Биотопливо: перспективы использования

Активное использование  возобновляемых источников энергии  из сельскохозяйственного сырья  наблюдается в США, Японии, Бразилии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС. Во многих странах (даже в нефте- и газоэкспортирующих) созданы специальные органы исполнительной власти, координирующие реализацию программ в области производства альтернативной энергии.

Так, в США принят закон  «О сельском хозяйстве», где указано, что создание биозаводов - национальная задача, а госучреждения страны обязаны  использовать биотопливо. Обеспечиваются поддержкой масштабные исследования по переработке биомассы в биоэтанол в партнерстве государственного и частного секторов. В августе 2005 г. президент США Дж. Буш подписал закон об энергетической политике («Energy Policy Act)», предусматривающий субсидии и налоговые льготы производителям этанола.

Международная энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует, что к 2030 г. мировое производство биотоплива увеличится до 150 млн т энергетического  эквивалента нефти. Ежегодные темпы  прироста производства составят 7-9%. В  результате до 2030 г. доля биотоплива в  общем объеме топлива в транспортной сфере достигнет 4-6%. Наибольшим будет  прирост производства этанола, поскольку  ожидается, что себестоимость его  производства будет сокращаться  быстрее себестоимости производства биодизеля.

В Европе принята программа  доведения доли биотоплива до 5,75% к 2010 г. (1,4% в 2005 г.). К этому времени  потребление в Европе автомобильного топлива из возобновляемого сырья (биоэтанол и биодизель) вырастет с 7 млн т до 15 млн т, при этом инвестиции на строительство 40 новых  заводов биодизеля и 60 заводов  биоэтанола до 2010 г. составят, по крайней  мере, $4 млрд.

В Германии 100% биодизель продают  около 2000 заправок. Через 15 лет намерена полностью отказаться от нефти в  пользу биоэнергетики Швеция, где  уже сейчас каждая заправка, продающая  более 4 млн л бензина в год, обязана иметь колонку топлива  Е85 (85% биоэтанола и 15% бензина). Водители машин на биоэтаноле бесплатно въезжают в центр Стокгольма и не платят за парковку, снижены ежегодные налоги на автомобиль.

Первый в странах СНГ  завод топливного биоэтанола запущен  в Казахстане в сентябре 2006 г., строятся еще несколько заводов, а правительство  страны разрабатывает госпрограмму по биоэтанолу и биодизелю.

На Украине действует  закон, стимулирующий производство моторных бензинов с добавками биоэтанола (реформулированные бензины), при  этом акциз на такие топлива в 2007 г. был снижен с 60 евро/т до 30 евро, а так же установлена нулевая  ставка акцизного сбора на топливный  биоэтанол, производимый на украинских заводах.

Большая часть экспортированного  Россией зерна идет на корм для  животных или как раз на производство биоэтанола в Европе. В январе 2007 г. глава Министерства сельского  хозяйства РФ Алексей Гордеев  заявил, что в России «не используются 20 млн га продуктивной пашни». Это  означает, что отечественное сельское хозяйство может легко поднять  производство зерна на 20 млн т, что  достаточно для производства 7 млн  т биоэтанола.

Естественно, биотопливо в  ближайшей перспективе не сможет полностью заменить нефтяное топливо. Для производства биоэтанола в требуемом  количестве просто не хватит зерна. По оценке компании Volkswagen, к 2030 г. примерно 1/2 используемого в мире топлива  будут составлять бензин и дизтопливо с очень низким содержанием серы, а значительную часть рынка - сжиженный  газ и жидкое топливо на основе газа. Доля биотоплива составит 15-20%.

Ряд ученых говорят о водороде как о ближайшем будущем топливной  сферы. Это интересное и перспективное  горючее, но сложность его производства, дистрибуции и применения такова, что в ближайшие 30 лет использование  водорода, как коммерчески доступного топлива, невозможно.

Так как сырьем для целлюлозного этанола служат непищевые остатки (солома, трава и опилки), производство биоэтанола из них не ставит под  угрозу пищевой баланс. Ученые выяснили, как высвободить энергию биомассы (целлюлозы), сконструировав ферменты для ее расщепления на простейшие сахара. Учитывая постоянный избыток  целлюлозы, полученный этанол вполне может  обеспечивать энергию для мотора так же эффективно, как и бензин. В то же время себестоимость производства целлюлозного этанола остается выше себестоимости биоэтанола зернового.

После появления коммерчески  привлекательных технологий производства биоэтанола из биомассы важную роль будут  играть специальные плантации быстрорастущих растений (ива, тополь, мискантус), опять  же расположенные в теплом поясе  России. Сибирь с ее запасами биомассы будет важным, но не основным источником сырья для таких заводов, поскольку  отсутствие инфраструктуры будет сильно удорожать стоимость продукции.

В случае реализации данного  сценария Россия сможет прочно занять место поставщика биомассы и продуктов  ее переработки на мировой рынок, при этом плантации биоэнергетических  культур (рапс, кукуруза, быстрорастущие культуры как биомасса) займут ныне пустующие площади Нечерноземья. Это позволит снизить отток населения  из пояса «вечнозеленых помидор» в Нечерноземье и Черноземье, заняв  россиян работой по выращиванию  и переработке биомассы-5. Следует  также ожидать усиления миграции рабочей силы из стран Юго-Восточной  Азии (Китай, Индонезия) и Африки в  Россию ввиду ухудшения климата  в этих районах (засухи) и как следствие - голода, при одновременной нехватке рабочих рук в нашей стране.

Приложения

Приложение 1: Планы строительства в России первого завода по производству биотоплива

Государственная корпорация «Ростехнологии» намерена начать строительство  первого в России завода по производству биотоплива в начале 2012 года.

Планы создания предприятия  вынашивались ещё до кризиса 2008 г., в  феврале 2009 г. глава корпорации Сергей Чемезов подтвердил их сохранение, несмотря на кризис. Наконец, 13 сентября 2010 года, по сообщению ИТАР-ТАСС, на встрече Сергея Чемезова с президентом  России Дмитрием Медведевым глава «Ростехнологий»  назвал срок начала строительства завода – март-апрель 2012 года, поскольку необходимые предпроектные работы уже проведены.

Место реализации проекта  – город Тулун Иркутской области  на базе местного гидролизного завода. Биобутанол – основу данного вида биотоплива, планируется получать из отходов лесоперерабатывающей промышленности: опилок, сучков, корешков. По словам Чемезова, добавки в топливо биобутанола  в количестве 10%-15% позволят повысить октановое число бензина и  значительно снизить выбросы  СО₂.

Приложение 2:  ГОСТы и стандарты, связанные  с биотопливной тематикой

Национальные  стандарты РФ

• ГОСТ  Р 52808-2007 "Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и  определения";
• ГОСТ 3243-88 "Дрова. Технические условия";
• ГОСТ 7657-84 "Уголь древесный. Технические условия".

Российские декларирующие  документы

• "Энергетическая  стратегия России на период  до 2030 года";
• "Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года";
• "Основы государственной экологической политики Российской Федерации до 2030 года";
• Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности";
• "Климатическая доктрина Российской Федерации".

Российская технологическая  документация

• "Технологический  регламент получения биогаза  с полигонов твердых бытовых  отходов".

Европейские стандарты

• Европейский стандарт на топливные гранулы EN 14961-1.

Европейские декларирующие  документы

• "Возобновляемая энергетика в 2010 году" (Renewables 2010 Global Status Report).

Приложение  3: Любопытные факты из истории биотоплива

Факт 1

В 1826 году американский изобретатель Сэмюэль Мори запатентовал двигатель, в котором в качестве топлива  использовались растительный скипидар и спирт. В 1853 году было доказано, что  растительное масло вполне можно  употреблять в качестве горючего для паровых машин и пароходов. (В те далекие времена «пароходами» назывались в том числе и «паровозы» — вспомните «Попутную песню» Глинки и Кукольника: «Дым столбом — кипит, дымится пароход!») Первый настоящий четырехтактный двигатель внутреннего сгорания инженера Николауса Августа Отто, различными модификациями которого мы пользуемся и по сию пору, работал на этиловом спирте.

Факт 2

В начале 90-х годов XIX века Рудольф Дизель построил первый двигатель, работавший на угольной пыли. При запуске  модель взорвалась, чуть не убив самого изобретателя. И следующий свой экспериментальный  двигатель в 1894 году новатор заправил уже более дешевым и значительно  менее опасным арахисовым маслом.

Факт 3 и немного  истории

Генри Форд начал со «спиртовых»  двигателей и поддерживал их вплоть до 40-х годов прошлого века. Возможно, одной из причин было то, что Генри  сам был из фермеров и технологию производства домашнего спирта знал не понаслышке. Так или иначе, но первый его «квадрицикл», собранный  в 1896 году, работал именно на спирту, несмотря на то, что автомобили немецких инженеров Готтлиба Даймлера и Карла  Бенца к этому времени уже  почти десятилетие заправлялись бензином. Первый по-настоящему массовый автомобиль, построенный Фордом в 1908 году, знаменитая «Модель Т», одинаково  хорошо бегал и на этиловом спирте, и на бензине, и на их смеси. Форд был настолько уверен в будущем  спиртовых автомобилей, что даже построил на Среднем Западе США спиртоперегонный завод. Вплоть до середины 20-х годов XX века 25% продаж компании Standard Oil на Среднем  Западе приходилось именно на фордовский этиловый спирт.

Цены на спирт и цены на бензин в ту пору были примерно равны, но в 1907 году, после того как в Техасе были открыты крупные залежи нефти, бензин резко подешевел — до пяти центов за литр, в то время как цена спирта оставалась на уровне семи центов. Однако уже в самом скором времени спиртопроизводители опять уровняли их стоимость, сообразив, что для производства непищевого этанола можно использовать отходы сахарного тростника. Во время Первой мировой войны, после резкого скачка цен на нефть, популярность этанола поднялась до невиданных до того высот. В начале 1920-х годов модно стало заправляться спиртобензиновыми смесями, такими как Benzalcool, Koolmotor, Alcool, Natelite, Moltaco, Lattybentyl или Agrol.

Производству автомобильного спирта не помешал даже знаменитый американский «сухой закон» (восемнадцатая  поправка к Конституции США о  полном запрете торговли спиртными  напитками), действовавший с 1919 по 1933 год. Заводы по производству автоэтанола, в отличие от предприятий по изготовлению виски, имели не 2–3, а всего лишь одну ректификационную (перегонную) колонну, ибо для биоэтанола, в отличие  от пищевого спирта, второй и третьей  перегонки не требовалось. Поэтому  хозяину фабрики доказать, что  он «гонит» свою продукцию именно для автомобилей, а не для их водителей, не составляло особого труда. Завод  могли закрыть, только если его уличали  в связи с бутлегерами.

Злую шутку со спиртовым  топливом сыграла его доступность. Гнать спирт мог любой. Нефтепереработкой  же занималось небольшое количество компаний. Богатели они, даже при равных продажах, значительно быстрее. И, приумножая капитал, внедряли новые технологии, которые делали бензин все более  дешевым. К 1937 году нефтяное топливо  стоило почти в полтора раза дешевле  биологического. Но и это было бы еще ничего, ведь и сегодня сравнительная  дороговизна бензина не заставляет автомобилистов срочно переоборудовать  машины под дешевый газ. Однако химические гиганты, играя против фермеров, провели  ряд «антирастительных мероприятий».

Самый интересный гвоздь в  крышку «биотопливного гроба» забили даже не нефтяники, а газетный магнат Вильям Херст и химический концерн DuPont. Все началось с бумаги. В те времена немалую ее часть производили  из конопли. Конопля тогда еще  считалась вполне безобидным растением, хорошим сырьем для легкой и бумажной промышленности. Но был у конопляной бумаги один существенный (с точки  зрения DuPont) недостаток: при ее производстве, в отличие от бумаги, произведенной  из древесины, не требовалось применять специальные разработанные компанией отбеливатели. И компания, подключив к делу Херста, владевшего кроме газет еще и множеством заводов, производивших как раз «деревянную» бумагу, повели наступление на эту сельхозкультуру. Отныне в американской прессе мирный Cannabis (это научное название конопли) именовался исключительно мексиканским словом marijuana и преподносился обывателю как страшное наркотическое зелье, производимое ненавистными американцам мексиканскими эмигрантами. Фокус удался, во второй половине 1930-х годов конопля в США была запрещена, а попутно была высмеяна и идея производства топлива из сельскохозяйственных растений.

В начале 1940-х, казалось бы, окончательно убитому биотопливу опять помогла  восстать со смертного ложа война. Отрезанные от нефтеносных районов немцы  в этот период частенько заправляли свои танки соевым и рапсовым маслом, ибо переделки двигателя для  него почти не требовалось. Да и для  нашего Т-34 растительное масло было допустимым видом топлива. А США, Великобритания и Швеция, дабы сэкономить ставший вдруг дефицитным нефтепродукт, заставили частников заливать в  баки своих машин смесь из 35% спирта и 65% бензина. Но, как только были восстановлены  прежние каналы нефтяных поставок, этанол и биодизель (дизельное топливо  из растительных масел) вновь были забыты.

Вспомнить о них спустя почти 30 лет помогла нефтяная «война», начавшаяся в 1973 году. После невиданного  скачка цен на нефть правительство  США, главной страны импортера, приняло  несколько законов, поощрявших производство и применение автомобильного спирта и биодизеля. Впрочем, американцы и сами быстро разобрались, что почем, и начали спешно закупать европейские дизельные автомобили, которые могли работать на дешевом рапсовом, соевом и кукурузном масле. Если в начале 1970-х в Штатах не было ни одного предприятия, производившего автомобильный этанол (прочие спирты в основном импортировались), то к 1980 году их стало уже 10, а к 1984-му — 160. Однако в 1985-м война окончилась полным фиаско для стран ОПЕК, цены на бензин опять упали, а половина этаноловых заводов закрылась.

Используемые  источники

1. Проект Wikipedia: