L odber chemickej látky online
V budúcnosti sa dôležité základné chemikálie nebudú už vyrábať z ropy, ale z predtým nepoužitých zložiek rastlín. Nemecko sa stáva globálnym priekopníkom v podpore biohospodárstva - ekonomiky zameranej na rastliny ako surovinu.
Srdcom najväčšej chemickej spoločnosti na svete je trinásť futbalových ihrísk. Surová ropa, presnejšie povedané, surový benzín (nafta) prúdi v jej žilách: V závodoch na parné krakovanie spoločnosti BASF v Ludwigshafene sa nafta štiepi pri 840 ° C na svoje základné chemické látky - hlavne na kruhové aromatické látky a olefíny s dlhým reťazcom. Takmer 90 percent všetkých chemických výrobkov je vyrobených z týchto základných chemikálií. Srdce chemickej výroby ale čoskoro hrozí, že bude biť pomalšie. „Vrchol ropy uvidíme už v roku 2050,“ hovorí manažér BASF Hans Kast. Odborníci odhadujú, že ľahko známe zásoby ropy, ktoré sú dnes známe, vydržia najviac 70 rokov. „Niekedy po znížení objemu výroby dôjde k novej rezervnej mene surovín,“ hovorí Kast.
Predvídateľný nedostatok surovín a rast cien ropy nútia chemické spoločnosti po celom svete konať. Už teraz plánujete prechod na nové, tentoraz obnoviteľné zdroje surovín - konkrétne závody, z ktorých zložiek je možné získať potrebné základné chemikálie. Tento zvrat trendu je žiadaný aj politicky: Nemecko postupuje k priekopníkovi v globálnom meradle investovaním značného množstva finančných prostriedkov do tejto zelenej chémie. Výzva tu: Nové procesy sa musia vyplatiť a musia bez problémov zapadnúť do ropných výrobných trás upravených pre maximálny výnos.
V porovnaní s masívnymi systémami parných trhlín vyzerá malá továreň 15 kilometrov severovýchodne od Remeša takmer nenápadne. To, čo sa však deje za plechovým plášťom nízkopodlažnej budovy, ktorá bola uvedená do prevádzky v decembri, vyvoláva nadšenie medzi politikmi a ochrancami životného prostredia: Malá francúzska spoločnosť Bioamber je prvou spoločnosťou na svete, ktorá vyrába základnú chemickú kyselinu jantárovú nie z ropy, ale z obnoviteľnej suroviny: rastlinného cukru. Kyselina jantárová je všestranná surovina, ktorá je vhodná na výrobu rôznych výrobkov, ako sú športové odevy a strečové džínsy, kozmetika, kolieskové korčule, plastifikátory a rozmrazovacie prostriedky.
Geneticky optimalizovaná črevná baktéria Escherichia coli prevádza cukor na chemický produkt vo veľkých miešaných kanviciach. Francúzski bioinžinieri vypli tri metabolické gény, aby zlepšili výťažok kyseliny jantárovej v mikroorganizmoch a potlačili tvorbu škodlivých vedľajších produktov - a tým zabezpečili, že biotechnologický proces bude rovnako ekonomický ako petrochemický model.
Francúzi stále získavajú potrebný cukor z pšeničného a kukuričného škrobu, ktorý sa pomocou enzýmov alebo chemicko-fyzikálnych procesov štiepi na svoje cukrové zložky. Ale pretože výroba chemikálií z obnoviteľných surovín konkuruje výrobe potravín a cukor vyrobený z rastlinného škrobu je takmer rovnako drahý ako ropa, v budúcnosti sa slama, tráva a drevo - oveľa lacnejšie a väčšie množstvo rastlinného odpadu z lesníctva a poľnohospodárstva - stane surovinou, ktorá vysychá vymeniť. Kukuričné listy a stonky by sa potom mohli použiť aj na tvorbu chemických hodnôt. Viaceré spoločnosti a výskumné ústavy už pracujú s rastúcim úspechom na čo najefektívnejšom štiepení celulózy, lignínu a hemicelulózy z bylín a stoniek na cukor.
Konkurenti spoločnosti Bioamber tiež dokazujú, ako vážne sú elektrárne brané ako dodávatelia surovín pre chemickú výrobu v podnikoch ako alternatíva k rope. Japonská spoločnosť Mitsubishi Chemical Corp. a Ajinomoto, ako aj belgický DSM a jeho francúzsky partner Roquette skúmajú priemyselnú výrobu kyseliny jantárovej v pilotných prevádzkach. Po spoločnosti Bioamber vyvinula spoločnosť BASF najďalej biotechnický proces. Špeciálna vlastnosť procesu v Ludwigshafene: Produkčná baktéria „BASFia succiniciproducens“, ktorá bola izolovaná bioinžiniermi z bachora hovädzieho dobytka a tiež biotechnicky vylepšená, nespracováva iba cukor z rastlinnej biomasy. Prospieva tiež surovému glycerínu, ktorý sa vo veľkom množstve vyrába ako odpad pri výrobe bionafty.
Posledné testy ziskovosti sa v súčasnosti vykonávajú u partnera spoločnosti BASF Purac pri Barcelone v pilotnom závode s ročnou výrobnou kapacitou 4 000 ton. Keď budú v lete dokončené, chemický gigant a jeho partner sa rozhodnú, či zahájia veľkovýrobu kyseliny biosukcínovej v španielskom Montmeló. Organické procesy od spoločností BASF a Bioamber potom spoločne prinesú zhruba 20 percent ročnej svetovej produkcie okolo 30 000 ton kyseliny jantárovej naraz. „Potenciál trhu je oveľa väčší,“ hovorí šéf spoločnosti Bioamber Patrick Piot, ktorý nedávno udelil licenciu na zelenú technológiu svojej spoločnosti pre Áziu. Kyselinu jantárovú je možné previesť na inú základnú chemikáliu - 1,4-butándiol - jednoduchou chemickou reakciou. „To je ďalších 1,3 milióna ton ročne na trhu,“ nadchýna sa živý Francúz.
Dostatočný dôvod, aby Novozymes a WWF požadovali politickú podporu: Aliancia by okrem certifikátov CO2 chcela okrem urýchlenia zmeny systému na zelenú chémiu vidieť aj ďalšie silné stimuly. Hneď na začiatku zoznamu želaní ochrancov prírody: spoločnosti by mali byť finančne zodpovednejšie za škody na životnom prostredí a klíme, ktoré spôsobujú. Štítok by mal navyše signalizovať spotrebiteľom, keď bol chemický výrobok vyrobený udržateľným spôsobom - a tým stimulovať dopyt po chemických výrobkoch, ktoré sa vyrábajú spôsobom, ktorý je šetrný k životnému prostrediu. Šéf spoločnosti Novozymes Steen Riisgaard tiež požaduje viac finančných prostriedkov na výskum a pilotné závody, v ktorých sa testujú nové biologické výrobné procesy. Pretože: „Biomasa má potenciál nahradiť ropu, od výroby plastov po výrobu biopalív.“ Ak bude existovať dostatočný politický zadný vietor, Riisgaard verí, že Európa môže hrať vedúcu úlohu pri vývoji chemizmu rastlín.
Vyhliadka na zastavenie zmeny podnebia pomocou zelenej chémie a zároveň na zlepšenie ekonomickej sily spôsobila, že politika bola motorom rozvoja. Už päť rokov rastie ich podpora pre procesy, pomocou ktorých je možné rastliny v biorafinériách najskôr ekonomicky rozdeliť na ich zložky a potom ich pomocou čo najmenšieho množstva zvyškov baktérie, enzýmy a klasická chémia premeniť na cenné materiály. Nemecko má pri tomto financovaní výskumu vedúce postavenie. Na jeseň bude prvou krajinou na svete, ktorá začne desaťročný program zameraný na pomoc pri budovaní „biohospodárstva“ - hospodárstva zameraného na suroviny. Spolková ministerka pre výskum Annette Schavan nastavila nový kurz začiatkom roka na Zelenom týždni v Berlíne: „Musíme lepšie využívať potenciál rastlín, a preto rozširovať excelentnosť vo výskume.“ Do roku 2015 plánuje minúť viac ako dve miliardy eur na využitie biotechnológií na riešenie globálnych výziev, ako je zmena podnebia.
A biohospodárstvo je tiež na vrchole výskumného programu Európskej únie. Stovky miliónov eur už prúdia do projektov biorafinérie a optimalizácie zelenej chémie v súčasnom rámcovom programe EÚ pre výskum. Začiatkom marca navyše vyšlo oznámenie na najvyššej úrovni, ktoré sa oslavovalo ako senzácia v biotechnologických spoločnostiach: José Manuel Barroso, novo potvrdený predseda Európskej komisie, vyhlásil: „Popri IT je to najvyššia priorita nového inovačného programu EÚ. vybudovať biohospodárstvo do roku 2020. “
Politický zadný vietor a financovanie sú dôležité, pretože zatiaľ je možné za konkurencieschopné ceny vyrobiť iba niekoľko základných biologických chemikálií na výrobu plastov, ako je kyselina jantárová alebo 1,3-propándiol. Predtým, ako biotechnické procesy dosiahnu rovnakú účinnosť ako petrochémie, ktoré boli optimalizované za desaťročia precíznej práce, je ešte stále potrebné vykonať veľa výskumov. Predovšetkým je potrebné nájsť efektívnejšie metódy na ekonomickú premenu surovín z rastlinnej biomasy, dreva a slamy, ktoré predtým neboli optimálne použiteľné, na hlavné zložky cukru. (75 percent) a lignínu (20 percent) na rozdelenie a ďalší proces. Okrem toho sa zelená chémia zatiaľ nepodarilo integrovať do chemických závodov. Jedným z dôvodov je to, že organické rozpúšťadlá používané v petrochemickom priemysle zabíjajú baktérie a ničia enzýmy, ktoré vo vode fungujú najlepšie. A zatiaľ čo chemické reakcie zvyčajne prebiehajú iba pri teplotách niekoľkých stoviek stupňov, biologické reakcie prebiehajú pri telesnej teplote. To znamená: chemické spoločnosti by museli investovať do úplne nových závodov.
To, čo politici v Európe nazývajú biohospodárstvo, je už dávno trendom nielen v starom svete. V USA sa nazýva „Cleantech“. Už v roku 2004 malo americké ministerstvo energetiky identifikované rozhrania v štúdii „Chemikálie s najvyššou pridanou hodnotou z biomasy“, pri ktorej je možné biotechnologicky vyrobené základné látky privádzať do chemického hodnotového reťazca. Výsledok: Dvanásť základných chemikálií, ako je kyselina octová alebo propylén, sa dá vyrobiť nielen z ropy, ale aj z rastlín. To neznie ako veľa. Pomocou týchto stavebných prvkov je však možné zložité zlúčeniny vyrábať podobným spôsobom ako petrochemické prostriedky: od antikoróznych látok a palív cez textil a obaly po farby a kozmetiku sa z nich dá vyrobiť takmer akýkoľvek výrobok pre konečný spotrebiteľský trh.
Príklad Brazílie pôsobivo ukazuje, ako konkurencieschopné môžu byť organické suroviny aj ekonomicky. Aj dnes stojí tona bioetanolu vyrobeného z cukrovej trstiny iba okolo 360 dolárov - v porovnaní s 500 dolármi za tonu oleja. Chemické spoločnosti ako Dow Chemical a brazílsky výrobca plastov Braskem chcú tento cenový rozdiel využiť na výrobu plastov. Etanol, ktorý sa predtým označoval skôr ako biopalivo, je možné lacno premeniť na etylén a butén - východiskové materiály pre hromadne vyrábaný plastový polyetylén. V súčasnosti sa etylén, najdôležitejší stavebný prvok v chemickom priemysle, takmer výlučne extrahuje z ropy vo veľkých hydrokrakovacích zariadeniach, ale zmeny sú už na obzore. Pred dvoma rokmi predstavil Braskem plány na vybudovanie zodpovedajúcej továrne na biopolyméry s ročnou produkciou 200 000 ton. Spoločný podnik brazílskeho výrobcu etanolu Crystalsev a Dow Chemical plánuje od roku 2011 ročnú produkciu 350 000 ton bioetylénu.
Merané oproti 66 miliónom ton polyetylénu vyrobeného ročne na báze ropy a generujúcim celosvetový predaj okolo 66 miliárd dolárov, sú tieto rozmery iba začiatkom. Podľa pána BASF Kasta je to však určite významná pridaná hodnota pre rozvíjajúcu sa krajinu, ktorá sa doteraz zaviazala k ekonomickej výrobe bioetanolových palív. Odborníci vidia najväčšie príležitosti ekonomicky prevádzkovať biotechnickú chemickú výrobu všade tam, kde sa budujú nové výrobné zariadenia a kde sú organické suroviny obzvlášť lacné kvôli nízkym mzdovým nákladom, napríklad v rozvíjajúcej sa krajine Brazílie alebo kvôli vysokej dostupnosti surovín. Ale aj v Európe a USA už niekoľko chemických spoločností testuje biologické výrobné metódy. Spoločný podnik chemickej spoločnosti DuPont a divízie Danisco Genencor, ako aj spracovateľ kukurice Tate & Lyle BioProducts vyrábajú predtým petrochemicky vyrobenú základnú chemickú látku 1,3-propándiol z kukuričného škrobu. Používa sa hlavne na výrobu biopolyesteru kyseliny polytrimetyléntereftálovej, ktorá sa spriada napríklad na textilné vlákna.
Až keď sa spracovanie nepotravinovej biomasy, ako je drevo alebo slama, v biorafinériách úplne rozvinie a je ekonomicky odhadované na 20 až 30 rokov, bude chemický priemysel očakávať, že rastliny budú hrať silnejšiu úlohu ako chemická surovina - za predpokladu, že je správna trhová cena a dostupnosť. Za týmto účelom chcú spoločnosti pokročiť v biotechnologickom výskume. Podobne to vidí aj Willy de Greef z európskeho združenia biotechnologického priemyslu EuropaBio: „Všetci čakajú na veľký tresk, s ktorým začína biohospodárstvo. Ale nebude.“ Namiesto revolúcie experti očakávajú pomalú „biologizáciu“ priemyslu.
Politici zatiaľ pokračujú v práci na svojej vízii čo najrýchlejšieho budovania biohospodárstva a vytvárania nových stimulačných systémov, ktoré majú spoločnostiam uľahčiť udržateľnú chemickú premenu obnoviteľných surovín. V rámci iniciatívy EÚ, ktorej cieľom je ustanoviť „výrobky na biologickom základe“ ako popredný trh, sa v súčasnosti diskutuje o zavedení biologickej pečate pre udržateľnú chemickú výrobu, napríklad pre plasty na biologickom základe alebo biologicky odbúrateľné mazivá. Myšlienka: Podobne ako v období rozmáhajúcich sa biopotravín, aj ekologická značka pre zelené plasty by mala odôvodňovať príplatky až k dvojnásobku trhovej ceny a mala by byť podporovaná spotrebiteľmi šetrnými k životnému prostrediu: ďalší kúsok skladačky na ceste k ekologickejšej chémii. (bsc)