BIOPALIVA, METHYLESTERY A SMĚSNÁ PALIVA (legislativa

Transkript

MINISTERSTVO ZEM D LSTVÍ ESKÉ REPUBLIKY
VÝZKUMNÝ ÚSTAV ZEM D LSKÉ TECHNIKY Praha
SDRUŽENÍ PRO VÝROBU BIONAFTY Praha
ESKÁ ZEM D LSKÁ UNIVERZITA Praha, Technická fakulta,
Katedra technologických za2ízení staveb
MINISTRY OF AGRICULTURE OF THE CZECH REPUBLIC
RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURAL ENGINEERING Prague
ASSOCIATION FOR BIODIESEL PRODUCTION Prague,
CZECH UNIVERSITY OF AGRICULTURE Prague, Technical Faculty,
Department of Technological Equipment of Buildings
BIOPALIVA, METHYLESTERY A SM SNÁ PALIVA
(legislativa, kvalita, standardizace, logistika, marketing)
Sborník v<deckých a odborných prací
vydaný k 6. mezinárodnímu seminá2i konanému 31. b2ezna 2004 jako odborná
doprovodná akce 8. mezinárodního veletrhu zem<d<lské techniky TECHAGRO 2004,
Brno – výstavišt< & Kongresové centrum Brno, a.s.
BIOFUELS, METHYLESTERS AND BLENDED FUELS
(legislative, quality, standardisation, logistics, marketing)
Proceedings of scientific and professional papers
edited for the 6th International seminar held on 31th March 2004 as professional
accompanying action of the 8th International exhibition of agricultural engineering
TECHAGRO 2004 Brno - exhibition grounds & Congress Centrum, joint-stock
company Brno
Duben 2004
April 2004
Výzkumný ústav zem<d<lské techniky Praha
Sdružení pro výrobu bionafty Praha
Ministerstvo zem<d<lství Praha
eská zem<d<lská univerzita Praha, Technická fakulta, Katedra technologických za2ízení staveb
Editor Petr JeviO, ZdePka Šedivá, 2004
ISBN 80-903271-5-X
TECHAGRO 2004 - mezinárodní seminá2
BIOPALIVA, METHYLESTERY A SM SNÁ PALIVA
/legislativa, kvalita, standardizace, logistika, marketing/
31. b2ezna 2004
Gesce a koordinace: Ing. E. Ondrá ková, Kongresové centrum, Brno, a.s.
Odborná garance: Ing. Petr Jevi , CSc., VÚZT – SVB Praha
Organiza ní garant: Ing. Zden*k Abrham, CSc.
P2ednášky
O. JeníOek - Ministerstvo zem*d*lství /eské republiky, Praha
Biopaliva v R se z etelem na sm rnici 2003/30/EC Evropského parlamentu a rady
E. Sekerová – Státní zem*d*lský interven ní fond, Praha
Výroba epkových methylester$ v marketingovém roce 2001/2002 až 2003/2004 podle
na ízení vlády +. 86/2001 Sb. a jeho novelizací
J. Diviš – LIZA, Chrudim
Bioethanolový program v eské republice
W. Koerbitz – Rakouský institut pro biopaliva, Víde6
Vývoj výroby bionafty ve sv t a v Rakousku. P íklady provoz$ na výrobu bionafty v Evrop .
T. Husár – Slovenská asociace pro biomasu, Zvolen
Vývoj legislativních zm n a dota+ní politiky na rozvoj motorových paliv na Slovensku
J. Mikulec1, J. Cvengroš2
1
Slovnaft VÚRUP, Bratislava
2
Slovenská technická univerzita, Bratislava
Diskuze k návrhu implementace sm rnice EU o podpo e využívání biopaliv na Slovensku
P. JeviO, Z. Šedivá – Výzkumný ústav zem*d*lské techniky & Sdružení pro výrobu bionafty,
Praha
Výroba, marketing, kontrola standardizované kvality a konkurenceschopnost methylester$
mastných kyselin epkového oleje v eské republice
V. T2ebický – Ústav paliv a maziv, Praha
Zkoušení kvality pohonných hmot, sm sných paliv a biopaliv
J. erný, L. Pudilová*, G. Št<páníková*– * SETUZA, a.s., Ústí/L., závod Olomouc
Problematika oxida+ní stability u methylester$ mastných kyselin
J. KováO1, R. Renobel2
1
Commodity Trading, Olomouc, Glycona, Otrokovice
2
Univerzita Palackého, P?írodov*decká fakulta, Otrokovice
9ízení kvality a standardizované metody stanovení glycerid$ v methylesterech mastných
kyselin
TECHAGRO 2004 - International seminar
BIOFUELS, METHYLESTERS AND BLENDED FUELS
/legislative, quality, standardisation, logistics, marketing/
31th March 2004
Gestion and coordination: E. Ondrá ková, MA, Congress Centrum, Brno, joint-stock company
Professional gestion: Petr Jevi , MA, Ph.D, VÚZT – SVB Prague
Organization gestion: Zden*k Abrham, MA, Ph.D
Lectures
O. JeníOek - Ministry of Agriculture of the Czech Republic, Prague
Biofuels in CR with regard to the Directive 2003/30/EC of the European Parliament and
Commission
E. Sekerová – State agricultural intervention fund, Prague
Production of rapeseed methyl esters in marketing year 2001/2002 – 2003/2004 according to
the Government Decree No. 86/2001 and its amendment
J. Diviš – LIZA, Chrudim
Bioethanol programme in the Czech Republic
W. Koerbitz - Austrian Biofuels Institute, Vienna
Development of Biodiesel production in the world and Austria. Best case biodiesel production
plants in Europe.
T. Husár – Slovak association for biomass, Zvolen
Development of legislation changes and subsidy policy on progress of automotive fuels in
Slovakia
J. Mikulec1, J. Cvengroš2
1
2
Slovak University of Technology, Bratislava
Discussion to the proposal of implementation directive EU on the promotion of use biofuels in
Slovakia
P. JeviO, Z. Šedivá – Research institute of agricultural engineering & Association for
Biodiesel production, Prague
Production, marketing, control of standardized quality and competitive power of fatty acids
methyl esters of rapeseed in the Czech Republic
V. T2ebický – Institute of fuels and lubricants, Prague
Testing of fuels, blended fuels and biofuels quality
J. erný, L. Pudilová*, G. Št<páníková* - * SETUZA, joint-stock company, Ústí/L.,
subsidiary Olomouc
Problems of oxidation stability of fatty acids methyl esters
J. KováO1, R. Lenobel2
1
Commodity Trading, Olomouc, Glycona, Otrokovice
2
Univerzity of Palacky, Faculty of natural sciences, Olomouc
Quality management and standardised methods of glycerides determination in FAME
OBSAH
CONTENT
O. JeníOek – Ministerstvo zem<d<lství R, Praha .............................................................. 1
Biopaliva v R se z2etelem na sm<rnici 2003/30/EC Evropského parlamentu a rady
Biofuels in CR with regard to the Directive 2003/30/EC of the European Parliament
and Commission
E. Sekerová, P. Lukáš - Státní zem<d<lský intervenOní fond, Praha ................................ 5
Výroba 2epkových methylesterX v marketingovém roce 2001/2002 až 2003/2004
podle na2ízení vlády O. 86/2001 Sb. a jeho novelizací
Production of rapeseed methyl esters in marketing year 2001/2002 – 2003/2004 according
to the Government Decree No. 86/2001 and its amendment
J. Diviš – LIZA, Chrudim ..................................................................................................... 9
Bioethanol program in the Czech Republic
W. Koerbitz – Austrian Biofuels Institute, Vienna ............................................................ 17
Vývoj výroby bionafty ve sv<t< a v Rakousku. P2íklady provozX na výrobu bionafty
v Evrop<.
Development of biodiesel production in the world and Austria. Best case biodiesel
production plants in Europe.
V. Dubrovin - National Agricultural University of Ukraine (NAUU), Kiev .................... 45
Rozvoj bionafty (FAME) na Ukrajin<
Development of biodiesel (FAME) in Ukraine
T. Husár – Slovenská asociace pro biomasu, Zvolen.......................................................... 53
Vývoj legislativních zm<n a dotaOní politiky na rozvoj motorových paliv na Slovensku
Development of legislation changes and subsidy policy on progress of automotive fuels
in Slovakia
J. Mikulec1, J. Cvengroš2 ...................................................................................................... 61
1
2
Slovenská technická univerzita, Bratislava
Diskuze k návrhu implementace sm<rnice EU o podpo2e využívání biopaliv
na Slovensku
Discussion to the proposal of implementation directive EU on the promotion of use
biofuels in Slovakia
P. JeviO, Z. Šedivá - Výzkumný ústav zem<d<lské techniky& Sdružení pro výrobu
bionafty, Praha....................................................................................................................... 80
Výroba, marketing, kontrola kvality a konkurenceschopnost methylesterX
2epkových olejX v eské republice
Production, marketing, quality control and competitive strength of rapeseed oil
methylesters in the Czech Republic
V. T2ebický – Ústav paliv a maziv, Praha .......................................................................... 98
Zkoušení kvality pohonných hmot, sm<sných paliv a biopaliv
Testing of fuels, blended fuels and biofuels quality
K. Komers, I. Koropecký, J. Machek, F. Skopal, M. Hájek - Univerzita Pardubice,
Firma Koropecký® Pardubice ............................................................................................................ 103
T2i poznámky k EU norm< pro FAME
Three remarks to EU norm for FAME
R. Lesák – MONSANTO R, Brno .................................................................................. 106
Nová generace 2epky olejné pro kvalitní surovinové využití
New generation of rapeseed for high-quality raw material utilization
Z. Šedivá1,2, P. JeviO1,2,3, M. P2ikryl3 ................................................................................. 108
1
Výzkumný ústav zem<d<lské techniky Praha
2
Sdružení pro výrobu bionafty Praha
3
eská zem<d<lská univerzita v Praze, Technická fakulta
Monitorování kvality odrXdové skladby 2epky ozimé v eské republice
pro surovinové využití
Monitoring of winter rape variety composition quality in the Czech Republic for raw
materials utilization
J. erný, L. Pudilová*, G. Št<páníková* - *SETUZA, a.s., Ústí/L., závod Olomouc .. 132
Problematika oxidaOní stability u methylesterX mastných kyselin
Problems of oxidation stability of fatty acids methyl esters
J. Cvengroš, J. Polavka, P. Šimon - Slovenská technická univerzita, Bratislava ......... 137
OxidaOní stabilita metylesterX
Oxidation stability of methyl esters
J. KováO1, R. Lenobel2 ....................................................................................................... 149
1
Commodity Trading Olomouc, Glycona Otrokovice
2
Univerzita Palackého, P2írodov<decká fakulta, Olomouc
]ízení kvality a standardizované metody stanovení glyceridX v methylesterech
mastných kyselin
Quality management and standardised methods of glycerides determination in fatty acids
methyl esters
O. Jení+ek
6. mezinárodní seminá TECHAGRO 2004 „Biopaliva, methylestery a sm sná paliva“
Biopaliva v R se z etelem na sm rnici 2003/30/EC Evropského
parlamentu a rady
Ing. Old ich Jení+ek - Ministerstvo zem d lství eské republiky, Praha
Vážené dámy a pánové,
jednou z priorit, která se dostává do pop?edí stále v*tšího zájmu, je ochrana životního
prost?edí, ochrana klimatu a s tím související využití obnovitelných zdrojD energií. Evropská
unie se k tomuto programu p?ihlásila v Kyotském protokolu a stanovila sm*ry a postupy,
které v oblasti zm*ny klimatu je t?eba realizovat. Jedním z hlavních programD je snižování
emisí skleníkových plynD. I když celosv*tov* se tato problematika jen t*žko prosazuje, USA
k ratifikaci Kyotského protokolu zatím nemá pozitivní postoj, nejasný je postoj Ruské
federace a rozvojové státy na to ekonomicky nemají – EU svDj program dále up?es6uje a
konkretizuje.
V oblasti tekutých biopaliv, které jsou nosným programem dnešního seminá?e, byla
vydána v kv*tnu 2003 Evropským parlamentem a Radou Sm*rnice 2003/30/EC o zajišt*ní
používání biopaliv nebo dalších obnovitelných paliv pro dopravu. I když je to pouze sm*rnice
s mén* závazným dopadem, jednozna n* však kvantifikuje pot?eby, které by, v podílu
biopaliv a paliv z obnovitelných zdrojD vD i ostatním palivDm užívaným v doprav*, m*ly být
dosaženy.
1.
2.
3.
4.
Sm*rnici 2003/30/EC Evropského Parlamentu a Rady lze rozložit do ty? ástí.
Uvedení definic pro jednozna né stanovení pojmD
- Co je to biopalivo, biomasa, ostatní obnovitelná paliva, obsah energie apod.
- Jaké produkty budou pokládány za biopaliva – bioetanol, bionafta, bioplyn atd.
Konkretizace vývoje
- /lenské státy zajistí, aby minimální ást biopaliv a jiných obnovitelných paliv byla
uvedena na jejich trh. P?itom referen ní hodnota k 31.12.2004 je 2 % biopaliv a k
31.12.2010 5,75 % biopaliv (vypo teného na základ* obsahu paliva).
- Formy biopaliv ( istá nebo sm*si) s vazbou na EN 228 a EN 590.
Nahlášecí povinnost lenských státD vD i Komisi – v každoro ním vývoji a s povinností
nahlásit cíle.
Povinnost lenských státD uvést v platnost zákony, na?ízeními a administrativními
opat?eními, které sm*rnici v dané zemi aplikují.
Také /eská republika musela aktivn* p?istoupit napl6ování této sm*rnice. Iniciativn*
se poda?il první krok MŽP, když v novele zákona . 86/2002 Sb., o ochran* ovzduší, ve zn*ní
zákona . 92/2004, byla jasn* stanovena povinnost zajišt*ní minimálního množství biopaliv
v sortimentu motorových benzínD a motorové nafty a to od 1.5.2004. Návazn* na tento
zásadní dokument se p?edpokládá vydání zvláštního právního p?edpisu – Na?ízení vlády ke
konkretizaci minimálního množství biopaliva pro benzíny a motorovou naftu. Toto na?ízení
vlády je p?ipravováno po dohod* s MŽP na MZe. Dle sou asných zdrojD biopaliv je reálné,
aby u motorové nafty se stabilizoval p?ídavek biopaliva na 3 %, což p?edstavuje cca výrobu
100 000 tun FARME za rok a u benzínu ze sou asných tuzemských zdrojD cca 6 mil. litrD
bioetanolu za rok by mohl být realizován p?ídavek 0,2 %, s reálným výhledem do roku 2006,
kde by po realizaci vládního usnesení . 833 ze dne 8. srpna 2003 k napl6ování programu
výroby bioetanolu, m*la vstoupit nová výrobní kapacita na výrobu bioetanolu z hust* setých
1
O. Jení+ek
obilovin a pot?eby bioetanolu zajistit v dostate né mí?e. Podíl biopaliva na objemové
hmotnosti paliva by m*l být p?edm*tem úlevy na spot?ební dani.
V sortimentu paliv s obsahem biopaliva zDstává v /R nadále sm*sné palivo - bionafta
s objemovým obsahem MERO 31 %. Dosavadní systém p?ímé podpory dle Na?ízení vlády .
86/2001 Sb. ve zn*ní pozd*jších p?edpisD kon í k 30. dubnu 2004. Úleva na spot?ební dani
zDstává v platnosti. Její další uplatn*ní bude dosti odvislé na postupu realizace plošného
míchání. Soub*žná p?ímá podpora sm*sného paliva - bionafty s objemovým obsahem
FARME 31 % a plošného uplatn*ní FARME v motorové naft* není nereálná, ale je také
obtížn* realizovatelná. Pro p?ípadné p?echodné období je zájem sm*sné palivo s obsahem
FARME 31 % dále podpo?it.
Vážené dámy a pánové, uplatn*ní biopaliv a ostatních paliv z obnovitelných zdrojD má
v základních dokumentech EU nastavenu cestu k výrazné expanzi. /eská republika by nem*la
být nijak zasko ena, neboT programDm podpory výroby biopaliv je v /R již více jak 12 let
v*nována významná pozornost. Samoz?ejm* jsou to programy, které nejsou pro tento stát
laciné. Úsp*šnost dalšího vývoje však bude stále více záviset na souh?e všech
zainteresovaných. Vstupem do EU se výrazn* otvírá volný trh. P?esto se domnívám, že
využití zdrojD surovinových i lidské práce by m*lo vycházet z tuzemských zdrojD, kde by se
m*la vytvo?it ur itá stabilita a vzájemná provázanost od prvovýrobcD až po spot?ebitele.
2
O. Jení+ek
Biofuels in CR with regard to the Directive 2003/30/EC of the
European Parliament and Commission
Ing. Old ich Jení+ek - Ministry of Agriculture of the Czech Republic, Prague
Ladies and gentlemen,
One of priority which is still more in gravity of interest is the living environment
protection, protection of climate and with it connected utilization of energy renewable
sources. The European union has applied to that program in the Kyoto protocol and specified
trends and processes which have to be realized in the sphere of climate change. One of the
main program is reduction of greenhouse gases emissions reduction. Despite the world-wide
this problems are enforced with certain difficulties, USA has no positive attitude to the Kyoto
protocol ratification so far, unclear also is approach of the Russian Federation and developing
countries are poor – EU still extend and is more specific about its program.
In the sphere of liquid biofuels which are a bearing program of that seminar there was
published in May 2003 by European Parliament and Council the Directive 2003/30/EC on
assurance of biofuels or other renewable fuels for transport utilization. Despite this is only
directive with less binding impact but unambiguously specifies needs which have to be
achieved in share of biofuels and fuels from renewable sources in comparison with those used
in transport.
The Directive 2003/30/EC of the European Parliament and Council can be divided into
four parts.
1. Introduction of definitions for unambiguously determination of terms
- What is biofuel, biomass, other renewable fuels, energy content etc.
- What product are considered biofuels - bioethanol, Biodiesel, biogas etc.
2. Concrete development
- The Member states should assure the minimum share of biofuels and other renewable
fuels introduction into their market. The referential value to 31.12.2004 is 2 % of
biofuels and to 31.12.2010 5,75 % of biofuels (calculated on basis of fuel content).
- Forms of biofuels (pure or blended) with regard to EN 228 and EN 590.
3. The announcement obligation of the Member states to the Commission – in annual
development and with obligation to announce the scopes.
4. Obligatory of the Member states to introduce into power laws by directives and
administrative measures which apply the Directive in given country.
Also Czech Republic had to active meet the aims of that Directive. The Ministry of
environment was successful in the first step when in the Law No. 86/2002 on atmosphere
protection in wording of the Art No. 92/2004 was clearly determined obligatory to provide
minimum amount of biofuels within assortment of motor petroleum and Diesel since
1.5.2004. On this basis in assumed to publish a special legislative instruction – Government
Decree on concrete minimum amount of biofuel for petroleum and motor Diesel fuel. This
Government Decree is prepared after agreement with the Ministry of environment of the
Ministry of agriculture. According to present biofuels sources is real to stabilize the biofuel
addition in amount of 3 % for motor diesel fuel what represents production of about 100 000
tons FARME annually and for petroleum from present domestic sources about 6 mill. liters of
bioethanol per 1 year could be implemented addition of 0,2 % with real outlook to 2006
where after realization of the Governmental Decree No. 833 from 8.8.2003 about bioethanol
production program should be introduced new production capacity for bioethanol production
3
O. Jení+ek
from the grain crops and to assure bioethanol production needs in sufficient amount. The
biofuel share from volume weight of fuel should be a subject of excise tax relief.
In the fuels assortment with biofuel content is still in CR the blended Biodiesel with
volume content FARME of 31 %. So far system of direct subsidy according to the
Government Decree No. 86/2001 in wording of the new directives will be finished to
30.4.2004. The excise tax relief is in power. Its further application will dependent on the
implementation of the complex blending. The direct support of the blended fuel – Biodiesel
with volume content of FARME 31 % and complex application of FARME in the motor
Diesel fuel is not unreal but also is realized with certain problems. For certain transformation
period exists effort to support further the blended fuel with FARME 31 %.
Ladies and gentlemen, the biofuels and other fuels application from the renewable
sources has in the fundamental documents of EU adjusted price for significant expansion. The
Czech Republic would not be outflanked because biofuels production programs support is in
centre of consideration more than 12 year. Of course it concerns programs which are
expensive for that State. Successfulness of further development will more and more depend
on harmonization of all interested subjects. By accession to the EU the new free market is
considerably open. I guess that utilization of feedstock or human sources would be based on
domestic sources what means creation of certain stability and mutual cooperation between
primary manufacturers and customers.
4
E. Sekerová, P. Lukáš
Výroba epkových methylester) v marketingovém roce 2001/2002
až 2003/2004 podle na ízení vlády /. 86/2001 Sb. a jeho novelizací
E. Sekerová, P. Lukáš - Státní zem d lský interven+ní fond, Praha
Na Státní zem*d*lský interven ní fond (SZIF) p?ešla podpora výroby ?epkových methylesterD
v /R od roku 2001. P?itom zm*nila radikáln* podobu. Stala se sou ástí programu „Podpora
uvád*ní orné pDdy do klidu“, což byl program vyhlášený vládou v na?ízení vlády . 86/2001
Sb. Tento program spo íval v poskytování finan ní podpory na hektar pDdy, kterou
zem*d*lec vy?adil z produktivního hospoda?ení. Základní podmínky pro získání finan ních
podpor byly následující:
- vy?azení 5 – 10 % orné pDdy z produkce plodin pro potraviná?ské, krmivá?ské i
osivá?ské ú ely
- osetí t*chto ploch stanovenými plodinami (zelené hnojení, plodiny pro energetické
využití, ?epka, kterou musel zem*d*lec ve smluveném množství (2,3 t/ha, pozd*ji 2,5
t/ha) dodat do smluvních skladD SZIF.
Nákupní cena této ?epky z „pDdy do klidu“ byla stanovena tak, aby spolu s finan ní podporou
poskytovanou na hektar vytvá?ela ekonomickou pobídku p?i rozhodování zem*d*lcD, zda se
do programu p?ihlásit i nikoliv. Nákupní cena byla v jednotlivých letech stanovena takto:
2000/2001 – 4200 K /t
2001/2002 – 4600 K /t
2002/2003 – 5000 K /t
nakoupené množství: 153 tis. tun
nakoupené množství: 171 tis. tun
nakoupené množství: 88,5 tis. tun
Program uvád<ní „orné pXdy do klidu“
Celková „pDda
Nakoupené
Repka olejná
Hospodá?ský
Po et
p*stovaná
na
„pDd*
uved. do klidu“
množství ?epky
rok
žadatelD
uved. do klidu“(ha)
(ha)
olejné (t)
2000/2001
3896
112 007
68 000
153 000
2001/2002
4409
142 149
75 259
171 000
2002/2003
5236
177 181
53 803 *
88 500
* Tento pokles byl následek špatných klimatických podmínek.
Finan ní
prost?edky
(K )
1,7 mld.
1,75 mld.
cca 3 mld.
Cílem tohoto programu bylo získat z pDdy uvedené do klidu 230 000 t ?epky, což bylo limitní
množství, které se vláda rozhodla finan n* podporovat p?i zpracování na ?epkové
methylestery. P?edpoklad byl, že z 1 tuny ?epky se vyrobí 0,3125 tun ?epkových methylesterD.
Repku získanou z „pDdy do klidu“ SZIF prodával za zvýhodn*nou cenu výrobcDm ?epkových
methylesterD p?i spln*ní stanovených podmínek. Vzorec pro cenu ?epky, za kterou prodával
SZIF ?epku získanou z „pDdy uvedené do klidu“, byl konstruován tak, aby spot?ebitelská cena
výsledného produktu, tj. bionafty, byla o 5 % až 10 % nižší než cena motorové nafty.
Kalkula ní vzorec zohled6oval prDm*rné výrobní náklady související s výrobou finálního
produktu (lisování, reesterifikace, míchání dále zisk výrobcD, odpo et ceny pokrutin atd.).
Cena motorové nafty a cena pokrutin byla p?ebírána z oficiálních zdrojD o cenách na
zahrani ních burzách.
S ohledem na to, že z „pDdy uvedené do klidu“ se nepoda?ilo nakoupit 230 tis. tun ?epky,
dokoupil SZIF ve zpracovatelském roce 2001/2002 chyb*jící ?epku z volného trhu.
V následujících letech byla na zbytkové nenakoupené množství ?epky z „pDdy uvedené do
klidu“ do 230 tis. tun novelou na?ízení vlády zavedena finan ní podpora na nepotraviná?ské
užití ?epky. Výše finan ní podpory se ur ovala jako rozdíl mezi náklady, které SZIF
vynakládal na nákup ?epky z „pDdy uvedené do klidu“, a prDm*rnou prodejní cenou této
5
?epky výrobcDm ?epkových methylesterD. Pro zpracovatelský rok 2002/2003 byla její výše
3.810,- K /t a pro zpracovatelský rok 2003/2004 po navýšení z dDvodu špatné situace na
domácím trhu s ?epkou 6.259,- K /t. V p?ípad* dovozu ?epky bude tato finan ní podpora
výrobcDm navýšena ješt* o prokazateln* vynaložené dovozní náklady.
SZIF m*l v rámci tohoto programu podpory výroby ?epkových methylesterD uzav?eny
smlouvy s 13 subjekty. Vcelku bylo ze státních prost?edkD každý zpracovatelský rok
podpo?ena výroba ?epkových methylesterD z 230 000 tun ?epky cca 70 000 tun ?epkových
methylesterD. Zájem ze strany výrobcD byl o tento program zna ný. Sv*d ily o tom
každoro n* rostoucí požadavky na množství ?epky, o které výrobci ?epkových methylesterD
na SZIF žádali a které musely být doloženy technickou dokumentací výrobních kapacit.
Tento t?íletý program podpory výroby ?epkových methylesterD kon í 30.4.2004. DDvodem je
skute nost, že v této podob* podpora výroby ?epkových methylesterD v EU neexistuje. Model
následující podpory ?epkových methylesterD je v pravomoci ministerstva zem*d*lství.
6
Production of rapeseed methyl esters in marketing year 2001/2002 –
2003/2004 according to the Government Decree No. 86/2001 and its
amendment
E. Sekerová, P. Lukáš – State agricultural intervention fund, Prague
To the State agricultural intervention fund (SZIF) was transformed support of rapeseed
methyl esters production in CR since 2001. The form of the support has changed considerably
and it become a part of the program „Support of arable land introduction into set-aside“, i.e.
program according to the Governmental Decree No. 86/2001. That program is based on
financial support allocation per 1 ha of land, excluded by farmer from the productive farming.
Basic conditions to acquire the financial support were as follows:
- displacement of 5 – 10 % of arable land from production of crops for food, feed and
seedling purposes,
- seedling of that acreages by determined crops (green fertilization, crops for energy
utilization, rapeseed delivered by farmer into contractor storage of SZIF in stipulated
amount (2,3 t/ha, later 2,5 t/ha).
The purchase price of this rapeseed from the „set-aside land“ was determined to create
together with the financial support economical incentive for farmers decision if to enter into
the program or not. The purchase price was determined in individual years:
2000/2001 – 4200 CZK/t
2001/2002 – 4600 CZK/t
2002/2003 – 5000 CZK/t
purchased amount: 153 000 t
Program of „arable land introduction into set-aside“
Number
Rapeseed
Financial
Economic
Total land in
Purchased amount
of
cultivated on „setmeans
year
„set-aside“ (ha)
of rapeseed (t)
applicants
aside“ land (ha)
(CZK)
2000/2001
3896
112 007
68 000
153 000
1,7 bill.
2001/2002
4409
142 149
75 259
171 000
1,75 bill.
2002/2003
5236
177 181
53 803 *
88 500
about 3 bill.
* This decrease is a consequence of poor climatic conditions.
The scope of this program was to obtain from the „set-aside land” 230 000 t of rapeseed what
is a limit amount supported by the Government for processing to rapeseed methyl esters. The
presumption was that from 1 t of rapeseed is produced 0,3125 t of rapeseed methyl esters.
The rapeseed obtained from the „set-aside land” was sold by SZIF of lower price to rapeseed
methyl esters producers under stipulated conditions. The formula for the rapeseed price for
„set-aside land” rapeseed was constructed in such manner in order the customer price of
resulted product, i.e. Biodiesel, was by 5 % - 10 % lower compared with the motor Diesel
price. The calculation formula has regarded average production costs connected with
production of final product (pressing, re-esterification, blending, producers profit, reduction
of press cakes price etc.). The motor Diesel and press cakes price was took from official
sources concerning price on foreign stock markets.
With respect to the fact that from the „set-aside land” has not been purchased 230 000 t of
rapeseed, SZIF has purchased the missing rapeseed from the free market in production year
2001/2002. In the following years was introduced for residual un-purchased amount of
rapeseed from „set-aside land” financial support for non-food rapeseed utilization according
7
to the amended Governmental Decree up to 230 000 tons. The financial support was
determined as difference among costs spent by SZIF for rapeseed purchase from the „setaside land” and average sale price of that rapeseed for producers of rapeseed methyl esters.
For the production year 2002/2003 the price was 3.810,- CZK/t and for year 2003/2004 after
increasing for reason of poor situation on domestic market with rapeseed of 6.259,- CZK/t. In
case of rapeseed import this financial support will be increased for producers by proved spent
import costs.
SZIF has in framework of that program of rapeseed methyl esters production support
contracts with 13 subjects. In total was from the state financial means supported production of
rapeseed methyl esters of each production year from 230 000 t of rapeseed about 70 000 t of
rapeseed methyl esters. Interest of producers was considerable for that program.
This was proved by every year growing requirements for rapeseed amount requested by
producers of rapeseed methyl esters and which lave to be justified by technical documentation
of production capacities.
This 3-year program of support of rapeseed methyl esters production will be finished on
30.4.2004. The reason is a fact that support in such form does not exist in EU countries.
Model of the following support of rapeseed methyl esters is in power of the Ministry of
Agriculture.
8
J. Diviš
Josef Diviš – LIZA, Chrudim
Abstract: Bioethanol program in the Czech Republic
In CR was finalized standardization of the fermentative denatured ethanol determined for use
in automotive petrol – SN 65 6511. Production of fermentative bio-ethanol is assumed in
large-scale production units focused to maximum utilization of raw material with minimum
production costs. It is necessary to avoid dependence of that project on other tools than
political support of the state and citizens. Sufficient condition of the project existence should
be guaranty of relationship farmer- bio-ethanol producer – producer and distributor of
automotive fuels creating space for economic stability within long time existence. There was
generated atmosphere of free competition forcing investors to high effort for top technologies
option what is quite good step to the generating project. The Czech government pay attention
to the optimal course of the project through innovated inter-resort commission and
appropriate ministry. No doubt that the requesting creation of economic environment to
stabilization from financial means influencing state budget has to leave to a special regime
and to be subject to proper control focused to achievement of public financial means need.
That is the reason for conditions creation which will lead to the situation when CR will
become one of progressive countries utilization renewable sources in full range enabled by
natural potential of our country. The bio-ethanol project support is surely step in correct and
perspective direction.
1. Historie
Již v p?edvále né /eskoslovenské republice existoval velmi silný lihovarský prDmysl úzce
propojený se zem*d*lskou výrobou a již v roce 1932 byla zákonem . 85 ze dne 7. ervna
zakotvena povinnost míchání lihu do pohonných látek. Soustava n*kolika set zem*d*lských
lihovarD (896) zajišTovala využití zem*d*lské nadprodukce k výrob* surového lihu a soustava
prDmyslových lihovarD (59) byla vybavena technikou, která vyráb*la bezvodý líh vhodný pro
p?ímé míchání do benzinu. Tímto opat?ením se uzavírala tvorba kompletního
zpracovatelského prDmyslu, jehož zahájení se datuje do druhé poloviny 19. století. V této
dob* jsme byli rovnocenným partnerem civilizované prDmyslové ásti Evropy, kde bylo
využívání obnovitelných zdrojD energie rovn*ž efektivn* uplat6ováno. Historie druhé sv*tové
války a povále ného vývoje Evropy zaznamenala význam motorových paliv z vlastních
zdrojD a potvrzuje smysl sou asné pozornosti v*nované této otázce.
Sou asný projekt výroby a užití bioethanolu (dále jen BE) se v /R p?ipravuje již více než 10
let. Jeho oficiální existence byla stvrzena usnesením vlády /R . 125 z r. 1996 a pozd*ji
usnesením . 420 z r. 1998. V tomto období v letech 1996 – 98 byly vyhlášeny a ?ešeny
výzkumné úkoly a granty vedoucí k p?íprav* a zahájení celého projektu. Byly vybrány
vhodné odrDdy obilovin, vypracován model optimální technologie zpracování obilovin
navazující na stávající lihovarský prDmysl a zkoumány možnosti aplikace lihu nejen p?i
výrob* benzinu, ale i p?i výrob* ethylesteru mastných kyselin rostlinných olejD. Pod vedením
n*kolika nám*stkD ministra zem*d*lství pracovala mezirezortní komise, jejíž zásluhou bylo
dosaženo úpravy zákona o lihu a zákona o spot?ební dani a uskute n*na provozní zkouška
výroby ethyl terc. butyleteru (ETBE) v /eské rafinérské, a.s. v Kralupech nad Vltavou.
Nesm*le a pozvolna vznikaly lihobenzinové sm*si s 5 % p?ídavkem ethanolu (Oxylin Tacita
Litvínov), které byly velmi sporným zpDsobem podporovány titulem 1j. z dota ní kapitoly
MZe /R.
9
J. Diviš
Tempo postupu uvedených krokD však neodpovídalo tempu vývoje projektu v zahrani í a
lihovarský prDmysl, velmi citeln* poznamenaný mnohaletou stagnací a nekoncep ní strategií
privatizace pomalu opoušt*l ubývající prostor na trhu. Dnes je bohužel možné jen
konstatovat, že lihovarský prDmysl použitelný pro projekt biopaliv neexistuje.
Ke zlomu tohoto stavu došlo v prDb*hu p?ípravy a hlavn* po p?ijetí Sm*rnice EU 2003/30/EC
z 8.5.2003 o podpo?e využití biopaliv nebo dalších obnovitelných pohonných látek v doprav*.
V p?ímé návaznosti bylo dne 6.8.2003 p?ijato usnesení vlády /R . 833, jimž byl schválen
Program Ministerstva zem*d*lství „Podpora výroby BE pro jeho p?imíchávání do benzínD a
nafty, pro zám*nu metanolu p?i výrob* MERO a MTBE a jako alternativního paliva
s podporou jeho uplatn*ní na tuzemském trhu.“
2. Popis souOasné situace v R
Základním lánkem ?et*zce výroby biopaliv na bázi BE je zem*d*lec. Je známo, že produkce
obilovin trpí nedostatkem odbytu a je také známo, že p?ibývá orná pDda ležící ladem. Objem
nadprodukce obilovin se pohybuje okolo 1 milionu tun a objem orné pDdy, která se
nenávratn* stává úhorem, se pohybuje okolo 200 tisíc ha. Výhodou obilovin vhodných pro
výrobu lihu je to, že nejsou z agrotechnického hlediska tak náro né, jako obiloviny
potraviná?ské a navíc se vyzna ují dobrými výnosy i v oblastech s horšími klimatickými
podmínkami. Je zde tedy šance využít nejen p?ebytku potraviná?ské produkce, ale i
nedostatkD p?i obhospoda?ování pDdy v oblastech s vyšším podílem úhorD.
Lihovarský prDmysl /R, který, jak již bylo ?e eno, není schopen nastoupit do role
zpracovatele bez výstavby nových, moderních závodD, se v této fázi dostává do té výhody, že
vznikající zpracovatelská kapacita bude odpovídat sou asnému stavu techniky. V sou asné
dob* mDžeme pozorovat masivní rDst nových lihovarD na celé zem*kouli, nejvíce na
Americkém kontinentu a ve východní Asii. Evropu eká výstavba n*kolika desítek nových
lihovarD a bioethanol se brzy za?adí mezi sv*tov* sledované palivá?ské komodity. Vznikající
potenciál lihovarské výroby se díky rozvoji posouvá velmi rychle kup?edu, což mDžeme
s uspokojením konstatovat i ve sfé?e ekonomické. A to je pozitivní z hlediska požadavkD na
zpDsob podpory projektu z prost?edkD státního rozpo tu.
Ropný prDmysl již respektuje vývojové trendy náhrady klasických paliv biopalivy a je
p?ipraven reagovat na rostoucí nabídku biopaliv a uskute 6ovat postupné zvyšování jejich
podílu.
Oblast výrobcD, distributorD a prodejcD motorových paliv, výrobcD motorD a spot?ebitelD je
velmi rozsáhlá a velmi významná ást vznikajícího ?et*zce trhu biopaliv. A zde záleží
zejména na tom, aby zásah pronikání biopaliv na trh nevyvolal pokud možno žádné zm*ny
jak v oblasti technické, tak ekonomické.
Tato stru ná charakteristika lánkD ?et*zce, který má mít vliv na realizaci projektu BE je
zmín*na se zám*rem upozornit na následující skute nosti:
Projekt BE je nedílnou a velmi významnou sou ástí projektu realizace obnovitelných
zdrojD energie;
Projekt BE zasahuje do struktury zem*d*lské výroby /R a to velmi pozitivn* zejména
v souvislosti s vytvá?ením podmínek naší ú asti v EU;
Má významný politicko spole enský rozm*r z dDvodu ovlivn*ní politiky zam*stnanosti,
ochra6uje nejen zájmy podnikatelské, ale i environmentální a spole enské;
Ovliv6uje zájmy nafta?D, výrobcD automobilD a jejich uživatelD;
Ovliv6uje hospodá?skou politiku státu a vyžaduje politickou podporu z dDvodu pDsobení
na zm*nu dosavadní politiky nafta?ských spole ností;
Realizaci projektu je t?eba uskute 6ovat s respektem a ochotou spolupracovat s již
existujícím potenciálem výrobcD biopaliv.
10
J. Diviš
Naše dosavadní nep?íliš vysoké tempo ve vývoji užití obnovitelných zdrojD, jehož jediným
významn*jším nositelem byl Oleoprogram, má v p?ípad* bioethanolu jistou výhodu v tom
smyslu, že se p?i jeho realizaci dá vycházet ze zkušeností tvDrcD Oleoprogramu. Je zde však
celá ?ada odlišností, které vyplývají z mimo?ádného postavení ethanolu, jako látky podléhající
zvláštnímu režimu kontroly výroby a ob*hu z dDvodD ochrany zdraví obyvatel a ochrany
fiskální politiky státu.
3. Postup vedoucí k realizaci projektu
Vlivem okolností uvedených úvodem je celý projekt stále na samém po átku realizace s tím
rozdílem, že vlivem zm*ny spole enského klimatu se v jeho prosp*ch vytvá?í i p?íze6
politické reprezentace. Je tedy možné zahájit následující kroky:
Výrobu osiva vybraných odrDd ozimých a jarních obilovin ( rok 2003 – 2004);
Výrobu požadovaného množství obilovin vhodných k výrob* lihu (rok 2004 – 2005);
Výstavbu lihovarských závodD s kapacitou odpovídající možnostem palivá?ského
prDmyslu (rok 2004 – 2006);
Zahájení procesu zpracování obilovin, dodávek biolihu k výrob* paliv (rok 2006);
Zahájení výroby a distribuce sm*sných paliv (rok 2006).
4. SouOasné technické a legislativní podmínky
Základní otázkou, která ur uje rozsah opat?ení, je vyjasn*ní množství bioethanolu, které se dá
p?i výrob* motorových paliv uplatnit. V sou asné dob* je možné provád*t:
Výrobu benzinu s 5 % p?ídavkem bioethanolu;
Výrobu ETBE a jeho využití k 15 % p?ídavku do benzinu.
Cílem projektu je nalézt cesty, jak rozší?it možnosti aplikace biolihu v dalších druzích paliv a
mezi jinými je zde úmysl nahradit zcela methanol pocházející z fosilních zdrojD ethanolem i
v p?ípad* výroby esterD mastných kyselin rostlinných a živo išných olejD. Ve zmín*ném
období let 1996 – 98 byla uskute n*na ?ada poloprovozních zkoušek s výrobou ethylesteru
?epkového oleje v RPN, s.r.o. Slati6any. Tato práce p?isp*la k poznání a formulaci problémD,
které to p?ináší. V zásad* lze uvést následující poznatky:
Vyšší spot?eba ethanolu, než methanolu 1,4krát;
Dosažení vyššího výt*žku esteru o 1,3 %;
Dosažení vyššího cetanového ísla (68 oproti 51 u MERO);
Vyšší nárok na separaci ethanolu z reak ní sm*si – jak z EERO, tak z glycerolové fáze;
Pot?eba zavedení regenerace ethanolu, který je možné vrátit do procesu po dehydrataci,
protože ethanol vystupující z reakce má azeotropní koncentraci;
Je t?eba uskute nit celý proces technické normalizace, neboT EERO není zatím nikde
aplikován.
Dalším zám*rem je užití biolihu k pohonu vzn*tových motorD, což známe z n*kolika
evropských zemí ve form* paliva E 95, které obsahuje 95 % bioethanolu a 5 % látek
upravujících cetanové íslo a mazivost paliva. Tento zám*r je však v sou asných podmínkách
vázán spíše na soukromé vozové parky, které mají možnost využívat vyšších koncentrací
biopaliv anebo istá biopaliva v rDzných druzích ve?ejné dopravy.
Aby se daly zmín*né cíle uskute nit, je t?eba dosáhnout shody s výrobci motorových vozidel
a strojD a navazující výrobní a distribu ní sítí na motorová paliva.
Je tedy t?eba vy?ešit technické podmínky uplatn*ní bioethanolu v motorových palivech a zde
je prvním krokem technická normalizace.
11
J. Diviš
5. Technická normalizace a alkoholometrie
V sou asné dob* existuje /SN EN 228 (65 6505) Motorová paliva - Bezolovnaté
automobilové benziny - Technické požadavky a metody zkoušení a /SN EN 590 Motorová
paliva - Motorové nafty - Technické požadavky a metody zkoušení, ale není EN na
bioethanol. Proto jsme v uplynulém roce v*novali pozornost vzniku /SN 65 6511 na kvasný
bezvodý líh ur ený k výrob* ETBE a p?ímému míchání do automobilového benzinu. P?i
tvorb* normy byl brán z?etel na optimalizaci technologie výroby lihu, což znamená:
Dosáhnout nezbytn* nutného stupn* istoty BE z pohledu výrobce motoru se z?etelem na
korozi sou ástí motorD a palivového systému.
Dosáhnout maximálního možného obsahu ethanolu a tedy minimálního podílu vody, která
za normálních podmínek vytvá?í s ethanolem azeotropní sm*s p?i koncentraci 95,57 hm.
% ethanolu a 4,43 hm. % vody.
Oba tyto problémy p?edstavují jak v investi ních, tak provozních nákladech výrobního
za?ízení dosti významnou roli, a proto se krátce zmíním o technologii výroby ethanolu, a to
jen o t*ch ástech, které výše uvedené vlastnosti ovliv6ují.
Ethanol se získává destila ním d*lením prokvašeného díla, kde se vyskytuje v koncentraci
pohybující se v intervalu 6 – 14 %. V prokvašeném díle jsou krom* istého ethanolu ješt*
obsaženy látky vznikající v prDb*hu fermentace a to: glycerin, vyšší alkoholy a jejich
oxida ní produkty, jakož i reak ní produkty ethanolu – aldehydy, kyseliny a estery. Celkové
množství t*chto vedlejších frakcí není vyšší než 1 % obsahu ethanolu, problémem však je
jejich obtížné odd*lení ze sm*si, ve které dominuje ethanol a voda. Všechny zmín*né látky se
z hlediska destila ního d*lení odlišují relativní t*kavostí (pom*r tenze páry d*lené látky a
tenze páry referen ní složky – ethanolu) na látky leh í, st?ední a t*žší a zpDsob jejich odd*lení
je dob?e znám. V p?ípad* kvasného lihu používáme termín úkapy pro leh í frakce, které
obsahují metanol, estery, kyseliny a aldehydy a t*žší frakce - dokapy obsahující stejné látky
jako úkapy, ale v jiném pom*ru a menší podíl sm*si vyšších alkoholD. Nejt*žší frakce, zvaná
p?iboudlina je sm*sí obsahující nejvíce amylalkoholD (79 %), izobutanol (16 %), n-propanol
(4 %) a menší podíly terpenD a terpenalkoholD, volných kyselin a izomerD již zmín*ných
vyšších alkoholD. Technologie výroby potraviná?ského a farmaceutického lihu a bioethanolu
se liší uspo?ádáním procesu destilace, rafinace a dehydratace v tom, že n*které skupiny látek
se v p?ípad* výroby bioethanolu neodstra6ují a n*které se odstra6ují jen proto, aby bylo
možné uskute nit proces dehydratace. Dosavadní metody dehydratace lihu destilací
s ternárním inidlem opoušt*jí své pozice z dDvodu vysoké energetické náro nosti a nastupuje
metoda d*lení na molekulových sítech.
Kvalitativní odlišnost kvasného lihu ur eného k humánnímu užití a bioethanolu je proto
základním kriteriem pro výb*r vhodné technologie výroby.
Za tím ú elem bylo uskute n*no zjišt*ní obsahu údajD v zemích, kde je palivový ethanol
normalizován a výsledkem je p?ehled uvedený v tabulce 1.
Z hlediska technické normalizace je ješt* t?eba se zmínit o alkoholometrii, která pon*kud
komplikuje komunikaci s jinými obory. P?í inou zavedení alkoholometrie je ta skute nost, že
lihovodní sm*si, což je forma, ve které líh v praxi nej ast*ji potkáváme, se vyzna ují
pom*rn* zna nou objemovou kontrakcí. To si vynutilo zavedení zvláštní jednotky, kterou
definuje Zákon o lihu ( . 61/97 Sb.) a tou je litr ethanolu jako p?epo tená jednotka p?i teplot*
20 oC. K reprodukovatelnému vyjád?ení množství ethanolu slouží soustava tabulek, kde jsou
všechny údaje pot?ebné ke stanovení množství ethanolu z jednotek váhových i objemových.
Tyto tabulky jsou vydány jako p?ílohy Vyhlášky MZe . 141/97 Sb. Pro ilustraci pot?eby
vylou ení vlivu objemové kontrakce lihovodních sm*sí p?ipojuji graf, ze kterého je patrná
míra kontrakce p?i rDzných koncentracích lihu a vody.
12
J. Diviš
Objemová kontrakce sm sí lihu a vody
120
Lihovitost v %obj. sm si
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
% obj. lihovitost sm si
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
kontrakce v % obj.sm si
0,00 1,18 1,94 2,47 2,87 3,19 3,44 3,62 3,73 3,77 3,75 3,64 3,44 3,14 2,72 2,24 1,72 1,20 0,72 0,31
Kontrakce v % obj. sm si
Graf: Míra kontrakce p?i rDzných koncentracích lihu a vody
Tabulka 1: Kvalitativní požadavky na palivový ethanol v rDzných zemích
Zem*
SRN Polsko Ukrajina
GB
Druh
USA
USA
Dena
Znak
Koncentrace BE 99,8
%obj. min.
99,6
>99,3
jako
oxygen.
slou .
94,7
92,1
Dena
E85
+
79-70
93,2 ±0,6
Koncentrace BE
%obj. min.po
denaturaci
Brazílie
Kanada
Švédsko
Švédsko
United
Nations
Bezvodý Dena
95%
99,50%
94,9
99,3
95,8
99,8
94,9
98,75
92,6-94,7
Denaturace v
%obj.
Voda % obj.
max.
Brazílie
1,96 4,76
0,2
0,32
Hustota g/l max 0,795 X
±0,01
3
5
<0,2
X
1
1
X
<0,791
X
X
X
0,809±0,017 0,7915
Hustota g/l po
denaturaci
X
0,808±0,03
X
0,1
0,3
0,789
0,8084
0,79
Acetaldehyd
mg/l
4
200
X
1000
X
X
X
X
X
25
25
Kys. octová
mg/l
5
30
<20
50
70
50
30
30
30
25
25
50
Metanol mg/l
10
1000
500
5000
5000
X
X
X
20
20
1000
P?iboudlina
mg/l, ml/l
4
200
<12000
C3 –C5
X
X
20 000 X
max.
C3-C8
X
X
50
X
Destila ní zbyt. 15
max. mg/l,
mg/kg
20
<50
50
30
30
30
10
X
20
T*žké kovy (Cu X
a Pb) mg/l
0,1 Cu
0,07
X
0,1Cu
X
1
Fe mg/l
X
X
0,1 Cu
0,07
Cu
5 železo
X
13
J. Diviš
pokra ování tab. 1
Zem*
SRN Polsko Ukrajina
Estery
(ethylacetát
mg/l)
2
200
Chloridy
(mg/kg)
X
40
Index refrakce
X
X
>1,3626
Cyklohexan %
obj.
X
X
<0,5
Mísitelnost
s vodou
X
X
Barva/ zákal
GB
USA
USA
Brazílie
Brazílie
Švédsko
X
40
1
Švédsko
1
10
X
1,363
1,3618
1 +19
X
15
X
15
rozp. gumy mg/l X
X
El. vodivost
cS/m
X
X
500
500
Sírany
10
4
X
max.5
X
50
50
X
X
X
X
Denaturant
%obj.
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
38 – 83
2,6 3,9
0,2 0,4
210300
X
X
200
X
40
2
1
X
X
40
1
1
X
Na mg/kg
X
X
2
2
X
PH
X
X
7
7+-1
X
P mg/l
S mg/kg
nerozpustné
gumy mg/l
Cl´ celkem
mg/kg
Cl´ anorg.
mg/kg
1,96 –
4,76
benzinu
5
X
Teplota vznícení X
°C
Pb mg/l
1,36351,3645
X
X
Odpa?ovací tlak
kPa
United
Nations
X
18
Manganistan.
as min.
Kanada
3 benzinu
X
5
12
5 benzinu
X
X
X
X
X
X
X
X
Po etných diskusích s p?edními odborníky v oboru paliv bylo dosaženo dohody o obsahu
naší normy a výsledek je v následující tabulce 2.
V tabulce není uveden obsah aldehydD, který je zmín*n v textu s odvoláním na Vyhlášku
MZe /R . 141/1997 Sb. (max. 50 mg/le).
Druh denatura ního prost?edku je volen podle ú elu použití – pro výrobu ETBE je
denatura ním prost?edkem ETBE, pro p?ímé míchání do benzinu je denatura ním
prost?edkem automobilový benzin Natural 91. Dojde-li k rozší?ení pot?eby dalších
denatura ních prost?edkD, postupuje se formou úpravy p?ílohy . 2 Vyhlášky . 141/97 Sb.
v platném zn*ní. Této úpravy lze dosáhnout na podklad* žádosti podané na MZe /R.
14
J. Diviš
Tabulka 2: Požadavky na kvalitu palivového ethanolu v /SN 65 6511
Vlastnost
Vzhled
Obsah ethanolu p?ed
denaturací
Obsah vody
Hustota (p?i 20 oC)1)
Jednotka
Mezní hodnoty
Zkouší se podle
minimáln* maximáln*
irý, bez zákalD a sedlin /SN 66 0805
% (V/V)
% (V/V)
kg/m3
99,7
791
Obsah ethanolu po
denaturaci
% (V/V)
Obsah volných kyselin mg/le2)
Odparek
mg/le2)
95,6
-
Obsah denatura ního
prost?edku3)
% (V/V)
2,0
1)
0,39
-
50
15
4,0
/SN 66 0805
ISO 760 /SN ISO 1388-1
/SN ISO 758 /SN 66 0805
Vyhl. MZe /R . 82/2000 Sb.,
l.I odstavec 2 (1)c) metodou
plynové chromatografie
/SN ISO 1388-3,4;/SN EN 228
/SN 66 0805
Nestanovuje se, výrobce
zaru uje provedení denaturace
dle p?íslušného právního
p?edpisub
viz Ú?ední alkoholometrické tabulky – Vyhláška MZe /R . 141/97 Sb. p?íloha ást A
2)
le – litr ethanolu – jednotka stanovená Zákonem o lihu . 61/97 Sb. § 2 odst. j)
3)
Pro p?ímé mísení do benzinu se k denaturaci použije benzin Natural 95 (Super), pro výrobu ETBE se
k denaturaci použije ETBE.
b
Vyhláška MZe /R . 141/1997 Sb. ve zn*ní pozd*jších p?edpisD, p?íloha . 2.
6. Postup realizace projektu BE v R
První krok – technická normalizace je tedy dokon en alespo6 v takové mí?e, že umož6uje
investorDm volit optimální technologické modely specializované na výrobu bioethanolu.
DDvod takového postupu je ve snaze vytvo?it nový obor, který nemá s výrobou
potraviná?ského lihu spole ného nic jiného, než ustanovení zákona o lihu a p?íslušných
provád*cích p?edpisD. Výroba kvasného bioethanolu by m*la být uskute n*na ve
velkoobjemových výrobních jednotkách zam*?ených na maximální využití suroviny
s minimálními výrobními náklady. Je t?eba p?edejít tomu, aby byl tento projekt závislý na
jiných nástrojích, než politické podpo?e státu a ob anD. Dostate nou podmínkou existence
projektu by m*la být garance vztahu zem*d*lec – výrobce bioethanolu – výrobce a distributor
motorových paliv, která p?i dlouhodobé existenci vytvo?í prostor pro ekonomickou stabilitu.
Vytvo?ila se zde tedy atmosféra volné sout*že, která donutí investory k vysokému úsilí volby
špi kové technologie, a to je zcela z?ejm* dobrým po inem vznikajícího projektu.
Vláda /R v*nuje zajišt*ní optimálního prDb*hu projektu zaslouženou pozornost
prost?ednictvím obnovené mezirezortní komise a p?íslušných ministerstev.
Postup prací vychází z doporu ení uvedených ve Sm*rnici . 30/2003/ES o zajišt*ní
používání biopaliv nebo dalších obnovitelných paliv pro dopravu a Sm*rnici . 96/2003/EC o
úprav* rámce spole enství pro zdan*ní energetických produktD, zákon . 353/2003 Sb. o
spot?ebních daních, zákon . 61/97 Sb. o lihu a další související právní p?edpisy jako zákon .
86/2002 Sb. o ochran* ovzduší a o zm*n* n*kterých dalších zákonD, ve zn*ní zákona .
521/2002 Sb., kde je v § 3 odstavec 10 uvedeno:
„Výrobci, dovozci a distributo?i jsou povinni zajistit, aby sortiment motorových benzinD a
motorové nafty dodávaných na trh obsahoval minimální množství biopaliva nebo jiného
paliva z obnovitelných zdrojD stanovené od 1. kv*tna 2004 provád*cím p?edpisem.“
Osnova provád*cího p?edpisu již existuje jako pracovní materiál a jeho smysl spo ívá ve
stanovení výše kvóty biopaliv pro cca desetileté období, rozd*lení kvóty mezi jednotlivá
15
J. Diviš
biopaliva (BE, MERO), stanovení zpDsobu sledování výsledkD zavád*ní biopaliv, vývoje
v této oblasti, informování ve?ejnosti o druzích paliv a jejich vlastnostech, zajišt*ní kontaktu
s orgány EU a další.
Není pochyb o tom, že projekt, vyžadující vytvo?ení ekonomického prost?edí ke vzniku a
stabilizaci z prost?edkD ovliv6ujících státní rozpo et, musí mít zvláštní režim a musí být tedy
podroben pe livé kontrole zam*?ené na dosažení minimální pot?eby ve?ejných financí. A to je
vlastn* dDvodem tvorby podmínek, které nepochybn* povedou k tomu, že se /R stane jednou
z progresivních zemí využívající obnovitelné zdroje efektivn* a v plném rozsahu, který
p?írodní potenciál naší zem* umož6uje. Podpora projektu bioethanolu je jist* krokem
správným a perspektivním.
Kontaktní adresa:
Ing. Josef Diviš
LIZA, s.r.o., PíšQovy 823, Chrudim III
tel/fax: +420-469638413, e-mail: [email protected]
16
W. Koerbitz
1
TECHAGRO 2004
Brno
„P íklady provoz) na výrobu bionafty
v Evrop ”
Werner KOERBITZ
Austrian Biofuels Institute - Vienna
© 2004 Austrian Biofuels Institute
www.biodiesel.at
2
Austrian Biofuels Institute “ABI”
•
•
•
•
•
Competence Centre for Liquid Biofuels
Experienced Team of 46 Independent Experts
Accredited at the European Commission
Publication: "Biodiesel-Courier"
Maintains a World-wide Network
www.biodiesel.at
3
Key Areas of Activity
•
•
•
•
Research & Development & Dissemination &
Demonstration
Project Feasibility Studies & Management
Fuel Standardisation & Quality Management
Lobbying & Legislation Consultancy
www.biodiesel.at
17
W. Koerbitz
4
Projects in over 20 Countries
•
•
Australia, Austria, Brazil, China,Estonia, France,
Germany, Greece, Hungary, Ireland, Lithuania,
Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Spain,
United Kingdom, USA.
Information support for countries all over the
world
www.biodiesel.at
5
„Newest Trends
in Developing
Biodiesel
in Europe”
www.biodiesel.at
6
Key trends:
Feedstock selection
Process technology
Biodiesel fuel quality
Production development
Marketing strategy
Diesel engine warranty
Legal framework
Information basis
www.biodiesel.at
18
W. Koerbitz
7
Feedstock: Broader Basis + Lower Cost
Vegetable Oils:
today: rapeseed (00, LL,)
new: sunflower (HO), soy, palm, Linola (LL)
Recycling Oils: “McDonalds option”
Animal Fats: beef tallow, lard
Intelligent Blends for FAME
www.biodiesel.at
8
What‘s the best oil for Biodiesel ?
FA in %
16:0
00-rape
LL-rape
HO-rape
HO-sunfl.
Linola
4,0
4,1
4,0
3,4
5,6
16:1
0,1
18:0
2,0
2,1
2,0
2,1
4,0
18:1
60,0
61,2
83,0
91,0
15,9
3,3
71,9
18:2
21,0
28,2
5,0
18:3
11,0
3,1
4,0
20:0
1,0
1,2
1,0
20:1
22:1
2,0
1,0
total sat.
7,0
6,2
6,0
5,5
9,6
Iodine-no.
117
111
91
84
144
www.biodiesel.at
9
% Rapeseedoil-methyl-ester
% Palmoil-methyl-ester
15
120
°C
% blend
11
100
100
10
°C CFPP
80
7
80
5
4
60
60
0
40
-1
40
20
-5
-5
20
-8
0
0
1
2
3
4
5
-10
6
© Austrian Biofuels Institute
www.biodiesel.at
19
W. Koerbitz
10
Biodiesel quality management
Fuel standard development:
• Austria 1991: ON C 1190 for RME
• Austria 1997: ON C 1191 for FAME
• Germany 1997: DIN 51.606 for FAME
• France, Italy, Sweden, Czech Rep.
• USA 2002: ASTM - D 6751-02 for FAME
Europe 2004: EN 14214 for FAME
Australia 2004: MoEnv.-synthesis EU & US
•
•
www.biodiesel.at
11
Today’s triggers for fuel standard development:
1.
Legally enforced emission reduction
•
•
2.
3.
Directive on Fuel Quality
Auto-Oil Programme 1 + 2 (including GHG-commitments)
Resulting in more sophisticated engine and fuel
injection management with high precision
Significantly increasing demands for higher fuel
quality - regardless whether fossil or bio
www.biodiesel.at
12
Diesel cars
% reduction
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Euro I
Euro II
Euro III
2010
2006
2008
2002
HC+NOx
2004
2000
1998
1994
1996
1992
1988
1990
1984
1986
PM
Euro IV
www.biodiesel.at
20
W. Koerbitz
13
Heavy-duty vehicles
% reduction
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Euro I
Euro II
Euro III
Euro IV
2010
2008
2004
2006
2000
NOx
2002
1998
1994
1996
1992
1988
1990
1984
1986
PM
1982
1980
0
Euro V
www.biodiesel.at
14
www.biodiese
21
W. Koerbitz
15
Future improvements:
1. Reduction of water content ex works (<300 ppm)
2. Reduction of total contamination
3. Replacement of Iodine value by new stability
parameters (oxidation, thermal, storage)
4. Additives (CFPP, stability) available on the market
www.biodiesel.at
16
Germany & Austria:
Quality Promotion Quality Seal
Assured
Biodiesel
Quality
for the end user
www.biodiesel.at
17
Biodiesel production capacity in the EU-25
1.000 t
AT
FR
1.200
IT
1.000
DE
800
UK
EE
600
SW
400
CZ
200
EE
HU
0
1999
2000
2001
2002
2003
2004
PL
SQ
www.biodiesel.at
22
W. Koerbitz
18
Germany: Biodiesel Volumes 1995 - 2004
Biodies el Volum e s 1995-2003
1200
1000
in 1.000t
800
estimated production
600
Capacity
Production
400
200
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
ye ar
www.biodiesel.at
19
600
500
400
300
Diesel low sulfur
200
Diesel high sulfur
100
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
0
1993
M in e ral o il tax [Eu ro /1.000l]
Mineral oil tax (incl. GHG-tax) development in Germany
year
www.biodiesel.at
20
Biodiesel Development Germany
140
120
100
80
60
40
20
2003
2001
1999
1997
1995
1993
1991
0
Henkel
Connemann-pilot
1. Leer (ADM) / Ns
2. Großf riesen / Sa
3. Henningsleben / Th
4. Wittenberge / M-V
5. Hallertau / B
6. Ochsenfurt / B
7. Hamburg (ADM)
8. Bitterf eld / S-A
9. Rudolstadt / Th
10. Malchin / M-V
11. PPM / Bra
12. Harth-Pöllnitz / Th
13. Marl / N-W
14. Neuss / N-W
15. Brunsbüttel / S-H
16. Schw arzheide/Bra
17. Magdeburg / S-A
18. Kyritz / Bra
19. Rostock / Bra
20. Riesa / Sa
www.biodiesel.at
23
W. Koerbitz
21
Germany: MUW Bitterfeld - 150.000 t (rapeseed)
www.biodiesel.at
22
Germany: stakeholders & producers
http://www.ufop.de/
http://www.biodieselverband.de/
http://www.agqm-biodiesel.de/
http://www.biodiesel.de
http://www.ifeu.de
http://www.campa-biodiesel.de/
http://www.saria.de
http://www.biowerk-sohland.de/
http://www.cargill.de
www.biodiesel.at
23
France: Biodiesel volume development
Biodiesel Volumes
450
400
350
in 1.000 t
300
Capacity
State Quota
Production
250
200
150
100
50
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
0
year
www.biodiesel.at
24
W. Koerbitz
24
France: Diester / Grand Couronne - 250.000 t (rapeseed)
www.biodiesel.at
25
France: Biodiesel Stakeholder
http://www.villesdiester.asso.fr
http://www.prolea.com
http://www.ademe.fr
http://www.ifp.fr
http://www.totalfinaelf.com
www.biodiesel.at
26
Italy: Biodiesel volumes 1993-2002
700
in 1.000 t
600
500
Production
Capacity
Quota
400
300
200
100
2004
2002
2003
2000
2001
1999
1997
1998
1995
1996
1993
1994
0
year
www.biodiesel.at
25
W. Koerbitz
27
Italy: Biodiesel production capacities
8%
4%
3%
2%
Novaol
39%
14%
Fox Petroli
Bakelite
Ital Bi Oil
Comlube
De.Fi.Lu
Estereco
30%
www.biodiesel.at
28
Italy: Fox-Petroli – 120.000 t
www.biodiesel.at
29
Italy: Biodiesel stakeholder & producer
www.biodiesel.at
26
W. Koerbitz
30
Slovakia:
Slovakia
Biodiesel Volumes
Capacity
140
Production
120
Possible production after restart
in 1.000 t
100
80
60
40
20
0
2000
2001
2002
2003
2004
year
www.biodiesel.at
31
Slovakia: Biodiesel stakeholders & producers
http://www.ekoil.sk
http://www.palma.sk
http://www.chtf.stuba.sk
http://www.slovakofarma.sk
http://www.vurup.sk
www.biodiesel.at
32
Slovakia: EkOil – 50.000 t (rapeseed + recycled oils)
www.biodiesel.at
27
W. Koerbitz
33
Czech Republic: Agropodnik / Jihlava – 50.000 t
www.biodiesel.at
34
Austria: Arnoldstein - 50.000 t (recycled oils)
www.biodiesel.at
35
Marketing Strategy
Pure 100-%:
• Position in Most Profitable Market Segments
• Account for All Internal Benefits
• Secure Monopoly Position
Optimise Profitability
Blend & Brand: (USA: Soygold, UK: Bio-Plus)
Blend & Anonymise (France: blending up to 5 %)
www.biodiesel.at
28
W. Koerbitz
36
www.biodiesel.at
37
Pump Price Comparison Biodiesel / Diesel
Germany: June 1999 - February 2003
95
90
Diesel
cent / litre
85
80
75
70
Biodiesel
65
60
55
Ju
n
9
Au 9
g
9
O 9
kt
9
De 9
z
9
Fe 9
b
0
Ap 0
r0
0
Ju
n
0
Au 0
g
0
O 0
kt
0
D 0
ez
0
Fe 0
b
0
A 1
pr
0
Ju 1
n
0
A 1
ug
0
O 1
kt
0
De 1
z
0
Fe 1
b
0
Ap 2
r0
Ju 2
n
0
Au 2
g
0
O 2
kt
0
De 2
z
0
Fe 2
b
03
50
www.biodiesel.at
38
USA
Examples:
www.biodiesel.at
29
W. Koerbitz
39
Typical Market Segments
legally enforced usage in e.g.:
•
•
•
•
•
City Transport: less harmful emissions
Smog Regions: less harmful emissions
Lakes & Rivers: fast biodegradability
Drinking Water Areas: zero toxicity
Greenhouse Gases: overall reduction
www.biodiesel.at
40
Information Availability
•
•
•
•
•
www.biodiesel.at
www.blt.bmlf.gv.at
www.ufop.de
www.biodiesel.org
www.biodiesel.de
www.biodiesel.at
www.biodiesel.at
41
30
W. Koerbitz
1
TECHAGRO 2004
Brno
„P íklady provoz) na výrobu bionafty
v Evrop ”
Werner KOERBITZ
Rakouský institut pro biopaliva, VídeV
www.biodiesel.at
2
Rakouský institut pro biopaliva „ABI“
•
•
•
•
•
KompetenWní stXedisko pro tekutá biopaliva
Zkušený tým 46 nezávislých odborník[
Akreditace u Evropské komise
Publikace: „Biodiesel – Courier“
Údržba celosv tové sít
www.biodiesel.at
3
Hlavní oblasti aktivity
•
•
•
•
Výzkum & vývoj & rozšiXování & pXedvád ní
Studie realizovatelných projekt[ & Xízení
Normy pro biopaliva & kvalita Xízení
Lobování & legislativní konzultace
www.biodiesel.at
31
W. Koerbitz
4
Projekty ve více než 20 zemích
•
•
Austrálie, Rakousko, Brazílie, `ína, Estonsko,
Francie, N mecko, Polsko, Portugalsko,
Slovensko, Špan lsko, Velká Británie, USA.
InformaWní podpora pro zem z celého sv ta
www.biodiesel.at
5
„Nové trendy
ve vývoji
bionafty
v Evrop “
www.biodiesel.at
6
Klí/ové trendy:
Výb r suroviny
Zpracovatelská technologie
Kvalita bionaftového paliva
Vývoj výroby
Marketingová strategie
Garance pro naftové motory
Právní rámec
Informa/ní základna
www.biodiesel.at
32
W. Koerbitz
7
Surovina: širší základna + nižší náklady
Rostlinné oleje:
dnes: Xepkový (00, LL)
nové: sluneWnicový (HO), sójový, palmový,
Linola (LL)
Recyklované oleje: „McDonalds volba“
Živo/išné tuky: hov zí l[j, vepXové sádlo
Inteligentní sm si pro FAME
www.biodiesel.at
8
Jaký je nejlepší olej pro bionaftu?
Mast.kys. v %
16:0
00- epka
LL- epka
HO- epka
HO slune/.
Linola
4,0
4,1
4,0
3,4
5,6
16:1
0,1
18:0
2,0
2,1
2,0
2,1
4,0
18:1
60,0
61,2
83,0
91,0
15,9
18:2
21,0
28,2
5,0
3,3
71,9
18:3
11,0
3,1
4,0
20:0
1,0
1,2
1,0
20:1
22:1
2,0
1,0
Celkem nas.
7,0
6,2
6,0
5,5
9,6
Jodové /ís.
117
111
91
84
144
www.biodiesel.at
9
% methylester epkového oleje
% methylester palmového oleje
120
15
% sm s
°C
11
100
100
°C CFPP
80
10
80
7
5
4
60
60
0
40
40
-1
-5
20
20
-5
-8
0
0
1
2
3
4
5
-10
6
© Austrian Biofuels Institute
www.biodiesel.at
33
W. Koerbitz
10
]ízení kvality bionafty
Vývoj norem pro paliva:
• Rakousko 1991: ON C 1190 pro RME
• Rakousko 1997: ON C 1191 pro FAME
• N mecko 1997: DIN 51.606 pro FAME
• Francie, Itálie, Švédsko, èská republika
• USA 2002: ASTM – D 6751-02 pro FAME
• Evropa 2003: EN 14214 pro FAME
• Australia 2004: MoEnv.-syntéza EU & US
www.biodiesel.at
11
SouWasné podn ty pro vývoj norem pro paliva:
1.
Právn podporované omezení emisí
•
•
2.
3.
Sm rnice o kvalit paliva
Auto-olejový program 1 + 2 (v etn p ipomínek GHG)
Vyúst ní v pokroWilejší motor a vstXikování paliva
s v tší pXesností
Podstatné zvýšení poptávky po vysoce kvalitních
palivech – bez ohledu na to, zda jsou fosilní nebo
bio
www.biodiesel.at
12
Automobily na naftové palivo
% omezení
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Euro I
Euro II
2008
2010
2004
2006
2000
Euro III
2002
1998
1994
1996
1990
1992
1986
1988
1984
PM
HC+NOx
Euro IV
www.biodiesel.at
34
W. Koerbitz
13
Výkonná vozidla
% reduction
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Euro I
Euro II
Euro III
Euro IV
2008
2010
2004
2006
NOx
2002
1998
2000
1994
1996
1990
1992
1988
1984
PM
1986
1980
1982
0
Euro V
www.biodiesel.at
14
pr EN 14214 Methylester mastných kyselin (FAME)
Parametr
Rozsah
Obsah esteru
h 96,5
o
Hustota p?i 15 C
860 – 900
o
Viskozita p?i 40 C
3,5 – 5,0
Viskozita (-20oC)
i 48
Bod vzplanutí
h 120
CFPP
viz EN 590
Obsah síry
i 10,0
CCR / 10% destila ní zbytek
i 0,30
Cetanové íslo
h 51,0
Sulfátový popel
i 0,02
Obsah vody
i 0,05
Celková kontaminace (obsah ne istot)
i 24
Koroze na m*di (3 h p?i 50 oC)
t?ída 1
Oxida ní stabilita
h 6,0
Teplotní stabilita
?
Skladová stabilita
--/íslo kyselosti
i 0,50
Jodové íslo
i 120
Polynenasycené methylestery: C 18:4 +
i 1,0
Methylester linolenové kyseliny
i 12,0
Obsah methanolu
i 0,20
Obsah monoglyceridu
i 0,80
Obsah diglyceridu
i 0,20
Obsah triglyceridu
i 0,20
Volný glycerol
i 0,02
Celkový glycerol
i 0,25
Skupina kovD I (Na/K)
i 5,0
Skupina kovD II (Ca/Mg)
i 5,0
Obsah fosforu
i 10,0
22.10.02
Jednotka
% m/m
kg/m3
mm2/s
mm2/s
o
C
o
C
mg/kg
% m/m
% m/m
% mg/kg
mg/kg
hodnocení
h
h
--mg KOH/g
% m/m
% m/m
% m/m
% m/m
% m/m
% m/m
% m/m
% m/m
mg/kg
mg/kg
mg/kg
www.biodiesel.at
35
W. Koerbitz
15
Zlepšení v budoucnu:
1. Omezení obsahu vody (<300 ppm)
2. Omezení celkové kontaminace
3. Nahrazení jodové hodnoty
4. Aditiva (CFPP, stabilita) dostupná na trhu
www.biodiesel.at
16
N mecko & Rakousko:
Zajišt ní kvality Pe/e^ kvality
Zajišt ná kvalita
bionafty
Pro koneWného
zákazníka
www.biodiesel.at
17
Výrobní kapacita bionafty v EU-25
1 200
1 000
1.000 t
800
600
400
200
0
1999
2000
2001
2002
2003
2004
AT
FR
IT
DE
UK
EE
SW
CZ
EE
HU
PL
SQ
www.biodiesel.at
36
W. Koerbitz
18
N mecko: objemy bionafty 1995 - 2003
Biodiesel Volume s 1995-2003
1200
1000
in 1.000 t
800
estimated production
Capacity
600
Production
400
200
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
year
www.biodiesel.at
19
Da_ na minerální olej (v/etn dan GHG) vývoj v
N mecku
500
400
300
Diesel low sulfur
Diesel high sulfur
200
100
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
0
1993
Mineral oil tax [Euro/1.000l]
600
year
www.biodiesel.at
20
Vývoj bionafty v N mecku
Henkel
Connemann-pilot
1. Leer (ADM) / Ns
2. Großfriesen / Sa
3. Henningsleben / Th
4. Wittenberge / M-V
140
120
5. Hallertau / B
6. Ochsenfurt / B
7. Hamburg (ADM)
8. Bitterfeld / S-A
9. Rudolstadt / Th
10. Malchin / M-V
11. PPM / Bra
12. Harth-Pöllnitz / Th
13. Marl / N-W
14. Neuss / N-W
15. Brunsbüttel / S-H
100
80
60
40
20
0
1991
1993
1995
1997 1999
2001
2003
16.
17.
18.
19.
20.
Schwarzheide/Bra
Magdeburg / S-A
Kyritz / Bra
Rostock / Bra
Riesa / Sa
www.biodiesel.at
37
W. Koerbitz
21
N mecko: MUW Bitterfeld – 150.000 t ( epkový olej)
www.biodiesel.at
22
N mecko: akcioná i & výrobci
http://www.ufop.de/
http://www.biodieselverband.de/
http://www.agqm-biodiesel.de/
http://www.biodiesel.de
http://www.ifeu.de
http://www.campa-biodiesel.de/
http://www.saria.de
http://www.biowerk-sohland.de/
http://www.cargill.de
www.biodiesel.at
23
Francie: vývoj objemu bionafty
Biodiesel Volumes
450
400
350
in 1.000 t
300
Capacity
State Quota
Production
250
200
150
100
50
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
0
year
www.biodiesel.at
38
W. Koerbitz
24
Francie: Diester / Grand Couronne – 250.000 t ( epkový olej)
www.biodiesel.at
25
Francie: akcioná i bionafty
http://www.villesdiester.asso.fr
http://www.prolea.com
http://www.ademe.fr
http://www.ifp.fr
http://www.totalfinaelf.com
www.biodiesel.at
26
Itálie: objemy bionafty 1993 - 2002
700
in 1.000 t
600
500
Production
Capacity
Quota
400
300
200
100
99
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
19
97
98
19
19
95
96
19
19
19
19
93
94
0
year
www.biodiesel.at
39
W. Koerbitz
27
Itálie: kapacity na výrobu bionafty
8%
4%
3%
2%
39%
14%
Novaol
Fox Petroli
Bakelite
Ital Bi Oil
Comlube
De.Fi.Lu
Estereco
30%
www.biodiesel.at
28
Itálie: Fox-Petroli – 120.000 t
www.biodiesel.at
29
Itálie: akcioná i & výrobci bionafty
www.biodiesel.at
40
W. Koerbitz
30
Slovensko: objemy bionafty
Slovakia
Capacity
Production
140
120
Possible production after restart
in 1.000 t
100
80
60
40
20
0
2000
2001
2002
2003
2004
year
www.biodiesel.at
31
Slovensko: akcioná i & výrobci bionafty
http://www.ekoil.sk
http://www.palma.sk
http://www.chtf.stuba.sk
http://www.slovakofarma.sk
http://www.vurup.sk
www.biodiesel.at
32
Slovensko: EkOil – 50.000 t ( epkový olej + recyklované
oleje)
www.biodiesel.at
41
W. Koerbitz
33
eská Republika: Agropodnik / Jihlava – 50.000 t
www.biodiesel.at
34
Rakousko: Arnoldstein – 50.000 t (recyklované oleje)
www.biodiesel.at
35
Marketingová Strategie
ìstý 100-%:
• Pozice ve v tšin nejvýnosn jších tržních
segmentech
• PXíležitost pro všechny vnitXní pXínosy
• ZabezpeWení monopolního postavení
Optimalizace ziskovosti
Sm s & ZnaWka: (USA: Soygold, UK: Bio-Plus)
Sm s & Anonymita (Francie: míchání do 5 %)
www.biodiesel.at
42
W. Koerbitz
36
www.biodiesel.at
37
Srovnání cen bionafta / nafta
N mecko: /erven 1999 – únor 2003
95
cent / litre
90
85
Diesel
80
75
70
65
Biodiesel
60
55
VI
VI
.9
9
II.
99
X.
99
XI
I .9
9
II.
00
IV
.0
0
VI
.0
0
VI
II.
00
X.
00
XI
I .0
0
II.
01
IV
.0
1
VI
.0
1
VI
II.
01
X.
01
XI
I .0
1
II.
02
IV
.0
2
VI
.0
2
VI
II.
02
X.
02
XI
I .0
2
II.
03
50
www.biodiesel.at
38
USA
P íklady:
www.biodiesel.at
43
W. Koerbitz
39
Typické tržní segmenty
práv podporované použití na p íkladech:
•
•
•
•
•
m stská doprava: mén škodlivých emisí
smogové oblasti: mén škodlivých emisí
jezera & Xeky: rychlá biologická odbouratelnost
oblasti pitné vody: nulová toxicita
skleníkové plyny: celkové snížení
www.biodiesel.at
40
Dostupnost informací
•
•
•
•
•
www.biodiesel.at
www.blt.bmlf.gv.at
www.ufop.de
www.biodiesel.org
www.biodiesel.de
www.biodiesel.at
www.biodiesel.at
41
44
V. O. Dubrovin
Development of biodiesel (FAME) in Ukraine
V. Dubrovin - National Agrarian University (NAUU), Kiev
1. Introduction
Agroindustrial sector is one of the most important element of Ukraine economic. It has given near ¼
of gross internal commodity production. As for its territory of arable lands (28,8 mil. hectares) and
most products of agricultural output Ukraine is among the first ten countries of the continent. It
impartially takes its place among the largest European producers of plant-growing production having
a considerable amount of world black-soil resources (table 1).
Table 1: Gross Yields of Farm Crops (mil. tons) in 1998 in Ukraine and Some Countries of
European Community (According to Goscomstat of Ukraine and Eurostat, 1999)
Groups of farm crops (products)
Countries
Rain crops
Oil crops
Sugar
Potato
Great Britain
23,53
1,55
1,73
7,22
Germany
45,49
2,86
4,39
13,10
Spain
19,38
1,47
1,23
3,86
Italy
19,70
2,11
1,82
2,05
Ukraine
26,47
2,27
2,25
15,41
France
63,45
5,46
5,17
6,25
Agroindustrial sector of Ukrainian economics needs near 2,0 - 2,5 mil. tons of diesel fuel every
year, which price is near 0,33 $ per liter. Further development of plant growing greatly depends on
material and technical supply of the branch and, in particular, on the development of agricultural
non-food technologies for energetic aims. Three main tendencies could be pointed out in the
development of rural bioenergy:
- Reduction of the general costs of energy expenses in agricultural production.
- Increasing the use of renewing energy sources.
- The preferential use of hard and liquid kinds of biofuel.
For today the developed countries of the world pay attention exactly to these perspective
directions in the field of agricultural production.
2. Substantiation of the effectiveness of growing oil plants, oil and biodiesel production
Increasing of prices for mineral oil is the common world tendency. In Europe and Northern
America gas mixtures, which contain about 30-35% of components from the plants
processing, are extended. European countries widely use methyl ether from the rapeseed. In
Ukraine this process is connected with the steady increasing of prices disparity for energy,
industry and agriculture (fig. 1).
Biofuel considerably improves the parameters of exhaust of diesel engine emission, save
environmental ecology. According to the experts’ prognoses in the nearest future it is
expected to cover about 10% of needs in diesel fuel at the expense of plant resources, got
from the agriculture.
The main raw material for biodiesel in the world is rapeseed. In Ukraine up to 1999 rapeseed
has been growing on the area near 180-200 thousands hectares mostly for forage. Last years
the rape sowing square was so less (table 2).
45
V. O. Dubrovin
Price Dynamic index for different kinds of products in Ukraine
1991 - 1999 (1991- 1)
1200000
Price index
1000000
Fuel
800000
Electricity
600000
Whole industry
400000
Agricultural products
200000
0
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
Years
Fig. 1: Prices dynamic on different kinds of products in Ukraine in 1991-1999 (1991-1) [1]
Table 2: Rape seeding square and seeds production in Ukraine (2000-2002)
The index
Years
Measure
entitlement
2000
2001
3
Seeding square
10 hectares
98,4
93,3
2002
55,4
Production
103 tons
100,8
123,4
49,9
Agriculture transfers from the consumer of traditional kinds of energy to producer with the
considerable potential in future, a gradual replacement of mineral oil with the proper
analogues of plant origin. For today the industry biodiesel production is absent, but intention
for its creating exists in legislative documents (the Decree of the President of Ukraine
1094/2003 September 26, 2003). The regular increasing of prices for diesel fuel stimulates the
increasing of interest to the biodiesel from the rapeseed oil. In perspective, for energy use in
Ukraine there can be taken area about 2-3 mil. ha (up to 4,5 mil. ha [2]).
The factors, which influence on the biofuel quality, their impact on the environment are
caused by three phases: the 1st phase is growing, the 2nd – gathering and processing, the 3rd –
energy use. To the influences, connected with the 1st phase there could be included such
processes as choosing the sort of plant, the level of its ripeness, soil and climatic conditions,
technology and technical facilities for growing, the presence and content of fertilizers,
materials for plant protection. On the 2nd phase influences are determined by the character of
the preliminary preparation of the plant raw material, what condition the physical
characteristics of the biofuel. The 3rd phase conditions the complex interaction of biofuel and
internal combustion engine. For getting the considerable effect it is necessary to improve the
technical securing on all these three stages of changing raw material quality with the
optimization of the connected technological processes and the attendant processing products
[3].
The important elements of growing technology and using the rapeseed for energy needs are
processes of gathering (fig. 2), processing, preservation and utilization of the attendant
products. In particular, straw, which can be used as the biomass for incineration, is one of the
best among other plants according to its energy characteristics. Consideration of its energy
value considerably increases the whole effectiveness of rapeseed as an agricultural plant. The
source of raw materials, technologies and technical facilities of rapeseed growing in Ukraine
need principal development and the governmental support.
46
V. O. Dubrovin
31,60%
9,30%
Tillage
8,10%
Fertilization
4,60%
Plant protection
Planting
Gathering
46,30%
Fig. 2: The structure of rapeseed growing expences
Last time, experience with biofuels in Ukraine is very limited. While some research has been
done with different engine types using untreated cold-pressed rape seed oil and biodiesel
(RME), there are only few scattered cases of biofuel production and consumption by
enterprises, however mainly for self-use rather than commercialization [2]. According to the
Tacis Study on Alternative Bio-Diesel Sources in Relation with Soil Decontamination (1995),
at least over the time horizon of 20 years defined for the economic analyses, to consider only two
prototype plant size. These are the decentralized small-scale plant (1,500 t/a) and the centralized
small-scale plant (10,000 t/a). Small-scale plants with an almost closed cycle of production are
already in operation in Austria, Czech Republic, other countries and successfully produce RME,
which meets the required product standards.
The assured market of RME is its use for producing the mixed fuel for diesel engines with the
RME 30-36 percentage. The necessary condition of its sale is its competitiveness concerning
the traditional diesel. The RME price must not exceed 85% of diesel price. Speeding-up the
development of biodiesel production in Ukraine depends on the prime cost or rapeseed
growing and oil prices on own market now (fig. 3).
2
Biodiesel fuel prime cost, UAH / litre
1,8
1,6
ef
1,4
1,2
eg
1
0,8
300
350
400
450
500
Expences for rapeseed growing, UAH / t
550
Fig. 3: Biodiesel fuel (qr) and rapeseed oil (qs) prime cost dependence from the
expenses for rapeseed growing (1 $ = 5,33 UAH)
47
V. O. Dubrovin
During 1996-2003, there where some technical projects with European establishments and
enterprisers (The suggestion of FARMET 184/99/R, 1999; The project “Biodiesel Ukraine” of
EURO DATA, 2000; The pilot project of biodiesel plant with capacity 1000 t/a with Institute
of Agricultural Machines (Czech Republic), 2003; etc.).
The National Agrarian University of Ukraine with Institute of Agricultural Technique
(VUZT, Prague) have elaborated the pilot project of small-scale plant for producing RME with
capacity near 1000 t/a for educational and scientific goals. Its realization in Ukraine will
promote the popularization of perspective direction in development the agricultural
production, training experts, and will start the spreading of the industry in Kyiv or other
region. The mentioned plant’s capacity lets involve the raw materials on the regional level [4,
5].
The presence of the small regional small-scale plant for producing the rapeseed oil and
biodiesel fuel with capacity of 1000 t/a increases the stability of farms supply with energy
resources and transit a part of agricultural products in the sphere of energy use. One of the
Ukrainian producers of agricultural products “Borzna-Agroinvest” is ready to invest the
creation of small-scale plant for biodiesel production with capacity 1000 t/a on its own base.
The calculations show, that if the costs for rapeseed growing are 520 UAH / ton, the cost
price of biodiesel fuel will make 1,75 UAH / liter, what in almost on the level of diesel market
price in Ukraine (fig. 3). In this case the real costs for rapeseed growing may be about 400
UAH / ton, what conditions the rationality of biodiesel production on the base of own raw
material base.
Thus, for Ukraine the biofuels production has the state priority according to the development
of renewing energy sources of raw material (the areas for rapeseed and other agricultural
plants for energy purpose will be increased in 10-15 times) and creating the park of ecology
transport in big cities.
3. Conclusions
• The important precondition of development of manufacture of a biodiesel engine in
Ukraine is complex development of modern technologies and means of cultivation,
processing and power use rape which is based on the experts-practical prepared in
appropriate way in the given sphere of activity.
• Target state support in Ukraine technology and means of mechanization of cultivation
and processing rape in a biodiesel engine demand a raw-material base.
• Experience of the countries of EU on manufacture of a biodiesel engine is expedient for
using with sufficient application of domestic technologies and means.
References
1. u.vwxysz-{x|rx}~•€, q. •sw‚, ƒ. u„w…†~. ‡s•…„ˆ‰x „x wsŠ†ˆ„s‰ ‹…•€‹€‰sŒs
Œs‹•s}xw‹„†x † Ž‰wx•z…. – v.: ••€‘x-‡wˆz„, 2001.- 312 ‹.
2. Ukraine. Study on Alternative Bio-Diesel Sources in Relation with Soil
Decontamination// Contrract No Tacis/92/AFUKR006, 1995.
3. Dubrowin W.A., Gukow J.S., Jesepczuk N.I. Kierunki rozwoju mechanizacji produkcji
roslinnej na Ukrainie // Technika w produkcji roslinnej w perspektywit integracji Polski z
Unia Europejska.- 2001.- S. 16-22.
4. P.Jevic, I.A.Porev, V.O.Dubrovin, Z.Sediva. Basic Data-Fuel Properties of Crops for
Energetical Purposes.- Praha: VUZT, 2001.- 58-62.
5. ’|rws†…z “., ”†ˆ• ‡., u~}…†x •. ‡~w~}|ys†ˆ wsŠ†ˆ„‰| †ˆwsrzˆ–„†x r…s}ˆŠ~•—
(FARME) † Ž‰wx•z… // ˜x„~w…x•ˆ ˜…™zxws}zs• ‰sz‘~w~z–…• Š r…s}ˆŠ~•—.- v.:
AgriUkraine, 2003.- q.35-39.
48
V. O. Dubrovin
Rozvoj bionafty (FAME) na Ukrajin
V. O. Dubrovin – Národní agrární universita, Kyjev
1. Úvod
Zem*d*lství je jedním z nejdDležit*jších odv*tví ukrajinského hospodá?ství. Poskytuje tém*?
¼ hrubé domácí výroby. Z dDvodu její vým*ry orné pDdy (28,8 mil. ha) a objemu zem*d*lské
produkce pat?í výkonnost tohoto sektoru mezi 10 nejv*tších na kontinent*. Pat?í dále mezi
nejv*tší p*stitele v rámci rostlinné výroby, neboT disponuje významným množstvím
ernozem* (tab. 1).
Tabulka 1: Hrubé výnosy zem*d*lských plodin (mil. t) v r. 1998 na Ukrajin* a v n*kterých
zemích EU (podle Goscomstat a Eurostat, 1999)
Skupiny zem*d*lských plodin (produktD)
Zem*
traviny
olejniny
cukr
brambory
Velká Británie
23,53
1,55
1,73
7,22
N*mecko
45,49
2,86
4,39
13,10
Špan*lsko
19,38
1,47
1,23
3,86
Itálie
19,70
2,11
1,82
2,05
Ukrajina
26,47
2,27
2,25
15,41
Francie
63,45
5,46
5,17
6,25
Zem*d*lský sektor na Ukrajin* vyžaduje p?ibližn* 2,0 - 2,5 mil. t naftového paliva ro n* p?i
cen* asi 0,33 USD.l-1. Další rozvoj rostlinné výroby závisí významn* na materiálových a
technických dodávkách do tohoto sektoru a zejména na vývoji zem*d*lských
nepotraviná?ských technologií pro energetické ú ely. Je t?eba vyzvednout t?i hlavní tendence
ve vývoji bioenergie:
- snížení obecných nákladD na energii v zem*d*lské výrob*,
- zvýšení využívání obnovitelných energetických zdrojD,
- p?ednostní využívání pevného a tekutého biopaliva.
Dnes rozvinuté zem* na sv*t* obracejí pozornost práv* na tyto perspektivní sm*ry v oblasti
zem*d*lské výroby.
2. Zvýšení úOinnosti p2i p<stování olejnin a výrob< oleje a bionafty
Zvýšení cen minerálního oleje je obecnou sv*tovou tendencí. V Evrop* a Severní Americe se
rozši?uje používání sm*sí, které obsahují asi 30 – 35 % složek ze zpracování plodin. Evropské
zem* intenzivn* používají methylestery z ?epky. Na Ukrajin* je tento proces spojen se stálým
zvyšováním cen za energii pro prDmysl a zem*d*lství (obr. 1).
Bionafta významn* zlepšuje parametry výfukových emisí naftového motoru, šet?í životní
prost?edí. Podle prognózy odborníkD je možno v nejbližší budoucnosti o ekávat pokrytí asi
10% pot?eby naftového paliva z rostlinných zdrojD ze zem*d*lského sektoru.
Hlavní surovinou pro bionaftu na sv*t* je ?epka. Až do r. 1999 byla na Ukrajin* ?epka
p*stována na ploše asi 180 – 200 tis. ha v*tšinou jako píce. V posledních letech se p*stební
plocha zmenšovala (tab. 2).
Zem*d*lství p?echází od konzumenta tradi ního typu energie k výrobci se zna ným
potenciálem v budoucnosti - postupnému nahrazení minerálního oleje analogickou surovinou
rostlinného pDvodu. Dnes chybí prDmyslová výroba bionafty, avšak existuje zám*r
v legislativních dokumentech pro její vytvo?ení (Vládní na?ízení prezidenta Ukrajiny
1094/2003, 26.9.2003). Pravidelné zvyšování cen naftového paliva stimuluje zvyšování zájmu
o bionaftu z ?epkového oleje. Z perspektivního hlediska mDže být pro energetické ú ely
využita na Ukrajin* pDda o rozloze 2 – 3 mil. ha (až 4,5 mil. ha) [2].
49
V. O. Dubrovin
Index dynamiky vývoje cen pro r)zné druhy výrobk) na Ukrajin
1991 - 1999 (1991 - 1)
1200000
Cenový index
1000000
palivo
800000
elektXina
600000
celý pr[mysl
400000
zem d lské výrobky
200000
0
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
Roky
Obr. 1: Dynamika vývoje cen pro rDzné druhy výrobkD na Ukrajin* v letech 1991 – 1999 [1]
Tabulka 2: Rozloha pDdy pro p*stování ?epky a produkce semen na Ukrajin* (2000 – 2002)
Roky
Ukazatel
Rozm*r
2000
2001
2002
Osetá plocha
tis. ha
98,4
93,3
55,4
Produkce
tis. t
100,8
123,4
49,9
Faktory, které ovliv6ují kvalitu biopaliva, jejich dopad na životní prost?edí, jsou zap?í in*ny
t?emi fázemi: 1. fáze je p*stování, 2. fáze je sb*r a zpracování, 3. fáze je využití energie. Ke
vlivDm spojeným s 1. fází mohou být p?i len*ny takové procesy jako je výb*r plodiny, úrove6
její zralosti, pDdní a klimatické podmínky, technologie a technická za?ízení pro p*stování,
p?ítomnost a množství hnojiv, materiály pro ochranu plodin. Vlivy na 2. fázi jsou ur eny
charakterem p?edešlé p?ípravy suroviny a fyzikálními vlastnostmi biopaliva. Ve 3. fázi pDsobí
podmínky komplexní interakce biopaliva a spalovací motor. Pro vytvo?ení silného vlivu je
nezbytné zlepšit technické zabezpe ení všech t*chto t?í fází m*nících kvalitu suroviny
s optimalizací p?idružených technologických procesD a vznikajících produktD [3].
DDležité druhy p*stební technologie a využití ?epky pro energetické ú ely jsou p?edevším ty,
které se týkají sb*ru (obr. 2), zpracování, ochrany a využití p?íslušných produktD. Zejména
sláma, která mDže být používána jako biomasa pro spalování, je jednou z nejlepších surovin
z pohledu jejich energetických vlastností. Úvahy o její energetické hodnot* významn* zvyšuje
celková ú innost ?epky jako zem*d*lské plodiny. Zdroj surovin, technologie a technické
vybavení pro p*stování ?epky na Ukrajin* vyžaduje zásadní vývoj a vládní podporu.
V poslední dob* jsou zkušenosti s biopalivy na Ukrajin* zna n* omezeny. A koliv byl
proveden ur itý výzkum s rDznými typy motorD za použití neošet?eného ?epkového oleje,
lisovaného za studena a s bionaftou (FARME), existuje zde málo p?ípadD výroby biopaliva a
její využívání podniky, avšak i v t*chto p?ípadech je biopalivo využíváno spíše pro vlastní
spot?ebu výrobce než pro komercializaci [2]. Podle studie Tacise o alternativních zdrojích
bionafty ve vztahu s dekontaminací pDdy (1995) jsou zde uvažovány pouze dva prototypy
velikostí provozoven ve 20letém horizontu, stanoveném pro ekonomickou analýzu. Jednak je
to decentralizovaná malokapacitní provozovna (1500 t.rok-1) a centralizovaná malokapacitní
provozovna (10000 t.rok-1). Malé provozovny s tém*? uzav?eným cyklem výroby jsou již
v provozu v Rakousku, /eské republice, což jsou zem*, které úsp*šn* vyráb*jí FAME a
spl6ují požadované normy na tento výrobek.
50
V. O. Dubrovin
31,60%
9,30%
Kultivace
8,10%
Hnojení
4,60%
Ochrana rostlin
Sázení
Sb r
46,30%
Obr. 2: Struktura výdajD na p*stování ?epky
Mít zajišt*ný trh s FAME znamená jeho používání pro výrobu sm*sného paliva pro naftové
motory s obsahem FAME 30 – 36 %. Nezbytnou podmínkou jeho prodeje je jeho
konkurenceschopnost s tradi ní naftou. Cena FAME nesmí p?esahovat 85 % ceny nafty.
Uspíšení vývoje výroby bionafty na Ukrajin* závisí na nákladech na p*stování ?epky a cenách
oleje na domácím trhu (obr. 3).
Primární náklady na bionaftové palivo UAH/l
2
1,8
1,6
ef
1,4
1,2
eg
1
0,8
300
350
400
450
500
Náklady na p stování epky UAH/t
550
Obr. 3: Primární náklady na bionaftové palivo (Cš) a ?epkový olej (Co)
v závislosti na nákladech na p*stování ?epky (1 USD = 5,33 UAH)
B*hem let 1996 – 2003 existovaly ur ité technické projekty EU a podnikD (Návrh FARMET
184/99/R, 1999; Projekt „Bionafta Ukrajina“ EURO DATA, 2000; Pilotní projekt na
provozovnu bionafty s kapacitou 1000 t za rok, VÚZT Praha (/eská republika), 2003; atd.).
Národní zem*d*lská univerzita Ukrajiny s VÚZT Praha vypracovali pilotní projekt
malokapacitní výrobny FAME s kapacitou 1000 t za rok pro vzd*lávací a v*decké ú ely. Její
realizace na Ukrajin* zajistí popularizaci perspektivního sm*ru ve vývoji zem*d*lské
produkce, školení odborníkD a bude mít za následek rozší?ení prDmyslové výroby v oblasti
Kyjeva a jiných oblastech. Zmín*ná kapacita výroby umožní používání surovin na oblastní
úrovni [4, 5].
51
V. O. Dubrovin
Existence malokapacitní provozovny pro výrobu ?epkového oleje a bionaftového paliva
s kapacitou 1000 t za rok zvyšuje stabilitu zásobování farem energetickými zdroji a p?enos
ásti zem*d*lských produktD v oblasti využívání energie. Jeden z ukrajinských výrobcD
zem*d*lských produktD „Borzna-Agroinvest“ je p?ipraven investovat do vzniku
malokapacitní provozovny na výrobu bionafty s kapacitou 1000 t ro n* na jeho vlastním
základ*. Propo ty ukazují, jestliže náklady na p*stování ?epky jsou 520 UAH.t-1, potom cena
bionaftového paliva bude init 1,75 UAH.l-1, což je tém*? na úrovni tržní ceny nafty na
Ukrajin* (obr. 3). V tom p?ípad* mohou být reálné náklady na p*stování ?epky okolo 400
UAH.t-1, což dává p?edpoklady k racionální výrob* bionafty na vlastní surovinové základn*.
Tudíž pro Ukrajinu má výroba biopaliv státní prioritu podle vývoje obnovitelných zdrojD
energie (oblasti pro ?epku a další zem*d*lské plodiny pro energetický ú el se zvýší 10 – 15x)
a vytvo?í park ekologické dopravy ve velkých m*stech.
3. Záv<r
• DDležitým p?edpokladem vývoje výroby motorové bionafty na Ukrajin* je celkový rozvoj
moderních technologií a prost?edkD na p*stování, zpracování a energetické využití ?epky,
založený na odborné bázi p?im*?eným zpDsobem pro danou oblast innosti.
• Cílená podpora státu na Ukrajin* vyžaduje technologické a mechaniza ní prost?edky pro
p*stování a zpracování ?epky pro výrobu motorové bionafty.
• Zkušenosti zemí EU týkající se výroby motorové bionafty musí být urychlen* využity pro
aplikace domácích technologií a prost?edkD.
Literatura
1. u.vwxysz-{x|rx}~•€, q. •sw‚, ƒ. u„w…†~. ‡s•…„ˆ‰x „x wsŠ†ˆ„s‰ ‹…•€‹€‰sŒs
Œs‹•s}xw‹„†x † Ž‰wx•z…. – v.: ••€‘x-‡wˆz„, 2001.- 312 ‹.
2. Ukraine. Study on Alternative Bio-Diesel Sources in Relation with Soil
Decontamination// Contrract No Tacis/92/AFUKR006, 1995
3. Dubrowin W.A., Gukow J.S., Jesepczuk N.I. Kierunki rozwoju mechanizacji produkcji
roslinnej na Ukrainie // Technika w produkcji roslinnej w perspektywit integracji Polski z
Unia Europejska.- 2001.- s. 16-22
4. P.Jevic, I.A.Porev, V.O.Dubrovin, Z.Sediva. Basic Data-Fuel Properties of Crops for
Energetical Purposes.- Praha: VUZT, 2001.- s. 58-62
5. ’|rws†…z “., ”†ˆ• ‡., u~}…†x •. ‡~w~}|ys†ˆ wsŠ†ˆ„‰| †ˆwsrzˆ–„†x r…s}ˆŠ~•—
(FARME) † Ž‰wx•z… // ˜x„~w…x•ˆ ˜…™zxws}zs• ‰sz‘~w~z–…• Š r…s}ˆŠ~•—.- v.:
AgriUkraine, 2003.- c. 35-39
Kontaktní adresa:
Prof. DrSc. V. O. Dubrovin
National Agricultural University, Scientific research institute for machinery&technologies
03041, Kiev, Str. Geroiv Oborony 15, Ukraine
tel.: +380-44-257-85-62, e-mail: [email protected]
52
T. Husár
Vývoj legislatívnych zmien a dotaOnej politiky na rozvoj motorových palív
na Slovensku
Tibor Husár - Slovenská asociacia pre biomasu, Zvolen
Abstract: Development of legislation changes and subsidy policy on progress of automotive
fuels in Slovakia
In Slovakia the problems of renewable energy sources are concerned intensively by individual
ministries and competent state bodies. Nevertheless there exists a certain disproportion
between legislation and subsidy policy development for rapeseed oil methyl esters production.
The amended act on excise tax allows use max. 5% of rapeseed methyl esters in mineral oils
as additive. Thus is advised no obligatory content of rapeseed methyl esters in automotive
diesel. The wider addition by the rapeseed methyl esters depends also on its appropriate
price. Thus situation requests coordination in the field of fiscal, energy and environmental
policy with farm production and processing industry with aim to create stabile environment
for biofuels utilization.
1. ÚVOD
Od 50. rokov minulého storo ia sa spotreba energie vo svete každých 20 rokov zdvojnásobila.
Aj napriek tomu, že ropná kríza za iatkom 70. rokov bola umelo vyvolaná, znamenala
varovanie pred ozajstným vy erpaním ropných zdrojov. Priemyselne vyspelé ekonomiky
preto za ali mobilizovaT všetky rezervy.
Sociálno-ekonomický rozvoj a zvyšovanie životnej úrovne ›udskej spolo nosti prináša zo
sebou neustály rast spotreby energie, najmä palív pre spa›ovacie motory, ktoré takmer
výlu ne získavame z fosílnych palív (ropa, zemný plyn, uhlie). Zásoby fosílnych palív sú
vy erpate›né, a je predpoklad, že v priebehu 50. rokov sa výroba palív z ropy výrazne
obmedzí, a v priebehu 100 rokov úplne zastaví. •ažba, doprava a využitie fosílnych palív
prináša zo sebou ve›ké ekologické problémy. Z uvedených dôvodov vyspelé štáty venujú
zvýšenú pozornosT h›adaniu iných zdrojov, najmä obnovite›ných zdrojov energie. Jedna
z možností využitia obnovite›ných zdrojov energie je využitie biomasy.
2. SPOLO NÉ POSTUPY PRIJATÉ RADOU S VÝHcADOM NA PRIJATÉ
SMERNICE EURÓPSKEHO PARLAMENTU A RADY PRE ZAISTENIE
POUŽIVANIA BIOPALÍV ALEBO INÝCH OBNOVITEcNÝCH PALÍV PRE
DOPRAVU
V Zelenej správe „Smerom k európskej stratégii dodávok energie“ Komisia objas6uje
zásadnú úlohu dopravného sektora s oh›adom na zabezpe enie dodávok a zmeny klímy.
Dopravný sektor je prakticky na 100% závislý na rope, o je energetický zdroj najvä šieho
významu z h›adiska zabezpe enia dodávok.
Emisie CO2 z dopravy sa budú zvyšovaT, o je v rozpore so schválenými cie›mi t.j. ich
obmedzenie. Pre Úniu to znamená komplikáciu v súvislosti s ich odozvou na zmenu klímy
a so splnením jej záväzku týkajúceho sa Kjótského protokolu. Naviac záväzky v lenené do
Kjótského protokolu musia byT podkladané za prvý krok.
Zelená správa navrhovala ambiciózny program pre tento sektor na zabezpe enie biopalív
a Ÿalších nahradzujúcich palív, vrátane vodíka. Spotreba týchto palív je stanovená vo výške
20% z celkovej spotreby všetkých palív do roku 2020.
53
T. Husár
Zameranie Spolo nej po›nohospodárskej politiky (CAP) bolo pozmenené smerom k vä šiemu
dôrazu na vidiecku ekonomiku a výroba surovín pre biopaliva, ktoré by mali pomôcT vytvoriT
nové zdroje príjmov a udržaT zamestnanosT obyvate›ov na vidieku. To by malo maT
všeobecne prospešný dopad na tento sektor.
V dôsledku toho už niektoré lenské štáty prijali opatrenia na národnej úrovni, najmä v oblasti
zdanenia, u›ah ujúce zaistenie výroby a používania biopalív, ale bez koordinovaného
rozhodnutia o fiškálnej, energetickej a environmentálnej politike v tejto oblasti a bez jasnej
perspektívy po›nohospodárskej výroby a spracovate›ského priemyslu je pochybné, i
biopalivá dosiahnú významný podiel z celkovej spotreby paliva v rámci EÚ.
Akcie na úrovni Spolo enstva v oblasti biopalív, vrátane zdanenia sú preto nevyhnutné pre
vytvorenie základne pre investície, ktoré napomôžu vytvoreniu dostato ného množstva
biopalív.
Základným cie›om prijatej Smernice 2003/30/EC o podpore používania biopalív a iných
obnovite›ných zdrojov energie je zaistiT pre Spolo enstvo rámec, ktorý by podporoval
používanie biopalív pre dopravu v EÚ. Táto smernica stanovuje povinnosT lenských štátov
zavádzaT legislatívu a prijímaT potrebné opatrenia pre zaistenie toho, aby od roku 2005 bol
stanovený ur itý minimálny podiel dopravného paliva, predávaného na ich územiach vo
forme biopalív, pri om by bolo na rozhodnutí lenských štátov, ako najlepšie ten cie› splniT.
Minimálne percento biopalív zo všetkých palív pre dopravu predané na jednotlivých trhoch
lenských štátov bude zavedené na základe odsúhlaseného rozpisu. Toto minimálne percento
a rozpis by mali byT prijaté po prejednaní výborom na základe skúseností, hodnotenia
životného prostredia, nového technického vývoja a v súlade s Ÿalšími energetickými
a environmentálnymi cie›mi, stanovenými ako na národnej úrovni, tak aj na úrovni
Spolo enstva.
Opatrenia prijaté pre dosiahnutie ro ných cie›ov budú stanovené v ro nej správe, ktorá bude
predložená Komisii lenskými štátmi. Na základe týchto správ potom Komisia zhodnotí akcie
podniknuté lenskými štátmi pre splnenie ich kvót na biopalivá a ak to bude ú elné podá
návrhy na pozmenenie príloh Smernice.
Z dôvodu asu potrebného na vytvorenie nevyhnutných výrobných prevádzok by nemali byT
stanovené kvantitatívne záväzky pred rokom 2005, priOom množstvo 2% náhrada
konvenOného paliva biopalivom je realistickým cieeom. Zvýšenie náhrady o 0,75% za
rok by prinieslo náhradu 5,75 % v roku 2010.
3. PREHcAD LEGISLATÍVY V ZMYSLE ZÁKONA Z UHcOVODÍKOVÝCH
PALÍV A MAZÍV ZA OBDOBIE R. 1993 - 2004
V dôsledku zavádzania oleoprogramu r. 1992 do praxe, dochádza k výstavbe výrobní MERO.
S ich spustením do prevádzky sa stretávame s problémom uplatnenia MERO v praxi.
Následne na to dochádza k vývoju legislatívnych podmienok v tejto oblasti.
3.1 V r. 1993 bol prijatý Zákon NR SR O. 316/1993 o spotrebnej dani z uheovodíkových
palív a mazív s úOinnosfou od 1.1.1994.
- Tento zákon nepozná pojem MERO, alebo ekologické palivo.
3.2 V r. 1994 dochádza k doplneniu zákona O. 316/93 Zb. z. o spotrebnej dani
z uheovodíkových palív a mazív v znení zákona O. 183/94 Zb. z. s úOinnosfou od
1.8.1994 a 243/94 Zb. z. s úOinnosfou od 13.9.1994 a zákona O. 374/94 Zb. z.
s úOinnosfou od 1.1.1995.
- Doplnením zákona 316/1993 dochádza k podstatným zmenám, a to vymedzeniu pojmu
bionafta par. 2 odst.2/.
54
T. Husár
Bionaftou sa na ú ely tohto zákona rozumejú biologicky úplne odbúrate›né palivá a mazivá
tvorené z úplne rozložite›ných alifatických uh›ovodíkov a metylesterov kyselín obsiahnutých
v rôznych tukoch. Táto zmena umožnila používaT MERO ako zmes s úplne rozložite›nými
alifatickými uh›ovodíkmi. V praxi to predstavovalo pomer miešania 30% MERO a 70%
alifatických uh›ovodíkov.
Tento krok umožnil využiT MERO v praxi ako palivo pre dieselové motory, ím boli
odstránené niektoré nedostatky MERO, ktorý bol, resp. mohol byT používaný v 100%
zastúpení. 30% zastúpenie MERO v tejto zmesi umož6oval vyvážený pomer, a to najmä
z h›adiska ekonomického ale aj motorárskeho.
V tomto období bionafta v zmysle zákona o spotrebnej dani z uh›ovodíkových palív a mazív
bola zaTažená nulovou spotrebnou da6ou.
3.3 V r. 1995 došlo k doplneniu zákona O. 316/1993 Zb. z. o zákon NR SR O. 304/1995 Zb.
z. s úOinnosfou od 1.1.1996.
- Táto novela sa netýkala zmien v oblasti ekologického paliva a biogénneho paliva.
3.4 V r. 1996 dochádza k doplneniu zákona O. 316/1993 Zb. z. o zákon NR SR O. 386/1996
Zb. z. s úOinnosfou 1.1.1997 a O. 205/1997 Zb. z. s úOinnosfou od 1.8.1997.
- Dochádza k Ÿalším zmenám, a to v oblasti vymedzenia pojmu §2 odst. 1/ písm. c
ekologické palivo vyrobené v tuzemsku a písm. d/ biogénne palivo vyrobené
v tuzemsku.
Ekologickým palivom sa na ú ely tohto zákona sa rozumie zmes vyrobená z palív a mazív
uvedených v odseku 1/ písm. a/ a esteru kyselín obsiahnutého v tukoch a olejoch uvedených
v kapitole 15 colného sadzobníka, ktorá je odbúrate›ná najmenej na 90% za 21 dní pod›a
medzinárodného testu CEC L-33-A-93, pri om podiel esteru kyselín v tejto zmesi je vyšší ako
30%.
Biogénnym palivom sa rozumie zmes biogénnej látky a uh›ovodíkov, v ktorej podiel
uh›ovodíkov nesmie presiahnuT 5%, pri om biogénnou látkou sa na ú ely tohto zákona
rozumejú rastlinné tuky a oleje uvedené v kapitole 15 colného sadzobníka, tiež chemicky
modifikované.
alej zákon upravil colné zatriedenie ekologického paliva do položky colného sadzobníka
38249095 a ur il sadzbu spotrebnej dane 1 000,- Sk/t. alej umožnil nárok na vrátenie
spotrebnej dane v §11 odst. 1/písm i/ z použitia zdanených palív a mazív uvedených v §2
odst. 1/ písm. a/ na výrobu ekologického paliva, §2/ odst. 1/ písm. c/. Táto zmena v praxi
znamenala, že ekologické palivo mohlo obsahovaT aj zdanené produkty /motorová nafta/
a výrobcovi ekologického paliva bola z tohto produktu vrátená SD, ale ekologické palivo bolo
zaTažené SD 1 000,- Sk/t. Táto zmena umožnila používaT také zložky, ktoré ekologické
palivo svojimi vlastnosTami priblížili kvalite motorovej nafty v zmysle EN 590.
3.5 V roku 1998 dochádza k doplneniu zákona O. 316/1993 Zb. z. o zákon O. 396/98 Zb. z.
s úOinnosfou od 1.1.1999.
- Táto novela sa netýka zmien v oblasti ekologického paliva a biogénneho paliva.
3.6 V roku 1999 dochádza k doplneniu zákona O. 316/1993 Zb. z. o zákon O. 129/99 Zb. z
s úOinnosfou od 1.7.1999 a zákon O. 338/1999 Zb. z. s úOinnosfou od 1.1.2000, zákon
O. 254/2000 Zb. z. s úOinnosfou od 1.8.2000.
- Tieto zmeny priniesli iba zvýšenie sadzby SD na ekologické palivo vyrobené
v tuzemsku.
- V položke colného sadzobníka 38249095 a to 3 000,- Sk/t a jednozna ne stanovili, o sa
rozumie na ú ely tohto zákona za ekologické palivo vyrobené v tuzemsku.
55
T. Husár
3.7 V roku 2001 zákona O. 316/1993 spolu s jeho novelami o spotrebnej dani
z uheovodíkových palív a mazív v oblasti ekologických palív nebol novelizovaný, ale
došlo k schváleniu nového zákona O. 239/2001 Zb. z. o spotrebnej dani z minerálnych
olejov, ktorý nadobudol úOinnosf 1.7.2001 s výnimkou ustanovení §1 až §8, §9 odst. 2
až §4, §10 až §34, a §37, ktoré nadobudnú úOinnosf 1.1.2002.
- Takéto riešenie si vyžiadala nová koncepcia zákona, do ktorej sú premietnuté
ustanovenia smerníc v rozsahu prvej etapy, na základe odporú aní tzv. bielej knihy.
V tomto zákone sa nepoOíta s daPovým zvýhodnením ekologického paliva
vyrobeného v tuzemsku. Hlavným dôvodom jeho zaradenia medzi minerálne oleje je
zrejme vznik da6ových únikov, ktoré vznikali buŸ nedodržaním pomeru miešania
s motorovou naftou (zložitosT dokazovania vzh›adom na vybavenosT a kompetencie
da6ových orgánov), alebo deklarovaním vyššieho množstva vyrobeného ekologického
paliva, než bolo dodané.
- Zákon umož6uje § 7 Základ dane odst. 4 na minerálny olej, ktorý je zmesou
zdanených minerálnych olejov kódu kombinovanej nomenklatúry 27100066 až
27100068 uvedených v § 7, odst. 1, a minerálneho oleja oslobodeného od dane
uvedeného v § 11, odst. 2, písm. a, vyrobenou mimo daPového skladu, je daP
vysporiadaná použitím preukázateene zdaneného minerálneho oleja (§24, ods. 2).
V praxi to znamená, že do uvedených minerálnych olejov možno pridávaT MERO
v pomere, ktorý nenarušuje EN-590.
- Zákon umož6uje v §11 oslobodenie od dane odst. 2/ písm. a/ od dane je oslobodený aj
minerálny olej vyrobený z rastlinných tukov a olejov tiež chemicky
modifikovaných uvedených v kapitole 15 colného sadzobníka, ak podiel
uheovodíkových látok v Pom obsiahnutých nie je vyšší ako 5% objemu. V praxi by
to znamenalo zlepšenie niektorých vlastností MERO, napr. bod filtrovate›nosti.
- Zákon umož6uje v § 24 vrátenie dane odst. 1/ písm. c/ bod.2/ vrátenie dane
z minerálneho oleja uvedeného v § 7 odst. 1/ písm. d/, do ktorého pridal MERO,
a to do výšky skutoOného podielu MERO, najviac však do výšky 5% objemu, ak
takýto minerálny olej uviedol do daPového voeného obehu. Takáto zmena umož6uje
využiT MERO pridaním do motorovej nafty, ím dochádza k jeho uplatneniu ako
aditívum (zvýšenie mazivosti) náhrada síry pri výrobe motorovej nafty s nízkym
obsahom síry.
3.8 Po nadobudnutí ú innosti zákona . 239/2001 Z. z. o spotrebnej dani z minerálnych
olejov, ktorý nadobudol ú innosT od 1.1.2002 dochádza na Slovensku k pozastaveniu
výroby metylesteru repkového oleja a ekologických palív. Nastupuje tzv. prechodné
obdobie r. 2002 do roku 2004 (predpokladaný vstup Slovenska do EÚ).
3.9 V r. 2004 je prijatý nový zákon O. 98/2004 Z.z. o spotrebnej dani z minerálnych
olejov.
- Zákon v § 4 predmet dane odst. 6. definuje minerálnym olejom na ú ely tohto zákona
nie sú biogénne látky, a to ani v prípade, ak sa použijú ako pohonná látka, alebo palivo.
To neplatí, ak sa biogénne látky použijú ako prísada do pohonnej látky.
- § 4 odst. 7: biogénna látka je:
a/ rastlinné tuky a oleje, tiež chemicky modifikované, uvedené v kapitole 15 colného
sadzobníka, ako ak estery z nich vyrobené, ak podiel uh›ovodíkových látok v nich
obsiahnutý nie je vyšší ako 5% ich objemu,
b/ plynné uheovodíky (bioplyn) vzniknuté pri spracovaní biologických odpadov, alebo
pri istení odpadových vôd,
c/ etyltercbutyleter vyrobený z etanolu kódu kombinovanej nomenklatúry 22072000,
ktorý nie je syntetického pôvodu.
56
T. Husár
-
alej v § 6: Sadzba dane, odst. 5 na minerálny olej uvedený.
a/ v § 19. odst. 6 písm. a sa uplatní sadzba dane pod›a odseku 1, písm. a, znížená o
48/100 – percentuálneho podielu biogénnej látky uvedenej v § 4, odst. 7, písm. c ,
v zmesi najviac však o 7,2%,
b/ v § 19, odst. 6 písm. b, sa uplatní sadzba dane pod›a odseku 1, písm. d, znížená
o percentuálny podiel biogénnej látky uvedenej v § 4, odst. 7, písm. a v zmesi, najviac
však o 5%.
- § 19 je podnik na výrobu minerálneho oleja, odst. 6, prevádzkovatee daPového
skladu, ktorým je podnik na výrobu minerálneho oleja uvedeného v § 6, odst. 1,
písm. a, a d, je oprávnený na základe povolenia na výrobu zmesi v prítomnosti osoby
poverenej colným úradom vyrábaT minerálne oleje ako zmes:
a/ minerálneho oleja, kódu kombinovanej nomenklatúry 27101141, 27101145,
27101149 a najviac 15% biogénnej látky uvedenej v § 4 odst. 7, písm. c, ak biogénnu
látku vyrobil tento prevádzkovate› da6ového skladu,
b/ minerálneho oleja, kódu kombinovanej nomenklatúry 27101941, 27101945,
27101949 a biogénnej látky uvedenej v § 4, odst. 7 písm a.
4. PREHcAD DOTA NÝCH PODMIENOK MP SR V SÚVISLOSTI S VÝROBOU
MERO ZA OBDOBIE r. 1993 - 2003
V dôsledku zavádzania oleoprogramu v r. 1992 do praxe dochádza zo strany MP SR
k podpore pri výstavbe jednotlivých výrobní metylesteru repkového oleja (s touto podporou
bolo postavených 7 malokapacitných výrobni MERO v SR). Táto podpora priamo nesúvisela
s vývojom legislatívnych podmienok v oblasti zákona o spotrebnej dani.
4.1 V roku 1993 na základe smernice MP SR o poskytovaní dotácie v PPoK O.
1070/1993-320 zo dPa 10. februára 1993
- V asti IV. /l. 2 odst. 1 poskytovalo nepriamu dotáciu 30% z celkového úveru vo forme
splátok úveru v r. 1993 z investi ného úveru zameraného na podporu ekologických
postupov.
4.2 V roku 1994 na základe smernice MP SR na poskytovanie dotácii v poenohospodársko - potravinárskom komplexe O. 1350/1994-320 zo dPa 5. decembra 1994
- V l. 8 Podpora energetickej koncepcie
a/ v nepriamej forme úhradou splátok úveru v r. 1994 až do výšky 30% z celkového
úveru poskytnutého na tento ú el,
b/ v priamej forme – do výšky 30% z obstarávacej ceny, alebo v objeme preinvestovania
v r. 1994, ak žiadate› použije vlastné finan né zdroje.
4.3 V roku 1995 - 1997 na základe Výnosu MP SR O. 894/1995-100 z 20. apríla 1995, O.
2414/1995-100 z 24. septembra 1995, O. 1528/1996-100 z 9. mája 1996, O. 307/1997-100
z 18. februára 1997 o poskytovaní dotácie zo štátneho rozpoOtu v pôsobnosti MP SR
- V § 9 dotácie na ú ely podpory ekologických postupov, odst. 1 – dotácie možno
poskytnúT žiadate›ovi na výrobu bionafty MERO najviac do výšky 20% zo skuto ných
nákladov na jeho výrobu. V praxi táto podpora znamenala, že MP SR formou dotácie
eliminovalo vysoké vstupy (materiálové a energetické) pri výrobe MERO.
- V § 10 dotácie na podporu ekologických postupov, kde dotáciu možno poskytnúT
žiadate›ovi, ktorý spotreboval na pohon po›nohosp. strojov zmesné palivo (bionafta),
a to na tú jeho asT, na ktorú sa nevzTahuje vrátenie asti dane pod›a osobitného
predpisu / výška vrátenia asti zaplatenej spotrebnej dane z motorovej nafty. V praxi to
znamenalo, že po›nohospodár nenakupoval bionaftu, ale motorovú naftu, lebo spotrebná
57
T. Husár
da6 u motorovej nafty bola vyššia, ako u bionafty (z tohto dôvodu pre po›nohospodára
bola lacnejšia).
- V § 17 dotácie na ú ely podpory nákupu modernej po›nohosp. techniky a technológii,
kde sa dotácia poskytovala v odst. 1, písm. h/ vo výške najviac 40% z obstarávacej ceny.
4.4 V roku 1998 - 1999 na základe Výnosu MP SR O. 847/1998-100 z 14. mája a O.
116/1998-100 z 28. januára 1998 a O. 2582/1998-100 z 27. novembra 1997, O.
928/2/1999-100 zo 16. apríla 1999
- § 10 r. 1998 na podporu výroby bionafty technológiou MERO,
- § 26 r. 1999 dotácia na výrobu a potrebu bionafty sa môže poskytnúT:
a/ na výrobu bionafty technológiou MERO do 20% skuto ných nákladov na tonu,
najviac do 5 600,- Sk/t, dotácia sa môže poskytnúT vtedy, ak sa zachová sú asný stav
objemu výroby,
b/ spotrebu bionafty vyrobenej z domácej produkcie pre pohon po›nohosp. strojov do
výšky vrátenej sumy zaplatenej asti dane na 1 tonu spotrebovanej bionafty.
4.5 V roku 2000 na základe Výnosu MP SR O. 58/2/2000-100 z 25. januára 2000
- § 26 r. 2000 dotácia na výrobu a potrebu bionafty sa môže poskytnúT:
a/ na výrobu bionafty technológiou MERO do 20% skuto ných nákladov na tonu,
najviac do 5 600,- Sk/t, dotácia sa môže poskytnúT vtedy, ak sa zachová sú asný stav
objemu výroby, MERO musí byT vyrobený z domácich zdrojov (zdokladovanie nákupu
repkového semena na výrobu MERO, zdokladovanie výrobných nákladov na výrobu 1
tony MERO).
4.6 V roku 2001 na základe Výnosu MP SR O. 3809/2/2000-100 z 18. decembra
- § 20 dotácia na podporu využívania pôdneho fondu na nepotravinové ú ely, kde dotácia
na podporu pestovania repky olejnej bezerukovej 00 na výrobu bionafty technológiou
MERO, ktorej predajná cena nepresiahne 4 400,- Sk/t sa môže poskytnúT do 3 000,- Sk/t
pestovanej prednostne v imisne zne istených oblastiach. V praxi to znamená, že
pestovate› repky olejnej predá repku spracovate›ovi MERO za 4 400,- Sk/t, a do výšky
3 000,- Sk mu MP SR poskytne dotáciu. Tento návrh mal vážny nedostatok, kde dotácia
nemohla byT poskytnutá priamo spracovate›ovi MERO.
4.7 V roku 2002 na základe Výnosu MP SR O. 3485/2/2001 z 3.januára 2002
- § 21 dotácia na podporu využívania pôdneho fondu na nepotravinové ú ely, dotácia na
podporu pestovania repky olejky bezerukovej 00 na výrobu bionafty technologiou
MERO, ktorej predajná cena nepresiahne 4600,- Sk/t sa môže poskytnúT do 3000,-Sk/t
kontrahovaného množstva repky olejky, pestovanej prednostne v imisne zne istených
oblastiach.
- Vyú tovanie dotácie v kalendárnom roku sa vykoná na základe predložených dokladov
o predaji repky olejky.
- Žiadosti sa predkladajú do 30. júna kalendárneho roka.
- Predmetom dotácie je len repka dopestovaná na Slovensku a repka predaná za cenu
4600,- Sk/t výrobcovi MERO. Nákup repky môže byT realizovaný výrobcom MERO aj
od odbytových združení a iných obchodných organizácií.
4.8 V roku 2003 na základe Výnosu MP SR O. 148/2/2003-100 z 21. januára 2003
- § 28 dotácia na podporu pestovania repky olejky na nepotravinové ú ely, dotáciu na
podporu pestovania repky olejky možno poskytnúT v prípade jej použitia na výrobu
metylesteru rastlinných olejov technológiou MERO.
58
T. Husár
- Podporu možno poskytnúT podnikate›ovi do 3200,- Sk za tonu repky olejky, ktorej
predajná cena nepresiahne 5000,- Sk/t a je kontrahovaná s výrobcom MERO
registrovaným na ministerstve.
- ŽiadosT o poskytnutie podpory sa predkladá do 30. septembra kalendárneho roka.
- Predmetom podpory je iba repka dopestovaná na Slovensku a repka predaná za cenu,
ktorá nepresiahne 5000,- Sk/t výrobcovi MERO. Nákup repky môže byT realizovaný
výrobcom MERO aj od odbytových združení a iných obchodných organizácii.
K registrácii výrobcov MERO bude vydaný osobitný predpis.
4.9 V roku 2004 sa na základe Výnosu O. 152/2004-100 z 19. januára 2004
- Neuvažuje s podporou do oblasti pestovania plodín na nepotravinové ú ely.
5. ZÁVER
Je zrejmé, že aj na Slovensku sa problematikou obnovite›ných zdrojov energie jednotlivé
ministerstvá a kompetentné orgány zaoberajú, a to aj napriek tomu, že z uvedeného preh›adu
vývoja legislatívnych zmien a vývoja dota nej podpory pri výrobe metylesteru repkového
oleja a ekologických palív je zrete›ný nesúlad medzi legislatívnym vývojom a vývojom
dota nej podpory zo strany MP SR.
Z preh›adu legislatívneho vývoja Zákonov o spotrebnej dani z uh›ovodíkových palív a mazív
je dôkazom, že po as sledovaného obdobia postupne dochádzalo k vytváraniu ur itých
podmienok pre použitie obnovite›ných zdrojov energie. Prijatím Zákona NR SR . 239/2001
Zb. z. a 98/2004 Z.z. o spotrebnej dani z minerálnych olejov došlo k takej zmene, ktorá
podporu použitia obnovite›ných zdrojov energie postavila do úplne inej polohy, a to, že
umož6uje používaT iba 5% zastúpenie MERO v minerálnych olejoch (ako aditívum). Úplne
vylu uje používaT MERO v 30%-nom zastúpení v minerálnych olejoch (ekologické palivo).
Touto legislatívnou zmenou sa síce zabráni tzv. da6ovým únikom na jednej strane, ale na
druhej strane tento zákon neur uje výrobcom minerálnych olejov povinné 5% zastúpenie
MERO v minerálnych olejoch, ím by bolo zabezpe ené uplatnenie využitia MERO v praxi,
t.j. používanie obnovite›ných zdrojov energie.
Z preh›adu dota ných podmienok MP SR v súvislosti s výrobou MERO je taktiež
preukázate›ný postupný vývoj zmien v podpore tejto výroby, resp. zavádzania obnovite›ných
zdrojov energie do praxe. Je potrebné poukázaT, že tento vývoj na Slovensku po prijatí
oleoprogramu smeruje po vzore vyspelých štátov, ktoré venujú zvýšenú pozornosT využívaniu
obnovite›ných zdrojov, a to formou pestovania technických plodín na nepotravinové ú ely
(pre našu geografickú polohu je najvhodnejšie využívanie repky olejnej).
Záverom je potrebné spomenúT, že takejto závažnej problematike, akou je oblasT náhrady
fosílnych palív formou obnovite›ných zdrojov energie, je potrebné skoordinovaT rozhodnutia
o fiškálnej, energeticke a enviromentálnej politike s po›nohospodárskou výrobou
a spracovate›ským priemyslom a tak vytvoriT stabilné prostredie na rozvoj v oblasti
využívania biopalív.
Použité materiály
1. Zákon NR SR . 316/1993 o spotrebnej dani z uh›ovodíkových palív a mazív
s ú innosTou od 1.1.1994, v znení neskorších doplnení.
2. Smernica MP SR o poskytovaní dotácie v PPoK . 1070/1993-320 zo d6a 10.2.1993
3. Smernica MP SR o poskytovaní dotácie v PPoK . 1350/1994-320 zo d6a 5.12.1994
4. Výnos MP SR .894/1995-100 z 20. apríla 1995
5. Výnos MP SR .2414/1995-100 z 24. septembra 1995
6. Výnos MP SR .1528/1996-100 z 9. mája 1996
59
T. Husár
7. Výnos MP SR .307/1997-100 z 18. februára 1997
8. Výnos MP SR .847/1998-100 z 14. mája 1998,
9. Výnos MP SR 116/1998-100 z 28. januára 1998,
10. Výnos MP SR . 2582/1998-100 z 27. novembra 1997
11. Výnos MP SR .928/2/1999-100 zo 16. apríla 1999
12. Výnos MP SR .58/2/2000-100 z 25. januára 2000
13. Výnos MP SR .3809/2/2000-100 z 18. decembra 2000
14. Výnos MP SR .3485/2/2001 z 3 januára 2002
15. Výnos MP SR .148/2/2003-100 z 21. januára 2003
16. Zákon . 98/2004 o spotrebnej dani z minerálneho oleja
Kontaktní adresa:
Ing. Tibor Husár
Slovenská asociacia pre biomasu, T.G. Masaryka 240, 960 53 Zvolen
tel.: 053/4492201, fax: 053/4492138, e-mail: [email protected]
60
J. Mikulec, J. Cvengoš
Diskusia k návrhu implementácie
využívania biopalív v SR
smernice
EÚ
o podpore
Jozef Mikulec – Slovnaft VÚRUP, Bratislava
Ján Cvengroš - Slovenská technická univerzita, Bratislava
Abstrakt
Efektívny a flexibilný dopravný systém je pre sú+asnú ekonomiku a kvalitu života životne
dôležitý. Rýchly rast dopravy však prináša ve\ké problémy, ktoré negatívne ovplyv]ujú
životné prostredie a zdravotný stav obyvate\ov, najmä vo ve\kých mestských aglomeráciach.
Sektor dopravy je najvä+ším spotrebite\om energií a zárove] najvä+ším producentom
skleníkových plynov. V priebehu 90. rokov sa dosiahol významný pokrok v kvalite motorových
palív a v automobilových technológiach, ktoré významne znížili množstvo emisií. Iným
dôležitým faktorom, ktorý je potrebné riešiQ alternatívne, je závislosQ európskych krajín
vrátane Slovenska na dovoze ropy. Zdroje ropy sa nachádzajú v politicky nestabilných
regiónoch. Jedno z možných riešení je vä+šie využívanie alternatívnych palív a to hlavne
obnovite\ných, ktoré môžu podporiQ agrárny sektor.
Dôležitým faktom je, že vä+šina v sú+asnosti prevádzkovaných vozidiel je schopná bez problému
používaQ palivá s nízkym obsahom biozložiek. Nový technologický vývoj postupne umožní aj použitie
vyšších podielov biozložiek. Vo verejnej doprave sa už dnes používajú upravené vozidlá, ktoré
umož]ujú použitie +istých biopalív, tento prístup má výrazný ekologický ú+inok.
Podpora využívania biopalív by mala predstavovaQ àlší krok k širšiemu využívaniu biomasy. Takáto
politika by mohla vytvoriQ nové príležitosti pre udržate\ný rozvoj vidieka a otvorenia nového trhu pre
inova+né po\nohospodárske výrobky. V minulom období sa výroba a použitie esterov repkového oleja
za+alo búrlivo rozvíjaQ. Ich použitie však nebolo založené na dlhodobejších koncep+ných úvahách. Už
pri prvej zmene zákona o spotrebnej dani z minerálnych olejov, ktorý sa harmonizoval s právom EÚ
program stroskotal. Zavedenie používania biozložiek musí byQ založené na odbornej analýze
a dlhodobejšej stratégii podpory a rozvoja za ú+asti všetkých zainteresovaných strán –
po\nohospodárov, výrobcov biozložiek, životného prostredia, výrobcov a distribútorov palív.
SamozrejmosQou musí byQ záujem a ochrana spotrebite\a palív. V sú+asnosti už 70% benzínu
predávaného na trhu v SR dosahuje kvalitu, ktorá je v EÚ povinne požadovaná od roku 2010. V roku
2005 to bude celá výroba benzínu aj motorovej nafty.
SR by mala pripraviQ a realizovaQ projekty na podporu využívania alternatívnych zdrojov
energie v dlhodobejšom +asovom horizonte a s oh\adom na optimálny rozvoj všetkých
rezortov – hospodárstva, po\nohospodárstva a životného prostredia.
Smernica 2003/30/EC o podpore používania biopalív a iných obnoviteených zdrojov
energie
Základný motív vzniku smernice podporujúcej rozsiahlejšie využívanie biopalív je stratégia
spolo enstva o udržate›nom rozvoji. Sú asné fosílne zdroje nie sú len rozhodujúcim zdrojom
energií, ale aj vä šinovým zdrojom emisií oxidu uhli itého.
Bez regula ných opatrení stále zvyšujúca spotreba palív v doprave by spôsobila jeho Ÿalšie
neprijate›né zvyšovanie až na úrove6 1 113 mil. ton/r v roku 2010 v EÚ. Vyššie využívania
biopalív v doprave je asTou opatrení na splnenie záväzkov Kjotského protokolu. Ak nebudú
vylú ené iné fosílne alternatívne palivá biopalivá umožnia znížiT závislosT dopravy na
importovanej energii, a tým zvýšiT bezpe nosT zásobovania s energiami. Strategický cie› pre
rok 2020 je 20 % ná náhrada fosílnych palív biopalivami.
61
Nové druhy palív by mali zodpovedaT uznávaným technickým normám, ak majú zodpovedaT
požiadavkám výrobcov motorov a zákazníkom. Vä ší pokrok v tejto oblasti sa dosiahol v
prípade normy na kvalitu metylesterov mastných kyselín. CEN urých›uje práce na príprave
normy na kvalitu bioetanolu pre použitie v moderných benzínoch. Normy kvality musia
vylú iT také kontaminujúce zložky, aby spo›ahlivo vylú ili poškodenie niektorých
komponentov vozidiel. Biopalivá preniknú na trh iba vtedy, ak budú všeobecne dostupné,
kvalitné a konkurencie schopné.
Smernica v lánku 2 definuje okruh biopalív a základné definície. V sú asnej dobe v SR
prichádzajú do úvahy len bioetanol a z neho odvodený ETBE, metylestery - bionafta a menšej
miere bioplyn.
K›ú ovým lánkom smernice je lánok 3, v ktorom sú definované povinnosti lenských
štátov uviesT na trh s palivami minimálny podiel biopalív a iných obnovite›ných palív a ur iT
národné indikatívne ciele. Referen ná hodnota pre tieto ciele je 2 % vypo ítaná na základe
energetického obsahu (tonne of oil equivalent = 0,041868 TJ) motorového benzínu a
motorovej nafty uvedených na trh do 31.12.2005. Druhá referen ná hodnota je 5,75 %
vypo ítaná na základe energetického obsahu motorového benzínu a motorovej nafty
uvedených na trh do 31.12.2010.
Dôležitý je lánok 4 odstavec 1.a), z ktorého vyplýva, že lenské štáty nemajú povinnosT
kopírovaT referen né hodnoty podielu biopalív stanovené smernicou. S tým súvisí aj /lánok 4
odst. 1.a) a b), kde sú uvedené uznate›né dôvody odlišnosti národných cie›ov od referen ných
minimálnych hodnôt. Sú nimi:
• limitovaný národný potenciál výroby biopalív z biomasy;
• použitie biomasy na iné energetické ú ely;
• špecifické technické, alebo klimatické rty národného trhu motorovými palivami.
Z toho vyplýva, že štát má relatívnu vo›nosT vo výbere, aké zdroje alokuje na produkciu
biomasy a na aký energetický ú el.
Implementácia smernice 2003/30/EC v podmienkach SR
Ako je zrejmé z rozboru obsahu smernice 2003/30/EC, existuje relatívna vo›nosT lenských
štátov zvoliT si stratégiu pri jej implementácii. Hlavné body smernice, ktoré je potrebné
podrobne preskúmaT, sú:
• identifikovaT sú asnú a budúcu spotrebu motorových palív na trhu;
• identifikovaT národný potenciál výroby biozložiek a jeho možné obmedzenie resp.
rozvojové možnosti;
• identifikovaT špecifické rty národného trhu s motorovými palivami vo vzTahu k zloženiu
autoparku, ku klimatickým podmienkam, da6ovým predpisov resp. iným dôležitým
faktorom.
Výsledkom rozboru by mala byT formulácia národnej stratégie podpory rozvoja výroby a
spotreby biopalív pri optimálnej alokácii zdrojov s dôrazom na dlhodobý strategický plán,
ktorý treba definovaT.
SúOasná spotreba motorových palív v SR a výhead do roku 2010
Jedna z najdôležitejších úloh pre ur enie množstva biozložiek, ktoré bude potrebné vyrábaT,
je správny odhad predaja motorových palív do roku 2010. V priloženej tabu›ke 2 je výh›ad
predaja motorového benzínu a motorovej nafty za obdobie od 2004 s výh›adom predaja do
roku 2010. Pri prepo te bolo uvažované s medziro ným rastom predaja benzínu na úrovni 2
%. V prípade motorovej nafty sme hodnotili tri možné scenáre. Pri optimistickom rátame
s medziro ným nárastom spotreby 8%, pri realistickom scenári s nárastom 5% a pri
pesimistickom odhade po ítame s rastom 3%. Výška predaja motorových palív je prepo ítaná
pod›a energetického obsahu a je vyjadrená aj v jednotkách „tona ropného ekvivalentu toe“,
62
ktorá je definovaná ako 1 toe = 0,0041868 TJ. Prepo ítavacie faktory pod›a International
Energy Agency (IEA) a OECD sú nasledovné:
Tabu›ka 1: Prepo ítavacie faktory
Motorový benzín
Motorová nafta/plynový olej
•ažký vykurovací olej
LPG
Zemný plyn
Bio-diesel
Bio-etanol
1,070 ktoe/kt
1,035 ktoe/kt
0,960 ktoe/kt
1,130 ktoe/kt
0,917 ktoe/kt
0,812 ktoe/kt
0,600 ktoe/kt
Tabu›ka 2: PredpoveŸ spotreby motorových palív do roku 2010
Obdobie
Medziro ný rast
spotreby
%
Benzín, toe
2%
Motorová nafta, 8% optimistický
toe
model
Spolu motorové
Optimistický
palivá, toe
model
Spolu motorové
Realistický
palivá, toe
model
Spolu motorové
Pesimistický
palivá, toe
model
PredpoveŸ
2004
2005
2006
2007
2010
733 607
748 279
763 245
778 509
826 160
1 061 718 1 146 655 1 238 388 1 337 459 1 684 813
1 795 325 1 894 934 2 001 632 2 115 968 2 510 973
1 737 160 1 802 009 1 869 662 1 940 247 2 045 985
1 699 293 1 742 936 1 787 741 1 833 741 1 979 240
Potreba a potenciál výroby biopalív v SR
Z tabu›ky 2 je zrejmé, že základom pre ur enie podielu bio-palív na slovenskom trhu pod›a
lánku 3(a) smernice 2003/30/EC je hodnota sumy motorových palív vyjadrená v jednotkách
ktoe motorových palív uvedených na trh do 31.12.2005. V tabu›ke 3 je prepo et pre
optimistickú variantu vývoja spotreby motorovej nafty a pre dve referen né úrovne spotreby:
minimálnu 2% zo spotreby motorových palív a maximálnu 5,75%. Pri referen nej hodnote 2
% je potrebné na slovenský trh v roku 2006 umiestniT minimálne 38 ktoe/r biozložiek. Pre rok
2010 pri optimistickom raste predaja palív je predpoklad predaja 2,51 mil. toe, o pri podiele
5,75 % predstavuje 144 ktoe/r bio zložiek. Týmito hodnotami sú vymedzené minimálne
požiadavky Európskej komisie na množstvo biozložiek v motorových palivách. Pre tieto
hodnoty budeme robiT potrebné prepo ty.
Tabu›ka 3: Prepo et potreby biozložiek pre optimistickú variantu spotreby nafty
Motorové
2%
5,75 %
Benzín
Nafta
Rok
palivá
biozložiek
biozložiek
ktoe/r
ktoe/r
ktoe/r
ktoe/r
ktoe/r
2005
748
1 146
1 894
38
109
2006
763
1 238
2 001
40
115
2007
778
1 337
2 115
42
122
2008
794
1 444
2 238
45
129
2009
809
1 560
2 369
47
136
2010
826
1 684
2 510
50
144
63
Pre výrobu biozložiek a ich použitie však existuje nieko›ko ekonomických a technických
limitov, ktoré obmedzujú hornú úrove6 ich využitia. Majú vplyv na definovanie stratégie
implementácie smernice 2003/30/EC v SR. V krátkosti ich uvedieme.
(a) Biozložky sa vyrábajú z biomasy a výška úrod je závislá aj od priebehu klimatických
podmienok. Rizikovým faktorom sa stáva množstvo a dostupnosT surovín na ich výrobu.
Naproti tomu motorové palivá musia byT dostupné trvale a musia maT vyrovnanú kvalitu.
Biozložky sú cenovo drahšie a nevyrovnanosT výšky úrod sTažuje uplatnenie podporných
mechanizmov.
(b) Smernica 98/70/EC o kvalite palív ur uje maximálne množstvo kyslíkatých zlú enín,
ktoré môžu byT prítomné v motorových palivách. V slovenskej legislatíve je smernica
transponovaná do vyhlášky MŽP SR 144/2000 Z.z. o kvalite palív. Vyhláška je
novelizovaná od 1.3.2004. Kvalita bezolovnatého benzínu je definovaná v STN EN
228.1999, v krátkej dobe bude novelizovaná ako STN EN 228.2003. Kvalita motorovej
nafty je definovaná STN EN 590:1999, pripravuje sa novelizácia STN EN 590:2003, ktorá
už obsahuje možnosT pridávania esterov mastných kyselín do 5 % obj. bez potreby
osobitného ozna ovania. Maximálny obsah oxigenátov v benzíne je limitovaný hodnotou
2,7 % hm., obsah etanolu v benzíne je stanovený maximálne na 5 % obj., maximálny
obsah ETBE na 15 % obj. V prípade pridávanie etanolu sa musia do benzínu pridávaT
kosolventy na udržanie stability.
(c) Výhodnejšie ako pridávanie etanolu je jeho transformácia na éter – ETBE. Vyrába sa
reakciou izobuténu, ktorý je prítomný v niektorých prúdoch z rafinérie (jednotka FCC)
alebo petrochémie (pyrolýza kvapalných nástrekov). Zdroje izobuténu sú množstevne
limitované, pretože sú ved›ajším produktom pri hlavnej výrobe.
(d) Cena motorových palív z ropy je okrem daní ur ovaná cenou ropy na svetových trhoch
a vzh›adom k tomu, že sa celý objem dováža a ropa sa obchoduje v amerických dolároch
aj výmenným kurzom slovenskej koruny. Pri stanovení podporných mechanizmov pre
využívanie biozložiek je potrebné tieto vplyvy kvantifikovaT a zoh›adniT ich.
Informácie o skuto nej produk nej kapacite bionafty v SR sa pohybujú v dosT ve›kom
rozpätí. Pri prieskume, ktorý bol uskuto nený na jese6 2003, bolo oslovených 7 firiem, ktoré
v minulosti deklarovali, že vyrábajú bionaftu. Na anketu odpovedali tri spolo nosti
a pravdepodobná výrobná kapacita pre okamžitú výrobu bionafy je 80 kt/r. Ponuková cena
esteru je 26 SKK/kg bez DPH.
V oblasti výroby bezvodého bioetanolu pre použitie v palivách je situácia v štádiu rozvoja.
Z prieskumu, do ktorého bolo zahrnutých 19 potenciálnych dodávate›ov, v sú asnosti existujú
len tri spolo nosti schopné vyrábaT bezvodý alkohol z domácich zdrojov. V sú asnosti sa
nepridáva do benzínu žiadny etanol, takže nie sú žiadne praktické skúsenosti s kvalitou resp.
so spo›ahlivosTou dodávok. Potenciál obnovy kapacít na výrobu liehu je v Leopoldove
a Šuranoch.
Predpokladáme, že v roku 2004 môže byT výrobná kapacita bezvodého etanolu domáceho
pôvodu u dvoch výrobcov odhadnutá na 5 - 6 kt s možnosTou rozšírenia. Priemerná ponuková
cena je 29 - 30 SKK/l bez dane.
V prípade zmeny suroviny by sa jednotka na výrobu MTBE v Slovnaft, a.s. Bratislava mohla
konvertovaT na použitie etanolu - možná spotreba 21 kt/r, výroba ETBE 45 kt/r. V sú asnej
dobe z dôvodu nedostatku kapacít výroby bezvodého bioetanolu a ceny bioetanolu takáto
konverzia neprichádza do úvahy. Konverzia jednotky MTBE na ETBE nie je ve›ký technický
problém. Licenzor procesu IFP (Francúzsko) konvertoval už viac jednotiek vo Francúzsku.
Konverzia si u výrobcu vyžiada dodato né investi né náklady (vybudovanie nádrží
a infraštruktúry) a pravdepodobne aj prevádzkové náklady (energie). Po as prestavby môže
dôjsT k výpadku asti výroby.
64
Zo zverejnenej štúdie1 týkajúcej sa produkcie olejnín je zrejmé, že v prípade pestovania repky
sú úrody v SR pod úrov6ou priemerných úrod v EÚ a hlboko pod maximálnymi úrodami (tab.
4). Z toho rezultuje aj nižšia efektívnosT výroby oleja a esterov. Priemerné úrody v SR sú
nižšie aj ako úrody dosahované v /R a majú ve›ké výkyvy. /asT výpadov produkcie možno
pripísaT objektívnym klimatickým vplyvom, ale je isté, že z dlhodobejšie poh›adu musí dôjsT
k zvýšeniu a stabilizácii výšky produkcie olejnín.
Situácia vo pestovaní slne nice je priaznivejšia, priemerné úrody sú nad úrov6ou priemerných
úrod v EÚ, ale pod priemerom /R. Aj výkyvy v priemerných úrodách sú menšie ako pri
repke. Estery vyrábané zo slne nicového oleja sa zvy ajne používajú energeticky na výrobu
energie, ale dajú sa využiT aj ako biopalivá v spa›ovacích motoroch.
Tabu›ka 4: Porovnanie úrod olejnín v SR, /R a EÚ1
Olejnina
Úroda
2002
tis. ton
Úroda
2003
tis. ton
Priemer
t/ha
2002
Priemer
t/ha
2003
Repka
Slne nica
Sója
257
116
15
69
177
15
2,08
1,87
1,61
1,30
1,80
1,65
Priemer
/R
t/ha
2002
2,27
2,25
2,13
Priemer
EÚ
t/ha
Ø cena
2002
SKK/t
2,75
1,5
?
7 807
9 350
8 944
V roku 2005 je potrebné pridávaT do palív 38 ktoe/r biozložiek. V prípade metylesterov
mastných kyselín je to 47 kt/r esteru. Na toto množstvo je potrebné vyrobiT 130 kt/r semena
repky, resp. 117 kt/r semena slne nice. V prípade priemernej úrody repky 2,75 t/ha (priemer
EÚ na nekvalitných pôdach) na to treba 47 272 ha, pri priemernej úrode v SR 2,2 t/ha je
potrebné až 59 090 ha. Ak by sa na pestovanie technických plodín vy lenilo 100 000 ha pôdy,
je na tejto možné vyrobiT 100 kt/r esterov (priemer úrod EÚ) resp. 80 kt/r pri priemernej
úrode 2,2 t/ha SR. Pri špi kových úrodách 3,1 - 3,3 t/ha je možné na tej istej ploche dosiahnuT
výkony 113 - 120 kt/r esterov. Zlepšenie ekonomiky pestovania repky je k›ú ovým faktorom
úspechu zavádzania biopalív!
Vplyv ceny ropy na cenu palív a na použitie biozložiek
Jedna z najvä ších prekážok rozšírenia biopalív je ich cena. Po 1.5.2004 možno o akávaT, že
sa vytvorí trh aj z biopalivami. V sú asnosti je vä ší problém efektívneho predaja palív ako
jeho výroby. Niektoré špecifické vlastnosti biozložiek si vyžiadajú aj zmeny v logistike, pri
skladovaní najmä dlhodobom, vyžadujú si zavedenie povinnej certifikácie výrobcov
a kontroly výrobkov v sieti erpacích staníc.
Na cenu paliva okrem daní najviac vplýva cena ropy. Obchodovanie s ropou sa zú tuje
prostredníctvom amerického dolára a výmenný kurz slovenskej koruny k doláru má
sprostredkovane vplyv na cenu palív. Pri úvahách o podpore využívania palív bude potrebné
zvažovaT v cenovej formule aj ceny ropy, výmenný kurz a cenu ropných výrobkov na burze
v Rotterdame.
V priloženom diagrame je na ilustráciu závislosT kone nej ceny motorovej nafty (vrátane
daní) pri rôznych cenách ropy, výmennom kurze 36,50 SKK/USD pri miešaní 5% obj. esteru
repkového oleja s rôznymi cenami. Pridávanie esteru favorizuje zvyšovanie ceny ropy
a zvyšovanie výmenného kurzu. Najvýhodnejšia je cena esteru v rozmedzí 20 - 20 SKK/t.
Cena nafty v grafe je uvedená v SKK/l (vrátane spotrebnej dane a DPH). Na druhom grafe je
závislosT medzi kone nou cenou istej fosílnej nafty a nafty s prídavkom 5 % esteru pri jej
rôznych ponukových cenách a rôznych cenách ropy. Názorne ilustruje, v akej oblasti sa môžu
pohybovaT ponukové ceny ropy, aby to neovplyvnilo rentabilitu výrobcu a predajcu paliva.
1
H. Tibenská: Olejniny, VÚEP, Bratislava, 2003
65
Závislos^ ceny nafty s prídavkom MERO 5% a rôznou jednotkovou cenou
cena nafty = 21,9673+0,2776*x
nafta + 5% MERO, cena 26 SKK/kg = 22,0217+0,264*x
38
cena Werpacia stanica, SKK/l
36
34
cena nafty
nafta, 5 %MERO, cena 26 SKK/kg
nafta +5 % MERO,cena 28 SKK/kg
nafta+5 % MERO, cena 30 SKK/kg
nafta +5 %MERO, cena 22 SKK/kg
32
30
28
26
24
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
cena ropy, USD/bbl
VzTah medzi výslednou cenou nafty a cenou ropy a cenou esteru po regresnej analýze je
nasledovný:
cena nafty (SKK/l, vrátane spotrebnej dane a DPH) = 22,21739 + 0,26660 * cena ropy
(USD/bl) – 0,00878 * cena esteru (SKK/kg, bez DPH a spotrebnej dane)
Podobný vzTah platí aj pre cenu benzínu v závislosti od ceny ropy a ceny bioetanolu:
cena benzínu (vrátane spotrebnej dane a DPH) = 24,21739 + 0,23692 * cena ropy (USD/bl)
+ 0,00713 * cena bioetanolu (SKK/kg, bez DPH a spotrebnej dane)
Podpora výroby biopalív z domácich obnoviteených zdrojov v daPovej sústave SR
Biozložky, ktoré môžu byT pridávané do motorových palív, majú da6ové zvýhodnenia. V
novelizovanom zákone o spotrebnej dani z minerálnych olejov (98/2004 Z.z.) estery
mastných kyselín nemajú stanovenú sadzbu dane, ak sa použijú v koncentrácii viac ako 95%
obj. Podobne sú zvýhodnené pri prídavku do plynového oleja v koncentrácii do 5% obj.
Bezvodý denaturovaný bioalkohol, ktorý sa použije na výrobu ETBE alebo sa pridá do
benzínu v koncentrácii do 7,2% obj., tiež nemá sadzbu dane pod›a nového zákona o výrobe
a uvádzaní liehu do obehu (105/2004 Z.z.). Sprís6ujú sa podmienky, kde a za akých
podmienok je možné biogénne látky miešaT s fosílnymi palivami. Možno konštatovaT, že
da6ová podpora používania biozložiek je na rovnakej úrovni, ako je to vo vä šine krajín EÚ.
V sú asnej dobe je neposta ujúca na zavedenie biozložiek do palív predávaných v sieti
erpacích staníc. Je potrebné dopracovaT Ÿalšie vhodné ekonomické stimuly.
66
Závislos^ medzi kone/nou /istou cenou fosílnej
nafty a nafty s prídavkom 5 % MERO pri rôznych ponukových cenách
delta nafta-MERO 22 SKK/kg = 0,12+0,0138*x
delta nafta-MERO 26 SKK/kg = -0,0543+0,0137*x
delta nafta-MERO 30 SKK/kg = -0,2373+0,0139*x
0,9
0,8
0,7
delta SKK/l
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
delta nafta-MERO 22 SKK/kg
0,1
0,0
-0,1
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
cena ropy, USD/bbl
Návrh programu realizácie výroby a používania biozložiek
Pri sú asnom stave v oblasti výroby biozložiek možno konštatovaT, že implementácia
smernice o biopalivách v SR musí maT minimálne dve fázy. Prognóza by mala byT pravidelne
aktualizovaná, pretože oblasT biopalív je mimoriadne dynamická. Zhrnutie návrhu je
v tabu›ke 5.
V prvej fáze od roku 2005 je možné vyrábaT biopalivá len s prídavkom bionafty do ropnej
motorovej nafty. Výrobné kapacity vybudované v minulosti sú dostato né na výrobu 65
ktoe/r, o predstavuje 3,6 % spotreby motorových palív (referen ná spotreba v roku 2005).
Od roku 2008 je potrebná vyššia kapacita, ale je predpoklad, že zvýšenú potrebu do roku
2010 vo výške 73 ktoe/r je možné zabezpe iT intenzifikáciou sú asných výrobných kapacít.
Na výrobu esteru v cie›ovom roku 2010 je potrebné vypestovaT ro ne 250 kt semena repky.
Pri priemernej úrodnosti štátov EÚ 2,75 t/ha by bolo potrebné 90 000 ha pôdy. Ak by zostali
sú asné výnosy na úrovni 2 t/ha, potrebná plocha je 125 000 ha. Samozrejmou požiadavkou
je, že nesmú byT také ve›ké výkyvy vo výnosoch. Jednou z možností splnenia programu je
zabezpe enie odbytu esteru vyrobeného zo slne nicového oleja na energetické ú ely alebo
urýchlenie alkoholovej asti programu a rýchlejší nábeh výroby ETBE (12 ktoe/r). Rezerva je
aj v asti prípravy zberu opotrebovaných olejov a ich spracovania na energetické ú ely. Údaje
o etylesteroch mastných kyselín sú ve›mi sporadické, a preto túto variantu neuvádzame. Je
potrebné urobiT seriózny výskum a overenie tejto cesty.
Z technického h›adiska je miešanie bionafty a nafty možné pred expedíciou na termináloch,
pretože takáto zmes by sa nemala prepravovaT produktovodom ani dlhšie skladovaT.
Nevyhnutnou podmienkou realizácie zahájenia prvej fázy projektu je vybudovanie
blendovania motorovej nafty a bionafty na termináloch v tých podnikoch, ktorým to
umož6uje nový zákon o spotrebnej dani z minerálnych olejov ešte v roku 2004. Výška takejto
investície má hodnotu 120 mil. SKK. Vzh›adom k tomu, že priemerná hustota motorovej
nafty a bionafty je rozdielne, bolo by pre miešanie vhodné, aby výsledná zmes nemusela
sp£6aT požiadavku normy STN EN 590. Podmienkou by bolo splnenie kvalitatívnych noriem
67
na zložky – naftu (STN EN 590) a bionaftu (STN EN 14 214). Náklady na miešanie by sa
radikálne znížili.
V prvej fáze je potrebné investi ne pripraviT a vybudovaT aj kapacity na výrobu bezvodého
bioetanolu a ten prednostne konvertovaT na ETBE. ETBE je prirodzenou a želanou zložkou
benzínu a okrem zmeny na výrobnej jednotke nie sú potrebné žiadne iné vyvolané investície.
Nevýhodou je obmedzená kapacita izobuténu. Miešania etanolu je možné len na termináloch,
o si vyžiada investície do blendovacej jednotky. Táto etapa je reálna najskôr od roku 2007-8.
V prípade vhodného investorského prostredia je zmena možná ve›mi rýchlo. Limitujúcimi
faktormi je ve›kosT plochy na pestovanie potrebných surovín, výška hektárových výnosov
a stabilita produkcie. Pre bezpe nú výrobu palív s podielom biozložiek pri optimistickom
variante spotreby palív a podiele biopalív 5,75 % musia byT vyrábané a miešané aj estery
mastných kyselín aj ETBE/etanol. Treba zvážiT aj obmedzenie pridávania maximálneho
podielu kyslíkatých látok do benzínu.
Maximálne množstvo bioetanolu a ETBE v roku 2010 môže byT 80 kt, zostávajúcich 35 kt
musí byT nahradené výrobou vä šieho množstva esterov (26 kt/r), o už si vyžaduje
postavenie novej jednotky a tiež intenzifikáciu produkcie repkového semena. Rezervou je
možnosT miešaT viac esteru do nafty pre vybrané autoparky (autobusy, po›nohospodárske
mechanizmy, lesné traktory). Na výrobu 90 kt etanolu je potrebné vypestovaT 325 0000 ton
pšenice. Pri priemernej úrode 3,5 t/ha je potrebná pestovate›ská plocha 108 000 ha.
Vzh›adom k zvyšujúcim sa cenám zemného plynu treba uvažovaT s podporou používania
esterov vyrobených zo slne nice na výrobu energie, najmä vo vidieckych sídlach a emisne
zaTažených územiach. Je zrejmé, že pestovanie po›nohospodárskych plodín na odloženej (setaside) nebude posta ovaT, ak si uvedomíme, že Francúzsko využíva na pestovanie
technických olejnín 390 000 ha takejto pôdy.
Tabu›ka 5: Program realizácie výroby biopalív do roku 2010
2005
2006
2007
Spotreba benzínu, ktoe/r
748
763
778
Spotreba nafty, ktoe/r
1 053
1 106
1 161
Spotreba biozložiek, ktoe/r
36
47
63
Podiel biozložiek v %
2,00
2,50
3,20
I. etapa
45
60
80
MERO1, kt/r
ETBE, kt/r
Etanol, kt/r
II. etapa
MERO1, kt/r
ETBE, kt/r
Etanol, kt/r
1
2008
795
1 220
81
4,00
2009
810
1 280
103
4,90
2010
826
1 345
126
5,75
90
45
-
90
45
20
90
45
70
MERO – metylester repkového oleja
Táto hodnota prekra uje maximálny povolený obsah kyslíka 2,3 % hm. Maximálne povolené množstvo je 35
kt etanolu. Prebytok musí byT nahradený 26 kt MERO.
Návrh stratégie podpory výroby a využívania alternatívnych palív
Pre zabezpe enie naplnenia Smernice je potrebné v SR prijaT legislatívne, ale tiež
ekonomické pravidlá, ktoré nebudú izolované potrebami jednotlivých rezortov. Stratégia musí
zoh›ad6ovaT všetky dnes známe ekologické, ekonomické, právne aspekty a mala by
definovaT stabilné prostredie na rozvoj na najbližších 5 - 10 rokov. Ak sa do stratégie zahrnie
aj ostatný potenciál biomasy, ktorým SR disponuje, môže pomôcT znížiT nezamestnanosT
a ekonomické zaostávanie niektorých regiónov.
68
Analýza najvýznamnejších faktorov, ktoré determinujú úspešnosT projektov používania
biozložiek v motorových palivách, poukazuje najmä na nasledujúce závery:
• Vo všetkých krajinách, v ktorých sa úspešne implementoval program výroby biozložiek,
bolo po›nohospodárstvo jednou zo zú astnených strán. Alternatívne palivá zohrávajú
významnú úlohu v rozvoji po›nohospodárstva a rozvoja vidieka aj ako politická agenda.
• Pretože náklady na výrobu alternatívnych palív sú ove›a vyššie ako palív vyrobených
z fosílnych zdrojov, podpora, ktorá zah¤6a vyrovnanie týchto rozdielov, je nevyhnutná.
Tam, kde podpora neexistuje alebo bola zrušená, výroba neza ala alebo bola prerušená.
• Úspešná implementácia výroby biopalív bola realizované ropnými spolo nosTami
(distribútormi, blendermi) v mnohých prípadoch.
• Zú astnené strany požadujú pevné pravidlá, s výhodou platné dlhšie asové obdobie.
Pravidlá obsahujú potrebnú legislatívu v oblasti palív a rozsiahlu finan nú podporu.
Pojakovanie: akujeme Ing. J. Forsthoffervi a Ing. R. Granecovi za podnetné diskusie
a poskytnutie cenných informácií.
Acknowledgement
This work was supported by Science and Technology Assistance Agency under the contract
No. APVT-20-014702.
Literatúra
1. Marina Enguídanos, Antonio Soria, Boyan Kavalov, Peder Jensen: Techno-economic
analysis of Bio-diesel production in the EU: a short summary for decision-makers,
Institute for prospective studies, May 2002
analysis of Bio-alcohol production in the EU: a short summary for decision-makers,
Institute for prospective studies, May, 2002
3. L. Sirotský, Obiloviny, VÚEP, Bratislava, Apríl 2003
4. H. Tibenská: Olejniny, VÚEP, Bratislava, 2003
Kontaktní adresa:
Ing. Jozef Mikulec, CSc.
Slovnaft VÚRUP, a.s., Vl+ie Hrdlo, 824 12 Bratislava
tel.:00421245248824, fax: 00421245246276, e-mail: [email protected], www.vurup.sk
Doc. Ing. Ján Cvengroš, DrSc.
Slovenská technická univerzita, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie
Radlinského 9, 812 37 Bratislava
tel.: 00421/2/59325 531, fax: 00421/2/52493 198, e-mail: [email protected]
69
Discussion to the proposal of implementation directive EU on the
promotion of use biofuels in SR
Jozef Mikulec - Slovnaft VÚRUP, Bratislava
Ján Cvengroš - Slovak University of Technology, Bratislava
Abstract
Effective and flexible system of transport is an essential tool for contemporary economics and
quality of life. Enormous growth of transport however brings major problems, which
negatively affect environment as well as health of the population, especially in large cities.
The sector of transport is the largest consumer of energies as well as the largest producer of
gases causing greenhouse effect. In the course of 1990’s, a significant improvement in
automotive fuels quality in automobile technologies has been achieved. These technologies
considerably cut the volume of emissions. Other important factor to find alternative solution
for is the dependence of European countries including Slovakia on crude oil imports. Natural
resources of oil are located in politically unstable regions. One of the possible solutions is to
make a greater use of alternative fuels, especially renewable ones, which may support
agriculture.
It is very important that majority of cars driven nowadays are able to run on fuels with low
volume of bio-components. New development in technologies will also allow the use of higher
share of bio-components. Adapted vehicles that run on clean bio-fuels are already used
nowadays in public transportation. This approach is significantly positive in respect to
environment.
Support of bio-fuels usage should become the next step towards a wider bio-mass use. Such a policy
could create new opportunities for a sustainable regional development and for opening a new market
of innovation agricultural products. In the past, the development, production and use of canola oil
esters started to accelerate. However, their use was not based on long-term complex considerations.
The program has collapsed already with the first amendment to the Act on Consumption Tax of
Mineral Oils, which has been harmonized with the EU legislation. Introduction of the use of biocomponents must be based on expertise and long term strategic support and development with
participation of all relevant parties – farmers, bio-components producers, producers and distributors
of fuel and representatives of environment protection. Interest and protection of fuel consumer must be
though essential. Nowadays, up to 70% of petrol produced and sold on Slovak market complies with
the EU quality requirements that are to be compulsory since 2010. This ratio for petrol and diesel
should reach 100% by 2005.
Slovakia should prepare and implement projects aimed at support of alternative energy
resources use in the long-term term horizon. These projects should be implemented with
respect to an optimal development of all industries – economic, agricultural
and environmental.
Directive 2003/30/EC on support of bio-fuel and other restorable energy resources usage
The basic motivation for existence of this directive, which supports wider use of bio-fuels, is
the community strategy of sustainable development. Contemporary fossil resources are not
only decisive energy resource, but considerable source of carbon dioxide emissions as well.
If we did not consider undertaken regulations, increasing consumption of fuels in
transportation would result in the EU level rising further to 1,113 billion tone per year in
2010. Higher use of bio-fuels in transportation represents a partial fulfillment of Kyoto
protocol commitments. If other fossil alternative fuels will not be eliminated, bio-fuels will
allow decreasing dependence of transportation on imported energy. This would then improve
70
the security in energy supply. Strategic goal for 2020 is therefore 20% replacement ratio (use
of fossil fuels instead of bio-fuels).
New forms of fuels should comply with generally accepted technical norms, if they are to be
met with requirements set by motor producers and customers. Bigger progress in this area has
been achieved in case of quality norms of fatty acids’ methyl-esters. CEN accelerates the
work on preparations of the quality norms on bio-ethanol used in modern types of petrol.
Quality norms should expel such contamination elements, which could cause damages on
some vehicle components. Bio-fuels would penetrate the market only in case they will be
generally available, competitive and professional.
In Article 2 of the Directive, a bio-fuels framework is created and basic definitions are
defined. At present, Slovakia considers only bio-ethanol and ETBE as its part, bio-diesel and
bio-gas.
The key Article in the Directive – Article 3 – defines the requirements set for member states
to promote a minimal share of bio-fuels and other restorable resources on the market and also
to define the national indicative goals in this area. Reference value for these goals is set to be
2 % and it is calculated in relation to the energetic content (tone of oil equivalent = 0,041868
TJ) of petrol and diesel promoted on the market until December 31. 2005. The second
reference value 5,75 % is calculated in relation to the energetic content of the motor petrol
and diesel promoted on the market until December 31. 2010.
Article 4 is also an important issue discussed in the Directive, especially paragraph 1.a),
which says, that member states are not entitled to copy the reference values of the bio-fuels
shares as stated in the Directive. Therefore, Article 4 paragraph 1.a) and b) defines acceptable
differences in the pre-set individual national goals, which do not exactly comply with the
given reference values. These differences arise from:
• limited national potential of bio-fuels production from bio-mass;
• bio-mass use for other energetic purposes;
• specific technical or climate characteristics of the national market with motor fuels.
To conclude, the Directive is relatively flexible in choosing which resources are to be
allocated for bio-mass production and what should be the overall energetic goal.
Implementation of the Directive 2003/30/EC in Slovakia
As known from the Directive 2003/30/EC, member states are relatively flexible in choosing
the strategy to implement the Directive into practice. The Directive key points, which are
subject to research can be considered to be as follows:
• to identify the present and future automotive fuels consumption level;
• to identify the national potential of bio-components production, its limitations or possible
challenges for further development;
• to identify the specific characteristics of the national automotive fuels market in relation
to the car-park structure, climate conditions, tax system, or other important factors.
The result of the analysis should consist of a long-term complex national development
strategy draft on bio-fuels production and consumption support taking into account the
optimal allocation of resources with the aim to define long-term goals in this area.
Current automotive fuels consumption in Slovakia and its projection until 2010
One of the most important tasks for defining the quantity of bio-components, necessary for
production in the future, is to ensure a correct estimate of automotive fuels sales until 2010. In
the table below (table 2), we can find statistics of automotive fuels sales within the period of
1999 - 2002 together with projection until 2010. In this calculation, annual increase of petrol
sales in the amount of 2 % was accounted for. In case of diesel, we accounted for three
possible scenarios. In the optimistic point of view we consider annual consumption increase
by 8%, in the realistic scenario we considered an annual consumption increase of 5% and
71
taking into account the pessimistic scenario we consider an annual consumption increase of
3%. The amount of automotive fuels sales is computed according to the energetic content and
it is also expressed in „ton of the oil equivalent - toe“, which is defined as 1toe = 0,0041868
TJ. The computing factors according to the International Energy Agency (IEA) and OECD
are as follows:
Table 1: Computing factors
Petrol
1,070 ktoe/kt
Diesel/gas oil
1,035 ktoe/kt
Heavy fuel oil
0,960 ktoe/kt
LPG
1,130 ktoe/kt
Natural gas
0,917 ktoe/kt
Bio-diesel
0,812 ktoe/kt
Bio-ethanol
0,600 ktoe/kt
Table 2: Estimated automotive fuels consumption until 2010
Annual
Period
consumption
Forecast
increase
%
2004
2005
2006
Petrol, toe
Diesel, toe
2%
733 607
8% optimistic
1 061 718
model
Sum automotive
Optimistic
1 795 325
fuels, toe
model
Sum automotive Realistic model
1 737 160
fuels, toe
Sum automotive
Pessimistic
1 699 293
fuels, toe
model
748 279
763 245
2007
2010
778 509
826 160
1 146 655 1 238 388 1 337 459 1 684 813
1 894 934 2 001 632 2 115 968 2 510 973
1 802 009 1 869 662 1 940 247 2 045 985
1 742 936 1 787 741 1 833 741 1 979 240
Bio-fuel production needs and potential in Slovakia
From table 2, it is evident, that the numeric base for defining the market share of bio-fuels on
the Slovak market according to the Article 3(a) of the Directive 2003/30/EC, is the sum of
motor fuels defined in ktoe-s taking into account motor fuels introduced on the market until
December 31, 2005. In table 3 we can find a calculation for the optimistic scenario of motor
fuel consumption development and for two reference levels of consumption: minimal level of
2% on the motor fuels consumption and maximal level of 5,75%. In the reference value of
2%, it is necessary to launch on the Slovak market a minimal level of bio-components in the
amount of 38 ktoe/r until 2006. For 2010, taking into account the optimistic scenario of fuel
sales, the estimated amount of oil sales is 2,51 mil. toes. This represents an amount of 144
ktoe/r of bio-components taking into account the 5,75% share, which is set to be the minimal
requirement of the European Commission for the quantity of bio-components present in motor
fuels. Next computations account for this level.
72
Table 3: Computation of bio-components’ need for the optimistic scenario of automotive fuels
consumption
Automotive
2 % bio5,75 % bioPetrol
Diesel
Year
fuels
components components
ktoe/r
ktoe/r
ktoe/r
ktoe/r
ktoe/r
2005
748
1 146
1 894
38
109
2006
763
1 238
2 001
40
115
2007
778
1 337
2 115
42
122
2008
794
1 444
2 238
45
129
2009
809
1 560
2 369
47
136
2010
826
1 684
2 510
50
144
In the area of bio-components’ production and their usage we could consider some economic
and technical limits, which confine the upper level of their usage. They have a significant
impact on definition of the Directive (2003/30/EC) implementation strategy in Slovakia. We
list some of them:
(a) Bio-components are produced from bio-mass and the amount of crop depends on climate.
The main risk factor is considered to be the amount and availability of the resources
necessary for their production. On the other hand, motor fuels have to be permanently
available and their quality must be stable. Bio-components are more expensive and
instability in crops limits the implementation of supportive mechanisms.
(b) Directive No. 98/70/EC on fuels’ quality defines the maximum amount of oxygenates
which could be present in motor fuels. In the Slovak legal norms, the Directive is applied
in the Measure of the Ministry of Environment of Slovakia No. 144/2000 on quality of
fuels. The decree is amended and entered into practice in March 2004. Unleaded petrol
quality is defined by STN EN 228:1999, and a new amendment STN EN 228:2003 is in
approval. Diesel quality is defined by STN EN 590:1999 and a new amendment STN EN
590:2003 is in approval. This amendment already contains the possibility to add up to 5%
vol. of esters of fatty acid with no need of special labelling. Maximum volume of
oxygenates in petrol is limited to 2,7% of weight, volume of ethanol in petrol is limited to
5% of volume, maximum share of ETBE to 15 % vol.. In case of adding ethanol,
stabilizing co-solvents have to be added to petrol.
(c) Transformation of ethanol to ether (ETBE) however brings more advantages. It is
produced in isobutene reaction, which exists in some currents from refinery (FCC unit) or
petrochemistry (pyrolysis of liquid feedstock). Isobutene sources are limited in volume,
because it is created as a by-product.
(d) The price of motor fuels made from crude oil is except from taxes defined by the crude oil
world market prices and also by the USD/SKK exchange rate, as it is being imported.
When defining the supportive mechanisms for use of bio-components, it is important to
account for and measure the above mentioned two aspects.
Information on real bio-diesel production capacity in Slovakia is provided in big deviations.
According to opinion poll performed in the fall of 2003, 7 companies, which declared biodiesel production, have been questioned and three companies answered that the probable
production capacity for the immediate bio-diesel production is 80 kt per year. Supply price of
ester is 26 SKK per kg plus VAT.
The situation in water free bio-ethanol production for use as a fuel is in a stage of
development. In the recent poll, where 19 eventual suppliers were included, only three of
them were able to produce water free ethanol from domestic sources. Presently, no ethanol is
being added to petrol, therefore, there are not experience with quality, i.e. with reliability of
supplies. There is a capacity to restore alcohol production in Leopoldov and Šurany. We
assume that production capacity of water free ethanol of domestic origin in 2004 at two
73
producers is 5 - 6 kt with an outlook to expand. The average offered price is 29 - 30 SKK per
litre plus VAT.
In case of different raw material, the MTBE production unit in Slovnaft, joint-stock company
Bratislava could be converted to ethanol use with possible consumption of 21 kt per year, the
production of ETBE to 45 kt per year. Nowadays, lack of water free bio-ethanol production
capacity and bio-ethanol price is such a conversion irrelevant. Conversion of MTBE unit to
ETBE unit is not a huge technical problem. License provider IFP (France) has already
converted several units in France. Conversion at the production plant requires additional
investments (construction of tanks and infrastructure) and possibly operation costs as well
(energy). Moreover, part of production might be temporarily stopped in the course of
construction.
From the published study1 aiming at oil plants production it is evident, that in case of
vegetable oil crops, the crops in Slovakia are below the average level of crops of the European
Union and deeply below the maximum crop capacities (see table 4). Result is a lower
effectiveness of oil and esters’ production. Average crops in Slovakia are also smaller than in
Czech Republic and they also have high deviations. Part of the production cuts are caused by
the objective climate impacts, but it is certain, that in the long-run, there has to be an increase
and stabilization in the production of oil-bearing plants.
Situation in case of wheat nurturing is more favourable, average crops exceed the average
amounts in the European Union, but they are below the average in comparison to the Czech
Republic. Also the swings in average crops are smaller than in vegetable oil. Esters produced
usually from sunflower oil are used energetically mainly for energy production.
Table 4: Comparison of the oil plants crop in Slovakia, Czech Republic and European Union1
OilCrop
Crop
Average Average Average Average Ø price
bearing
2002
2003
t/ha
t/ha
CR t/ha
EU
2002
plant
ths. ton
ths. ton
2002
2003
2002
t/ha
SKK/t
Rapeseed
257
69
2,08
1,30
2,27
2,75
7 807
Sunflower
116
177
1,87
1,80
2,25
1,5
9 350
Soya
15
15
1,61
1,65
2,13
?
8 944
In 2005 it is necessary to include 38 ktoe/r of bio-components into fuels. In case of methylesters of fatty acids it means 47 kt/r of ester. For this quantity it is necessary to produce
130kt/r of vegetable oil seeds, or 117 kt/r of sunflower seeds. In case of the average vegetable
oil crop of 2,75 t/ha (EU average measured on lands with low quality) 47 272 ha of land is
necessary, in order to achieve an average crop in Slovakia of 2,2 t/ha 59 090 ha of land is
necessary. If 100 000 ha of land would be selected for technical plants production, it is
possible to produce 100 kt/r of esters (which is the average of EU crops) or 80 kt/r taking into
account the average crop in Slovakia of 2,2 t/ha. In booming crops around 3,1-3,3 t/ha, on the
same land it is possible to achieve effectiveness around 113 - 120 kt/r of esters. Improvements
in the economic cultivation of vegetable oil are considered to be the key aspect of the success
in using bio-fuels!
The effect of crude oil price on the price of fuel and on the use of bio-components
One of the main obstacles of the common use of bio-components is its price. However, it may
be expected that the market of bio-components will be created soon after May 1st, 2004.
Nowadays, rather than fuel production, effective sale of fuel is the problem. Some specific
characteristics of biofuels require changes in logistics and (especially long-term) stocking.
Moreover, they require obligatory production certification and product checks in the gas
station network.
_____________________________
1
H. Tibenská: Olejniny, VÚEP, Bratislava, 2003
74
Besides taxes, another major price effect is the oil price. Oil trades are mediated through
American Dollar (USD), and thus the exchange rate of Slovak Koruna (SKK) to USD
influences the fuel price. While thinking of fuel use support, it will be necessary to include the
oil price, SKK/USD exchange rate and Rotterdam commodity market oil products price into
the formula.
In the enclosed chart you can see a dependence of final diesel price (tax included) on crude oil
prices, at the exchange rate of 36,50 SKK/USD and on 5% rapeseed oil methyl ester blend of
different price. Adding esters favours price increase of crude oil and depreciation of
SKK/USD exchange rate. The most beneficial is the price of ester at 20 - 22 SKK/t. The
diesel price in the chart is denominated in SKK per litter (included indirect taxes and VAT).
The other chart shows a dependence of final price of clean fossil diesel with 5% additional
ester at its different supplied prices and various crude oil prices. It clearly shows possible
level of the crude oil price purchased in order to maintain the fuel production profitability.
Dependence of diesel price with MERO 5% and different unit price
diesel price = 21,9673+0,2776*x
diesel + 5% MERO, price 26 SKK/kg = 22,0217+0,264*x
38
price retail station, SKK/l
36
34
diesel price
diesel + 5 %MERO, price 26 SKK/kg
diesel + 5 % MERO, price 28 SKK/kg
32
30
28
26
24
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
crude oil price, USD/bbl
75
Dependence between final net diesel price and price diesel with 5% MERO at different supply price
delta diesel-MERO 22 SKK/kg = 0,12+0,0138*x
delta diesel-MERO 26 SKK/kg = -0,0543+0,0137*x
delta diesel-MERO 30 SKK/kg = -0,2373+0,0139*x
0,9
0,8
0,7
delta SKK/l
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
delta diesel-MERO 22 SKK/kg
0,1
0,0
-0,1
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
crude oil price , USD/bbl
After regression analysis, final diesel price dependence on the crude oil price and the price of
ester is as follows:
Diesel price (SKK/l, taxes included) = 22,21739 + 0,26660 * crude oil price (USD/bl) –
0,00878 * ester price (SKK/kg, before excise duty and VAT)
Similar formula is derived for gasoline price depending on the crude oil price and the price of
bioethanol:
Gasoline price (taxes included) = 24,21739+0,23692* crude oil price (USD/bl) + 0,00713 *
bioethanol price (SKK/kg, before excise duty and VAT)
Bio-fuel production support using domestic renewable resources by means of the tax
system in Slovakia
Bio-components, which can be added into the motor fuels, are subject to tax allowances. In
the current but also in the new law on indirect taxes on mineral oils fatty acids’ esters do not
have a special tax rate if they are used in concentration of more than 95% vol. Another
example of tax allowance would be the addition of esters into the gas oil in concentration of
5% vol. Denatured alcohol without water, which will be used for ETBE or would be added
into petrol in concentration of 7,2% vol. also is not subject to any tax rate according to the
new law on alcohol production and its circulation. Requirements for place and conditions of
mixing biogenic elements with fossil fuels are becoming tougher. It can be stated that tax
support of bio-components use is at the same level as in the most European Union countries.
Bio-components use and production program draft
In the current state in the area of bio-components production, it can be stated that
implementation of the Directive on bio-fuels in Slovakia has to be performed minimally in
76
two stages. Prognosis should be regularly updated because the area of bio-fuels is
significantly dynamic. Conclusion of the draft is to be found in table 5.
In the first phase, until 2005, it is possible to produce bio-fuels only by adding bio-diesel into
the fossil diesel. Production capacities built in the past are sufficient for producing 65 ktoe/r,
what means a 3,6% share on automotive fuel consumption (reference consumption in 2005).
Since 2008, a higher capacity is necessary, but there is an assumption that the increased need
until 2010 in the amount of 73 ktoe/r can be fulfilled by intensification of the current
production capacities. In order to achieve the ester production in the finishing year of 2010, it
is necessary annually to nurture 250 kt of rapeseed seeds. Taking into account the average
crop in the European Union in the amount of 2,75 t/ha, a 90 000 ha of plane would be needed.
If the current revenues would stay at the same level at 2 t/ha, cultivation plane of 125 000 ha
would be needed. Natural requirement is that such high swings in revenue values are not
acceptable. One of the possibilities of achieving the program goals is ensuring the sales of
ester produced from sunflower oil for energetic purposes, or accelerating the alcohol part of
the program and a faster start of the ETBE production (12 ktoe/r). Reserve exists also in the
preparation process for used oil collection and its recycling for energetic purposes. Data on
fatty acid ethyl-esters are mainly sporadic; therefore, this scenario is not accounted for here. It
is necessary to perform a serious research in order to confirm this possibility.
From the technical point of view, mixing of bio-diesel and diesel is possible only before
expedition to terminals because such a blend should not be transferred by product line, nor
should it be stored for longer time. Blending diesel and bio-diesel directly in terminals at
those companies that are subject to the new Act on indirect taxes of mineral oils in 2004, is an
inevitable requirement for starting implementing the first stage of the project. Amount of such
an investment exceeds SKK120 mil. With respect to the fact, that the average density of the
diesel and bio-diesel are different from each other, it would be appropriate, when mixing, if
the resulting blend would not have to comply with requirements of the norm STN EN 590.
One of the conditions would be fulfilling the qualitative norms for elements – diesel (STN EN
590) and bio-diesel (STN EN 14 214). In this way, the mixing expenses would radically
decrease.
In the first stage, it is necessary to prepare and build the investment capacities for the bioethanol production without water and to convert them on ETBE. ETBE is the natural and
required element of petrol and except from changes on the production element, there are no
other investments needed. The disadvantage is the limited capacity of isobutene. Ethanol
mixings are possible only on terminals, which will require investments into blend elements.
This phase is real to achieve since 2007-8. In case of a proper investment environment a quick
change is possible. Limiting factors are the plane largeness (the cultivation area size), amount
of hectare income and production stability. For safe production of fuels with a share of biocomponents taking into account the optimistic production scenario and a 5,75% share of biofuels, also esters of fat acids and ETBE/ethanol have to be produced and mixed. It is
important also to consider the limitations of including the maximum share of oxygenates into
the petrol.
Maximum amount of bio-ethanol and ETBE in 2010 can be 80 kt, the outstanding amount of
35 kt should be replaced by the production of more esters (26 kt/r) what requires a new
element establishment, as well as intensification of canola seed. It is possible to mix more
esters into diesel for selected vehicles (buses, agricultural mechanisms, forest equipment). In
order to produce 90 kt ethanol, it is necessary to nurture 325 0000 ton of wheat. In order to
achieve the average crop of 3,5 t/ha, a 108 000 ha big agricultural land is necessary.
Considering the increasing prices of natural gas, it is necessary to take into account the
support of esters’ usage produced from sunflower for energy production, mainly in
countryside and regions with high emissions. It is evident that planting of a so called set-aside
77
agricultural plants will not be enough if we consider that France uses 390 000 ha of such land
for technical oil plants production.
Table 5: Bio-fuels production achievement program until 2010
2005
2006
2007
Consumption petrol, ktoe/r
748
763
778
Diesel consumption, ktoe/r
1 053
1 106
1 161
Bio-components consumption,
ktoe/r
36
47
63
Bio-components share v %
2,00
2,50
3,20
I. stage
45
60
80
MERO1, kt/r
ETBE, kt/r
Ethanol, kt/r
II. stage
1
MERO , kt/r
ETBE, kt/r
Ethanol, kt/r
1
2008
795
1 220
2009
810
1 280
2010
826
1 345
81
4,00
103
4,90
126
5,75
90
45
-
90
45
20
90
45
70
MERO – methyl ester of vegetable oil
This value exceeds the maximal possible content of oxygen of 2,3 % m/m. The maximum possible quantity is
35 kt of ethanol. The excess should be replaced 26 kt MERO.
Presentation of production support strategy and alternative fuel usage
To comply with the guideline it is necessary to adopt a piece of legislation, as well as
economic regulations, which are not going to play the role of isolated needs of individual
departments. The strategy has to regard all available ecologic, economic and legal aspects and
should introduce a stable environment for the future development in 5 - 10 years horizon. If
also other available source of biomass is included in the strategy, it may help to reduce
unemployment and economic lag of some regions.
An analysis of the most important factors, which determine the success of projects of bioelements use in motor fuels, indicates the results as follows:
The agriculture took part in all countries, where production program of bio-elements has been
successfully implemented. Alternative fuels play, politically, an important role in the
development of agriculture and countryside.
Production costs of alternative fuels are significantly higher than regular fossil fuels. A
support to overcome this price gap is therefore essential. With no support, or support been
recalled, production has not even started or has been suspended.
Distributors and blenders of oil products were many times the ones, who carried out a
successful implementation of biofuels production.
The parties require hard and fast rule with benefits, to be valid for longer term. The rules
should include necessary legislation in the field of fuels and extensive financial support.
Special thanks: We would like to thank Mr. J. Forsthoffer and Mr. R. Granec for giving
interesting discussions and providing valuable information.
Acknowledgements
This work was supported by Science and Technology Assistance Agency under the contract
No. APVT-20-014702.
78
References:
analysis of Bio-diesel production in the EU: a short summary for decision-makers,
analysis of Bio-alcohol production in the EU: a short summary for decision-makers,
3. L. Sirotský, Obiloviny, VÚEP, Bratislava, Apríl 2003
4. H. Tibenská: Olejniny, VÚEP, Bratislava, 2003
Contact address:
Ing. Jozef Mikulec, CSc.
Slovnaft VÚRUP, joint-stock company, Vl+ie Hrdlo, 824 12 Bratislava
tel.:00421245248824, fax: 00421245246276, e-mail: [email protected], www.vurup.sk
Slovak University of Technology, Faculty of Chemical and Food Technology
tel.: 00421/2/59325 531, fax: 00421/2/52493 198, e-mail: [email protected]
79
P. Jevi+, Z. Šedivá
1
6. mezinárodní seminá TECHAGRO 2004
Brno, 31.3.2004
VÝROBA, MARKETING, KONTROLA STANDARDIZOVANÉ
KVALITY A KONKURENCESCHOPNOST METHYLESTERMASTNÝCH KYSELIN .EPKOVÉHO OLEJE
V 0ESKÉ REPUBLICE
Petr Jevi3, Zde4ka Šedivá
Výzkumný ústav zem;d;lské techniky
Sdružení pro výrobu bionafty
Drnovská 507, 161 01 Praha 6
tel.: +420-233022302, e-mail: [email protected]
2
Brno, 31.3.2004
ZAJIŠTLNÍ VÝROBY .EPKOVÝCH METHYLESTER- V 0ESKÉ REPUBLICE
OLEOPROGRAM, ešící komplexní využití epky olejné pro výrobu
bionafty, byl zahájen v roce 1992.
Realizace pilotní jednotky v RPN Chrudim 1990 – 92:
500 t epkových methylesterS za rok
Realizace experimentální jednotky v ZD Dolany 1991 – 92:
1 000 t epkových methylesterS za rok
Zahájení výstavby prSmyslové jednotky v Milo Olomouc (dnešní
SETUZA, a.s., Ústí nad Labem – závod Olomouc), 1993 – 30 000 t epkových
methylesterS za rok, zá í 1996 – zahájení zkušebního provozu.
Sou3asn; byla zahájena realizace dalších 16 výroben s kapacitou
1 000 – 13 000 t.rok-1.
Rekonstrukce výrobny v AGP Jihlava – Dobronín v letech 2001 –
2002 a zvýšení kapacity z 3 000 t.rok-1 na 55 000 t.rok-1 epkových
methylesterS, resp. methylesterS mastných kyselin.
3
Brno, 31.3.2004
ZAJIŠTLNÍ VÝROBY .EPKOVÝCH METHYLESTER- V 0ESKÉ REPUBLICE
V 0eské republice je v sou3asnosti 16 výroben epkových
methylesterS, které jsou schopny (3 sm;nný provoz, 330 dní v roce) vyrobit
cca 150 000 t epkových methylesterS. Z toho je 14 výrobnám 13
podnikatelských subjektS u Státního zem;d;lského interven3ního fondu
ud;lena licence na výrobu standardizovaných epkových methylesterS. 70 %
výrobní kapacity je soust ed;no ve t ech zpracovatelských závodech:
39 000 t SETUZA, a.s., závod Olomouc
13 000 t SETUZA, a.s., závod Mydlovary
55 000 t Agropodnik, a.s. Jihlava – Dobronín.
Ostatní jsou výrobny s kapacitou od 2 000 do 20 000 t.rok-1.
80
4
Brno, 31.3.2004
Výroba epkových methylesterS a surovinová základna
Produkce epky olejné v 0eské republice v období 1995 - 2003
1994/
1995
1995/
1996
1996/
1997
1997/
1998
1998/
1999
1999/
2000
2000/
2001
2001/
2002
2002/
2003
SklizPová
plocha (ha)
189 913
252 675
226 533
227 310
264 300
348 949
323 842
321 919
251 825
Produkce
2epky (t)
451 628
662 176
520 572
560 509
680 216
931 053
844 428
747 405
412 780
Ukazatel
© SPZO Praha
1 000 000
800 000
600 000
400 000
200 000
0
1994-1995 1995-1996 1996-1997 1997-1998 1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003
Skliz_ová plocha (ha)
5
Produkce epky (t)
Brno, 31.3.2004
Od 1.10.2001 je zavedena kvotace epky olejné pro výrobu epkových
methylesterS.
.epka olejná pro výrobu epkových methylesterS podle na ízení vlády
3. 86/2001 Sb. a jeho novelizací – administruje Státní zem;d;lský interven3ní
fond Praha
Hospodá2ský rok
Ukazatel
2001/2002
2002/2003
Kvóta pro výrobu 2epkových
methylesterX (t)
2003/2004
230 000
]epka olejná nakoupená z pXdy
urOené do klidu (t)
153 000
88 000
(116 737)
173 000
Ostatní epka olejná je nakupována z volného trhu.
6
Brno, 31.3.2004
P ehled výroby, vývozu, dovozu a spot eby epkových methylesterS
v 0eské republice v tis. t
Ukazatel
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Produkce v R
11,8
19,3
27,6
15,7
30,63
67,2
71,1
104,4
113,5
Vývoz z R
2,4
3,2
1,5
0,08
0,03
0,072
22,4
31,4
43,5
Dovoz do R
8,4
8,7
11,4
25,8
20,2
3,2
2,9
0,04
0,06
Celková
spot2eba v R
17,8
24,8
37,5
41,4
50,77
70,4
51,6
73,04
70,06
VÚZT - SVB Praha 2004
81
7
Brno, 31.3.2004
P ehled výroby, vývozu, dovozu a spot eby epkových methylesterS v
0eské republice v tis. t
120
100
80
60
40
20
0
1995
1996
1997
Produkce v R
1998
1999
Vývoz z R
2000
2001
Dovoz do R
2002
2003
Celková spot eba v R
VÚZT - SVB Praha 2004
8
Brno, 31.3.2004
Produkce methylesterS v zemích EU v roce 2002 v tis. t
Zem< EU
vyráb<jící
methylestery
Produkce
1)
ProdukOní
kapacita
Výrobní kvóta
Anglie
Švédsko
N<mecko
364
4
550
6)
6)
740
6)
6)
Rakousko
Itálie
Dánsko
Francie
27
210
10
6)
6)
120
5)
6)
300
3)
6)
317,5
4)
2)
1) zdroj: F.O.LICHTS
2) zdroj: UFOP, D. Bockey
3) zdroj: Novaol, C. Rocchietta
4) zdroj: CGB, S. Halgand
5) zdroj: BLT, H. Prankl
6) Aktuální informace nejsou k dispozici.
9
Brno, 31.3.2004
Marketing a logistika epkových methylestrS
Tržní výroba epkových methylesterS p edb;hla v 0R schválení
jakostní normy. Zavedení 3istého epkového methylesteru jako alternativního
paliva nebylo v 0R po3átkem devadesátých let dostate3n; úsp;šné.
Methylestery epkového oleje jsou surovinou pro výrobu
standardizované sm;sné motorové nafty s obsahem 31 % V/V epkových
methylesterS jako zavedení prodejní zna3ky – Gold diesel, Natur diesel, Seta
diesel, Myra diesel
tato sm;s minimalizuje rizika spojená se zvýšenou hustotou
(FAME: 860 – 900 kg.m-3 p i 15 oC, SMN 30: 820 – 860 kg.m-3, motorová
nafta: 820 – 845 kg.m-3): teploty výfukových plynS, z ed;ní motorového
oleje,
minimalizace rizika s ohledem na viskozitu (motorová nafta 40 oC:
2 – 4,5 mm2.s-1; FAME: 3,5 – 5 mm2.s-1; SMN 30: 2 – 4,5 mm2.s-1)
ohledn; tlaku na mechanický pohon 3erpadla, jemné rozprášení paliva,
udržuje sm;s v rámci 0SN EN 590 s ohledem na obsah vody (FAME
– max. 500 mg.kg-1, motorová nafta - max. 200 mg.kg-1, SMN 30 – max.
300 mg.kg-1: separace vody a s tím spojená možnost poškození palivové
3ásti.
82
10
Brno, 31.3.2004
MARKETING FAME V ZEMÍCH EU
Dosavadní úsp;ch v prodeji 3istého FAME v N;mecku a Rakousku.
Prodej v 1700 ve ejných 3erpacích stanicích v roce 2003 od 23 výrobcS
s celkovou produk3ní kapacitou 1054 tis. tun - rozsah od 2000 do 120 tis. tun
FAME za rok.
Použití 3istého FAME mSže narazit na fyzikáln;-chemické hranice
z hlediska emisí podle EURO IV (od r. 2005) a EURO V (od r. 2008).
Použitím 3istého FAME se 3asto NOx o n;kolik procent zvyšuje. Redukcí
NOx mSže zase dojít ke zvýšení emisí hmotností 3ástic.
Koncem roku 2003 byl v N;mecku p ijat zákon o míchání biopaliv
do motorových paliv. Biopalivová 3ást nebude v palivu zdan;na. Dále tak
bude existovat trh pro 3isté FAME, u kterého je do konce r. 2009 nulová
spot ební da4. Dopravci mají možnost míchat motorovou naftu a FAME ve
svých vlastních skladech, neprodají-li sm;s t etím osobám.
11
Brno, 31.3.2004
MARKETING FAME V ZEMÍCH EU
N;mecké firmy BP a Shell za3ínají od konce února prodávat sm;s
FAME v motorové naft; do 5 % podle DIN EN 590. Míchání na prodej musí
probíhat v da4ovém skladu. Také všichni producenti motorových biopaliv mají
za povinnost nahlásit svoji 3innost u p íslušného hlavního celního ú adu a
získat povolení.
Ve Francii je FAME používán ve sm;si do 5 % v motorové naft;,
ale existuje i tržní segment sm;si s 30 % v motorové naft;. Obdobn; také
v Itálii je da4ová výjimka podle deroga3ního schématu, schváleného G. pro
konkurenci EK v Bruselu pro sm;s 5 % a 25 % FAME v motorové naft;.
12
Brno, 31.3.2004
DANL A CENY
Spot ební dan; na motorovou naftu, biopaliva a sm;sná paliva jako
její alternativy v 0R, N;mecku, Itálii, Anglii a minimální zdan;ní na úrovni EU
v roce 2003 a 2004 v EUR.l-1 (1 EUR = 32,- K3)
R
Motorová nafta
FAME 1)
(ME]O)
Sm<sná paliva
na bázi FAME
(ME]O)
SRN
Itálie
Anglie
do 31.12.
2003
od 1.1.
2004
2003
2003
2003
2003
od 1.1.
2004
od 1.1.
2010
0,2547
(8,15
KO.l-1)
0,3109
(9,95
KO.l-1)
0,4704
0,3816
0,8304
(normální)
0,7343 3)
min.
0,245
min.
0,302
min.
0,330
0
0,4138
-
5)
5)
-
- 2)
5)
4)
jako palivo není oddan<no
0
ve sm<si 31 % V/V
ME]O
0,1757
(5,624
KO.l-1)
0,2146
(6,866
KO.l-1)
ve sm<si
5%
FAME
0,3626
ve sm<si
25 %
FAME
0,2863
EU
1) FAME – methylestery mastných kyselin
ME=O – methylestery mastných kyselin >epkového oleje
2) Odvedená @ást danA by nemAla být nižší, než je minimální sazba spot>ební danA.
3) 0,7343 EUR.l-1 (se sníženým obsahem síry)
4) SmArnice rady 2003/96/EC z 27.10.2003 pozmAIující rámec spole@enství pro zdanAní energetických produktJ a elektrické energie
5) Pro zemAdAlské, zahradnické, rybolovné práce, lesnictví a stacionární motory 21 EUR.(l000 l)-1
83
13
Brno, 31.3.2004
DANL A CENY
Orienta3ní cenové kalkulace motorové nafty v EUR.l-1(K3.l-1) v SRN a
0R – rok 2002, 2003 a odhad pro hospodá ský rok 2004/2005 (bez DPH a
marže distributora)
eská republika
N<mecko
2003
Cena z rafinerie
(od importéra)
prXm<r
2002 1)
prXm<r 2003
2)
odhad
2004/2005
2)
0,1943 – 0,2454
0,2222
(6,89 KO.l-1)
0,2140
(6,85 KO.l-1)
0,2516
(7,35 KO.l-1)
Spot2ební daP
0,4704
0,2629
(8,15 KO.l-1)
0,2547
(8,15 KO.l-1)
0,3109
(9,95 KO.l-1)
Velkoobchodní cena
pro distributora
0,6233
0,4851
(15,04 KO.l-1)
0,4687
(15,00 KO.l-1)
0,5625
(18,00 KO.l-1)
0,509 – 0,637
0,312
(9,68 KO.l-1)
0,306
(9,80 KO.l-1)
bez kompenzace
0,625 – 0,688
(20 – 22 KO.l-1)
Cena ME]O (FAME)
1) 1 EUR = 31,- K@
2) 1 EUR = 32,- K@
14
Brno, 31.3.2004
CENY
PrSm;rné ceny extrahovaných epkových šrotS Oil World fob ex–mill
Hamburg v K3.t-1 v roce 2002, 2003 a odhad ceny pro hospodá ský rok
2004/2005 – prSm;rný kurz K3/USD (bez DPH)
2002
15
Ceny extrahovaných
2epkových šrotX
(KO.t-1)
4094
Kurz
32,68
(KO/USD)
2003
min. 3608
max. 4948
min. 29,95
odhad
2004/2005
min. 3850
4358
28,21
max. 5202
min. 26,320
4300 - 4500
28 - 29
Brno, 31.3.2004
CENY
Ceny epky olejné od zem;d;lcS, pokrutin (šrotS) a zpracovatelské náklady
2004 – 2005 (1 EUR = 32,- K3)
0eská republika
K3.t-1
N;mecko
(IFO Mnichov – 2002/2003)
.epka olejná:
7500 – 8500
234 – 266 EUR.t-1
181,51 (186,62) – 232,64 (237,75) EUR.t-1
Doprava:
100 – 300 K3.t-1
3 – 10 EUR.t-1
20,45 EUR.t-1
Zpracování v olejárn;: 1000 K3.t-1
31,25 EUR.t-1
35,53 EUR.t-1
Pokrutiny (šroty): 4300 – 4500 K3.t-1
134 – 141 EUR.t-1
104,8 – 123,99 EUR.t-1
Reesterifikace:
3000 K3.t-1 FAME
93,75 EUR.t-1
.epkové methylestery:
20 – 22 K3.l-1
0,625 – 0,688 EUR.l-1
68 – 102 EUR.t-1
0,509 – 0,637 EUR.t-1
84
16
Brno, 31.3.2004
VÝROBNÍ NÁKLADY A CENY
Rozdíly ve výrobních nákladech motorové nafty a epkových
methylesterS a pot eba da4ové a nákladové kompenzace v N;mecku, Anglii a
0R (1 EUR = 32,- K3)
N<mecko
Výrobní náklady
na bionaftu
0,509 EUR.l-1 1)
max. 0,637 EUR.l-1
Vyrovnávací faktor 2)
Rozdíl ve výrobních nákladech
1)
0,5671 EUR.l-1
R
20 – 22 KO.l-1
0,625 – 0,688 EUR.l-1
-
6%
-
0,509 – 0,637 EUR.l-1
0,6011 EUR.l-1
20 – 22 KO.l-1
0,625 – 0,688 EUR.l-1
0,1943 – 0,2454 EUR.l-1
0,2852 EUR.l-1
8,05 KO.l-1
0,2516 EUR.l-1
0,3147 – 0,3916 EUR.l-1
0,3159 EUR.l-1
11,95 – 13,95 KO.l-1
0,373 – 0,436 EUR.l-1
0,4704 EUR.l-1
0,3205 EUR.l-1
9,95 KO.l-1
0,3109 EUR.l-1
P2epoOtené výrobní náklady
na bionaftu
Cena motorové nafty
z rafinerie bez spot2ební dan<
Anglie
Oddan<né FAME
1)
Podle Generálního direktoriátu pro energii a transport EK (2002) p>i cenA ropy cca 25 USD/barel jsou
výrobní náklady na bionaftu 0,5 EUR.l-1 a motorovou naftu 0,2 – 0,25 EUR.l-1.
Podle ministerstva pro ochranu spot>ebitelJ, výživy a zemAdAlství (2003) jsou výrobní náklady na bionaftu (ME=O)
cca 0,5 – 0,55 EUR.l-1.
2)
Vyrovnávací faktor zohledIuje p>edevším nižší energetickou hodnotu bionafty (ME=O, FAME) oproti
motorové naftA. Konverzní faktor, p>evzatý od EUROSTAT je pro biopaliva stanovený takto: bionafta 0,812 ktoe/t,
bioethanol 0,6 ktoe/t (extrapolací). Proto rozdíl v energetických hodnotách mezi palivem fosilního pJvodu a bionaftou
by mohl být nastaven vyšší až o 20 %.
17
Brno, 31.3.2004
NORMOVÁNÍ
Biopaliva, jakož i konven3ní motorová paliva, musí dosahovat
vysoké minimální úrovn;, aby byla p ijatelná pro výrobce automobilS a
spalovacích motorS.
Biopaliva musí spl4ovat požadavky na vysokou kvalitu a musí být
p ipravena se vyvíjet podle pot eb automobilové a motorové techniky.
0ESKÉ TECHNICKÉ NORMY
0SN 65 6507 pro methylestery epkového oleje, 1994 a novelizace
1998 (ON C1190 – Rakousko 1991)
0SN 65 6508 pro vzn;tové motory s obsahem methylesterS epkového
oleje nad 30 % (1998) pro sm;snou motorovou naftu
obsahující epkové methylestery (2003) 31 % m/m
a 3 – 5 % m/m
0SN EN 14214 pro methylestery mastných kyselin od 1.1.2004
v anglické verzi. Je p ipraven v 0NI 3eský p eklad.
0SN EN 590 pro motorovou naftu (3erven 2004). Umož4uje plošné
míchání FAME do 5 % m/m. Sou3asn; s vydáním této normy
se ruší sm;sná motorová nafta s obsahem FAME do 5 % m/m
v 0SN 65 6508.
18
Brno, 31.3.2004
SVLTOVÁ CHARTA PALIV
(návrh p edložen v 3ervnu 2002, p ijata byla v prosinci 2002)
Vydaná asociacemi výrobcS automobilS ve sv;t;:
jako doporu3ení pro kvalitní paliva;
bere do úvahy požadavky zákazníka a technologie pro emise
dopravních prost edkS;
vyjad uje se také k FAME, E-dieselu a okysli3ovadlSm
v benzínech;
v sou3asnosti se nejvíce p ibližují motorové naft; methylestery
epkového oleje (cetanové 3íslo 51, hustota 0,880 kg.m-3, viskozita 40 oC –
3,5 mm2.s-1);
u FAME v;novat zvýšenou pé3i pro nízké teploty okolí, kdy aditiva
musí zmír4ovat tyto problémy, prevenci pro vysoký obsah vody z dSvodu vyšší
hydroskopi3nosti. Tendence k v;tší tvorb; usazeniny než u ropného paliva,
proto se dSrazn; doporu3uje použití detergentních aditiv.
85
19
Brno, 31.3.2004
SVLTOVÁ CHARTA PALIV
20
Brno, 31.3.2004
LEGISLATIVNÍ DOKUMENTY
EU:
Sm;rnice 2003/30 EC Evropského parlamentu a rady
z 8.5.2003 o zajišt;ní používání biopaliv nebo dalších obnovitelných paliv pro
dopravu
jde o indikativní množstevní cíle, které vytvo í obchodní tlak
k urychlení tržního zavedení motorových biopaliv,
deklaruje intenzivní monitoring pro další optimalizaci kvality a
ekonomické bilance
Sm;rnice 2003/96/EC rady, pozm;4ující rámec spole3enství pro
zdan;ní energetických produktS a elektrické energie
21
Brno, 31.3.2004
LEGISLATIVNÍ DOKUMENTY
0R:
Zákon 3. 353/2003 Sb., o spot ebních daních
výroba vybraných výrobkS (paliv a sm;sných paliv) mSže probíhat
pouze v da4ovém skladu v režimu podmíne3ného osvobození od dan;
provozovatel da4ového skladu je pod dohledem p íslušného
celního ú adu
Zákon 3. 86/2002 Sb., o ochran; ovzduší a o zm;n; n;kterých dalších
zákonS, ve zn;ní zákona 3. 521/2002 Sb. o podílu biopaliv nebo jiných paliv
z obnovitelných zdrojS v sortimentu motorových paliv
Vyhláška 3. 227/2001 z 22.6.2001 a její novelizace (návrh
13.2.2004), kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel
na pozemních komunikacích a zpSsob sledování a monitorování jejich jakosti
86
22
Brno, 31.3.2004
ZÁVLRY
Výroba standardizovaných epkových methylesterS (FARME) a
jejich využití ve standardizované sm;sné motorové naft; s podílem 31 % V/V
FARME je v 0R zavedena, obdobn; jako výroba methylesterS rostlinných olejS
v n;kterých zemích EU od r. 1992.
V roce 2002 p i hrubých dodávkách motorové nafty v 0R
2,83 mil. t, tak již podíl FARME na spot eb; motorové nafty 3inil 2,5 %.
Je reálné, aby v roce 2003 (4) podíl standardizovaného FARME dosáhl 3 %
celkové spot eby motorové nafty. To s ohledem na spot ebu motorové nafty
v roce 2002 znamená množství cca 85 tis. t FARME s kvalitou podle 0SN EN
14214.
Ze st edn;dobého hlediska je také reálné, aby se výroba
zvyšovala na 120 tis. t a dále až na 170 tis. t FAME. V p ípad; použití
epkového oleje jako suroviny to p edstavuje cca 450 tis. t epky olejné.
Produkce epky v 0R bez agronomických problémS se mSže pohybovat kolem
1 mil. t.
23
Brno, 31.3.2004
ZÁVLRY
Dlouhodob; se vedou diskuze o marketingu standardizovaných FAME
nebo ve standardizované sm;si s motorovou naftou:
Uplatn;ní 5 % V/V FAME v motorové naft; odpovídá
evropské norm; EN 590.
Uplatn;ní sm;sí do 30 % m/m FAME udržuje kvalitu
v rámci evropské specifikace pro motorovou naftu. V 0R je tato sm;s
normována v 0SN 65 6508.
Výrazný je úsp;ch v marketingu 3istého FAME v N;mecku
a Rakousku.
Limitujícími faktory dalšího zvyšování použití 3istého
FAME mohou být právní požadavky na emise výfukových plynS EURO
IV a EURO V.
Spolupráce mezi výrobci motorS a výrobci FAME je proto
základním p edpokladem pro trvale úsp;šné uplatn;ní FAME na trhu
s motorovými palivy.
24
Brno, 31.3.2004
ZÁVLRY
Normy na FAME EN 14214, motorovou naftu EN 590, sm;sné
palivo 0SN 65 6508 a dSsledn;jší monitorování kvality by m;ly zajistit
požadovanou kvalitu, ochranu zákazníka a výrobcS proti nestandardním
výrobkSm, hledajícím si cestu na trh s motorovými palivy.
V 0R je uzákon;n vyhláškou Ministerstva prSmyslu a obchodu
zpSsob sledování a monitorování jakosti pohonných hmot a tedy i FAME a
sm;sných paliv s podílem FARME 31 % V/V.
FARME budou v 0R bez nákladové kompenzace obtížn;
konkurovat FAME vyráb;ným v EU p i cen; 0,509 (st ed) – 0,637 (max.)
EUR.l-1.
Výrobci FARME v 0R nakupují epku olejnou za tržní cenu
od p;stitelS.
V souladu s principy SAPS není zatím možné uplat4ovat
uvád;ní pSdy do klidu s vazbou na nepotraviná ské využití epky
olejné.
Tato podpora (pSda do klidu) umož4uje p;stitelSm
v zemích EU prodat epku olejnou pro nepotraviná ské využití levn;ji.
87
25
Brno, 31.3.2004
ZÁVLRY
P ijetím dvou sm;rnic EU:
2003/30 EC o zajišt;ní, používání biopaliv nebo dalších
obnovitelných paliv pro dopravu dne 8. kv;tna 2003,
2003/96 EC pozm;4ující rámec spole3enství pro zdan;ní
energetických produktS a elektrické energie 27. íjna 2003 jsou vytvo eny
základní legislativní pravidla EU podporující biopaliva a bionaftu.
Ve sm;rnici up ednost4ované indika3ní kvantitativní cíle by
m;ly vytvo it nezbytný obchodní tlak k urychlení tržního zavedení motorových
paliv na trh EU.
Sm;rnice jsou závazné pro každý stát, pokud jde o výsledek. Volba
forem a prost edkS se ponechává vnitrostátním orgánSm.
26
Brno, 31.3.2004
Použitá literatura
Bockey, D.: Perspective and challenges for the market
introduction of Biodiesel. In. 4th European Motor BioFuels Forum 24 – 26
November 2003, Berlin, s. 8
Schöpe, M., Britschkat, G.: Macroeconomic evaluation of rape
cultivation for biodiesel production in Germany. Preliminary report from ifo
Schnelldienst No. 6, Institut für Wirtschaftsforschung, 2002, Munich, s. 9
EU – State aid No N 804/2001 – United Kingdom, Reduced rate of
excise duty on biodiesel, Brussels, 17.07.2002, C(2002)933fin
Vermerk: Änderung des Mineralölsteuergesetzes und der
Mineralölsteuerdurschführungsverordnung zur Einführung der
Steuerbegünstigung von Biokraft- und Bioheizstoffen. Berlin, den 03.12.2003,
Deutschen Bauernverband.
Jevi3, P. – Šedivá, Z.: FARME in the Czech Republic.
Nachwachsende Rohstoffe, Nr. 30 – Dezember 2003, BLT Wieselburg mit dem
Sonderteil IEA Bioenergy, s. 6
27
Brno, 31.3.2004
DLKUJEME ZA POZORNOST
Kontakt
Výzkumný ústav zem;d;lské techniky
Drnovská 507, 161 01 Praha 6
88
1
6. international workshop TECHAGRO 2004
Brno, 31.3.2004
PRODUCTION, MARKETING, CONTROL
OF STANDARDIZED QUALITY AND COMPETITIVE
POWER OF FATTY ACIDS METHYL ESTERS
OF RAPESEED IN THE CZECH REPUBLIC
Research Institute of Agricultural Engineering
Association for Biodiesel Production
Drnovská 507, 161 01 Prague 6
tel.: +420-233022302,
e-mail: [email protected]
2
Brno, 31.3.2004
ASSURANCE OF RAPESEED METHYL ESTERS IN THE CZECH REPUBLIC
OLEOPROGRAM solving complex utilization of rapeseed for
Biodiesel production, has begun in 1992.
Realization of pilot unit in RPN Chrudim 1990 – 92:
500 tons rapeseed methyl esters per 1 year
Realization of experimental unit in cooperative farm Dolany
1991 – 1992:
1 000 tons of rapeseed methyl esters per 1 year
Beginning of industrial unit construction in Milo Olomouc
(currently SETUZA, joint-stock company, Ústí nad Labem – subsidiary
Olomouc), 1993 – 30 000 tons of rapeseed methyl esters per 1 year,
September 1996 – start of experimental operations.
Simultaneously has begun realization of 16 producing plants of
capacity 1 000 – 13 000 tons.year-1.
Reconstruction of production plant in AGP Jihlava – Dobronín in
years 2001 – 2002 and capacity increasing from 3 000 tons.year-1 to 55 000
tons.year-1 of rapeseed methyl esters, FAME respectively.
3
Brno, 31.3.2004
ASSURANCE OF RAPESEED METHYL ESTERS IN THE CZECH REPUBLIC
In the Czech Republic is now in operation 16 production plants of
rapeseed methyl esters able to produce (3 shifted operations, 330 days in
year) about 150 000 tons of rapeseed methyl esters. Of which to the 14 plants
of the 13 business subjects of the State agricultural intervention fund have a
licence for production of standardized rapeseed methyl esters. 70 % of
production capacity is centralized in three processing plants:
39 000 tons SETUZA, joint-stock company, subsidiary Olomouc
13 000 tons SETUZA, joint-stock company, subsidiary Mydlovary
55 000 tons Agropodnik, joint-stock company Jihlava – Dobronín
Other are plants with capacity from 2000 to 20 000 tons.year-1.
89
4
Brno, 31.3.2004
PRODUCTION OF RAPESEED METHYL ESTERS AND FEEDSTOCK BASIS
Production of rapeseed in the Czech Republic in period 1995 - 2003
Index
Harvest
acreage (ha)
Rapeseed
production (t)
1994/
1995
1995/
1996
1996/
1997
1997/
1998
1998/
1999
1999/
2000
2000/
2001
2001/
2002
2002/
2003
189 913
252 675
226 533
227 310
264 300
348 949
323 842
321 919
251 825
451 628
662 176
520 572
560 509
680 216
931 053
844 428
747 405
412 780
© SPZO Prague
1 000 000
800 000
600 000
400 000
200 000
0
1994-1995 1995-1996 1996-1997 1997-1998 1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003
Harvest acreage (ha)
Rapeseed
production (t)
5
Brno, 31.3.2004
Since 1.10.2001 is valid the rapeseed quotation for rapeseed methyl
esters production.
The rapeseed for production of rapeseed methyl esters according to
the Governmental Decree No. 86/2001 and its amendments – administrated
by the State agricultural intervention fund Prague.
Economical year
Index
2001/2002
2002/2003
Quota for rapeseed methyl esters
(t)
2003/2004
230 000
Rapeseed purchased from setaside land (t)
153 000
88 000
(116 737)
173 000
Other rapeseed is purchased from the free market.
6
Brno, 31.3.2004
Overview of production, export, import and consumption of methyl
esters in the Czech Republic in 103 tons
Index
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Production in
CR
11,8
19,3
27,6
15,7
30,63
67,2
71,1
104,4
113,5
Export from CR
2,4
3,2
1,5
0,08
0,03
0,072
22,4
31,4
43,5
Import to CR
8,4
8,7
11,4
25,8
20,2
3,2
2,9
0,04
0,06
Total consumption in CR
17,8
24,8
37,5
41,4
50,77
70,4
51,6
73,04
70,06
VÚZT - SVB Prague 2004
90
7
Brno, 31.3.2004
Overview of production, export, import and consumption of methyl
esters in the Czech Republic in 103 tons
120
100
80
60
40
20
0
1995
1996
1997
Production in CR
1998
1999
Export from CR
2000
2001
Import to CR
2002
2003
Total consumption in CR
VÚZT - SVB Prague 2004
8
Brno, 31.3.2004
Production of methyl esters in EU countries in 2002 in 103 tons
EU countries
methyl esters
Production 1)
Austria
Italy
Denmark
France
UK
Sweden
Germany
27
210
10
364
4
550
6)
6)
6)
6)
740
6)
6)
Production
capacity
120
Production
quota
6)
5)
300
3)
6)
317,5
4)
2)
1) Source: F.O.LICHTS
2) Source: UFOP, D. Bockey
3) Source: Novaol, C. Rocchietta
4) Source: CGB, S. Halgand
5) Source: BLT, H. Prankl
6) Topical information not available.
9
Brno, 31.3.2004
MARKETING AND LOGISTICS OF RAPESEED METHYL ESTERS
Market production of rapeseed methyl esters outrun in CR
approval of the quality standard. Introduction of pure rapeseed methyl esters
as on alternative fuel has not beet fully successful in CR at the beginning of
90`s.
Rapeseed methyl esters are a feedstock for production of
standardized blended engine Diesel fuel with content of 31 % V/V of rapeseed
methyl esters as introduction of trade mark – Gold Diesel, Natur Diesel, Seta
Diesel, Myra Diesel:
this blend minimized risk connected with increased density
(FAME: 860 – 900 kg.m-3 at 15 oC, SMN 30: 820 – 860 kg.m-3, engine Diesel
fuel: 820 – 845 kg.m-3): temperature of exhausting gases, engine oil dilution,
minimization of risk with respect to viscosity (engine Diesel fuel
40 oC: 2 – 4,5 mm2.s-1; FAME: 3,5 – 5 mm2.s-1; SMN 30: 2 – 4,5 mm2.s-1) as
pressure to the mechanical pump drive concerns, fine fuel spreading,
maintains the blend in framework of standard 0SN EN 590 with
respect to water content (FAME – max. 500 mg.kg-1, engine Diesel fuel - max.
200 mg.kg-1, SMN 30 – max. 300 mg.kg-1: water separation and connected
possibility of fuel part damage.
91
10
Brno, 31.3.2004
MARKETING FAME IN EU COUNTRIES
Fill this time success in sale of pure FAME in Germany and Austria.
Sale in 1700 public filling stations in 2003 from 23 producers with total
capacity 1054000 tons – range from 2000 to 120000 tons FAME per 1 year.
Utilization of pure FAME could reach the physical-chemical limit
from aspect of emissions according to EURO IV (since 2005) and EURO V
(since 2008). Using the pure FAME the NOx is often increased by some
percents. By NOx reduction could cause increasing of emissions by means of
particles weight.
At the end of 2003 was in Germany accept act on biofuels
blending into motor fuels. The biofuel part will be not liable to taxation in the
fuel. This will ensure a market with pure FAME with zero excise tax until 2009.
The forwarders have opportunity to blend motor Diesel and FAME in their own
storage facilities in case the blend is not sold to the third person.
11
Brno, 31.3.2004
MARKETING FAME IN EU COUNTRIES
In Germany the companies BP and Shell begin since February to
sale blend FAME in motor Diesel to 5 % according to DIN EN 590. Blending for
sale has to be realized in the bonded warehouse. Also all producers of motor
biofuels have to announce their activity to appropriate main customs office
and to obtain approval.
In France is FAME used in blend to 5 % in motor Diesel but there
exists also market segment of blend with 30 % in motor Diesel. Similarly also
in Italy exist the tax exemption according to derogation scheme approved for
competitiveness in Brussels for blend 5 % and 25 % of FAME in motor Diesel.
12
Brno, 31.3.2004
TAX AND PRICES
The excise tax for motor Diesel, biofuels and blended fuels as
alternatives in CR, Germany, Italy, England and minimal taxation on level of
EU in 2003 and 2004 in EUR.l-1 (1 EUR = 32,- CZK)
CR
Motor Diesel
FAME 1)
(ME]O)
Blended fuels on
basis of FAME
(ME]O)
Germany
Italy
England
to 31.12.
2003
since 1.1.
2004
2003
2003
2003
2003
since 1.1.
2004
since 1.1.
2010
0,2547
(8,15
CZK.l-1)
0,3109
(9,95
CZK.l-1)
0,4704
0,3816
0,8304
(normal)
0,7343 3)
min.
0,245
min.
0,302
min.
0,330
0
0
0,4138
-
5)
5)
-
- 2)
5)
4)
not liable to taxation as a
fuel
in blend 31 % V/V
ME]O
0,1757
(5,624
CZK.l-1)
0,2146
(6,866
CZK.l-1)
in blend
5%
FAME
0,3626
in blend
25 %
FAME
0,2863
EU
1) FAME – fatty acids methyl esters
ME=O – fatty acids methyl esters of rapeseed
The tax payment part should not be lower than min. rate of excise tax.
0,7343 EUR.l-1 (reduced sulphur content)
Council Directive 2003/96/EC from 27.10.2003 amending framework of EU for energy products and electricity taxation.
For agricultural, horticultural, fisheries, forestry and stationer engines 21 EUR.(l000 l)-1.
2)
3)
4)
5)
92
13
Brno, 31.3.2004
TAX AND PRICES
Orientation price calculations of motor Diesel in EUR.l-1(CZK.l-1) in
Germany and CR – year 2002, 2003 and estimation for economical year
2004/2005 (without VAT and distributor profit)
Czech Republic
Germany
2003
Price from refinery
(from importer)
average
2002 1)
average2003
estimation
2004/2005 2)
2)
0,1943 – 0,2454
0,2222
(6,89 CZK.l-1)
0,2140
(6,85 CZK.l-1)
0,2516
(7,35 CZK.l-1)
Excise tax
0,4704
0,2629
(8,15 CZK.l-1)
0,2547
(8,15 CZK.l-1)
0,3109
(9,95 CZK.l-1)
Wholesale price
for distributor
0,6233
0,4851
(15,04 CZK.l-1)
0,4687
(15,00 CZK.l-1)
0,5625
(18,00 CZK.l-1)
0,509 – 0,637
0,312
(9,68 CZK.l-1)
0,306
(9,80 CZK.l-1)
without compensation
0,625 – 0,688
(20 – 22 CZK.l-1)
ME]O (FAME) price
1) 1 EUR = 31 CZK
2) 1 EUR = 32 CZK
14
Brno, 31.3.2004
Prices
Average prices of extracted rapeseed meals Oil World fob ex–mill
Hamburg in CZK.t-1 in 2002, 2003 and price estimation for economic year
2004/2005 – average currency rate CZK/USD (without VAT)
2002
15
Extracted rapeseed meals
price
(CZK.t-1)
4094
Rate
32,68
(CZK/USD)
2003
min. 3608
max. 4948
min. 29,95
estimation
2004/2005
min. 3850
4358
28,21
max. 5202
min. 26,320
4300 - 4500
28 - 29
Brno, 31.3.2004
Prices
The rapeseed prices from farmers, meals and processing costs 2004 – 2005 (1
EUR = 32 CZK)
Czech Republic
CZK.t-1
Germany
(IFO Munich – 2002/2003)
Rapeseed:
7500 – 8500
234 – 266 EUR.t-1
181,51 (186,62) – 232,64 (237,75) EUR.t-1
Transport:
100 – 300 CZK.t-1
3 – 10 EUR.t-1
20,45 EUR.t-1
Processing in oil mill: 1000 CZK.t-1
31,25 EUR.t-1
35,53 EUR.t-1
Oil cakes (meals):4300 – 4500 CZK.t-1
134 – 141 EUR.t-1
104,8 – 123,99 EUR.t-1
Reesterification: 3000 K3.t-1 FAME
93,75 EUR.t-1
68 – 102 EUR.t-1
Rapeseed methyl esters: 20 – 22 CZK.t.l-1
0,625 – 0,688 EUR.l-1
0,509 – 0,637 EUR.t-1
93
16
Brno, 31.3.2004
PRODUCTION COSTS AND PRICES
The differences in production costs of motor Diesel and rapeseed
methyl esters and necessity of tax and cost compensation in Germany,
England and Czech Republic (1 EUR = 32 CZK)
Germany
0,509 EUR.l-1 1)
max. 0,637 EUR.l-1
Production costs for Biodiesel
Levelling factor 2)
England
CR
1)
20 – 22 CZK.l-1
0,625 – 0,688 EUR.l-1
0,5671 EUR.l-1
-
6%
-
0,509 – 0,637 EUR.l-1
0,6011 EUR.l-1
20 – 22 CZK.l-1
0,625 – 0,688 EUR.l-1
Price of motor Diesel from
refinery without excise tax
0,1943 – 0,2454 EUR.l-1
0,2852 EUR.l-1
8,05 CZK.l-1
0,2516 EUR.l-1
Difference in production costs
0,3147 – 0,3916 EUR.l-1
0,3159 EUR.l-1
11,95 – 13,95 CZK.l-1
0,373 – 0,436 EUR.l-1
0,4704 EUR.l-1
0,3205 EUR.l-1
9,95 CZK.l-1
0,3109 EUR.l-1
Converted production costs to
Biodiesel
Tax-free FAME
1)
According to General directory for energy and transport EK (2002) at raw oil price about 25 USD/barrel
the production costs for Biodiesel are 0,5 EUR.l-1 and motor Diesel 0,2 – 0,25 EUR.l-1.
According to the Ministry for consumers protection, nutrition and agriculture (2003) the production costs for Biodiesel
(ME=O) are about 0,5 – 0,55 EUR.l-1.
2)
The levelling factor considers mainly lower energy value of Biodiesel (ME=O, FAME) compared with
motor Diesel. The conversion factor accepted from EUROSTAT is determined for biofuels as follows: Biodiesel 0,812
ktoe/t, Bioethanol 0,6 ktoe/t (by extrapolation). Thus difference in energy values between fossil fuel and Biodiesel
could be adjusted higher up to by 20 %.
17
Brno, 31.3.2004
STANDARDIZATION
Biofuels as well as conventional motor fuels have to reach a high
minimum level to be acceptable for car manufacturers and combustion motors.
Biofuels have to meet requirements for high quality and to be
prepared for developing according to automotive and motor technique needs.
CZECH TECHNICAL STANDARDS
CSN 65 6507
for rapeseed methyl esters, 1994 and innovation 1998
(ON C1190 – Austria 1991)
CSN 65 6508
for Diesel motors with rapeseed methyl esters content
above 30 % (1998)
for blended motor Diesel fuel with content of rapeseed
methyl esters (2003) 31 % m/m and 3 – 5 % m/m
CSN EN 14214
Czech
CSN EN 590
18
for FAME since 1.1.2004 in English version.
translation CNI is prepared.
for motor Diesel fuel (June 2004). Enables blending of
FAME to 5 % m/m. With edition of this standard the blended
Diesel fuel with content of FAME to 5 % m/m in CSN 65 6508
Brno, 31.3.2004
WORLD-WIDE FUEL CHARTER
(Proposal submitted in June 2002, accepted in December 2002)
Edited by car producers associations in the world:
as recommendation for high-quality fuels;
takes into consideration the consumers requirements and
technologies for vehicles emissions;
expresses also to FAME, E-Diesel and oxidation agents in
petroleum;
at present the rapeseed methyl esters are most similar to the
motor Diesel fuel (cetane number 51, density 0,880 kg.m-3, viscosity 40 oC –
3,5 mm2.s-1);
for FAME to consider increased care for low temperatures of
surroundings when additives have to reduced these problems, prevention for
high content of water due to higher hydroscopy. Tendency to higher formation
of sediments compared with oil fuel thus is strongly recommended utilization
of detergent additives.
94
19
Brno, 31.3.2004
WORLD-WIDE FUEL CHARTER
20
Brno, 31.3.2004
LEGISLATION DOCUMENTS
EU:
Directive 2003/30 EC of the European Parliament and
Council from 8.5.2003 on promotion of biofuels utilization or other renewable
fuels for transport
it represents indicative quantity scopes creating pressure to
acceleration of market introduction of motor biofuels,
it declares intensive monitoring for further quality and
economic balance optimization.
Directive 2003/96/EC of the Council amending the framework of EU
for taxation of energy products and electricity.
21
Brno, 31.3.2004
LEGISLATION DOCUMENTS
CR:
Law No. 353/2003 on excise tax
•
production of selected products (fuels and blended fuels)
can be realized only in bonded warehouse under regime of
conditioned tax liberalization
•
the bonded warehouse operator is under supervision of
appropriate customary office
Law No. 86/2002 on air protection and change of some other Laws in
wording of Law No. 521/2002 on share of biofuels or other fuels from
renewable sources in assortment of motor fuels.
Directive No. 227/2001 from 22.6.2001 and its innovation (draft on
13.2.2004) laying down requirements for fuels for vehicles motion on roads
and method of monitoring of their quality.
95
22
Brno, 31.3.2004
CONCLUSION
Production of standardized rapeseed methyl esters (FARME) and
their utilization in standardized blended motor Diesel fuel with share of 31 %
V/V FARME is introduced in the Czech Republic similarly like production of
vegetable oils methyl esters in some EU countries since 1992.
In 2002 of rough delivery of motor Diesel fuel in CR 2,83 mil. tons
the FARME share of motor Diesel fuel consumption was 2,5 %.
It is real to reach in 2003 (4) the share of standardized FARME 3
% of total consumption of motor Diesel fuel. It means with regard to motor
Diesel fuel consumption in 2002 amount of about 85 000 tons of FARME with
quality according - 0SN EN 14214.
From the medium – time view is thus real to increase production
to 120 000 tons and further to 170 000 tons of FAME. In case of rapeseed oil
utilization as feedstock it represents about 450 000 tons of rapeseed. The
rapeseed production in CR without agronomic problems could be about 1 mill.
tons.
23
Brno, 31.3.2004
CONCLUSION
Long-time discussion about marketing of standardized FAME or in
standardized blend with motor Diesel fuel:
Application of 5 % V/V FAME in motor Diesel fuel corresponds
with EN 590.
Application of blends to 30 % m/m FAME keeps quality in frame
of European specification for motor Diesel fuel. In CR this blend is
standardized in the 0SN 65 6508.
Considerable is success of pure FAME marketing in Germany and
Austria. Limiting factors of further increasing of pure FAME utilization could be
legal requirements for emissions of exhausting gases EURO IV and EURO V.
Cooperation between motor producers and FAME producers is
therefore basic presumption for sustainable successful application of FAME on
market with motor fuels.
24
Brno, 31.3.2004
CONCLUSION
FAME EN 14214 standard, motor Diesel EN 590 standard, blended
fuel 0SN 65 6508 and more consequential quality monitoring would ensure
required quality, customer and user protection against non-standard products
searching for way to market with motor fuel.
In CR is legalised way of monitoring of fuels quality and thus also
FAME and blended fuels with share of FARME 31 % V/V by directive of the
Ministry of industry and trade.
FARME will have difficult position in composition with FAME
produced in EU without cost compensation at price 0,509 (mean) – 0,637
(max.) EUR.l-1,
FARME producers in CR purchase rapeseed for market price from
growers. IN accordance with SAPS principles is not possible to apply so far
introduction the land in the set-aside state with connection to non-food
utilization of rapeseed.
This support (set-aside land) enables the growers in EU countries
to sell rapeseed for non-food utilization cheaper.
96
25
Brno, 31.3.2004
CONCLUSION
By acceptance of two EU Directives:
2003/30 EC of the European parliament and of the Council on the
promotion of the use of biofuels or other renewable fuels for transport of
8.5.2003,
2003/96 EC Council Directive restructuring the Community
framework for the taxation of energy products and electricity of 27.10.2003
creating basic legislative rules of EU supporting biofuels and Biodiesel.
In the Directive preferred indicative quantitative goals would
create necessary marketing pressure to accelerate market introduction of
motor fuels on EU market.
The Directives are binding for every state as result concerns. The
forms choice and means are on the domestic authorities.
26
Brno, 31.3.2004
LITERATURE
Bockey, D.: Perspective and challenges for the market
introduction of Biodiesel. In. 4th European Motor BioFuels Forum 24 – 26
November 2003, Berlin, s. 8
Schöpe, M., Britschkat, G.: Macroeconomic evaluation of rape
cultivation for biodiesel production in Germany. Preliminary report from ifo
Schnelldienst No. 6, Institut für Wirtschaftsforschung, 2002, Munich, s. 9
EU – State aid No N 804/2001 – United Kingdom, Reduced rate of
excise duty on biodiesel, Brussels, 17.07.2002, C(2002)933fin
Vermerk: Änderung des Mineralölsteuergesetzes und der
Mineralölsteuerdurschführungsverordnung zur Einführung der
Steuerbegünstigung von Biokraft- und Bioheizstoffen. Berlin, den 03.12.2003,
Deutschen Bauernverband.
Jevi3, P. – Šedivá, Z.: FARME in the Czech Republic.
Nachwachsende Rohstoffe, Nr. 30 – Dezember 2003, BLT Wieselburg mit dem
Sonderteil IEA Bioenergy, s. 6
27
Brno, 31.3.2004
Thank you for you consideration
Contact
Research institute of agricultural engineering
Association for Biodiesel production
Drnovská 507, 161 01 Prague 6
97
V. T ebický
Zkoušení kvality pohonných hmot, sm sných paliv a biopaliv
Vladimír T ebický - Ústav paliv a maziv, Praha
Abstract: Testing of fuels, blended fuels and biofuels quality
For automotive petrol is valid strict standard SN EN 228 (2001) being updated according to
EN 228 (2003) since 2003. The conditions for oxygenated substances regarding alcohols
including bio-ethanol, ethers and etyl-terc-butyl-ether were newly and unambiguously
specified. For automotive Diesel is valid also amended standard SN EN 590 which will be
updated according to EN 590 (2003) since 2003. Newly was adopted the European standard
EN 14214 involving FAME. Since 2003 is valid new standard SN 65 6508 for fuel with
content of FAME. After acceptance of standard SN EN 14214 it will represent the blended
automotive Diesel with content of methyl esters of 30 % (min. 31 % m/m).
Po átkem devadesátých let se automobilová doprava v zemích EU podílela na celkových
emisích CO a NOX z 50 až 60 %, v p?ípad* VOC (t*kavých uhlovodíkD) byl její podíl asi
35%. Negativní vliv prDmyslové výroby a zejména dopravy na emise vedly po átkem
devadesátých let minulého století k vytvo?ení spole ného programu, na kterém se podílejí
výrobci vozidel a výrobci paliv. Na základ* výsledkD získaných v rámci tohoto programu
p?ipravila Evropská komise návrh emisních limitD pro motorová vozidla a odpovídající
požadavky na kvalitu motorových paliv platné od roku 2000. Tyto požadavky specifikuje
sm*rnice 98/70/EC, vydaná v roce 1998 a novelizovaná v roce 2003.
Zp?ísn*né jakostní normy byly za len*ny do systému norem /SN od roku 2001 a nahradily
od roku 2003 p?edchozí jakostní standardy. Další novelizace jakostních norem pro
automobilové benziny, motorovou naftu prob*hla v rámci evropských norem v roce 2003,
nov* byla p?ipravena evropská norma pro palivo na bázi methylesterD mastných kyselin.
Nové jakostní standardy jsou v sou asné dob* p?ebírány do systému eských standardD.
K jakým zm*nám tedy od letošního roku dochází?
Automobilové benziny
Pro automobilové benziny platí od roku 2003 zp?ísn*ná /SN EN 228 (2001), která bude
aktualizovaná podle EN 228 (2003). P?ehledn* jsou zm*ny uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1: Srovnání vybraných jakostních ukazatelD automobilových benzinD podle /SN EN
228 platných od roku 2003 a p?edpoklad zm*n pro rok 2005
Zkušební
Jakostní ukazatel
Rozm*r
2003
2005
metoda
Oktanové íslo VM
min.
91-95-98
91-95-98
EN ISO 5164
Oktanové íslo MM
min.
82-85-88
81*-85-88
EN ISO 5163
Obsah síry
max. mg/kg
150
50
EN ISO 20846
10
Obsah olova
max. mg/kg
5
5
EN 237
Destila ní k?ivka
p?i 70°C p?edestiluje
konec destilace
Tlak par zima
% V/V
% V/V
min.
% V/V
max.
°C
kPa
20(22)48(50)
46-71
75
210
60-90
20(22)-48(50)
46-71
75
210
60-90
EN ISO 3405
EN 13016-1
98
V. T ebický
Jakostní ukazatel
léto
Obsah aromátD
Obsah olefinD
Benzen
Prysky?ice
Kyslík
Kyslíkaté látky
Metanol
Etanol
Isopropanol
Isobutanol
Terc-butanol
Étery s C5 a více
Ostatní kyslíkaté látky
Rozm*r
max.
max.
max.
max.
max.
max.
kPa
% V/V
% V/V
% V/V
mg/100
ml
% m/m
% V/V
2003
2005
45-60
42
18(21)**
1
5
45-60
35
18(21)**
1
5
2,7
2,7
3,0
5,0
10,0
10,0
7,0
15,0
10,0
3,0
5,0
10,0
10,0
7,0
15,0
10,0
Zkušební
metoda
ASTM D 1319
pr EN 14517
EN 238
EN ISO 6246
EN 13 132
EN 13 132
* Minimální hodnota, hodnota pro /R bude stanovena v národní p?íloze eského vydání EN 228.
** Pro oktanovou hladinu 91
Údaje u destila ní k?ivky v závorkách platí pro zimní období.
Ve zm*nách platných od roku 2003 se uplat6uje požadavek na posun destila ní k?ivky,
zejména jeho konce, k nižším teplotám. Sou asn* platí požadavek na maximální tlak par
v letním období 60 kPa, z dDvodu snížení emisí t*kavých uhlovodíkD. Nov* jsou jednozna n*
definovány podmínky pro používání kyslíkatých látek v automobilových benzinech, které se
týkají jak alkoholD v etn* bioetanolu a éterD v etn* etyltercbutyléteru.
Z údajD uvedených v tabulce je vid*t, že p?ipravované zm*ny, které budou platit od roku
2005, jsou zam*?eny p?edevším na snížení obsahu škodlivin ve vztahu k emisím. První
zm*nou je snížení obsahu síry od roku 2005 na 50mg/kg s tím, že na trhu budou k dispozici i
benziny bezsirné s obsahem síry max. 10 mg/kg. Další úpravy se týkají uhlovodíkového
složení automobilových benzinD, od roku 2005 platí požadavek na obsah aromátD max.
35%V/V.
Motorová nafta
Pro motorové nafty platí od roku 2003 zp?ísn*ná /SN EN 590 (2001), která bude
aktualizovaná podle EN 590 (2003). Porovnání sou asného stavu a p?edpokládaných zm*n je
uvedeno v tabulce 2.
Tabulka 2: Srovnání vybraných jakostních ukazatelD motorových naft podle /SN EN 590
platných od roku 2003 a p?edpoklad zm*n pro rok 2005
Jakostní ukazatel
Rozm*r
2003
2005
Zkušební metoda
Cetanové íslo
min.
51
51
EN ISO 5165
Cetanový index
min.
46
46
EN ISO 4264
50
Obsah síry
max.
mg/kg
350
EN ISO 20 846
10
Hustota
kg/m3
820-845 820-845
EN ISO 3675
max.
Mazivost
460
460
EN ISO 12 156-1
µm
Destila ní k?ivka
max.
95% V/V p?edestiluje
EN ISO 3405
p?i teplot*
°C
360
360
Obsah ne istot
max.
mg/kg
24
24
EN 12 662
99
V. T ebický
Jakostní ukazatel
Obsah vody
Obsah MEMK*
Bod vzplanutí
CCT 10% dest. zbytku
Popel
Oxida ní stabilita
Polyaromáty
Teplota filtrovatelnosti
t?ída B
t?ída D
t?ída F
TVP (jen t?ída F)
max.
Rozm*r
mg/kg
%V/V
°C
% m/m
% m/m
g/m3
% V/V
°C
max.
°C
°C
°C
max.
max.
min.
max.
max.
max.
2003
200
->55
0,30
0,01
25
11
2005
200
5
>55
0,30
0,01
25
11
0
(-10)
(-20)
(-8)
0
(-10)
(-20)
(-8)
Zkušební metoda
EN ISO 12937
EN 14078
EN ISO 2719
EN ISO 10370
EN ISO 6245
EN ISO 12 205
EN 12916
EN 116
EN 23015
* Musí spl6ovat jakostní požadavky EN 14214 methylestery mastných kyselin.
Zm*ny v požadavcích na kvalitu jsou od roku 2003 stejn* jako u automobilových benzinD
ovlivn*ny zp?ísn*nými požadavky na emise. Nejpodstatn*jší zm*nou je snížení obsahu síry na
350 mg/kg a od roku 2005 na 50 mg/kg. S požadavkem na emise souvisí horní hranice
hustoty p?i 15°C 845 kg/m3 a teplotní limit 95% p?edestilovaného objemu 360°C. Sou asn* je
stanovena hranice pro obsah polyaromatických uhlovodíkD, které se na emisích výrazn*
podílejí. Novelizací v letošním roce je stanoven p?ípustný max. podíl FAME na 5% V/V,
který má souvislost s využíváním biopaliv jako obnovitelných zdrojD energie.
Významným požadavkem je hodnota cetanového ísla. Cetanovému íslu je v podmínkách
Evropy v*nována zna ná pozornost a požadavek na jeho minimální úrove6 je zahrnut v ES
98/70 jako sou ást kvalitativních požadavkD pro stávající i další období. P?edpokládá se, že
sou asná minimální hodnota cetanového ísla (51) není kone ná a pro další období po roce
2005 se p?edpokládá požadavek na jeho zvýšení až na hodnotu 55. DDvodem je to, že hodnota
cetanového ísla významn* ovliv6uje prDb*h spalování ve vzn*tovém motoru a tím i emise,
které se spalováním tvo?í. Cetanové ísla ovliv6uje uhlovodíkové složení a je možné ovlivnit
jeho výslednou hodnotu použitím vhodné p?ísady. P?ítomnost p?ísady typu CI lze prokázat
metodou IR spektrometrie.
Palivo na bázi methylesterX mastných kyselin
Pro tento typ paliva platila jakostní norma /SN 65 6507, která uvažovala pouze methylestery
?epkového oleje (100%). Nov* byla p?evzata evropská norma EN 14214, která zahrnuje
methylestery mastných kyselin (100%). Jakostní ukazatele jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 3: Jakostní ukazatele paliva methylestery mastných kyselin podle jakostní normy
/SN EN 14214
Jakostní ukazatel
Rozm*r
2004
Zkušební metoda
Cetanové íslo
min.
51
EN ISO 5165
Obsah esteru
min.
% m/m
96,5
EN 14103
Obsah síry
max.
mg/kg
10
EN ISO 20 846
3
Hustota
kg/m
860-900 EN ISO 3675
2
Viskozita 40 °C
mm /s
3,5-5,0
ISO 3104
Bod vzplanutí
min.
°C
120
EN ISO 2719
Obsah ne istot
max.
mg/kg
24
EN 12 662
Obsah vody
max.
mg/kg
500
EN ISO 12937
CCT 10% dest. zbytku
max.
% m/m
0,30
EN ISO 10370
Popel sulfátový
max.
% m/m
0,02
ISO 3987
100
V. T ebický
Jakostní ukazatel
Oxida ní stabilita 110°C
/íslo kyselosti
Jodové íslo
Methylester kyseliny
linolenové
Koroze na m*di 3h/50°C
Obsah metanolu
Obsah monoglyceridD
diglyceridD
triglyceridD
Volný glycerol
Rozm*r
min.
max.
max.
h
mg KOH/g
g J2/100g
6
0,50
120
Zkušební metoda
EN 14112
EN 14104
EN 14111
max.
% m/m
12
EN 14103
max.
max.
% m/m
% m/m
% m/m
% m/m
t?ída 1
0,2
0,8
0,2
0,2
EN ISO 2160
EN 14110
% m/m
0,02
max.
2004
Celkový glycerol
max.
% m/m
0,25
Skupina kovD I.(Na+K)
max.
mg/kg
5,0
Skupina kovD II.(Ca+Mg)
Fosfor
Teplota filtrovatelnosti
t?ída B
t?ída D
t?ída F
max
max
max.
mg/kg
mg/kg
5,0
10,0
°C
°C
°C
0
(-10)
(-20)
EN 14105
EN 14106
EN 14105
EN 14105
EN 14108
EN 14109
prEN 14538
EN 14107
EN 116
Proti p?edchozí jakostní norm* /SN 65 6507 jsou rozší?eny jakostní ukazatele zejména o
stanovení glyceridD a kontaminace alkalickými kovy a fosforem. Sou asn* je limitována
hodnota jodového ísla. Vesm*s nov* jsou stanoveny zkušební metody, významným podílem
je využívána plynová chromatografie.
Sm<sná motorová nafta s obsahem MEMK
Také jakostní požadavky na další palivo používané pro pohon vzn*tových motorD
zaznamenaly n*které zm*ny. Od roku 2003 platí nová norma /SN 65 6508 pro palivo
s obsahem MERO (název sm*sná motorová nafta). Norma zahrnuje požadavky na palivo
s obsahem MERO nad 30% i na palivo s obsahem MERO do 5%. Po p?ijetí EN 14214 pro
palivo na bázi MEMK (methylestery mastných kyselin) se bude jednat o sm*snou motorovou
naftu s obsahem MEMK nad 30%. Palivo s obsahem MEMK do 5% bude nov* považováno
za motorovou naftu. P?ehled základních jakostních ukazatelD pro sm*snou motorovou naftu
s obsahem MERO (MEMK) nad 30% je uveden v tabulce 4.
Tabulka 4: Srovnání vybraných jakostních ukazatelD sm*sné motorové nafty s obsahem
MERO nad 30% podle /SN 65 6508 z roku 2003 a p?edpoklad zm*n od roku 2005
Zkušební
Jakostní ukazatel
Rozm*r
2003
2005
metoda
Obsah MERO min.
min.
% m/m
31
31
EN 14078
40
Obsah síry
max.
mg/kg
250
EN 20846
10
820-860
Hustota
kg/m3
820-860
EN ISO 3675
Destila ní k?ivka
95% V/V p?edestiluje
p?i teplot*
max.
°C
360
360
EN ISO 3405
Obsah vody
max.
mg/kg
300
300
EN 12937
101
V. T ebický
Jakostní ukazatel
/íslo kyselosti
TVP pro t?ídu F
Cetanové íslo inf.
Polyaromáty
Rozm*r
max.
max.
mg KOH/g
°C
% V/V
2003
0,20
-8
51
51
2005
0,20
-8
51
11
Zkušební
metoda
EN ISO 660
EN 23015
EN ISO 5165
EN 12916
* Další ukazatele shodné s požadavky na motorovou naftu podle /SN EN 590.
Zm*ny je možno rozd*lit na dv* ásti. Jedny jsou obdobné jako u motorové nafty a vztahují
se k obsahu síry, další zm*ny rozši?ují možnosti využití biopaliv na methylestery mastných
kyselin v souladu s EN 14214. Požadavky na toto palivo jsou shodné s požadavky na
motorovou naftu a jsou rozší?eny o íslo kyselosti, odlišný je obsah vody a obsah síry pro
nízkosirné palivo (40 mg/kg místo 50 mg/kg).
Záv<r
Celkov* je možno konstatovat, že v oblasti požadavkD na kvalitu paliv dochází k významným
zm*nám. Jejich cílem je p?edevším snaha o významné snížení podílu dopravy na nežádoucích
emisích do životního prost?edí. Významným prost?edkem pro dosažení nižších emisí
škodlivin je i využívání paliv z obnovitelných zdrojD energie.
Annex-Report on the Auto Oil Programme, Brusel 1996
Kontaktní adresa:
Ing. Vladimír T ebický, CSc.
Ústav paliv a maziv, a.s., U trati 42, 100 00 Praha 10
102
K. Komers, I. Koropecký, J. Machek, F. Skopal, M. Hájek
T i poznámky k EU norm pro FAME
Karel Komers, Igor Koropecký, Jaroslav Machek, František Skopal, Martin Hájek - Univerzita
Pardubice
Firma Koropecký® Pardubice
Abstract: Three remarks to EU norm for FAME
The authors refer to three problems resulting from the necessity of fulfilment of the EU norm
EN 14214:2003 for biodiesel of the type FAME (Fatty Acid Methyl Esters). There are:
1) The preservation of the specified water content 500 ppm, because the equilibrium
concentration is ca 700 ppm at 25o and 4100 ppm at 65oC (according to our
measurements). Therefore the biodiesel with subnormal water content has to be all the
time kept out of air humidity.
2) The determination of the carbon residue on 10% distillation residue. The obtaining of the
10% residue from the original biodiesel by distillation has to be made without thermic
breakdown of biodiesel. That requires very small pressure and therefore much more
demanding apparatus and operation than in the former determination of carbon residue
from 100% biodiesel.
3) The discrepancy between the specified minimum flash point 120oC and maximum
methanol content 0.2 % w/w. This flash point requires (based on our experiments) the
methanol content 0.05 % w/w. In our view both determinations give the same information.
The flash point measurement is, according to the use of biodiesel, more relevant and also
simpler.
Rádi bychom upozornili na t?i problémy, které p?inese nutnost spln*ní EU normy EN
14214:2003 pro bionaftu typu FAME (Fatty Acid Methyl Esters = methylestery mastných
kyselin rostlinných olejD a živo išných tukD, specieln* ?epkového oleje - MERO), platné
prakticky již od 1. 1. 2004. Jsou to: 1) obsah vody, 2) stanovení zbytkového uhlíku a 3)
nesrovnalost mezi p?edepsaným minimálním bodem vzplanutí a maximálním obsahem
methanolu. Všechny t?i obtíže jsme si ov*?ili v praxi.
ad 1) Obsah vody
Platná eská norma 656507-Z1 i EU normy EN14214 udávají maximální obsah vody
v FAME, 500 ppm, tj. 500 mg vody na 1 kg bionafty. Praxe nám ukázala, že tato hodnota je
dosažitelná, ale bez dalších opat?ení dlouhodob* neudržitelná. Po vysušení bionafty na nebo
pod tuto hodnotu a jejím uskladn*ní p?i teplot* okolí v zásobníku s p?ístupem b*žného
vzduchu postupem asu narDstá obsah vody na hodnotu cca 700 ppm.
Podle našich m*?ení je koncentrace vody v bionaft* daná uvedenými normami (tj. 500 ppm)
menší než její termodynamická rovnovážná koncentrace za dané teploty. Jelikož v zásobníku
je jediným zdrojem další vody vzdušná vlhkost (tj. vodní pára ve vzduchu), jde o rozpoušt*ní
plynné vody v kapalné bionaft* v dob* jejího skladování. Rovnovážnou (tj. kone nou,
maximální) koncentraci vody v bionaft* lze popsat obecným Henryho zákonem o rozpustnosti
plynD v kapalinách. Tento zákon lze vyjád?it jednoduchou rovnicí
xi = Hi(T) . pi
kde: xi je koncentrace i-tého plynu (vody) v dané kapalin* (bionaft*),
pi jeho parciální tlak nad kapalinou,
Hi(T) je tzv. Henryho konstanta pro daný plyn a kapalinu p?i teplot* T.
103
Voda bude v bionaft* za t*chto podmínek p?ibývat tak dlouho, dokud se a) nevy erpá zásoba
vodní páry ve vzduchu v nádrži (za p?edpokladu, že nádrž je vodot*sn* uzav?ena), nebo b)
dokud nebude dosaženo rovnovážné koncentrace vody v bionaft*, dané shora uvedenou
rovnicí. Alternativa b) je pravd*podobn*jší, protože p?ístup vzdušné vlhkosti není ve v*tšin*
zásobníkD bionafty zcela zamezen.
Jinými slovy: Ve styku s vlhkým vzduchem je postupné p2ibývání vody v bionaft< s
normovaným obsahem vody dáno p2írodním zákonem a nelze mu zabránit.
V dostupné literatu?e se nám nepoda?ilo nalézt hodnoty Henryho konstanty pro systém
bionafta - plynná voda za dané teploty. Z našich m*?ení (viz publikace Stloukal R., Komers
K. Machek J.: Ternary Phase Diagram Biodiesel Fuel – Methanol – Water, J. Prakt. Chem.
339 (1997), str. 487) vyplývají hodnoty rovnovážného (tj. maximálního za dané teploty)
množství vody v bionaft* 700 ppm p?i 25 oC a 4100 ppm p?i 65 oC. Ty souhlasí zhruba s
hodnotami, nam*?enými námi u vzorkD bionafty od n*kolika rDzných producentD. PrDm*rné
hodnoty ze 3 – 4 m*?ení každého vzorku p?i 25 oC, lišících se maximáln* o 5 rel.%, jsou
uvedeny v následující tabulce 1. Stanovení byla provedena metodou Karl-Fischer pomocí
špi kového automatického titrátoru 736 GP Titrino (firma DonauLab, Švýcarsko)
s automatickým vyhodnocením titrací a profesionáln* p?ipravených chemikálií firmy Merck.
Tabulka 1: PrDm*rné hodnoty obsahu vody ve vzorcích bionafty od n*kolika výrobcD
__________________________________________________
Producent .
datum analýzy
obsah vody [ppm]
__________________________________________________
1
b?ezen 2003
688.0
2
b?ezen 2003
726.4
3
b?ezen 2003
691.6
5
únor 2004
659.7
6
únor 2004
744.3
7
únor 2004
688.7
8
únor 2004
749.3
9
únor 2004
750.4
__________________________________________________
Vzorek . 9 byla destilovaná bionafta polského producenta, která by nem*la obsahovat prakticky žádnou vodu.
Podle našeho názoru je nejjednodušším technicky schDdným ?ešením uskladn*ní bionafty
s podnormovým obsahem vody v zásobníku se suchým vzduchem, tj. opat?eným uzáv*rem s
vhodnou sušicí látkou, která zabrání (nap?. p?i vy erpání ásti bionafty) vniknutí vzdušné
vlhkosti ke zbylé bionaft*. Nejlepším a komplexním ?ešením by asi bylo uchovávat bionaftu
pod suchým inertním plynem, protože by se tím odstranilo zárove6 její oxida ní „stárnutí“
vzdušným kyslíkem (stárnutí bionafty se v EU intenzivn* studuje).
Ovšem ani tato opat?ení nezabrání postupnému samovolnému zvýšení obsahu vody v bionaft*
nad normu po jejím na erpání a delším skladování v palivových nádržích dieselových motorD.
Naše otázka (p?i platnosti EU normy ovšem irelevantní) k této ásti normy zní: /ím by
škodilo (bionaft*, motoru nebo životnímu prost?edí) zvýšení obsahu vody v bionaft*
z hodnoty 500 na hodnotu cca 700 ppm danou p?írodou (tj. z 0.05 na 0.07 hmotnostních
procent) v porovnání s pracností a náklady na vysoušení bionafty a následné udržování
normované hodnoty.
ad 2) Stanovení zbytkového uhlíku
Tato velmi dDležitá zkouška kvality bionafty (d?íve ConradsonDv karboniza ní index, CCI)
udává nespalitelný podíl bionafty.
104
V d?ív*jších normách bylo možno spalovat p?edepsaným zpDsobem (viz EN ISO 10370, /SN
656210) buŸ originální 100%ní bionaftu nebo její zbytek vzniklý po oddestilování 90
hmotnostních % originálu.
Podle normy EN 14214:2003 je platné pouze stanovení zbytkového uhlíku z 10%ho
destila ního zbytku bionafty. Pro získání tohoto destila ního zbytku je p?edepsán postup
podle normy ASTM D 1160. Podle našich zkušeností bude pro v*tšinu výrobcD bionafty
obtížné dodržet p?edepsané provedení tohoto stanovení.
V p?ípad* stanovení zbytkového uhlíku ze 100%ní bionafty posta ilo mít k jeho provedení
b*žné analytické váhy s p?esností na 0.1 mg, p?edepsané spalovací za?ízení a plynový kahan.
K p?íprav* 10%ho destila ního zbytku je však t?eba p?edem destilovat bionaftu (= sm*s
tepeln* nestabilních kyslíkatých derivátD uhlovodíkD) za vysokého vakua, které umožní
oddestilování 90 hm.% originální bionafty za tak nízké teploty (cca < 100 oC), aby se vzorek
b*hem destilace nerozložil na sm*s jiných látek. Že se tak p?i vyšších teplotách d*je, jsme
pokusn* ov*?ili a publikovali již v roce 1995 na Mezinárodní konferenci o analýze bionafty
ve Vídni. Dojde-li p?i destilaci k rozkladu bionafty, spalujeme pak p?i vlastním testu jiné látky
než ty, které obsahoval originál, ímž výsledek stanovení neodpovídá skute né hodnot* CCI.
Za?ízení na destilaci za vysokého vakua je drahé, klade mnohem v*tší nároky na jeho obsluhu
a v p?ípad* neodborného zacházení je i zna n* nebezpe né. Jedinou výhodou tohoto postupu
je, že hmotnost výsledných vzorkD je o ?ád vyšší než p?i spalování 100%ní bionafty. To bylo
asi hlavním motivem zavedení tohoto stanovení, p?evzatého z norem pro fosilní, tepeln*
mnohem stabiln*jší naftu (= sm*s uhlovodíkD), která se zah?áním na vyšší teploty chemicky
nem*ní.
ad 3) Bod vzplanutí a obsah methanolu
P?edepsaný minimální bod vzplanutí 120 oC vyžaduje podle našich m*?ení, aby obsah
methanolu v bionaft* byl maximáln* 0.05 hm.%. Normová hodnota 0.2 hm.% methanolu tedy
nesta í na dosažení uvedeného bodu vzplanutí.
Podle našeho názoru je sou asné stanovení bodu vzplanutí a obsahu methanolu zbyte né,
protože ob* stanovení poskytují stejnou informaci. Domníváme se, že m*?ení bodu vzplanutí
je – vzhledem k použití bionafty - relevantn*jší a jeho provedení jednodušší.
Kontaktní adresa:
Doc. Ing. Karel Komers, CSc., doc. Ing. Igor Koropecký, CSc., doc. Ing. Jaroslav Machek, CSc.,
doc. Ing. František Skopal, CSc., Ing. Martin Hájek
Univerzita Pardubice, Fakulta chemicko-technologická, Katedra fyzikální chemie, nám. s. legií 565,
53210 Pardubice
telefon: 040 6037055, fax 040 466037068, e-mail: [email protected]
Firma Koropecký® Pardubice, Jiránkova 2274, 53002 Pardubice
telefon/fax: 040 466033035, e-mail: [email protected]
105
R. Lesák
Nová generace epky olejné pro kvalitní surovinové využití
Radomír Lesák – MONSANTO R, Brno
Abstract: New generation of rapeseed for high-quality raw material utilization
Coming of the double-zero types of rapeseed meant important turning point of fatty acids
quality. In the previous cases the conversion to one-zero and double-zero rape took about 20
years and brought unambiguously dynamic development of winter rape growing in Europe.
The experts agree with a fact that just new properties of the rapeseed oil are the key for next
development of winter rape growing and quality shift ahead in production of oil and biofuels.
It can be expected that within a few years these properties will become standard for all
varieties similarly as the erucic acid or glucosinolates. The length of that period depends
significantly on the pressing plants and operators of the oil seeds and their pressure to
growers and dealers in terms of transition to new specialized varieties. The fact that the
genetic composition of individual variety influences the final raw material is undoubted.
Evidence of the situation, that the crop raw materials operators are able to influence the type
of material cultivated on field represent the malt and starch producers.
Šlechtitelský tým spole nosti MONSANTO již ?adu let pracuje na tomto projektu a dnes jsou
první produkty s tímto zam*?ením p?ipraveny pro komer ní rozší?ení na trhu (viz obr.).
Repkový olej, vylisovaný z dnes b*žn* p*stovaných odrDd, má totiž po transesterifikaci
prokazateln* rozdílné vlastnosti oproti oleji získanému ze speciálních odrDd, které se liší
zejména nižším obsahem nežádoucí kyseliny linolenové (tzv. LL – Low Linolenic) a/nebo
vyšším obsahem žádoucí kyseliny olejové (tzv. HO – High Oleic).
90
palmitová C16:0 a stearová
C18:0
80
olejová C18:0
70
linolenová C18:3
60
linolová
50
eruková C22:1
40
30
20
10
0
siln eruková
normální Xepka
odr[da CANCAN
nízký obsah
velmi nízký
kyseliny
obsah kyseliny
linolenové
linolové
odr[da SPACER
nízký obsah
kyseliny
linolenové a
vysoký obsah
kyseliny olejové
odr[da MSP 06
PrDm*rné složení mastných kyselin odrDd ?epky olejné pro rDzné využití
106
R. Lesák
Nové LL odrDdy ?epky dosahují úrovn* pouze 3-5 % kyseliny linolenové v oleji, což je 30 60% obsahu nam*?eného v oleji standardních odrDd (8 - 10%). V Evrop* jsou již dnes
registrovány a komer n* využívány takovéto odrDdy, jako nap?íklad CADDY a MSP01 ve
Francii, MSP02 ve Velké Británii, SPLIT v Dánsku i SPENCER v Polsku. V /eské
republice dokon í letos t?íleté Státní odrDdové zkoušky, nutné pro její registraci, LL odrDda
SPACER (MSP04).
Tzv. High Oleic odrDdy ?epky naproti tomu dosahují úrovn* 78 - 85 % olejové mastné
kyseliny v oleji, což je asi 140 % obsahu b*žn* dosahovaného u standardních odrDd a tém*?
srovnatelné s obsahem v oleji získaných z HO slune nice. Z prvních komer ních odrDd tohoto
typu mDžeme jmenovat CABRIOLET ve Velké Británii i CONTACT v Polsku.
Tyto zm*ny ve složení mastných kyselin mají za výsledek nejen zlepšení kvality získaného
methylesteru (oxida ní stabilita aj.) ale díky nim dosahujeme také zlepšení i v p?ípad* využití
k potraviná?ským ú elDm („teplá kuchyn*” a fritování). Šlechtitelé si kladou za cíl v nových
odrDdách kombinovat ob* žádoucí zm*ny pom*rD mastných kyselin. Nové odrDdy již mají
ob* požadované vlastnosti, to znamená jak nižší obsah kyseliny linolenové (LL), tak i vyšší
obsah kyseliny olejové (HO) a první takovou odrDdou registrovanou letos v Dánsku je
MSP05. V /eské republice je druhým rokem v registraci HO-LL odrDda MSP06.
Záv*rem lze konstatovat, že po nástupu tzv. „00“ odrDd ozimé ?epky jsme na po átku dalšího
kvalitativního skoku. V p?edchozích p?ípadech p?echod na jednonulové a dvounulové ?epky
trval zhruba 20 let a p?inesl jednozna n* dynamický rozvoj p*stování ozimé ?epky v Evrop*.
Odborníci se shodují, že práv* nové vlastnosti ?epkového oleje jsou klí em pro další rozvoj
p*stování ozimé ?epky a kvalitativní posun vp?ed p?i výrob* oleje a biopaliv. Dá se o ekávat,
že za n*kolik let se tyto vlastnosti stanou standardem všech odrDd, tak jak to bylo p?i snížení
obsahu kyseliny erukové i glukosinolátD. To, jak dlouhé nebo krátké toto období bude, teŸ
závisí ve velké mí?e na lisovnách a zpracovatelích olejnatých semen a jak cílen* budou
sm*?ovat p*stitele a své dodavatele k p?echodu na nové specializované typy odrDd. To, že
genetická výbava té které odrDdy ovliv6uje z velké míry výslednou získanou surovinu je
nepochybné. Dokladem toho, že zpracovatelé rostlinných surovin jsou schopni významn*
ovlivnit, jaký materiál se na polích bude p*stovat, jsou již nekolik let výrobci sladu a škrobu.
Kontaktní adresa:
Ing. Radomír Lesák
MONSANTO R, s.r.o., Rybkova 1, 602 00 Brno
telefon: +420-541148202, e-mail: [email protected]
107
Z. Šedivá, P. Jevi+, M. P ikryl
Monitorování kvality odrXdové skladby 2epky ozimé v eské republice pro
surovinové využití
Zde]ka Šedivá1,2, Petr Jevi+1,2,3, Miroslav P ikryl3
1
Výzkumný ústav zem d lské technik,y Praha
Sdružení pro výrobu bionafty, Praha
3
eská zem d lská univerzita v Praze, Technická fakulta
2
1. Úvod
Triglyceridické suroviny pro výrobu methylesterD se zna n* liší ve spektru mastných kyselin.
Podíl hlavních mastných kyselin palmitové, stearové, olejové, linolové a linolenové je závislý
na pDvodu a signifikantn* ovliv6uje vlastnosti triglyceridD i methylesterD. Charakteristické
vlastnosti methylesterD jsou ovliv6ovány jednak surovinou a jednak zpDsobem
technologického procesu jejich výroby (viz tabulka 1).
Tabulka 1: Vliv suroviny a formy procesu na charakteristické hodnoty methylesterD
Charakteristické
Ur ená
Ur ená
vlastnosti methylesterD
P?í ina
surovinou procesem
dané normou
/íslo kyselosti
p?em*na, podíl rozpušt*ného katalyzátoru
+
spektrum mastných kyselin
Jodové Oíslo
+
Obsah methanolu
kvalita demetanolizace
+
Filtrovatelnost CFPP
+
spektrum mastných kyselin (p?em*na)
Kinematická viskozita
+
(+)
Hustota
+
Zbytkové glyceridy
p?em*na glyceridD
+
Ne istoty
odd*lení fází / kvality suroviny
+
+
Bod vzplanutí
obsah methanolu
+
spektrum mastných kyselin (obsah
Zbytek uhlíku
+
(+)
glycerinu)
Conradson
Popel
kvalita úpravy suroviny
+
Skupina kovD I a II,
kvalita úpravy suroviny
(+)
+
fosfor
Cetanové íslo
+
spektrum mastných kyselin (teplotní profil,
OxidaOní stabilita
+
(+)
oxidace, skladování)
1)
(Teplotní stabilita )
(+)
(spektrum mastných kyselin)
1)
Dosud není stanovena limitní hodnota.
Jestliže íslo kyselosti, obsah methanolu, bod vzplanutí a podíl zbytkových glyceridD závisí
na technologickém procesu, jsou další charakteristické ukazatelé ur eny p?edevším spektrem
mastných kyselin a tím surovinou.
Jódové íslo (J/) udává hmotnost jódu vázaného na vzorek za specifických podmínek. Je
vyjád?eno v g jodu na 100 g vzorku k adici na dvojné vazby. Je tedy mírou obsahu kyseliny
olejové, linolové a linolenové. Mezní hodnota má zaru it, že p?i spalování pohonné hmoty se
zamezí sklonu ke karbonizaci a zprysky?i n*ní spalovacího prostoru v dDsledku vysokého
108
podílu dvojných vazeb. Mezní hodnota jodového ísla daná evropskou normou udává hodnotu
max. 120 g J/100 g tuku. Normální slune nicový olej má hodnotu okolo 135 a sojový 120. Jde
o suroviny s vysokým podílem kyseliny linolenové a linolové.
Cetanové íslo vyjad?uje reaktivitu biopaliva. P?i malém cetanovém íslu vznikají známé
potíže se startováním, tvrdým chodem, tvorbou úsad atd. Vysoký podíl methylesterD
nasycených mastných kyselin s krátkými ?et*zci a nebo vícekrát nenasycených mastných
kyselin C 18 vedou k nízkému cetanovému íslu.
Hodnota CFPP ozna uje mezní teplotu filtrovatelnosti, p?edstavující nejvyšší teplotu, p?i níž
daný objem pohonné hmoty už neprotéká normovaných filtra ním za?ízením, když je za
normovaných podmínek ochlazená. Bod tání jednotlivých komponentD obsažených
v ?epkových methylesterech rozhodujícím zpDsobem ovliv6uje hodnotu CFPP. Vysoké body
tání jsou patrné u methylesterD palmitové a stearové kyseliny.
Základním ukazatelem této skupiny kriterií je složení mastných kyselin, zejména s ohledem
na množství mastných kyselin s dvojnými vazbami. Tento parametr se stanovuje pomocí
plynové chromatografie a lze takto vypo ítat hodnotu jodového ísla – J/. Jedná se o
parametr ovlivnitelný jen šlechtitelsky. Pouze technologie s kone nou frak ní destilací
?epkových methylesterD je schopna áste n* d*lit methylestery jednotlivých mastných
kyselin. Doposud provozn* nevyužitá je též možnost winterisace ?epkových methylesterD.
DDležitou vlastností ?epkových methylesterD je chladová odolnost vyjád?ená, jak bylo
uvedeno výše, hodnotou CFPP. Základní vlastností ?epkových methylesterD, která tuto
hodnotu ovliv6uje, je jodové íslo.
Dnes je již známo n*kolik variant ?epkového oleje, kde je spektrum mastných kyselin
ú elov* zm*n*no. Známe tzv. 00 s J/ 117, dále variantu BLT s J/ 125, která je schopna
poskytnout ?epkové methylestery s hodnotou CFPP až – 36 oC, dále variantu LZ 7632 s J/
jen 83, dále „low linolenic“ s J/ 111 a kone n* laurovou ?epku s J/ jen 69.
Oleje s J/ pod 100 jsou pro výrobu ?epkových methylesterD prakticky nepoužitelné, jelikož
zastoupení mastných kyselin nasycených je takové, že hodnota CFPP by byla p?íliš vysoká a
kriterium chladové odolnosti z nich vyrobeného ?epkového methylesteru by nevyhovovalo
jakostním normám. Tyto oleje jsou však zajímavou výchozí látkou pro výrobu biomaziv a
jiných oleochemických produktD.
1.1 Zvláštní význam hodnoty jodového Oísla
Jak bylo již ?e eno, charakterizuje tato hodnota množství dvojných vazeb v ?et*zcích
mastných kyselin. Se zvyšováním hodnoty J/ sice stoupá chladová odolnost vyrobeného
?epkového methylesteru, ale sou asn* klesá oxida ní stabilita. Tento parametr byl za?azen do
návrhu evropských norem, spolu s hodnotou J/ max. 120, obsahem methylesteru kyseliny
linolenové max. 12 % a s obsahem methylesterD kyselin polynenasycených max. 1 %.
1.2 OxidaOní a termická stabilita
Jsou to parametry, u nichž je nezbytné podrobit zevrubnému prozkoumání vhodnost navržené
metodiky a hodnotu parametru. V p?ípad* termické stability není zatím navrženo nic.
V každém p?ípad* však je jasné, že jde o snahu normotvDrcD dosáhnout toho, že výrobek
bude vykazovat jistou chemickou stabilitu vD i oxida ním zm*nám.
Oxida ní a termickou stabilitu ovliv6uje mnoho faktorD. Ne všechny jsou zcela známé a jen
malá ást je výrobci ovlivnitelná. Zde se pln* potvrzuje výrok, že jakost ?epkových
methylesterD ovliv6uje již zem*d*lská prvovýroba, a to zejména volbou osiva,
agrotechnikou, optimální dobou sklizn* a poskliz6ovou úpravou semena. Výsledkem všech
t*chto a ?ady jiných vlivD je skute nost, že odrDda v dalším pozitivn* vyhodnocená mDže
v zem*d*lském provozu dát výsledky mnohem mén* uspokojivé. Zvlášt*, když si
uv*domíme, že vzorky olejD poskytnutých pro toto vyhodnocení byly získány laboratorním
109
postupem, který se vždy bude lišit od prDmyslového zpracování olejnin a to zejména
tepelným namáháním semene a získaného oleje. Z tohoto pohledu je nutné hodnotit kriterium
oxida ní stabilita oleje. Vzhledem k tomu, že tento parametr je v evropské norm* vy íslen
hodnotou min. 6 hodin, je nutné pro výchozí oleje požadovat hodnotu minimáln* o 2 hodiny
v*tší, aby bylo reálné o ekávat u ?epkových methylesterD na konci záru ní doby
požadovaných 6 hodin (induk ní periody). Z dosavadních prací se zdá, že hodnota 6 hodin
pro ?epkové methylestery na konci záru ní doby je nereálná. V tomto sm*ru je nutné návrh
evropské normy kriticky posoudit.
2. Cíl
Cílem je posouzení 24 vzorkD ?epky ozimé ze sklizn* 2002 dodané z lokality Hradec nad
Svitavou ÚKZUZ – referát olejnin Hradec nad Svitavou v okrese Svitavy pro výrobu
?epkových methylesterD. Základními hodnotícími parametry je íslo kyselosti, složení
mastných kyselin, jodové íslo, oxida ní stabilita a obsah fosforu.
3. Metodický postup a použité metody
24 vzorkD ozimé ?epky ze sklizn* 2002 o hmotnosti cca 4 kg bylo p?edáno do VÚZT
objednavatelem a ?ádn* uskladn*no v laborato?i VÚZT p?i teplot* 10 – 15 oC v suchém
prost?edí. Z toho bylo cca 100 g vy len*no pro stanovení vlhkosti a olejnatosti podle /SN ISO
10565 (46 1060) „Olejnatá semena – Soub*žné stanovení obsahu oleje a vody – Metoda pulzní
jaderné magnetické rezonan ní spektroskopie“.
Vlastní lisování bylo provád*no na zkušebním za?ízení VÚZT – olejá?ském šnekovém lisu DD
85G Comet s d*rovaným lisovacím válcem, kterým protéká vylisovaný zne išt*ný olej, a
tryskou pro odvod pokrutin. Lisovací hlavu, která tvo?í p?echod mezi lisovacím válcem a
tryskou, je možné elektricky podle pot?eby oh?ívat, a to vždy p?i rozjížd*ní lisování. V prDb*hu
lisování je oh?ev uplat6ován jen podle druhu lisovaných olejnin. Repka se p?ed vstupem do lisu
neoh?ívala, byla zpracována za normálních podmínek. Získaný olej byl šetrn* po separaci
prolisu p?efiltrován a v uzav?ených nádobách p?ed vlastní analýzou uskladn*n v chlazených
boxech. P?i lisování byly stanoveny hodnoty: teplota lisovací hlavy, množství vylisovaného
oleje, pokrutin, výkonnost lisu v kg.h-1 ?epky olejné a hrubá výt*žnost, tj. procentický podíl
získaného zne išt*ného oleje z lisovaného vzorku. U pokrutin byl klasickou metodou stanoven
zbytkový obsah oleje.
P?íprava vzorku istého oleje byla provedena podle:
• /SN ISO 661 (58 8753) Živo išné a rostlinné tuky a oleje
P?íprava vzorku k analýze:
• /SN 58 8759 Metody zkoušení tukD a olejD. Stanovení obsahu vody – Metoda Karla
Fischera.
• Stanovení obsahu fosforu: ZM .75 (SETUZA a.s.)
• Stanovení obsahu prvkD v tucích a olejích na ICP spektroforometru.
• /SN 660 (58 8756) Živo išné a rostlinné tuky a oleje. Stanovení ísla kyselosti a kyselosti.
• /SN ISO 5508 (58 8766) Živo išné a rostlinné tuky a oleje. Analýza methylesterD
mastných kyselin plynovou chromatografií.
• Metoda AOCS Cd 1c- 85(93)
• Jodové íslo – výpo et z plynové chromatografie
• Stanovení oxida ní stability: ZM .8 (SETUZA a.s.)
Stanovení oxida ní stability tukD a olejD na p?ístroji Rancimat 679.
110
4. Výsledky
4.1 Lisování
Bilan ní údaje, zahrnující teplotu lisovací hlavy, výkonnost lisování v kg.h-1 ?epky olejné,
hrubou výt*žnost a ú innost jsou patrné z obr. 1, 2, 3 a 4. Vzorky ?epky Embleme, Aviso,
Jesper, Catonic a Spacer bylo nutné lisovat p?i zvýšené teplot* lisovací hlavy. Ostatní teploty
jsou dány procesem vlastního lisování. Teplota vylisovaného oleje však nep?ekro ila 48 oC.
Dosažené hrubé výt*žnosti jsou na tento zpDsob lisování velmi vysoké až na vzorek ?epky
Rasmus, který vykazuje minimum.
4.2 Obsah vody v semeni
Všechny vzorky vykazují p?ízniv* nízký obsah vody (viz obr. 5). Hodnoty jsou nižší, než
nacházíme u b*žn* vykupovaného semene. Lze p?edpokládat, že všechny vzorky semene
jsou tedy schopné ve velkovýrob* být vysušeny na požadovanou hodnotu, tj. 8 % vody. Na
základ* toho nelze žádný vzorek nedoporu it k prDmyslovému zpracování. Lze se domnívat,
že vzorky byly v rámci odrDdových pokusD dob?e ošet?eny, což m*lo pozitivní vliv na
dDležitou vlastnost z nich získaných olejD – íslo kyselosti.
4.3 Olejnatost semene
Olejnatost vzorkD ?epky uvádí obr. 6. Z p?edložených vzorkD vykazuje maximum vzorek
?epky Catonic a minimum vzorek ?epky Spacer. Na tomto zjišt*ní lze postavit doporu ení vy?adit vzorek ?epky Spacer. Pokud jde o zbývající vzorky, lze je doporu it k dalšímu
sledování, protože hodnoty olejnatosti se pohybují v p?ijatelném rozmezí. Je t?eba upozornit
na to, že olejnatost semen je nezbytn* nutné posuzovat v souvislosti s ?adou dalších
vlastností, p?inejmenším s výnosem. Nižší olejnatost obecn* mDže být vyvážena vyšším
výnosem z hektaru a obrácen*. Tyto souvislosti nebylo možno posoudit.
4.4 Obsah tuku v pokrutinách
Obsah zbytkového oleje v pokrutinách a jejich sušinu uvádí obr. 7 a 8, odpovídá tomuto
zpDsobu získávání oleje.
4.5 íslo kyselosti vzorkX olejX
Tato hodnota se u všech vzorkD pohybuje velmi nízko (viz obr. 9). Lze z toho odvodit
domn*nku, že všechna semena p?ed laboratorním odlisováním byla správn* ošet?ena.
Následkem toho lze všechny vzorky olejD považovat z hlediska parametru ísla kyselosti za
vhodné suroviny pro výrobu ?epkových methylesterD, protože max. íslo kyselosti se
dovoluje (a to i v návrhu normy pro p?ímé využití ?epkového oleje jako pohonné hmoty) 2
mg KOH.g-1. U jedlých rafinovaných olejD je dovolena max. hodnota 0,4 mg KOH.g-1.
4.6 Obsah fosforu ve vzorcích oleje
Obsah prvku fosforu (viz obr. 10) je u všech vzorkD olejD v mezích, které jsou p?íslibem, že
technologie jejich zpracování na ?epkové methylestery nebude rušena zvýšenou tvorbou
emulzí a limitovaný obsah fosforu v ?epkových methylesterech bude dodržen. Max. dovolená
hodnota (a to i v návrhu normy pro p?ímé využití ?epkového oleje jako pohonné hmoty) je 15
mg.kg-1 (ppm). Znovu nutno podtrhnout, že pokud by semeno bylo zpracováváno
prDmyslovým postupem, bude obsah fosforu vyšší a v kone né hodnot* ovlivn*n (snížen)
postupem hydratace olejD. Maximální obsahy vykazují vzorky oleje PBIF 99-4 a Spacer, tj.
6,5 a 6,0 mg/kg. Minima jsou patrna u vzorkD olejD Californium a Cando, tj. 2,6 a 2,7 mg/kg.
111
4.7 Jodové Oíslo vzorkX olejX
Tento parametr je charakteristický pro každý olej, je ur en složením mastných kyselin a
nem*ní se b*hem zpracování oleje na ?epkové methylestery. Vzhledem k tomu, že n*které
normy pro ?epkové methylestry jej limitují, je tedy rozhodující volba suroviny pro spln*ní
tohoto ukazatele jakostní normy. Vychází-li se z požadavku normy EN 14 214, který
požaduje jodové íslo v hodnot* pod 120, není nutné vy?azovat žádný vzorek. Vzdor tomu,
že jakostní požadavky na ?epkové methylestery neohrani ují spodní mez J/, ale zato
stanovují hodnoty pro filtrovatelnost, tedy chladovou odolnost, je žádoucí, aby J/ leželo
v rozmezí 100 až 120. Tomuto požadavku vyhovují všechny hodnocené vzorky. Nep?ímo je
tento parametr limitován požadavkem na oxida ní stabilitu. Z tohoto hlediska se
nedoporu ují suroviny s hodnotou J/ nad 115. I tento požadavek spl6ují všechny vzorky (viz
obr. 11).
4.8 OxidaOní stabilita vzorkX olejX
Sledování tohoto parametru bylo do programu za?azeno vzhledem k probíhající tvorb*
evropské normy EN 14 214, která limituje tento parametr - induk ní periodu hodnotou min. 6
hodin. Norma p?edepisuje použití p?ístroje Rancimat s podmínkami 110 oC a 10 l
vzduchu/min. Vzhledem k asové tísni p?i stanovení t*chto hodnot bylo použito podmínek
120 oC a 20 l vzduchu/min. Laborato? má zkušenost, že toto zp?ísn*ní podmínek má za
následek snížení nalezené induk ní periody o 3 hod. maximáln* oproti nálezu p?i
normovaných podmínkách. Toto technické opat?ení neruší vyhodnocení 24 vzorkD oleje mezi
sebou. Možno konstatovat, že soubor t*chto hodnot (viz obr. 12) nevykazuje výrazná
maxima ani minima. Maximální hodnotu induk ní periody vykazuje vzorek oleje Spacer
(4,75 hod.), na druhém míst* je vzorek oleje Odila (4,6 hod.) a minimální vzorek oleje
Navajo (3,23 hod.). Z vyhodnocení tohoto kriteria neplyne oprávn*ní vy?adit n*které vzorky.
Poznámka k oxida+ní stabilit
Je žádoucí upozornit na skute+nost, že i když se p ipustí nutnost p ipo+ítat 3 hodiny k
hodnotám induk+ní periody sledovaných olej$, nebyly dosaženy hodnoty dostate+n vysoké,
které by zaru+ovaly, že epkové methylestery z t chto olej$ vyrobené bude mít po záru+ní
dob (6 m síc$) požadovanou hodnotu IP 6 hodin. N která orienta+ní sledování provedená
v laborato i SETUZA a.s. to potvrzují.
4.9 Složení mastných kyselin vzorkX olejX
Složení mastných kyselin determinuje hodnotu J/ zcela a z velké ásti ovliv6uje hodnotu
induk ní periody, tedy oxida ní stabilitu.
Podíl jednotlivých mastných kyselin ukazuje: obr. 13 – kyselina palmitová, obr. 14 –
stearová, obr. 15 – olejová, obr. 16 – linolová, obr. 17 – linolenová. U kyseliny
palmitoolejové min. 0,1 % vykazuje Californium a max. 0,27 % Jesper; u arachové: min.
0,49 % Ramiro, max. 0,84 Odila; u eikoseinové: min. 0,92 % Ramiro, max. 2,77 MLCH 081;
u behenové: min. 0,27 % Cancan, max. 0,51 % Catonic; u erukové: nulovou hodnotu
vykazovaly Lirajet, Laser, Embleme, Aviso, Ramiro, Extra, MLCH 081, CWH 045, Navajo,
Rasmus, Mohican, Jesper, Catonic, Cancan, PBIF 99-4, Caracas, max. 0,15 % Orkan; u
nervonové: min. 0,05 % Odila a Californium, max. 0,33 % Spacer; u lignocerové: min.
0,05 % Odila, Laser a Californium, max. 0,33 % Jesper a Spacer.
112
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
ÚWinnnost hrubá (%)
Spacer
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Teplota lisovací hlavy (oC)
Spacer
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Spacer
Obr. 2: Výkonnost „studeného“ lisování odrDdových vzorkD ?epky olejné
Caracas
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Výkonnost lisov. (kg.h-1 semena Xepky
olejné)
Obr. 1: Teplota lisovací hlavy p?i lisování odrDdových vzorkD ?epky olejné
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Výt žnost hrubá (% m/m)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Obr. 3: Hrubá výt*žnost „studeného“ lisování odrDdových vzorkD ?epky olejné
90
85
80
75
70
65
60
Obr. 4: Ú innost „studeného“ lisování odrDdových vzorkD ?epky olejné
113
Californium
Caracas
Spacer
Caracas
Spacer
Caracas
Spacer
PBIF 99-4
Cancan
Californium
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Californium
96
95,5
95
94,5
94
93,5
93
92,5
92
91,5
PBIF 99-4
Obr. 7: Obsah tuku v pokrutinách vylisovaných z odrDd ?epky olejné
PBIF 99-4
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Pr[m rná olejnatost pokrutin (% m/m)
Obr. 6: Obsah tuku ve vzorcích odrDd ?epky olejné
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Pr[m rná sušina pokrutin (% m/m)
Obsah tuku (% m/m)
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Obsah vody (% m/m)
6,6
6,4
6,2
6
5,8
5,6
5,4
5,2
Obr. 5: Obsah vody ve vzorcích odrDd ?epky olejné
48
47
46
45
44
43
42
41
Obr. 8: Obsah sušiny v pokrutinách vylisovaných z odrDd ?epky olejné
114
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
OxidaWní stabilita (hod - 120oC; 20 l.min-1)
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Spacer
Caracas
Californium
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
104
102
PBIF 99-4
108
106
Cancan
112
110
Cancan
116
114
Catonic
Obr. 10: Obsah fosforu v ?epkových olejích
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Jodové Wíslo (g jodu/100 g)
Obsah fosforu (ppm)
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
`íslo kyselosti (mg KOH/g)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Obr. 9: /íslo kyselosti ?epkových olejD
7
6
5
4
3
2
1
0
Obr. 11: Jodové íslo ?epkových olejD
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Obr. 12: Oxida ní stabilita ?epkových olejD (Rancimat 679,120 oC, 20 l.min-1, n = 2,5 ± 0,1 g)
115
Californium
Caracas
Spacer
Caracas
Spacer
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Californium
0
PBIF 99-4
5
PBIF 99-4
10
Cancan
15
Cancan
20
Catonic
25
Catonic
30
Cando
Obr. 15: Obsah olejové mastné kyseliny
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Linolová
Olejová
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Stearová
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Palmitová
6
5
4
3
2
1
0
Obr. 13: Obsah palmitové mastné kyseliny
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Obr. 14: Obsah stearové mastné kyseliny
68
66
64
62
60
58
56
Obr. 16: Obsah linolové mastné kyseliny
116
12
Linolenová
10
8
6
4
2
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
0
Obr. 17: Obsah linolenové mastné kyseliny
/SN EN 14 214 požaduje, aby ?epkové methylestery m*ly maximální obsah esteru kyseliny
linolenové (18 : 3) 12 % a estery kyselin polynenasycených nesmí být p?ítomny v hodnot*
nad 1 %. Obr. 17 ukazuje, že maximum obsahu kyseliny 18 : 3 – linolenové vykazuje vzorek
oleje Aviso v hodnot* 9,73 %, minimum má vzorek oleje Spacer s hodnotou 4,17 %. Toto
pom*rn* zna né rozp*tí poukazuje pouze na jistou zvláštnost vzorku oleje Spacer. Pokud
bychom tento vzorek vylou ili ze statistického hodnocení, zjistíme, že soubor je vyrovnaný.
Je t?eba zdDraznit, že nízký obsah kyseliny 18 : 3 je žádoucí. Vzorek oleje Spacer vykazuje
nejvyšší oxida ní odolnost ve form* nejdelší induk ní periody (4,75 hod.). Zdá se, že toto
složení mastných kyselin je pro výrobu ?epkových methylesterD optimální. Obsah kyselin
polynenasycených v p?ípad* ?epky není hrozbou. Složení mastných kyselin však také
výrazn* ovliv6uje požadavek na chladovou odolnost ?epkových methylesterD.
Zatím není známo, že by n*kdo exaktn* definoval vztah mezi hodnotami suma obsahu
nasycených mastných kyselin a chladová odolnost. Na základ* dosavadní praxe lze však
o ekávat tém*? s jistotou, že s rDstem hodnoty této sumy bude citeln* klesat chladová
odolnost ?epkových methylesterD. Na základ* dnešního stavu v*d*ní je možné p?edb*žn* a
orienta n* stanovit limit obsahu sumy nasycených mastných kyselin na hodnotu 8,5 %. Tento
limit p?esahuje pouze vzorek oleje Catonic s hodnotou 8,6 %. S jistými pochybnostmi lze
vyslovit resultát, že vzorek oleje Catonic z tohoto pohledu nevyhovuje.
5. Diskuze a záv<r
V záv*re ném hodnocení možno nedoporu it vzorek ?epky Spacer pro nízkou olejnatost.
Sou asn* však platí poznámka o nutnosti komplexního vyhodnocení výroby oleje na
jednotce plochy – hektaru.
Možno konstatovat vysokou vyrovnanost hodnot jednotlivých sledovaných parametrD.
V rámci platných a o ekávaných jakostních norem pro ?epkové methylestery a s p?ihlédnutím
k stupni ovlivn*ní jakosti ?epkových methylesterD jakostními znaky použitého oleje se
nedoporu uje vzorek oleje Catonic s ohledem na jeho složení mastných kyselin – p?ekro ení
obsahu nasycených mastných kyselin.
Zvláštního z?etele jsou hodny vzorky semene a oleje Spacer. Pokud jde o olejnatost vzorku
semen, je nejnižší, kdežto složení mastných kyselin vzorku oleje se zdá být pro výrobu
?epkových methylesterD nejvhodn*jší. Vzorek ?epky Spacer si zasluhuje další pozornost. Je-li
možné eliminovat vliv minimální olejnatosti semene, pak složení mastný kyselin oleje t*chto
semen je velmi nad*jné. Zdá se, že razantní snížení obsahu kyseliny linolenové ve prosp*ch
obsahu kyseliny linolové je velmi prosp*šné.
Protože ?epkové semeno bude v našich pom*rech s nejv*tší pravd*podobností z ?ady p?í in
základní surovinou pro výrobu nepotraviná?sky (v*tšinou ve form* ?epkových methylesterD)
využívaných rostlinných olejD, je žádoucí v*novat této tématice další pozornost. Bylo by
117
dobré zainteresovat státní orgány, které mají zájem na rozvoji tohoto programu, na ú asti na
financování dalších prací, které možno takto stru n* charakterizovat.
Cíleným stavem je ?epka olejná s vysokým obsahem kyseliny olejové (min. 80 %) a s nízkým
podílem nasycených mastných kyselin (palmitová a stearová kyselina) – mén* než 2 – 4 %
pro dosažení nízké filtrovatelnosti CFPP. Rovn*ž tak s nízkým obsahem linolenové kyseliny
– mén* než 2 – 3 % pro zlepšení stability. P?íslibem je ?epka olejná MSP 11 s obsahem
olejové mastné kyseliny 84,9 %, linolenové 2 %, nasycených mastných kyselin 6 % a
polynenasycených mastných kyselin 7,8 %.
Sledovaných 24 vzorkD semene je nutné vyhodnotit též po stránce agronomické pomocí
ekonomické výkonnosti, tj. schopností výroby oleje na hektaru plochy a na jednotku
výrobních nákladD. Vhodné pracovišt* nebo skupina pracovišT (VŠ, výrobní závody, SVB a
jiní) by m*la zevrubn* prozkoumat všechny parametry nov* tvo?ených jakostních norem a
konfrontovat je s realitou v našem stát*. Jde zejména o oxida ní a termickou stabilitu.
Optimální, rychlé a spolehlivé stanovení vázaného glycerolu a parciálních glyceridD, srovnat
dnes používané metody. V /SN EN 14214 je limitována také skupina kovD II (Ca a Mg)
hodnotou 5 mg.kg-1. Zde je vhodné p?ipomenout, že v jiných souvislostech bylo v rámci
expertní innosti konstatováno, že ?epkové oleje naší provenience obsahují výrazn* více
prvku Ca ve srovnání s ?epkovými oleji z N*mecka. Pokud je známo, zatím nikdo z výrobcD
nekontroluje obsah prvkD Na a K instrumentací AAS. Nutno ov*?it, jak koreluje naše
stanovení Na a K s touto metodikou.
P?es n*která provedená sledování je nutné dále prohlubovat naše znalosti vztahD mezi
složením mastných kyselin, oxida ní stabilitou, chladovou odolností v etn* prDb*hu hodnot
oxida ní stability s asem ve vztahu na garan ní dobu ?epkových methylesterD. Samostatnou
ást technického rozvoje by m*la tvo?it snaha o nalezení nepalivá?ského užití ?epkových
methylesterD, zejména s vyšším standardem jakosti. Rovn*ž optimalizace využití vedlejších
výrobkD, jako jsou mastné kyseliny, glycerol a nov* též destila ní zbytek po destilaci
?epkových methylesterD, si zasluhuje pozornost.
Použitá literatura
1. Th. Dimming, J. Haupt, W. Radig, Th. Dittmar: Biodiesel aus Pflanzenölen und nativen
Recyclingprodukten. In: Neue Erkenntnisse zur stofflichen Nutzung von nachwachsenden
Rohstoffen. Freiberg, 1999, s. 34 – 60
2. /erný, J., Machará ková, P.: Oxidation stability of rape oil fatty acids methylesters in the
Czech Republic. In: Fatty acids methylesters of and blended fuel, Brno 10.4.2002, s. 53 –
56 (ISBN 80-213-0892-3)
3. Šedivá, Z., Jevi , P., P?ikryl, M.: Possibilities and limitation of the biogenous feedstock
utilization for fatty acids methylesters production. In: Fatty acids methylesters of and
blended fuel, Brno 10.4.2002, s. 73 – 80 (ISBN 80-213-0892-3)
Pod kování pat í firm Monsanto R, Brno – jmenovit Ing. R. Lesákovi - za zajišt ní vzork$
odr$d epky olejné a finan+ní podporu provedené expertízy.
Rovn ž pat í pod kování RNDr. L. Pudilové - Setuza, a.s., závod Olomouc - za provedené
analýzy a Ing. J. ernému za pomoc p i hodnocení zpracovaných výsledk$.
Práce obsahuje také výsledky ešení výzkumného zám ru MZE0002703101 – etapy 6
„Výzkum nových možností efektivního využití zem d lských produkt$ k nepotraviná ským
ú+el$m“.
118
Kontaktní adresa:
Ing. Petr Jevi+, CSc.1, 2 ,3
Ing. Zde]ka Šedivá1, 2
Doc. Ing. Miroslav P ikryl, CSc.3
1
2
3
Výzkumný ústav zem d lské techniky
Drnovská 507, P.O.Box 54, 161 01 Praha 6 - Ruzyn
eská zem d lská univerzita, Technická fakulta, Kamýcká ul., 165 21 Praha 6 - Suchdol
119
Monitoring of winter rape variety composition quality in the Czech
Republic for raw materials utilization
Zde]ka Šedivá 1,2, Petr Jevi+ 1,2,3, Miroslav P ikryl 3
1
Research institute of agricultural engineering, Prague
Association for biodiesel production, Prague
3
Czech Agricultural University, Technical Faculty, Prague
2
1. Introduction
The tri-glyceride raw materials for methyl-esters production differ considerably within
spectrum of fatty acids. The main fatty acids share - palmite, stearic, oleic, linoleic and
linolenic depends on origin and significantly effect the tri-glycerides and methyl-esters
properties. The methyl-ester characteristic properties are influenced by the raw material and
way of technological process of their production (see table 1).
Table 1: Effect of raw material and process form on methyl-esters characteristic values
Methyl-ester characte- Determined Determined
ristic properties given
by raw
by the
Cause
material
process
by the standard
Number of acidity
transformation, dissolued catalyst share
+
fatty acids spectrum
Iodine number
+
Methanol content
dementanolization quality
+
Filtration rate CFPP
+
fatty acids spectrum (transformation)
Cinematic viscosity
+
(+)
Density
+
Residual glycerides
glycerides transformation
+
Impurities
phases splitting/raw material quality
+
+
Ignition point
methanol content
+
Carbon residue
fatty acids spectrum (glycerine content)
+
(+)
Conradson
Ash
raw material quality
+
Group of metals I and
raw material quality
(+)
+
II, phosphorus
Cetane number
+
fatty acids spectrum (temperature profile,
Oxidation stability
+
(+)
oxidation, storage)
1)
(Thermal stability )
(+)
(fatty acids spectrum)
1)
Not determined limited value so far.
If number of acidity, methanol content, ignition point and residual glycerides share depend on
technological process, then other characteristic indicators are determined by the fatty acids
spectrum a thus by the raw material.
The iodine number gives iodine weight bound on sample under specific conditions. It is
expressed in g of iodine per 100 g of sample to addition on double bond. Therefore it is a
measure of oleic, linoleic and linolenic acids content. The limit value should guarantee that
during fuel combustion is excluded tendency to carbonization and resinification of
120
combustion space in consequence of double bonds high share. The iodine number limit value
presented in proposal to European standard gives value max. 120 g J/100 g of fat. The typical
sunflower oil has value about 135 and soya oil 120, i.e. raw material with high share of
linoleic and linolenic acids.
The cetane number expresses the biofuel reactivity. At lower cetane number creates wellknown problems with starting, hard run, sediments developing etc. The high share of
saturated fatty acids methyl-esters with short chains or multiplied non-saturated fatty acids
C18 leads to the low cetane number.
The CFPP value indicates limit temperature of filtration ability representing the highest
temperature when given volume of fuel cooled under standardized condition does not flow
through the standardized filtration device. The melting point of single components contained
in rapeseed oil methyl esters effects considerably the CFPP value.
The high points of melting are evident for methyl-esters of palmitic and stearic acid. The
basic indicator of this criteria group is the fatty acids composition particularly with respect to
the amount of fatty acids with double bonds. This parameter is being determined by means of
gaseous chromatography and the iodine number value can be calculated. It is a parameter
which can be influenced merely by cultivation. Only technologies with final fraction
distillation of rapeseed oil methyl esters is able partially divide methyl-esters of individual
fatty acids. So far unutilized in practice is also possibility of rapeseed oil methyl esters
winterization.
An important rapeseed oil methyl esters characteristics is cool resistance, as mentioned
above, by the CFPP value (in practice is important maximum decrease of that fuel
temperature when the fuel filter clogging did not occur yet). The principal rapeseed oil
methyl esters characteristics influencing this value is iodine number.
Today is known some variants of rape oil where spectrum of fatty acids is changed. We
know so called 00 with iodine number 117, variant BLT with iodine number 125 able to
ensure rapeseed oil methyl esters with the CFPP value up to -36 oC, variant LZ 7632 with
iodine number only 83, further “low linolenic” with iodine number 111 and finally laurate
rape with iodine number only 69.
Oils with iodine number below 100 are for rapeseed oil methyl esters production not useable
in practice because content of fatty acids is on such level that the CFPP value would be too
high and criterion of cool resistance does not meet the qualitative standards. These oils are
interesting starting matter for bio-lubricants production and other oleochemical products.
1.1 Special meaning of iodine number value
As mentioned above this value represents amount of double bonds in fatty acids chains. With
increasing of iodine number value increases the cool resistance of produced rapeseed oil
methyl esters but simultaneously decreases the oxidation stability. That parameter was
included to the European standards proposal together with the iodine number value
(maximum 120), linolenic acid methyl-ester content (max. 12 %) and with content of the
poly-non-saturated acids methyl-esters (max. 1 %).
1.2 Oxidation and thermal stability
These are the parameters which must be investigated in details as suggested methodology and
parameter value concerns. In case of thermal stability is suggested nothing, so far. In every
case is clear that there exists effort of the standard makers to achieve situation when the
product will display a certain chemical stability against the oxidation changes.
The oxidation and thermal stability are influenced by many factors. Not all are quite known
and only little part may be influenced by the producers. The rapeseed oil methyl esters quality
is influenced by the agricultural primary production, i.e. mainly seed stock choice,
121
agrotechnics, optimal harvesting time and seed post-harvest treatment. The result of all these
and may other effects is a fact that the positively evaluated variety can give in agricultural
practice results much less satisfactory. Particularly when we are aware that the oils samples
available for that assessment were obtained by the laboratory process which always varies
from the industrial processing of oil crops mainly by the thermal stress of the seed and
acquired oil. From this view is necessary to evaluate the criterion of the oil oxidation stability.
Regarding the fact, that this parameter is expressed by value minimum 6 hours in the
European standard, it is necessary to request value minimum by 2 hours higher for the starting
oils for the reason that rapeseed oil methyl esters will reach at the end of the warranty time
value of the requested 6 hours (induction period). It seems from the recent published materials
that value 6 hours for rapeseed oil methyl esters at the end of the warranty time is unreal. In
this sense the European standard proposal should be assessed critically.
2. Objective
The objective of the expertise is to assess 24 samples of winter rape from harvest 2002 from
the locality of Hradec nad Svitavou ÚKZÚZ – Department of oil crops Hradec nad Svitavou
in district of Svitavy for rapeseed oil methyl esters production. The basic evaluating
parameters are number of acidity, fatty acids composition, iodine number, oxidation stability
and phosphorus content.
3. Methodological procedure and used methods
The 24 samples of winter rape from harvest 2002 of mass about 4 kg were delivered to VÚZT
by the customer and adequately stored in the VÚZT laboratory at temperature of 10 – 15 oC in
dry place. From that quantity about 100 g was determined for moisture and oil rate evaluation
according to the standard /SN ISO 10565 (46 1060) „Oil seeds – Parallel determination of oil
and water content – Method of impulsion nuclear magnetic resonant spectroscopy“.
The proper pressing was conducted by the testing device of VÚZT – oil auger press DD 85G
Comet with perforated pressing cylinder. Through this cylinder and nozzle for oil cakes
discharge flow the pressed impure oil. The pressing head, which creates transfer between the
pressing cylinder and nozzle, can be heated electrically always at the start of the pressing.
During the pressing process the heating is applied only according to the pressed oil crops
type. The rape has not been heated before its input to the press and was processed under
normal conditions. The obtained oil was gently re-filtered after the crude oil separation and
stored in cooled boxes before proper analysis. At the pressing were fixed these values:
pressing head temperature, pressed oil amount, oil cakes, pressing performance in kg.h-1 of
winter rape and gross yield, i.e. percentage share of obtained impure oil from the pressed
sample. For the oil cakes the residual oil content was determined by the classical method.
The pure oil sample preparation was carried – out by:
• /SN ISO 661 (58 8753) Animal and crop fats and oil
Sample preparation for analysis:
• /SN 58 8759 Methods of fats and oil testing. Water content determination - Karl Fischer
method.
• Phosphorus content determination: ZM No.75 (SETUZA)
• Elements content determination in fats and oils by the ICP spectrophorometer.
• /SN 660 (58 8756) Animal and crop fats and oils. Determination of number of acidity and
acidity.
• /SN ISO 5508 (58 8766) Animals and crop fats and oils. Analysis of fatty acids methylesters by the gaseous chromatography.
• AOCS Cd 1c- 85(93) method
• Iodine number – calculation from the gaseous chromatography
122
•
Oxidation stability determination: ZM No. 8 (SETUZA)
Determination of fat and oil oxidation stability by deice Rancimat 679.
4. Results
4.1 Pressing
The balancing data involving temperature of pressing head, pressing output in kg.h-1, gross
yield and effectiveness are evident from the figures 1, 2, 3 and 4. Samples of rape Embleme,
Aviso, Jesper, Catonic and Spacer were pressed at the higher temperature of the pressing
head. Other temperatures are given by the proper pressing process. The pressed oil
temperature did not exceed 48 oC. The achieved gross yields are too high for this method of
pressing except sample of rape Rasmus, which shows the minimum.
4.2 Water content in seed
All samples show favorable low water content (see Fig. 5). The values are lower in
comparison with currently bought seed. It may be assumed that all seed samples are able to
be dried to the required temperature in the large – scale production, i.e. 8 % of water. On the
basis of this fact each sample can be recommended for the industrial processing. Probably all
samples were adequately treated in the framework of the trials what has positive effect on the
important property of oils obtained – i.e. number of acidity.
4.3 Oil rate in seeds
The rape samples oil rate is presented in Fig. 6. From the submitted samples maximum
shows sample of rape Catonic and minimum sample of rape Spacer. This leads to the
recommendation – to exclude sample of rape Spacer. As remaining samples concerns they
can be recommended for the further investigation because oil rate values are within
acceptable range. It is necessary to notice that the seeds oil rate must be assessed together
with many other characteristics, at least with the yield. The lower oil rate generally can be
balanced by the higher yield per hectare and conversely. These connections have not been
evaluated.
4.4 Fat content in oil cakes
The residual oil content in oil cakes and their dry matter presented in Fig. 7 and 8
corresponds with this method of oil acquisition.
4.5 Number of acidity of oils samples
This value is low for all samples (see Fig. 9). From this may be derived that all seeds before
the laboratory pressing were treated correctly. In consequence all oil samples can be
considered the suitable raw materials for rapeseed oil methyl esters, production from point of
view of number of acidity, because maximum number of acidity is permitted 2 mg KOH.g-1
(even in the standard proposal for direct utilization of rape oil as fuel). For edible refined oils
the permitted maximum value is 0,4 mg KOH.g-1.
4.6 Phosphorus content in oils samples
The phosphorus content (see Fig. 10) is within limit for all samples. It means that technology
of their processing to rapeseed oil methyl esters will not be disturbed by the increased
creation of emulsions and phosphorus limited content will be maintained. Maximum
permitted value (even in the standard proposal for direct utilization of rape oil as a fuel) is 15
mg.kg-1 (ppm). It must be stressed that if the seed is processed by the industrial process, the
phosphorus content is higher and in the final value influenced (decreased) by the oil
123
hydratation process. Maximum contents show samples of oil PBIF 99-4 and Spacer, i.e. 6,5
and 6,0 mg/kg. The minimum values are evident for samples of oil Californium and Cando,
i.e. 2,6 and 2,7 mg/kg.
4.7 Iodine number of oils samples
That parameter is characteristic for each oil and is determined by the fatty acids composition
and is stabile during oil processing to rapeseed oil methyl esters. With respect to the fact, that
some standards for rapeseed oil methyl esters limit this parameter, the decisive is the raw
material choice to satisfy that indicator of qualitative standard. Based on the standard
EN14 214 requirement demanding the iodine number in value below 120, no sample should
be excluded. Despite fact, that the qualitative requirements for rapeseed oil methyl esters do
not limit the bottom limit of the iodine number but determine values for filtration ability, i.e.
cool resistance, it is necessary to range from 100 to 120. All the assessed samples meet this
requirement. Indirectly this parameter is limited by demand for the oxidation stability. From
this point of view the raw materials with value of iodine number above 115 are not
recommended. Also this requirement is met for all samples (see Fig. 11).
4.8 Oxidation stability of oil samples
Monitoring of that parameter was included into the program with regard to the passing
development of the European standard EN 14 214, limiting this parameter – the induction
period by the maximum value 6 hours. The standard prescribes utilization of apparatus
Rancimat with conditions 110 oC and 10 liter of air/min. Regarding the time pressure during
these values determination the conditions 120 oC and 20 liter of air/min. were used. The
laboratory is experienced that the conditions tightening up leads to the reduction of found
induction period by 3 hours in comparison with the standard conditions. This technical
measure does not void evaluation of 24 samples of oil neutrally. In may be stated that
complex of these values (see Fig. 12) does not show any significant maximum or minimum.
The maximum value of the induction period shows sample of oil Spacer (4,75 hours),
followed by the sample of oil Odila (4,6 hours) and minimum sample of oil Navajo (3,23
hours). From evaluation of this criterion does not result authorization to condemn some
samples.
Notice on the oxidation stability
It is desirable to point out the fact that even in case when is necessary to add 3 hours to
values of induction period of investigated oils there were not reached sufficiently high values
undertaking that rapeseed oil methyl esters produced from these oils will have after the
guarantee period (6 months) required value IP 6 hours. Some orientation investigation
carried-out in laboratory SETUZA has confirmed that fact.
4.9 Fatty acids composition of oil samples
The fatty acids composition given by the PCH instrumentation determines value of iodine
number completely and partially affects the induction period value, i.e. oxidation stability.
Share of individual fatty acids is displayed: Fig. 13 – palmitic acid, Fig. 14 – stearic acid,
Fig. 15 – oleic acid, Fig. 16 – linoleic acid, Fig. 17 – linolenic acid. For palmitic-oil acid
min. 0,1 % has shown Californium and max. 0,27 % Jesper; for arachidic acid: min. 0,49 %
Ramiro, max. 0,84 Odila; for eicoseinic acid: min. 0,92 % Ramiro, max. 2,77 MLCH 081;
for behenic acid: min. 0,27 % Cancan, max. 0,51 % Catonic; for erucic acid: zero value
have shown Lirajet, Laser, Embleme, Aviso, Ramiro, Extra, MLCH 081, CWH 045, Navajo,
Rasmus, Mohican, Jesper, Catonic, Cancan, PBIF 99-4, Caracas, max. 0,15 % Orkan; for
124
80
75
70
65
60
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Spacer
85
Spacer
90
Caracas
Fig. 3: Rough yield of the „cold“ pressing of variety samples of rapeseed
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Rough effectiveness (%)
Rough yield (% m/m)
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Performance of pressing (kg.h-1 of
rapeseed)
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Pressing head temperature (oC)
nervonic acid: min. 0,05 % Odila and Californium, max. 0,33 % Spacer; for lignoceric acid:
min. 0,05 % Odila, Laser and Californium, max. 0,33 % Jesper and Spacer.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Fig. 1: The pressing head temperature during variety samples of rapeseed pressing
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Fig. 2: Performance of „cold“ pressing of variety samples of rapeseed pressing
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Fig. 4: Effectiveness of „cold“ pressing of variety samples of rapeseed
125
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Average dry matter of pressed cakes (%
m/m)
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Average oil content of press cakes
(% m/m)
PBIF 99-4
Californium
Caracas
Spacer
Californium
Caracas
Spacer
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
PBIF 99-4
48
47
46
45
44
43
42
41
Cancan
Fig. 5: Water content in samples of rapeseed varieties
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Fat content (% m/m)
Water content (% m/m)
6,6
6,4
6,2
6
5,8
5,6
5,4
5,2
Fig. 6: Fat content in samples of rapeseed
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Fig. 7: Fat content in press cakes pressed from the rapeseed varieties
96
95,5
95
94,5
94
93,5
93
92,5
92
91,5
Fig. 8: Dry matter content in press cakes pressed from the rapeseed varieties
126
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Oxidation stability (hour - 120oC;
20 l.min-1)
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Phosphorus content (ppm)
Spacer
Caracas
Spacer
Caracas
Californium
102
Californium
106
104
PBIF 99-4
108
PBIF 99-4
110
Cancan
114
112
Cancan
116
Catonic
Fig. 10: Phosphorus content in rapeseed oils
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Iodine number (g of iodine/100 g)
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Acidity number (mg KOH/g)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Fig. 9: Acidity number of rapeseed oils
7
6
5
4
3
2
1
0
Fig. 11: Iodine number of rapeseed oils
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Fig. 12: Oxidation stability of rapeseed oils (Rancimat 679, 120oC, 20 l.min-1, n = 2,5 ± 0,1 g)
127
PBIF 99-4
Californium
Caracas
Spacer
Californium
Caracas
Spacer
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
PBIF 99-4
0
Cancan
5
Cancan
10
Catonic
15
Catonic
20
Cando
25
Cando
30
Jesper
Fig. 15: Oleic fatty acid content
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Linoleic
Oleic
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Stearic
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
Palmitic
6
5
4
3
2
1
0
Fig. 13: Palmitic fatty acid content
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Fig. 14: Stearic fatty acid content
68
66
64
62
60
58
56
Fig. 16: Linoleic fatty acid content
128
12
Linolenic
10
8
6
4
2
Spacer
Caracas
Californium
PBIF 99-4
Cancan
Catonic
Cando
Jesper
Mohican
Rasmus
Orkan
Pronto
Navajo
CWH 045
Executive
MLCH 081
Extra
Ramiro
Aviso
Embleme
Laser
Artus
Odila
Lirajet
0
Fig. 17: Linolenic fatty acids content
The EN 14 214 requires the rapeseed oil methyl esters have maximum content of the
linolenic acid ester (18 : 3) 12 % and poly-non-saturated acids esters has not to be present in
value above 1 %. Fig. 17 shows that maximum content of the linolenic acid 18 : 3 is in the
sample of oil Aviso in value 9,73 %, minimum has the sample of oil Spacer with value 4,17
%. That relative large range indicates only certain specification of sample Spacer. In case that
this sample is excluded from the statistical evaluation we will find-out that the set is
balanced. It must be emphasized that low content of the acid 18 : 3 is indescribable. The oil
Spacer sample shows the highest oxidation resistance in form of the longest induction period
(4,75 hours). It seems that this composition of fatty acids is optimal for production of methyl
esters. The poly-non-saturated acids content in case of rapeseed is not a problem. The fatty
acids composition but is significantly effected by requirement for cold resistance of rapeseed
methyl esters.
It is not known so far, that someone would defined exactly relationship between values of
saturated fatty acids content sum and cold resistance. On basis of current practice can be
expected with high certainty that with growth of this sum value the rapeseed methyl esters
cool resistance will significantly decrease. On basis of present state of knowledge is possible
preliminary and orientation determine limit of sum content of saturated fatty acids at value of
8,5 %. This limit exceeds only sample of oil Catonic with value of 8,6 %. With certain
doubts can be pronounced that the sample of oil Catonic is not in compliance with this view.
5. Discussion and conclusion
In the final evaluation is not recommended sample of rape Spacer due to its low oil content.
Simultaneously is valid the notice on necessity of oil production complex evaluation within
area unit – hectare.
It may be stated the well-balanced values of individual investigated parameters. In
framework of valid and expected quality standards for rapeseed oil methyl esters and with
regard to the stage of rapeseed oil methyl esters quality influencing by the qualitative signs of
the utilized oil it is not recommended the oil sample Catonic with respect to its fatty acids
composition – saturated fatty acids content extension.
A special attention should be paid to the seed and oil samples Spacer. As the seeds oil
content is lower, but fatty acids composition of sample seems to be most suitable for
rapeseed oil methyl esters production. Sample of rape Spacer requires our special
consideration. It would be possible to eliminate effect of the seed minimum oil content and
then oil fatty acids composition of these seeds is very hopeful. It seems that significant
reduction of linolenic acid content for benefit of linolic acid is very useful.
129
Because the rape seed will be under our conditions probably the basic raw material for
production of crop oils production in non-food industry (mostly in form of rapeseed oil
methyl esters) it is desirable to pay attention to these problems in the near future.
The final situation is the oil rape with high content of oleic acid (min. 80 %) and law share of
saturated fatty acid (palmitic and stearic) – less than 2 – 4 % to reach low CFPP filtration
ability and with low content of linolenic acid – less than 2 – 3 % for stability improvement.
Promising is the rapeseed MSP 11 with content of oil fatty acid of 84,9 %, linolenic acid of
2 %, saturated fatty acids of 6 % and poly-saturated fatty acids of 7,8 %.
The 24 verified samples of seed should be assessed also from agronomic view by means of
economical efficiency, i.e. ability of oil production per 1 hectare and per production cost unit.
A suitable working place or group of working places (university, production plants etc.)
would totally investigate all parameters of newly created qualitative standards and to
compare them with real situation in our country. It concerns mainly oxidation and thermal
stability. Optimal, fast and reliable determination of bound glycerol and partial glycerides
and comparison of today utilized method. It the standard /SN 14214 is limited also group of
metals (Ca and Mg) by value of 5 mg.kg-1. It may be noticed that in other connections was
stated in the framework of expert activity stated, that the rape oils from our country contain
significantly more element Ca in comparison with the rape oils from Germany. By our
knowledge no producer controls the element Na and K content through the AAS
instrumentation. It is necessary to verify correlation of our Na and K determination to that
methodology.
Despite some conducted investigation is necessary to improve our knowledge of
relations, oxidation stability, cool resistance including oxidation stability values course with
time in relation to the rapeseed oil methyl esters guarantee period. An individual part of
technical development would be effort for finding of rapeseed oil methyl esters, non-fuel
utilization, particularly with higher qualitative standard. Optimization of secondary products
utilization, as fatty acids, glycerol and newly distillation remainder offer rapeseed oil methyl
esters distillation need also our attention.
References
1. Th. Dimming, J. Haupt, W. Radig, Th. Dittmar: Biodiesel aus Pflanzenölen und nativen
Recyclingprodukten. In: Neue Erkenntnisse zur stofflichen Nutzung von nachwachsenden
Rohstoffen. Freiberg, 1999, s. 34 – 60
2. /erný, J., Machará ková, P.: Oxidation stability of rape oil fatty acids methylesters in the
Czech Republic. In: Fatty acids methylesters of and blended fuel, Brno 10.4.2002, s. 53 –
56 (ISBN 80-213-0892-3)
3. Šedivá, Z., Jevi , P., P?ikryl, M.: Possibilities and limitation of the biogenous feedstock
utilization for fatty acids methylesters production. In: Fatty acids methylesters of and
blended fuel, Brno 10.4.2002, s. 73 – 80 (ISBN 80-213-0892-3)
We express our thanks to firm Monsanto CR Brno – Mr. R. Lesák – for assurance of
rapeseed varieties samples and financial support of the performed expertise.
We would also like to express our thanks to Mrs. L. Pudilová – Setuza, joint-stock company,
subsidiary Olomouc for the conducted analysis and Mr. J. erný for their assistance during
processed results evaluation.
The paper also contains results of the research project MZE0002703101 – stage 6 results
“Research of new possibilities of effective utilization of agricultural products for non-food
purposes”.
130
Contact address:
Petr Jevi+, MA, Ph.D 1, 2 ,3
Zde]ka Šedivá, MA 1, 2
Assoc. Prof. Miroslav P ikryl, Ph.D 3
1
2
3
Research institute of agricultural engineering
Association for Biodiesel production
Drnovská 507, P.O.Box 54, 161 01 Prague 6 - Ruzyn
Czech Agricultural University, Technical Faculty, Kamýcká, 165 21 Prague 6 - Suchdol
131
J. erný, L. Pudilová, G. Št páníková
Problematika oxida/ní stability u methylester) mastných kyselin
Ji í erný, Ludmila Pudilová*, Gabriela Št páníková*
SETUZA, a.s., Ústí nad Labem
*
Abstract: Problems of oxidation stability of fatty acids methyl esters
The paper describes the chosen parameters effect on peroxid number value and oxidation
stability (EN 14112) including tocoferol antioxidant content in FAME. The samples were
withdrawn in the production plants applying:
• semi-continual with alkali catalysis at temperature of reaction about 25 0C
• continual with alkali catalysis at increased temperature of reaction
• semi-continual with alkali catalysis and distillation terminal at increased temperature of
reaction.
All samples were filled into glass templets closed by top (not sealed) and stored under
following light and temperature conditions:
transparent templets: a) in light at temperature 20 – 30 0C
b) in light at temperature 20 – 30 0C with addition of antioxidant
dark templets:
c) in darkness at temperature 20 – 26 0C
d) in darkness at temperature 20 – 26 0C with addition of antioxidant.
As antioxidant was used product of BISHOP company in portions about 0,01 %.
During storage mainly peroxid number and oxidation stability changes were followed by
methodology according to drafted standard EN 14112.
P?ed dv*ma roky jsme Vás z tohoto místa informovali o nov* za?azovaném parametru
oxida+ní stabilita do návrhu evropské jakostní normy pro methylestery mastných kyselin.
Snahou tehdy bylo stru n* objasnit chemické procesy v ?et*zci mastných kyselin , které jsou
podstatou oxida ních zm*n. Vycházeli jsme z toho, že tyto reakce jsou totožné s t*mi, které
probíhají p?i oxidaci lipidD, tak jak je známe z chemie tukD a olejD.
Jak jsme zdDraznili, jde p?edevším o reakce radikálové, které jsou n*kterými vn*jšími faktory
ovliv6ovány. Jde zejména o pDsobení tepelné a sv*telné energie, pDsobení anti- a
prooxidantD.
Objasnili jsme si také jakými analytickými metodami je možné tyto procesy a jejich rozsah u
tukD, olejD a u methylesterD mastných kyselin sledovat a kvantifikovat spolu s uvedením
jednotek pro tyto parametry. Jde zejména o peroxidové +íslo, oxida+ní stabilita,induk+ní
perioda.
Vzdor tomu, že v minulých n*kolika létech se n*kolik autorD této problematice v*novalo,
myslíme si, že doposud nebylo dostate n* doloženo, která z možných metod sledování
oxida ní stability je pro tento ú el optimální.
Dále je t?eba dob?e uvážit, zda navržená hodnota oxida ní stability v norm* je reáln*
dosažitelná aspo6 u v*tšiny výrobcD.
Je t?eba si uv*domit význam této problematiky mimo jiné z tohoto úhlu pohledu.
V ?ad* jakostních požadavkD na MERO si všimn*me dvojice: oxida+ní stabilita a chladová
odolnost jako CFPP.
Pokud se podíváme do literatury, tak zjistíme, že methylestery kyseliny linolové a linolenové
mají bod tuhnutí až kolem mínus 30 st. C. Naproti tomu tento ester kyseliny palmitové a
stearové má tento bod kolem plus 30 st. C. Mohli bychom tedy volbou suroviny, nebo
technologickými operacemi (winterizace, frak ní destilace) získat produkt s vysokou
chladovou odolností, ale za cenu zvýšení jodového ísla a snížení oxida ní stability.
132
Kdybychom zvládali zvýšení oxida ní stability i u takového výrobku, p?íkladn* pomocí
antioxydantD, pak bychom ?ešili sou asn* dva dDležité jakostní parametry, které jsou
antagonisty. Totéž platí obrácen*.
V další ásti našeho sd*lení jsme se pokusili zjistit vliv n*kterých parametrD na hodnotu
peroxidového ísla a oxida ní stability (rancimat) v etn* obsahu p?irozeného antioxidantu
(tokoferoly) v methylesterech mastných kyselin a vlivu jednoho náhodn* vybraného
antioxidantu.
ZpXsob výroby:
1. semikontinuální s alkalickou katalýzou p?i teplot* reakce okolo 25 0C
2. kontinuální s alkalickou katalýzou p?i zvýšené teplot* reakce
3. semikontinuální s alkalickou katalýzou a destila ní koncovkou p?i zvýšené teplot*
reakce.
Skladovací podmínky pokusu:
Všechny vzorky byly napln*ny do sklen*ných vzorkovnic, které byly uzav?eny ví kem (ne
hermeticky), a byly skladovány p?i t*chto sv*telných a teplotních podmínkách:
prDhledné vzorkovnice: a) na sv*tle p?i teplotách 20 – 30 0C
b) na sv*tle p?i teplotách 20 – 30 0C s p?ídavkem antioxidantu
tmavé vzorkovnice:
c) ve tm* p?i teplotách 20 – 26 0C
d) ve tm* p?i teplotách 20 – 26 0C s p?ídavkem antioxidantu
Jako antioxidant (AO) byl použit produkt fy BISHOP v dávkování cca 0,01 %.
B*hem skladování byly sledovány zejména zm*ny peroxidového ísla (grafy . 1, 2 a 3) a
oxida ní stability (grafy . 4, 5, 6 a 7) metodikou podle navržené normy EN 14112.
peroxidové /íslo
(mekv/kg)
Srovnání pro výrobek z výroby /. 1
80
na sv tle
60
na sv tle s AO
40
ve tm
20
ve tm s AO
0
0
100
200
dny od výroby
Graf . 1
peroxidové /íslo (mekv/kg)
160
140
120
100
80
60
40
20
0
na sv tle
na sv tle s AO
ve tm
ve tm s AO
0
50
100
150
200
250
dny od výroby
Graf . 2
133
peroxidové /íslo
(mekv/kg)
60
50
na sv tle
40
na sv tle s AO
30
ve tm
20
ve tm s AO
10
0
0
100
200
dny od výroby
Graf . 3
Ox. stabilita RME na sv tle (bez AO)
8
6
hod
výroba 1
4
výroba 2
výroba 3
2
0
0
3
6
9
12
15
m síce od výroby
Graf . 4
Ox. stabilita RME na sv tle (s AO)
8
6
hod
výroba 1
4
výroba 2
výroba 3
2
0
0
3
6
9
12
15
m síce od výroby
Graf . 5
134
Ox. stabilita RME ve tm (bez AO)
8
hod
6
výroba 1
výroba 2
výroba 3
4
2
0
0
5
10
15
m síce od výroby
Graf . 6
Ox. stabilita RME ve tm (s AO)
8
6
hod
výroba 1
výroba 2
4
výroba 3
2
0
0
5
10
15
m síce od výroby
Graf . 7
Byl zjišt*n obsah tokoferolD po dlouhodobém skladování (7,5 m*síce):
suma
tokoferolD
(mg/kg)
výrobce 1
na sv*tle
na sv*tle AO
ve tm*
ve tm* AO
110,9
237,1
509,7
527,2
výrobce 2
253,1
397,8
231,4
350,3
výrobce 3
< 50
< 50
79,2
74,1
Pro srovnání uvádíme hodnoty obsahu sumy tokoferolD nalezené v naší laborato?i:
v surovém ?epkovém oleji
650 - 670 mg/kg
v erstvém MERO výrobce 1
670 – 690 mg/kg
v erstvém MERO výrobce 2
570 mg/kg
v erstvém destilovaném MERO výrobce 3
nebylo stanoveno.
135
Pro potvrzení názoru, že destilované MERO je touto úpravou „ochuzeno“ o p?irozený
antioxidant – tokoferoly, jsme stanovili jejich obsah v destilátu I a II a v destila ních zbytcích
I a II:
destilát I
mén* než 50 mg/kg
destilát II
962,8 mg/kg
destila ní zbytek I
2 259,1 mg/kg
destila ní zbytek II
10 321,8 mg/kg
Hotový výrobek vzniká jako sm*s destilátu I a II.
Rozsah práce nám nedovoluje vyvozovat jednozna né záv*ry. Pro hlubší poznání problematiky by
bylo vhodné hloub*ji studovat otázky vztahD mezi oxida ní a termickou stabilitou, složením mastných
kyselin, spole n* s typem technologie a vlivem na chladovou odolnost. Nemén* dDležité je hledání
vhodných aditiv pro zvýšení oxida ní stability a chladové odolnosti.
Kontaktní adresa:
Ing. Ji í erný, RNDr. Ludmila Pudilová*, Ing. Gabriela Št páníková*
*
SETUZA a.s., Ústí nad Labem, závod Olomouc, Hamerská 50, 783 71 Olomouc
136
J. Cvengroš, J. Polavka, P. Šimon
OxidaOná stabilita metylesterov
Ján Cvengroš, Ji í Polavka, Peter Šimon - Slovenská technická univerzita, Bratislava
Abstrakt
V práci sú uvedené výsledky štúdia oxidácie vzduchom metylesterov (ME) na báze repkového
oleja (MERO) a na báze opotrebovaných fritovacích olejov (MEFRIT), používaných ako
alternatívne palivá pre dieselové motory, nestabilizovaných alebo stabilizovaných
pyrogallolom (PY) 0.04 % hm., alebo butylhydroxytoluénom (BHT) 0.05 % hm. Bola použitá
diferenciálna termická analýza/ termogravimetria (DTA/TG) pri neizotermických
podmienkach pri rôznych rýchlostiach ohrevu a prístroj Rancimat v izotermickom režime.
Konštatuje sa nízka oxida+ná stabilita destilovaných nestabilizovaných ME. Induk+ná perióda
oxidácie vzoriek ME sa výrazne zvýši prídavkom malých množstiev vybraných antioxidantov.
Vysoký stabiliza+ný ú+inok vykazuje najmä pyrogallol. Sú porovnané výsledky získané
obidvomi použitými metódami, pri+om rozdiely sa pripisujú rozdielnej difúzii kyslíka vo
vzorkách pri meraní. Metóda DTG/TG je vhodná pre štúdium oxida+nej stability metylesterov.
Úvod
Metylestery vyšších mastných kyselín, pripravené z rastlinných olejov alebo živo íšnych
tukov alkalicky katalyzovanou transesterifikáciou metanolom sa v sú asnosti považujú za
reálne alternatívne palivo pre dieselové motory. Vlastnosti ME sú porovnate›né
s vlastnosTami fosílnej nafty, s ktorou sa miešajú v každom pomere. ME pochádzajú
z domácich a obnovite›ných zdrojov, sú kompletne biodegradabilné, neobsahujú síru a v ich
spalinách je výrazne menej tuhých astíc a polycyklických aromatických uh›ovodíkov
v porovnaní s klasickou naftou.
Požiadavky na kvalitu ME ako dieselového paliva sú ur ené príslušnými normami, ako DIN
56 606, prEN 14214, /SN 65 6507-Z1, STN P 65 6530. Jedným z parametrov je aj oxida ná
stabilita. Pod›a európskych noriem hodnota oxida nej stability vyjadrená induk nou periódou
na prístroji Rancimat má byT vyššia ako 6 hodín pri 110 °C. KeŸže metóda pre hodnotenie
oxida nej stability ME nie je ešte plne ustálená, sú vítané štúdie v tomto smere. Cie›om nášho
príspevku je ukázaT na možnosti DTA/TG metódy pri hodnotení oxida nej stability ME.
Pri stanovení oxida nej stability olejov sa vzorka obvykle podrobí rýchlenému oxida nému
testu pri štandardných podmienkach, pri om urých›ujúcim faktorom oxidácie je obvykle
ohrev vzorky. Induk ná perióda (IP) sa stanoví ako as potrebný na dosiahnutie oxidácie,
ktorý obvykle súvisí s náhlou zmenou rýchlosti oxidácie [1-3].
Oxidácia je exotermický proces a uvo›nenie reak ného tepla umož6uje sledovanie procesu
diferenciálnou výkonovou kalorimetriou (DCS) alebo diferenciálnou termickou analýzou. Je
zaujímavé, že existuje iba nieko›ko prác s využitím DCS alebo DTA pri štúdiu oxidácie
olejov [4-7]. Súvisí to pravdepodobne s tým, že exotermický pík oxidácie je najmä pri nižších
teplotách plochý a jeho onset, súvisiaci s koncom IP, je obtiažne jednozna ne stanoviT.
Pri štúdiu oxidácie pri rôznych rýchlostiach ohrevu sme zistili, že na rozdiel od izotermických
meraní pri neizotermických režimoch je oxida ný pík zrete›ný a onset teplota môže byT
ur ená jednozna ne a presne. Navrhli sme novú metódu pre získanie kinetických parametrov
induk ných periód použitím onset teplôt z neizotermických DTA/TG meraní s lineárnym
zvyšovaním teploty [8, 9]. Získané výsledky sú porovnávané s meraniami IP na prístroji
Metrohm 743 Rancimat pri izotermickom režime.
137
Experimentálna Oasf
Vzorky
Pri meraniach boli použité štyri vzorky ME:
1. ME na báze za studena lisovaného repkového oleja po alkalicky katalyzovanej
transesterifikácii metanolom [10] a finálnej úprave s ozna ením ako MERO
nedestilované.
2. ME pripravené transesterifikáciou rafinovaného jedlého repkového oleja RACIOL
a destilované na molekulovej odparke so stieraným filmom [11] s ozna ením ako
MERO destilované.
3. ME pripravené transesterifikáciou zmesného opotrebovaného fritovacieho oleja
finálne upravené s ozna ením ako MEFRIT nedestilované.
4. ME pripravené z erstvého rafinovaného fritovacieho oleja FRITOL, založeného na
repkovom oleji po parciálnej hydrogenácii s cie›om znížiT obsah nenasýtených acylov
s násobnými dvojnými väzbami, a destilovaného na molekulovej odparke s ozna ením
ako MEFRIT destilované.
Boli pripravené aj vzorky destilovaných MERO a MEFRIT stabilizované prídavkom
vybraných antioxidantov pyrogallolu (PY) s hmotnostnou koncentráciou 0.04 %
a butylhydroxytoluénu (BHT) 0.05 %. Použité hmotnostné koncentrácie zodpovedajú
približne rovnakým mólovým koncentráciám (MPY = 126.1 g/mol, MBHT = 150.2 g/mol).
Prístrojová technika
Pri meraniach sme použili dva prístroje:
1. Diferenciálny termický analyzátor – termogravimeter DTA/TG Shimadzu DTG-60. Teplotná
stupnica bola kalibrovaná pomocou štandardov In a Zn. Vzorky 2 – 3 mg boli uložené
v otvorenej štandardnej nádobke z Al. O istný plyn ako reak ná atmosféra bol vzduch.
2. Metrohm 743 Rancimat s izotermickým režimom. Kinetika oxidácie je monitorovaná zvýšením
vodivosti pri konštantnom objeme pri teplote 110 °C, rýchlosT prietoku vzduch 20 l/h. Navážka
vzorky bola 3 g. Rancimat test STN 6530 (doplnok E) je predpísanou metódou pre stanovenie
oxida nej stability ME ako alternatívneho paliva.
Výsledky a diskusia
Pomocou prístrojov DTA/TG analyzátora a Rancimatu sme namerali induk né periódy pre vzorky
MERO a MEFRIT destilované a nedestilované, stabilizované a nestabilizované. Kinetické parametre
ur ujúce IP sme v prípade DSC metódy získali z neizotermických DTA/TG meraní.
Onset teplota je primárnou informáciou z DTA/TG meraní, ako to ukazuje obr. 1.
ZávislosT onset teploty na rýchlosti ohrevu pre MERO nedestilované a MEFRIT nedestilované je na obr.
2, pre MERO destilované a MEFRIT destilované je na obr. 3. MERO nedestilované má vyššiu oxida nú
stabilitu ako MEFRIT nedestilované napriek skuto nosti, že pod›a tab. 1 profil acylov pre MEFRIT
ukazuje na nižší obsah nenasýtených acylov s násobnými dvojnými väzbami (linolová kyselina C18:2
a linolénová kyselina C18:3), ktoré sú prí inou zníženej oxida nej stability.
Tab. 1: Profil acylov vo vzorkách ME
Acyl
C14C14:0
C16:0
MERO, %
0.05
0.03
5.0
MEFRIT, %
0.02
0.03
3.7
C16:1
0
0
C18:0
1.4
1.7
C18:1
63.6
83.5
C18:2
20.8
11.04
C18:3
8.3
0
138
194.58 ºC
Obr. 1: DTA/TG záznam z DSC analyzátora a ur enie onset teploty
Uplat6ujú sa tu dva faktory, obidva sú spojené s históriou vzoriek. MERO nedestilované sú
pripravené zo surového repkového oleja a obsahujú isté množstvo prírodných antioxidantov.
Naopak MEFRIT nedestilované sú pripravené z opotrebovaného fritovacieho oleja a môžu
obsahovaT isté prooxidatívne látky, ktoré môžu znižovaT ich oxida nú stabilitu. Opa ná
situácia je však v prípade destilovaných vzoriek, kde MEFRIT vykazujú vyššiu oxida nú
stabilitu ako výsledok výhodnejšieho profilu acylov a odstránenia prooxidatívnych zložiek.
Na druhej strane v MERO destilované obsah antioxidantov ako sú napr. tokoferoly môže byT
znížený práve destiláciou.
Závislosti onset teploty na rýchlosti ohrevu pre vzorky MERO destilované a MEFRIT
destilované a stabilizované antioxidantmi sú podobné ako v prípade nestabilizovaných
vzoriek.
Závislosti induk ných periód na teplote sú na obr. 4 pre MERO a na obr. 5 pre MEFRIT.
Tieto krivky sú výsledkom vyhodnotenia závislostí onset teplôt na rýchlostiach ohrevu [8, 9].
Niektoré údaje, odvodené z obr. 4 a obr. 5, ako aj induk né periódy stanovené pri teste
Rancimat sú zhrnuté v tab. 2.
Hodnoty IP pod›a obr. 4 a obr. 5 ukazujú, že IP pri 20 °C pre MERO dest. je podstatne kratšia
(30.8 h) v porovnaní s IP pre MEFRIT dest. (94.1 h). Tento rozdiel súvisí s lepšou oxida nou
stabilitou MEFRIT ako MERO. Použité antioxidanty zvyšujú oxida nú stabilitu pri 20 °C pre
MEFRIT dest. 8.2 krát pre PY a 3.4 krát pre BHT, v prípade MERO dest.9.2 krát pre PY a 2.0
krát pre BHT. Všeobecne možno povedaT, že v študovaných systémoch ME je PY asi trikrát
ú innejším antioxidantom ako BHT.
Naše výsledky z hodnotenia oxida nej stability vzoriek ME testom Rancimat pri teplote 110
°C sú v dobrej zhode s výsledkami Schobera a Mittelbacha [12]. Pod›a týchto autorov IP pre
MERO nedestilované s prídavkom 0.1 % hm. PY malo IP 26.8 hod a s prídavkom 0.1 % BHT
9.85 hod, zatia› o IP pre nestabilizované nedestilované MERO bola 9.15 hod. Ich merania
prebiehali pri prietoku vzduchu 10 l/h, naše testy sú pri prietoku 20 l/h.
139
240
240
220
220
o
o
ONSET TEMPERATURE [ C]
200
180
MEROundist.
MEFRITundist.
160
140
200
180
MEROdist.
MEFRITdist.
160
140
120
120
0
2
4
6
8
10
12
14
0
16
2
4
6
8
10
12
14
16
HEATING RATE [K/MIN]
Obr. 2: ZávislosT onset teploty na
rýchlosti ohrevu pre MERO
nedestilované a MEFRIT
nedestilované
Obr. 3: ZávislosT onset teploty na
rýchlosti ohrevu pre MERO
destil. a MEFRIT destil.
800
700
MEROdist.
MERO+PY
MERO+BHT
MEROundist.
200
150
INDUCTION PERIOD [h]
250
100
50
600
MEFRITdist.
MEFRIT+PY
MEFRIT+BHT
MEFRITundist.
500
400
300
200
100
0
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
o
200
220
0
20
TEMPERATURE [ C]
40
60
80
100
120
140
160
180
200
o
TEMPERATURE [ C]
Obr. 4: ZávislosT IP na teplote pre
vzorky MERO
Obr. 5: ZávislosT IP na teplote
pre vzorky MEFRIT
Tab. 2: Hodnoty induk ných periód vzoriek ME stanovených DTA/TG metódou a testom Rancimat
Induk ná perióda, h Induk ná perióda, h
Induk ná perióda, h
Vzorka
DTA/TG, 20 °C
DTA/TG, 110 °C
Rancimat, 110 °C
MERO dest.
30.8
0.75
0.8 *
MERO dest. + PY
281.5
1.74
19.3
MERO dest. + BHT
61.4
1.08
6.0
MERO nedest.
56.9
1.06
MEFRIT dest.
MEFRIT dest. + PY
MEFRIT dest. + BHT
MEFRIT nedest.
94.1
776.3
315.4
66.2
1.28
2.91
2.13
0.93
1.3 *
44.3
8.7
-
* iba orienta ná hodnota
Hodnoty oxida nej stability z meraní na prístroji Rancimat pri izotermickom režime 110 °C
ukazujú na dobrú zhodu výsledkov oboch použitých metód. Parametre z DTA/TG meraní
v prípade študovaných ME vedú k podstatne kratším IP ako boli stanovené pri testoch
140
220
Rancimat. Tento rozdiel možno pripísaT lepšiemu nasýteniu vzorky kyslíkom pri DTA/TG
meraniach. Kyslík prestupuje vzorkou esteru difúziou a spotrebováva sa po as oxidácie
v rámci induk nej periódy. Pri DTA/TG technike je podiel povrch/objem približne o dva rády
vyšší ako v prípade testu Rancimat. Následne potom oxidácia esterov pri meraniach Rancimat
je riadená difúziou, keŸže rýchlosT spotreby kyslíka oxidáciou je vyššia ako jeho prívod
difúziou. Zrejme toto je prí inou podstatne nižších hodnôt IP stanovených DTA/TG
v porovnaní s IP z testov Rancimat pre všetky vzorky študovaných ME, kvalitatívne relácie
však ostávajú zachované pre obidve metódy.
Modelovanie procesov prebiehajúcich v esteroch pri ich starnutí hrá významnú úlohu pri
analýze rizík a záruke kvality po as ich produkcie, prepravy a skladovania. Je potrebné
pamätaT na to, že kvalita výsledkov z modelovania závisí na kvalite kinetického modelu, t.j.
i model zahr6uje všetky podstatné vplyvy a nako›ko sú spo›ahlivé vstupné parametre.
Kinetické parametre arrheniovskej rovnice získané z neizotermických DSC meraní
nezoh›ad6ujú vplyv difúzie kyslíka vo vzorke a preto nie sú zaTažené systematickými
chybami. Môžu byT potom použité pri modelovaní oxidácie aj v prípadoch, kedy sa explicitne
uplat6ujú vplyvy reak nej kinetiky, difúzie kyslíka, prestupu tepla a vývoja reak ného tepla.
V skuto nosti prebieha oxidácia pri neizotermických podmienkach a izotermický režim je
zriedkavý. Odvodené rovnice je možné použiT na výpo et IP pri akomko›vek teplotnom
režime.
Získaný súbor DTA/TG výsledkov a hodnôt z testov Rancimat nateraz ešte neumož6uje
rozhodnúT o vzájomných súvislostiach medzi výsledkami oboch metód, v štúdiu sa pokra uje.
Medzi údajmi neexistuje lineárna závislosT, induk né periódy stanovené DTA/TG pre
neaditivované ME sú relatívne vysoké. V každom prípade DTA/TG metóda môže byT
užito nou pri štúdiu oxida nej stability ME najmä pri testovaní ú innosti antioxidantov.
Potvrdila sa nízka oxida ná stabilita destilovaných ME, zárove6 však aj ich vysoká
vnímavosT na antioxidanty v minimálnych koncentráciách pri výraznom zvýšení oxida nej
stability. Pyrogallol je v tomto smere mimoriadne ú inný, navyše sa jedná o bežnú lacnú
chemikáliu. Koncentrácia tohto ú inného antioxidatu v ME je tak nízka, že svojou
prítomnosTou nemôže ovplyvniT fyzikálne vlastnosti ME a ich použitia ako motorového
paliva.
Táto práca bola podporená Agentúrou pre podporu vedy a techniky prostredníctvom
finan+nej podpory +. APVT-20-014702.
Literatúra
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Frankel, E.N., In Search of Better Methods to Evaluate Natural Antioxidants and Oxidative
Stability in Food Lipids, Trends in Food Sci. Technol. 4: 220-225 (1993).
Liang, Ch. and Schwarzer K., Comparison of Four Accelerated Stability Methods for Lard and
Tallow with and without Antioxidants, J.Am.Oil Chem.Soc. 75: 1441-1443 (1998).
Šimon, P., Schmidt Š. and Koman V., An Apparatus for the Determination of Induction Periods
of Fat and Oil Oxidation, Bull.Food Res. (Bratislava) spec.issue: 55-63 (1986).
Cross, C.K., Oil Stability: A DSC Alternative for the Active Oxygen Method, J.Am.Oil
Chem.Soc. 47: 229-230 (1970).
Hassel, R.L., Thermal Analysis: An Alternative Method for Measuring Oil Stability, J.Am.Oil
Chem.Soc. 53: 179-181 (1976).
Buzás, I., Simon J. and Holló J., Effect of the Experimental Conditions on the Thermooxidative
Behaviour of Vegetable Oils, J.Therm.Anal. 12: 397-405 (1977).
Buzás, I., Kurucz E. and Holló J., Study of the Thermooxidative Behavior of Edible Oils by
Thermal Analysis, J.Am.Oil Chem.Soc. 56: 685-688 (1979).
141
8.
9.
10.
11.
12.
Šimon P., Kolman ©., Niklová I. and Schmidt Š., Analysis of the induction period of oxidation of
edible oils by differential scanning calorimetry, J. Amer. Oil Chem. Soc. 77: 639-642 (2000).
Šimon P. and Kolman ©., DSC study of oxidation induction periods, J. Therm. Anal. Cal. 64: 813820 (2001).
Cvengroš J., Považanec F.: Production and Treatment of Rapeseed Oil Methyl Esters as
Alternative Fuels for Diesel Engines. Bioresource Technology 55: 145-152 (1996). .
Cvengroš J.: Laboratórne molekulové odparky. Chem. Prum. 40: 135-140 (1990).
Schober S., Mittelbach M.: Antioxidants. Presentation of the BIOSTAB Project Results.
Proceedings. Graz, July 3th, 2003, ISBN 3-902451-00-9, pp. 28-39.
Kontaktná adresa:
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Slovenská technická univerzita
Radlinského 9, SK-812 37 Bratislava, Slovenská republika
tel.: 00421 2 59325 531, fax: 00421 2 52926 032, e-mail: [email protected]
142
Oxidation stability of methyl esters
J. Cvengroš, J. Polavka, P. Šimon - Slovak University of Technology, Bratislava
Abstract
Oxidation in the air of methyl esters based on rapeseed oil (MERO) and methyl esters based on frying
oils (MEFRIT) used as the alternative diesel fuels, unstabilized and stabilized by pyrogallol (PY) 0.04 wt.
% and butylhydroxytoluene (BHT) 0.05 wt. %, has been studied by differential thermal
analysis/thermogravimetry (DTA/TG) under non-isothermal conditions for various heating rates and by
Rancimat test under isothermal conditions. Low oxidation stability of the distilled methyl esters was
measured. The induction period was increased expressively by the addition of low quantities of selected
antioxidants. Especially high stabilising effect was reached for pyrogallol. The results obtained by the
both methods are compared and the differences are accounted for by the oxygen diffusion within the
samples. The DTA/TG method is suitable for the evaluation of the oxidation stability of the studied
esters.
Introduction
Methyl esters (ME) of higher fatty acids prepared from vegetable oils and animal fats by alkalicatalyzed transesterification with methanol are considered now as alternative fuels for diesel engines.
Methyl esters properties are close to those of the fossil diesel fuel, with which ME mix at any ratio. ME
come from domestic and renewable sources, they are fully and simply biodegradable, contain no
sulphur, their exhaust gases contain much less soot and polycyclic aromatic hydrocarbons comparing to
the fossil diesel.
The quality of ME as diesel fuel is designated by the standards like DIN 56 606, prEN 14214, STN P 65
6530. One of the parameters is oxidative stability. Within the European specifications, the value of
oxidative stability expressed as the induction period using a Rancimat instrument, has to be higher than 6
hours at 110 °C. As the method of the evaluation of the methyl esters oxidation stability is not
established yet the studies in this direction are desired. The aim of our contribution is to show the
possibilities of DTA/TG method for the evaluation of the methyl esters oxidative stability.
To estimate the stability of oils, the sample is usually subjected to an accelerated oxidation test under
standardized conditions where heating is the most common means of accelerating the oxidation. The
induction period (IP) is measured as the time required to reach an endpoint of the oxidation
corresponding mostly to a sudden change in the rate of oxidation [1-3].
The oxidation is an exothermic process and the reaction heat evolved makes it possible to employ the
differential scanning calorimetry (DSC) or differential thermal analysis (DTA) for its study. Surprisingly,
we have encountered only a few papers dealing with DSC or DTA study of oxidation of oils [4-7]. The
methods are not employed more widely probably due to the fact that, mainly at lower temperatures, the
exothermic peak of oxidation is flat and its onset, corresponding to the end of IP, cannot be determined
unambiguously.
When studying the oxidation at various heating rates we realised that, contrary to the isothermal
measurements, the oxidation peak is distinct in these non-isothermal measurements and the onset
temperature can be read accurately and unambiguously. Hence, a new method has been proposed for
obtaining the kinetic parameters of induction periods from the onset temperatures of non-isothermal
DTA/TG runs with linear increase of temperature [8, 9]. The results obtained are compared with the time
of oxidation stability obtained by Metrohm 743 Rancimat under isothermal conditions.
143
Experimental part
Samples
Four samples of methyl esters were used by the tests:
1. Methyl esters based on crude cold pressed rapeseed oil prepared by alkali catalysed
transesterification with methanol [10] are marked as MERO undistilled.
2. Methyl esters prepared by transesterification of refined edible rapeseed oil RACIOL
(Palma Tumys Bratislava, SR) and distilled in the molecular evaporator with wiped
film [11] are marked as MERO distilled.
3. Methyl esters prepared by transesterification of used frying oils are marked as
MEFRIT undistilled.
4. Methyl esters prepared from refined frying oil FRITOL (Palma Tumys Bratislava, SR)
based on the rapeseed oil after partial hydrogenation with the aim to lower the contend
of unsaturated acyls with the multiplied double bonds and distilled in the molecular
evaporator are marked as MEFRIT distilled.
Distilled MERO and MEFRIT samples were stabilised by adding of selected antioxidants pyrogallol
(PY) with the weight concentration 0.04 % and with butylhydroxytoluene (BHT) 0.05 %. Used weight
concentrations represent approximately the same molar concentrations (MPY = 126.1 g/mol, MBHT =
150.2 g/mol).
Apparatus
Two techniques were employed to study the oils oxidation:
1. Differential thermal analyser-thermogravimeter DTA/TG Shimadzu DTG-60. The temperature
scale was calibrated using the standards In and Zn. The samples of 2-3 mg were placed in open
standard aluminium pans. The purge gas, forming the reaction atmosphere, was air.
2. Metrohm 743 Rancimat under isothermal conditions. The kinetics of oxidation is followed by
the increase of the conductivity at constant volume under isothermal conditions at the
temperature 110 °C, air flow velocity 20 l/h. The sample size was 3 g. The Rancimat test STN
P65 6530 (Supplement E) is the prescribed method for evaluation of oxidative stability of
methyl esters as alternative diesel fuels.
Results and discussion
Induction periods have been measured for MERO and MEFRIT biodiesel fuels using DTA/TG analyser
as well as the Rancimat apparatus. The kinetic parameters describing the induction period have been
obtained for non-isothermal DTA/TG measurements.
The onset temperature is the primary information obtained from the DTA/TG measurements as it is seen
from Fig. 1.
The plot of the onset temperature on the heating rate for MERO undistilled and MEFRIT undistilled is in
Fig. 2, for MERO distilled and MEFRIT distilled is in Fig. 3. MERO undistilled has higher oxidation
stability as MEFRIT undistilled despite the fact that the acyl profile for MEFRIT shows a lower content
of the unsaturated acyls with multiple double bonds (linolic acid C18:2 and linolenic acid C18:3)
according to Tab. 1, which are the reason of lowered oxidative stability.
144
194.58 ºC
Fig. 1: DTA/TG scan from DSC analyser and determination of onset temperature
Tab. 1: The acyls profile in the ME samples
Acyl
C14C14:0
C16:0
C16:1
MERO, %
0.05
0.03
5.0
0
MEFRIT, %
0.02
0.03
3.7
0
C18:0
1.4
1.7
C18:1
63.6
83.5
C18:2
20.8
11.04
C18:3
8.3
0
Two factors play the role in this case, both connected with the history of the samples. MERO undistilled
is prepared from the crude rapeseed oil and some natural antioxidants are present in the ester. MEFRIT
undistilled is derived from used frying oil and some prooxidative compounds can occur in it, lowering its
oxidative stability. The situation turns opposite in the case of distilled samples where MEFRIT shows
higher oxidation stability due to advantageous acyl profile and removal of prooxidative substances. On
the contrary, in the distilled MERO the antioxidants like tocopherols can be partially reduced by
distillation.
The mutual comparison of the samples MERO undistilled and MERO distilled, as well as MEFRIT
undistilled versus MEFRIT distilled, confirm the conclusions mentioned above. The oxidation stability
of MERO distilled is lower than that of MERO undistilled and the stability of MEFRIT distilled is
higher than the stability of MEFRIT undistilled.
The plots of onset temperature on heating rate for the antioxidant stabilised samples of MERO distilled
and for MEFRIT distilled are similar as in the case of the unstabilised samples.
The plots of the induction period on the temperature are shown in Fig. 4 for MERO and in Fig. 5 for
MEFRIT. These curves are the result of the evaluation of the dependences of the onset temperatures on
the heating rates [8, 9].
Some data derived from the Fig. 4 and Fig. 5 and also the induction periods determined by the Rancimat
tests are collected in the Tab. 2.
Our results from the Rancimat tests are in good agreement with the results obtained by Schober and
Mittelbach [12] at the evaluation of the oxidation stability of methyl esters using the Rancimat test at 110
°C. The induction period for undistilled MERO by 0.1 % PY addition was 26.8 h and by 0.1 % BTH
145
240
220
220
o
240
o
addition was 9.85 h at the induction period of unstabilised undistilled MERO 9.15 h. Their tests were
provided at the air flow velocity of 10 l/h, our tests at the velocity of 20 l/h.
200
180
MEROundist.
MEFRITundist.
160
140
200
180
MEROdist.
MEFRITdist.
160
140
120
120
0
2
4
6
8
10
12
14
0
16
2
4
6
8
10
12
14
16
Fig. 2: Plot of the onset temperature on
the heating rate for MERO undistilled
and MEFRIT undistilled
Fig. 3: Plot of the onset temperature on
the heating rate for MERO distilled
and MEFRIT distilled
800
700
MEROdist.
MERO+PY
MERO+BHT
MEROundist.
200
150
250
100
50
600
MEFRITdist.
MEFRIT+PY
MEFRIT+BHT
MEFRITundist.
500
400
300
200
100
0
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
o
200
220
0
20
TEMPERATURE [ C]
40
60
80
100
120
140
160
180
200
o
TEMPERATURE [ C]
Fig. 4: Plot of the induction period on the
temperature for MERO samples
Fig. 5: Plot of the induction period on the
temperature for MEFRIT samples
Tab. 2: The values of the induction periods of the samples determined by DTA/TG method and by
the Rancimat test
Induction period, h
Induction period, h
Induction period, h
Sample
DTA/TG, 20 °C
DTA/TG, 110 °C
Rancimat, 110 °C
MERO dist.
30.8
0.75
0.8 *
MERO dist. + PY
281.5
1.74
19.3
MERO dist. + BHT
61.4
1.08
6.0
MERO undist.
56.9
1.06
MEFRIT dist.
MEFRIT dist. + PY
MEFRIT dist. + BHT
MEFRIT undist.
94.1
776.3
315.4
66.2
1.28
2.91
2.13
0.93
1.3 *
44.3
8.7
-
* approximated values only
146
220
As it is seen from Fig. 4 and Fig. 5, the parameters obtained at 20 oC for MERO dist. lead to much
shorter induction periods (30.8 hours) than those obtained for MEFRIT dist. (94.1 hours). This difference
can be ascribed to a better oxygen stability of MEFRIT than MERO. It is also seen that the antioxidants
PY and BHT increased at 20oC the stability of distilled MEFRIT 8.2 times for PY or 3.4 times for BHT
and of distilled MERO 9.2 times for PY or 2.0 times for BHT. In general, it can be concluded that PY is
about 3 times better antioxidant than BHT for the studied oils.
The values of oxidation stability obtained by the Rancimat test under isothermal conditions at the
temperature 110 °C have approved the obtained results for the both techniques used. For the studied oils,
the parameters obtained by DTA/TG lead to much shorter induction periods than those obtained by the
Rancimat test. This difference can be ascribed to a better oxygen saturation of the oil in DTA/TG
measurements. Oxygen is supplied to the oil by diffusion and it is consumed in the oxidation processes
taking place during the induction period. For DTA/TG, the surface/volume ratio is approximately by two
orders of magnitude higher than for Rancimat. Consequently, oxidation of the esters in the Rancimat
experiments is mostly controlled by diffusion since the rate of oxygen uptake is greater than its supply to
the sample by diffusion. This is obviously the reason of lower values of induction periods measured by
DTA/TG than by Rancimat for the both methyl esters samples.
Modelling of the processes occurring in oils gets an important role in hazard analysis and ensuring
quality during the production, transport and storage. However, it is necessary to bear in mind that the
quality of the results of modelling depends on the quality of the kinetic model, i.e. whether the model
involves all essential effects, and on the reliability of the input parameters. The kinetic parameters A and
B of the Arrhenius-like equation obtained by non-isothermal DSC measurements do not convey the
effect of oxygen diffusion within the sample so that they are free of systematic errors. Consequently,
they are transferable to be used in modelling the oxidation where the effects of reaction kinetics, oxygen
diffusion, heat transfer and evolution of reaction heat are explicitly involved. In practice, the oxidation
occurs under non-isothermal conditions, a pure isothermal regime is rare. Equations derived make
possible to calculate the IP for any temperature regime.
Obtained set of DTA/TG and Rancimat test data is not enough to make the rigorous decisions. There is
not the linear correlation between the data, induction periods determined by DTA/TG method for the
non-aditivated samples are relatively high. By all means, the DTA/TG method could be useful in the
study of the methyl esters oxidation stability especially in the tests of antioxidant efficiencies.
The low oxidation stability of the distilled methyl esters without stabilisation was proved. On the other
hand, minute antioxidant concentrations load to a considerable improvement of oxidation stability.
Pyrogallol shows exceptional effectiveness in this direction. It is a common and inexpensive product.
The concentrations of this effective antioxidant in methyl esters are so low that it cannot influence the
physical properties of the methyl esters and their utilisation as a fuel.
The financial support from the Science & Technology Assistance Agency, grants No. APVT 20-005702
and 20-014702, is greatly acknowledged.
References
1.
2.
3.
4.
Frankel, E.N., In Search of Better Methods to Evaluate Natural Antioxidants and Oxidative
Stability in Food Lipids, Trends in Food Sci. Technol. 4: 220-225 (1993).
Liang, Ch. and Schwarzer K., Comparison of Four Accelerated Stability Methods for Lard and
Tallow with and without Antioxidants, J.Am.Oil Chem.Soc. 75: 1441-1443 (1998).
Šimon, P., Schmidt Š. and Koman V., An Apparatus for the Determination of Induction Periods
of Fat and Oil Oxidation, Bull.Food Res. (Bratislava) spec.issue: 55-63 (1986).
Cross, C.K., Oil Stability: A DSC Alternative for the Active Oxygen Method, J.Am.Oil
Chem.Soc. 47: 229-230 (1970).
147
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Hassel, R.L., Thermal Analysis: An Alternative Method for Measuring Oil Stability, J.Am.Oil
Chem.Soc. 53: 179-181 (1976).
Buzás, I., Simon J. and Holló J., Effect of the Experimental Conditions on the Thermooxidative
Behaviour of Vegetable Oils, J.Therm.Anal. 12: 397-405 (1977).
Buzás, I., Kurucz E. and Holló J., Study of the Thermooxidative Behavior of Edible Oils by
Thermal Analysis, J.Am.Oil Chem.Soc. 56: 685-688 (1979).
Šimon P., Kolman ©., Niklová I. and Schmidt Š., Analysis of the induction period of oxidation of
edible oils by differential scanning calorimetry, J.Amer.Oil Chem.Soc. 77: 639-642 (2000).
Šimon P. and Kolman ©., DSC study of oxidation induction periods, J.Therm.Anal.Cal. 64: 813820 (2001).
Cvengroš J., Považanec F.: Production and Treatment of Rapeseed Oil Methyl Esters as
Alternative Fuels for Diesel Engines. Bioresource Technology 55: 145-152 (1996). .
Cvengroš J.: Laboratórne molekulové odparky. Chem. Prum. 40: 135-140 (1990).
Schober S., Mittelbach M.: Antioxidants. Presentation of the BIOSTAB Project Results.
Proceedings. Graz, July 3th, 2003, ISBN 3-902451-00-9, pp. 28-39.
Contact address:
Slovak University of Technology, Faculty of Chemical and Food Technology
tel.: 00421 2 59325 531, fax: 00421 2 52926 032, e-mail: [email protected]
148
J. Ková+, R. Lenobel
]ízení kvality a standardizované metody stanovení glycerid)
v methylesterech mastných kyselin
Jaroslav Ková+ - Commodity Trading, Olomouc, Glycona, Otrokovice
René Lenobel - Univerzita Palackého, P írodov decká fakulta, Olomouc
Pravidelná kontrola kvality vyráb*ného a distribuovaného MERO je nezbytnou podmínkou
trvalé p?ítomnosti tohoto paliva na našem trhu. Vstupem do EU v kv*tnu 2004 se naši
producenti MERO stanou sou ástí evropského trhu s biopalivy. Tato zm*na bude zásadní
v celé ?ad* aspektD.
Jestliže dota ní systém bude pracovat s jistým p?echodným obdobím, požadavky na kvalitu
budou od 1. 5. 2004 zcela v režii evropské normy EN 14214. Tato norma je v ?ad* parametrD
tvrdší než p?edchozí /SN 65 6507. Zp?ísn*ní n*kterých parametrD z?ejm* souvisí i s tím, že
tato norma již nehovo?í o tzv. RME (MERO) – methylesteru ?epkového oleje, ale o FAME
(MEMK) – methylesteru mastných kyselin. Norma tedy p?ipouští vyráb*t methylester z celé
?ady alternativních surovin – rDzné druhy rostlinných olejD, živo išné tuky, upot?ebené oleje,
mastné kyseliny. Vše za p?edpokladu, že budou dodrženy kvalitativní ukazatele. P?ísné
sledování kvalitativních parametrD vyráb*ných FAME má zabránit rDzným excesDm na trhu
s biopalivy, které by mohly vrhnout stín pochybností na jejich masové využívání v doprav*.
Kontrola kvality v /R musí být na tak vysoké úrovni, aby eští výrobci FAME obstáli
v evropské konkurenci, která je po vstupu do EU eká. V EU nebude možné opakovat
experiment z po átku OLEOPROGRAMU, kdy práv* špatná kontrola kvality vyráb*ného a
distribuovaného MERO zpDsobila, že tento produkt nebyl trhem akceptován.
V norm* EN 14214 se rovn*ž objevují nové kvalitativní parametry, které v /SN d?íve
sledovány nebyly. Jedná se zejména o sledování obsahu vázaného glycerinu – ne jeho celkové
hodnoty, ale sledování mono, di a triglyceridD samostatn*. Vzhledem k tomu, že tyto
kvalitativní parametry nebyly sou ástí p?edchozí normy, nebyla metoda jejich stanovení
zavedena ani u velkých výrobcD MERO. Vzhledem k dalšímu zp?ísn*ní t*chto parametrD
oproti n*mecké norm* DIN 51606 lze o ekávat, že práv* tento parametr bude v pop?edí
zájmu m*?ení, aT již v laborato?ích kontrolních orgánD, tak i v laborato?ích výrobcD, pop?.
distributorD paliv.
Stanovení obsahu vázaných glyceridD se dle normy provádí pomocí plynové chromatografie a
jejich stanovení není levnou a jednoduchou záležitostí. Vzhledem k tomu, že v /R
neexistovalo pracovišt*, které by rutinn* bylo schopné stanovit obsah volného a vázaného
glycerinu p?esn* podle metod uvád*ných v DIN a nyní v EN 14105, vznikla v roce 2003
v Olomouci laborato?, která se touto problematikou již rok úsp*šn* zabývá. Metoda m*?ení
byla zavedena ve spolupráci s P?írodov*deckou fakultou UP v Olomouci a po konzultacích
s ASG Analytik-Service Gesellschaft mbH – referen ní laborato?í v N*mecku.
Pracovišt* za rok svého pDsobení analyzovalo více než 200 vzorkD a provedlo opakované
porovnání výsledkD s referen ní laborato?í. Bohužel se nejednalo o systematické
monitorování kvality produkce všech výrobcD MERO, ale u ?ady výrobcD pouze o jednotlivá
a nepravidelná m*?ení. Je nutné však zdDraznit, že se našli i menší výrobci, kte?í sledovali
tento ukazatel systematicky. V t*chto p?ípadech bylo možné pozorovat zásadní zlepšení
tohoto kvalitativního ukazatele, pokud byl výrobce upozorn*n, že první dodané vzorky
neodpovídají DIN resp. EN. Pozitivním zjišt*ním bylo, že i malí výrobci jsou schopni
vyráb*t, alespo6 co se tý e tohoto parametru, velmi kvalitní MERO. Na druhé stran* se p?i
náhodné analýze vzorkD od velkých výrobcD nam*?ily hodnoty, které jednou bez problémD
normu spl6ovaly a v jiném p?ípad* až 100x p?evyšovaly.
149
K zajišt*ní stabilní kvality vyráb*ného FAME je nutné v /R vypracovat spolehliv*jší systém
její kontroly. Systém, který by odpovídal zavedeným standardDm EU. Pracovišt* v Olomouci
je p?ipraveno tomuto systému napomoci.
Stru nou charakteristiku metody a n*které poznatky z m*?ení shrnují následující prezentace.
Pouze jako upozorn*ní, je vložena poslední tabulka, znázor6ující výsledky stanovení oxida ní
stability MERO, destilovaného methylesteru palmového oleje (DM1, DM2) a jejich sm*sí.
Oxida ní stabilita bude z?ejm* také jedním z problematických kvalitativních parametrD
FAME. Jak je patrné z výsledkD, methylester palmového oleje (DM1) mDže zvyšovat
oxida ní stabilitu MERO. Tento jev mDže souviset s obecn* známou vlastností palmového
oleje – vyšší oxida ní stabilitou oproti m*kkým olejDm. Vyšší oxida ní stabilita je dána
vyšším obsahem nasycených mastných kyselin.
Palmový methylester mDže být jednou z alternativ FAME, která se mDže v letních m*sících
na evropském trhu objevit. Palmový methylester je navíc cenov* zajímavý a mDže tak mít ve
výsledném FAME dvojí efekt, snižovat jeho cenu a zárove6 zvyšovat jeho oxida ní stabilitu.
Jeho použití však musí být striktn* vázáno na letní období (filtrovatelnost). Stejný efekt bude
plnit také FAME vyrobený z upot?ebených olejD (obsahují mj. palmový olej nebo ztužené
oleje).
Kontaktní adresa:
Dr. Jaroslav Ková+
Commodity Trading,s.r.o., Vojanova 66/26, 779 00 Olomouc – Nová Ulice
tel.:+420-585411673, e-mail: [email protected]
Glycona,s.r.o., T . T. Bati 1635, 765 82 Otrokovice
tel.:
e-mail:
René Lenobel
Univerzita Palackého, P írodov decká fakulta, Olomouc
150
Quality management and standardized methods of glycerides
determination in fatty acids methyl esters
Jaroslav Ková+ - Commodity Trading, Olomouc, Glycona, Otrokovice
René Lenobel – University of Palacky, Faculty of natural sciences, Olomouc
Regular control of produced and distributed MERO quality is necessary condition of
permanent presence of that fuel on our market. By accession into EU in May 2004 will our
MERO producers become a part of European market with biofuels. That change will be the
principal from many aspects.
It the subsidy system will deal with certain transformation period, requirements for quality
will be since 1. 5. 2004 fully in competence of the European standard EN 14214. That
standard is much more severe in many parameters compared with the previous standard /SN
65 6507. Higher severity of some parameters is in connection with a fact that this standard
does not present RME (MERO) – methyl ester of rapeseed oil but about FAME (MEMK) –
fatty acids methyl ester. Thus this standard allows to produce methyl ester from a lot of
alternative feed stocks – various types of vegetable oils, animal fats, used oils, fatty acids.
This all is possible under presumption that the qualitative indicators are maintained. Severe
monitoring of qualitative parameters of produced FAME should prevent different excess
on biofuels market which could delay their massive utilization in transport.
The quality control in CR must be on high level in order the Czech FAME producers will be
successful in European competition which await them after access to EU. In the EU is not
possible to repeat experiment from the beginning of the OLEOPROGRAM when poor control
of quality of produced and distributed MERO caused situation when that product is not
accepted by market.
In the standard EN 14214 are also incorporated new qualitative parameters not monitoring
previously. In regards mainly monitoring of bound glycerine content – not its total value, but
monitoring of mono-, di- a triglycerides individually. With respect to fact that these
qualitative parameters are not a part of previous standard, the method of their determination
has not been introduced even for large producers of MERO. With respect to further severity
of these parameter compared with German standard DIN 51606 can be expected that just this
parameter will be in centre of measuring interest either in laboratories of control organs or in
laboratories of producers or fuel distributors.
The bound glycerides content determination is carried-out by the standard by means of
gaseous chromatography but their specification is not cheap and simple process. Regarding
the situation when in the Czech Republic did not exist working site able to determine content
of free and bound glyceride precisely according to methods presented in DIN and now in the
EN 14105 there was established in 2003 in Olomouc a laboratory dealing with these problems
more than one year. The method of measuring was introduced in cooperation with the Faculty
of natural sciences of the University of Palacky in Olomouc and after consultation with ASG
Analytik-Service, Ltd – referential laboratory in Germany.
The working site has analyzed within a year of its activity more than 200 samples and made
repeated comparison of results with the referential laboratory. Unfortunately it was not a
systematic monitoring of production quality of all MERO producers but many producers
provided only individual and irregular measuring. It is necessary to notice that exist also
small-producers investigating that indicator systematically. In these cases was possible
monitoring of principal improvement of that qualitative indicator so far producer was
informed that the first delivered samples are not in accordance with DIN or EN, respectively.
A positive finding was that also small producers are able to produce at least what this
parameter concerns, a high-quality MERO. On the other hand was measured value within
151
random analysis of samples from large producers which met the standard once and in other
case the standard was exceeded until 100x.
To ensure a stabile quality of produced FAME is necessary in the Czech Republic to drawn
up more reliable system of its control. The system is in compliance with the introduced EU
standards. The working site in Olomouc is prepared to assist to that system.
A brief characteristics of the method and some knowledge of measuring are summarized in
the following presentation.
Only as a notice is presented the last table showing results of MERO oxidation stability
determination, as well as distilled methyl ester of palmic oil (DM1, DM2) and their blends.
The oxidation stability will probably also one of the problematic qualitative parameters of
FAME. As evident from the results, the methyl ester of palmic oil (DM1) can improve MERO
oxidation stability. This fact can be in correlation with generally known property of palmic oil
– higher oxidation stability compared with the soft oils. Higher oxidation stability is given by
higher content of saturated fatty acids.
The palmic methyl ester can be one of FAME alternatives which could be available in
summer period on European market. The palmic methyl ester is interesting from price aspect
and could have double effect in resulting FAME, i.e. to reduce its price and at the same time
to increase its oxidation stability. Its utilization but must be strictly bound with a summer
period filtration ability). The same effect will have also FAME produced from used oils (they
contain among others the palmic oil or harden oils).
152
1
Rízení kvality a standardizované
metody stanovení glyceridD v
methylesterech mastných kyselin
Jaroslav Ková
Commodity Trading, Olomouc,
Glycona, Otrokovice
2
Stanovení glycerolu, mono-, di- a
triacylglyceridD v bionaft*
pomocí plynové chromatografie s
plamenoioniza ní detekcí
René Lenobel
Univerzita Palackého, Olomouc
Jaroslav Ková
Commodity Trading, Olomouc,
Glycona, Otrokovice
3
Cíle p?ednášky
1. Princip stanovení glycerolu a acylglyceridD v bionaft*
2. Ukázka kalibra ních grafD pro jednotlivé analyty
3. Srovnání detailD nam*?ených chromatogramD s
chromatogramy z European standard, Draft prEN 14105
4. Ukázky chromatogramD reálných vzorkD s ohledem na
limitní hodnoty European standard, Draft prEN 14105
5. Princip plynové chromatografie a plamenoioniza ní
detekce
153
4
Princip plynové chromatografie (GC) a
plamenoioniza ní detekce (FID)
Plynová chromatografie je metoda umož6ující analýzu plynných, kapalných a
pevných látek, které je možno p?evést do plynného stavu. K d*lení látek
dochází na základ* fyzikáln* chemických interakcí molekul analytu mezi pevn*
ukotvenou stacionární fázi v kolon* a nosným plynem.
FID detektor je destruk ní detektor založen na spalování analytD vycházejících
z kolony ve vodíko-vzduchovém plamenu, kdy p?i p?i spalování analytu
dochází ke zvýšení vodivosti ve spalovací komo?e. Zvýšení vodivosti je
zaznamenáno jako signál.
5
Princip metody stanovení glycerolu a
acylglyceridD v bionaft*
Stanovení obsahu glycerolu a acylglyceridD ve vzorcích bionafty
se provede metodou externí kalibrace s interními standardy
1,2,4-butantriol a 1,2,3-tricaproylglycerol (tricaprin) po
derivatizaci pomocí derivatiza ního
inidla N-methyl-Ntrimethylsilyltrifluoroacetamidu (MSTFA).
Derivatizace zvýší t*kavost acylglyceridD, ímž umožní tyto
analyty analyzovat pomocí plynové chromatografie.
F
F
O
Si
F
CH3 CH3
MSTFA
6
CH3
CH3
O CO CH2(CH2)7CH3
OH
OH
HO
O CO CH2(CH2)7CH3
O CO CH2(CH2)7CH3
IS1
IS2
Návrh EU normy pro stanovení glyceridD v
bionaft* metodou plynové chromatografie s
FID detekcí
P?i vývoji a optimalizaci
stanovení
glyceridD
v
bionaft* jsme vycházeli z
metodiky návrhu EU normy.
Sestavená metoda spolehliv*
a pln* vyhovuje požadavkDm
dané normy.
154
7
Zkrácený postup metody stanovení glycerolu
a acylglyceridD v bionaft*
1. Homogenizace vzorku promícháním.
2. Odvážení vzorku na analytických vahách do derivatiza ní
lahvi ky.
3. P?ídavek
derivatiza ního
inidla
N-methyl-Ntrimethylsilyltrifluoroacetamidu (MSTFA)
a interních
standardD IS1 a IS2.
4. Derivatizace vzorku p?i 60 °C.
5. Ochlazení vzorku a jeho z?ed*ní n-heptanem, promíchání.
6. Odb*r vzorku.
7. „On-column“ nást?ik vzorku do plynového chromatogramu,
teplotn* gradientová separace vzorku na kapilární kolon*,
plamenoioniza ní detekce.
8
P?ístrojové vybavení nutné pro danou metodu
kvantifikace glyceridD v bionaft*
Plynový chromatograf z následujícími parametry:
- teplotn* programovatelný injektor do 450 °C
- „On-column“ nást?ik
- Vyh?ívání kolonového termostatu min. do 400 °C
- Plameno-ioniza ní detektor z vyh?íváním do 400 °C
- Chromatografická kolona pro analýzy za vysokých teplot až
do 380 °C.
Jako vhodný p?ístroj byl po konzultaci s certifikovanou
laborato?í ASG (N*mecko) byl vybrán plynový chromatograf
firmy VARIAN GC 3800,
3800 který spl6uje všechny požadované
parametry.
9
Chromatografická separace kalibra ní sm*si
glycerolu a acylglyceridD pomocí GC
Monolein
IS2
Diolein
Glycerol IS1
Triolein
155
10
Detail chromatogramu v oblasti Glycerolu a
IS1 (1,3,4-butantriolu) + kalibrace
IS1
Glycerol
11
Detail chromatogramu v oblasti Monoleinu a
IS2 (1,2,3-tricaprin) + kalibrace
Monolein
12
Detail chromatogramu v oblasti Dioleinu a
Diolein
156
13
Detail chromatogramu v oblasti Trioleinu a
Triolein
14
Rozsah kalibra ních závislostí pro jednotlivé
analyty, reprodukovatelnost stanovení
15
Glycerol:
Monolein:
Diolein:
Triolein:
0.005 – 0.05 %
0.25 – 1.25 %
0.05 – 0.5 %
0.05 – 0.4 %
Glycerol:
Monolein:
Diolein:
Triolein:
RSD ±14 %
RSD ±9 %
RSD ±7 %
RSD ±13 %
(5)
(5)
(5)
(5)
Srovnání chromatogramu monoleinD u námi
prom*?eného reálného vzorku a EU normy
157
16
Srovnání chromatogramu dioleinD u námi
17
Srovnání chromatogramu trioleinD u námi
18
Ukázka porovnání chromatogramD reálných
vzorkD rDzných kvalit pro glycerol
100
Odezva
0.024%
0.021%
0.015%
50
0.009%
0
9.5
10.0
10.5
11.0
às (min)
158
19
vzorkD rDzných kvalit pro monolein
100
Odezva
0.522%
50
0.779%
0.886%
1.060%
0
21.0
22.0
23.0
às (min)
20
vzorkD rDzných kvalit pro diolein
140
0.149%
Odezva
0.295%
70
0.352%
0.635%
0
29.0
21
31.0
33.0
às (min)
vzorkD rDzných kvalit pro triolein
70
Odezva
0.211%
35
0.394%
0.605%
0
37.0
39.0
41.0
às (min)
159
22
Chromatogram vzorku Jihlava,
u kterého bylo provedena srovnávací analýza s ASG
certifikovanou laborato?í v N*mecku
IS2
M
ASG výsl
OL výsl
Glycerol
0.001%
0.0027%
Monolein
0.3%
0.377%
Diolein
0.1%
0.1%
Triolein
0.19%
0.12%
IS1
D
T
G
23
Chromatogram vzorku Jihlavy,
který vyhovuje kvalit* vs. vzorek, který vysoce p?evyšuje
povolené obsahy glyceridD
IS2
D
M
VZ1 (žl)
VZ2 (modrý)
G
0.003%
0.002%
M
0.4%
0.82%
D
0.1%
2.34%
T
0.12%
31.8%
IS1
T
G
24
Chromatogramy vzorkD ADW p?ed a po
optimalizaci esterifika ního procesu
M
IS2
IS1
D
VZ1 (žl)
VZ2 ( er)
G
0.03%
0.004%
M
1.06%
0.71%
D
0.64%
0.61%
T
9.94%
0.01%
T
G
160
25
Chromatogramy vzorkD ABC p?ed a po
optimalizaci esterifika ního procesu
IS2
M
VZ1 (žl)
VZ2 ( er)
G
0.02%
0.03%
M
0.39%
0.44%
D
0.44%
0.20%
T
1.27%
0.21%
D
IS1
T
G
26
Shrnutí
1. Sestavená metoda pln* vyhovuje požadavkDm na
kvantifikaci glyceridD ve vzorcích bionafty dle navrhované
EU normy.
2. Metodika umož6uje optimalizaci esterifika ního procesu.
3. Výsledky mohou být získány do 2 dnD po dodání vzorkD.
Nevýhodou této metody je extrémní nároOnost na
p2ístrojové vybavení a tepelnou stabilitu vybrané
chromatografické kolony.
27
D*kuji za pozornost
161
Název:
Biopaliva, methylestery a sm*sná paliva
(legislativa, kvalita, standardizace, logistika, marketing)
Vydavatel:
Výzkumný ústav zem*d*lské techniky (VÚZT) pod koordinací a
gescí Sdružení pro výrobu bionafty (SVB)
Ministerstvo zem*d*lství /eské republiky (MZe /R)
/eská zem*d*lská univerzita, Technická fakulta, Katedra
technických za?ízení staveb (/ZU - TF KTZS)
Druh publikace:
Sborník v*deckých a odborných prací vydaný k 6. mezinárodnímu
seminá?i
Odborný garant:
Ing. Petr Jevi , CSc.
Spolupráce:
Ing. Zde6ka Šedivá
Vydání:
první
Náklad:
100 výtiskD
Po et stran:
162
Tisk:
Reprografické služby VÚZT
ISBN
80-903271-5-X
___________________________________________________________________________
Za v*cnou a jazykovou správnost p?ísp*vkD odpovídají auto?i.
162

BIOPALIVA, METHYLESTERY A SMĚSNÁ PALIVA (legislativa

Transkript

Podobné dokumenty

PT1997

6 Ministerstvo zemědělství České republiky, Výzkumný ústav

POKYNY

Kup si pár cetanů a trochu mazivosti

Vydáva Iniciatíva prosperujúce olejniny (IPO)

Návody pro laboratorní práce ústavu 215

ITT FLYGT READY 4,:,8, 8s

Příručka 2006/2 - Motorová biopaliva a směsná paliva

nK-octAns (nejmrAzuvzdornější odrůdA v Čr)

letak-prisady-do-paliv

studie o vývoji dopravy z hlediska životního prostředí v české