paliwami lotniczymi (ang Sustainable Aviation Fuels – SAF), e-kerozyna (rodzaj syntetycznego paliwa, odnoszący się do podkategorii e-paliw odpowiednich dla lotnictwa) jest dziś postrzegana jako światełko w tunelu dla przemysłu lotniczego. A to dlatego, że produktem ubocznym rafinacji, w której powstaje e-kerozyna jest odnawialny olej napędowy. Niektórzy uważają, że może to być przyszłość dla paliw syntetycznych przeznaczonych do transportu drogowego.
Nie będzie to jednak miało miejsca ani w perspektywie krótko-, ani średnioterminowej. Oczekuje się, że w Niemczech produkcja e-kerozyny będzie stanowić 2% całkowitej produkcji w 2030 roku. Oznacza to około 200 000 ton metrycznych rocznie. Proces ten wygenerowałby również około 100 000 ton metrycznych odnawialnego oleju napędowego. Odpowiada to jednak zaledwie 0,3% obecnego zużycia tego paliwa w Niemczech. Ze względu na ograniczoną dostępność i znacznie wyższe koszty, odnawialny olej napędowy będzie zatem wykorzystywany tylko w specjalnych zastosowaniach. Tam gdzie nie ma technicznej i ekonomicznej alternatywy dla silnika wysokoprężnego lub jako domieszka do paliw kopalnych, podobnie jak dzisiejsze mieszanki z benzyną i olejem napędowym.
Również e-amoniak
Paliwa syntetyczne są również poszukiwane w żegludze morskiej. Duże statki towarowe, które obecnie napędzane są ciężkim olejem, już wkrótce będą tankowane e-metanolem (CH₄O). Firma żeglugowa Maersk zamówiła już 19 takich statków. E-metanol jest produkowany w oddzielnym procesie, bezpośrednio z zielonego wodoru i CO₂. Oprócz żeglugi, produkt ten jest używany głównie w przemyśle chemicznym. Dalsze przetwarzanie na olej napędowy, choć możliwe, wiąże się również z wysokimi kosztami.
W perspektywie długoterminowej żegluga koncentruje się także na e-amoniaku (NH₃). Współczesne technologie silnikowe nie są jeszcze w pełni rozwinięte, a paliwo jest wysoce toksyczne. Jego stosowanie ma sens tylko w dużych jednostkach pływających. Patrząc jednak w przyszłość, w nadchodzącej dekadzie, to właśnie paliwa syntetyczne mogą zastąpić e-metanol. Wynika to z faktu, że do produkcji e-amoniaku potrzebny jest zielony wodór, a nie CO2. Wykorzystanie w procesie azotu (N) pozyskanego z otaczającego powietrza, jest znacznie bardziej wydajne niż wychwytywanie cząsteczek CO2.
Paliwa syntetyczne są częścią „zielonej” gospodarki wodorowej. Jednakże, są one produkowane w bardzo różnych procesach i potrzebne do różnorodnych celów. W szczególności do międzykontynentalnego transportu energii oraz dekarbonizacji żeglugi morskiej i lotnictwa. Aktualnie paliwa syntetyczne nie odgrywają znaczącej roli w europejskim ruchu drogowym.
