Биотопливо

Ø   Население Земли растет, и к 2030 г. человечеству потребуется продовольствия на 50% больше, чем сегодня. К 2080 г. продовольствия потребуется уже в 2 раза больше. Вместе с тем переход на биотоплива означает, что больше пахотных земель придется выделить на нужды «зеленой энергетики», а не на производство продовольствия.

 

Стандарты – или их отсутствие

Каждое семейство биотоплива производится с применением чрезвычайно отличных друг от друга технологий. Несмотря на давно и активно ведущуюся работу в этом направлении, до сих пор не существует стандартов, как на сами различные сорта биотоплива, так и на используемое сырьё, и на производственные процессы.

Этанол сам по себе является весьма стандартным веществом, имеющим широчайший спектр применения, и процессы его производства из большого количества видов сырья хорошо стандартизированы. Тем не менее, способов его использования в качестве компонента биотоплива может быть множество. На практике это может означать, что разные производители, скажем, биодизельного топлива, будут продавать под одним и тем же названием топливо с довольно сильно различающимися физическими и химическими характеристиками – не говоря уже о содержащихся в этих продуктах потенциально опасных веществах.

Анджела Джонсон (Angela Johnson), глава отдела инженерии и технологий исследовательского центра Ricardo, описывает ситуацию следующим образом: «Не все виды биотоплива одинаковы». На самом деле, они настолько разные, что эта разница может создать чрезвычайно серьёзные проблемы для разработчиков двигателей и компаний, которые занимаются топливом на этапе после производства.

Анджела входит в группу специалистов исследовательского центра Ricardo, перед которой была поставлена задача держать руку на пульсе событий, имеющих отношение к биотопливу, собирая, систематизируя и предоставляя информацию, результаты анализа и рекомендации множеству производителей автомобилей и компонентов для них. “Отчасти, моя роль состоит в рассмотрении проблем биотоплива со стратегической точки зрения», - говорит она, - «Нас интересуют рынки, последствия внедрения биотоплива, разница между различными его видами, в особенности касающиеся качества, технологические процессы, проблемы, с которыми сталкиваются автопроизводители, вопросы, связанные с качеством, доступностью и спектром видов сырья для производства биотоплива. Мы также интересуемся проблемами, стоящими перед потребителями ввиду большого количества различных видов биотоплива и недостаточной подготовленности основной части автомобильного парка к их использованию. Основной вопрос в глобальном плане состоит в том, как мы, в конце концов, будем использовать биотопливо на практике, и окажется ли данный подход к решению проблем загрязнения окружающей среды достаточно эффективным, чтобы вкладывать в него столь большие средства, усилия и время?». Технические проблемы и последствия

Проблема внедрения биотоплива в повседневную практику носит двоякий характер.

Во-первых, до сих пор не известна его истинная способность обеспечить снижение вредных выбросов в атмосферу. Во-вторых, всё ещё недостаточно изучено его влияние на механику двигателей – будь то биотопливо в смеси с обычным или, в особенности, чистое биотопливо, каким бы оно ни было.

 

Биотопливо само по себе может являться сильным растворителем, и постепенно забивать мелкие форсунки инжекторной системы растворёнными в нём веществами. Сорта биотоплива, основанные на этаноле, могут быть выражено гигроскопичными, а растворяющаяся в них влага может поражать коррозией детали двигателя. Компоненты такого топлива могут также оказывать негативное воздействие на прокладки и уплотнители двигателя и системы подачи топлива, изготовленные из органических материалов. Говоря просто и кратко, налицо явная несовместимость материалов современных двигателей с биотопливом, когда оно используется в высоких концентрациях.

Этанол как таковой не является особой проблемой, ибо технологии его производства из разного сырья совершенствовались на протяжении десятков лет, и он всегда одинаковый, каково бы ни было сырьё: нефть или сахарный тростник. Поэтому с биоэтанолом, по крайней мере с точки зрения спецификаций, разночтений не наблюдается. Обычные бензиновые двигатели могут без проблем работать на смеси, в состав которой входит 5% этанола. Однако стоит чуть повысить эту концентрацию, и начнутся проблемы с химической несовместимостью, о которых говорилось выше, поэтому для использования топлива с большим количеством спирта в составе необходимы модифицированные двигатели, которые химически инертны по отношению к топливу и, кроме того, отрегулированы под характеристики его сгорания.

Помимо технических проблем, потребители могут также столкнуться с вопросами иного порядка. Так как европейский стандарт на бензин EN228 допускает до 5% этанола в его составе, поставщиками факт содержания спирта в топливе не всегда доводится до сведения потребителей. Однако этанол имеет меньшую энергетическую ценность на единицу массы, нежели бензин.

Эти вопросы сейчас интенсивно изучаются. В США, центр Ricardo сотрудничает с фирмой Bosch и Университетом штата Мичиган в совместной работе над оптимизированным под биотопливо автомобилем, который мог бы использовать топливо, содержащее любое количество этанола, вплоть до E85. Работу финансирует Департамент Энергетики США.

 

Биотопливо в России.

У России есть все шансы стать мировым лидером по производству биотоплива. По крайней мере планы у "Корпорации Биотехнологии", контрольный пакет акций который находится в руках у госкорпорации "Ростехнологии", очень амбициозные: она пообещала создать 10 площадей по выпуску биотоплива по всей стране. К 2017 году корпорация планирует открыть 30 биопроизводств. Производить эти заводы должны биобутанол в объеме не менее 2 млн тонн в год. Однако биобутанол непростой: в России разрабатывается технология биобутанола второго поколения – в качестве сырья предполагается использовать не кукурузу, а непищевые источники сырья – опилки, солома, торф.

§ Заместитель председателя Еврокомиссии Гюнтер Ферхойген уже предлагал России сотрудничать в области производства биотоплива. Он считает, что "Россия может стать важным партнером в этой сфере".

§ Мэр Москвы Юрий Лужков на международной конференции "Альтернативные источники энергии для больших городов" уже заявил, что Москва готова к производству биотоплива из соломы.

Однако реально производят в России пока биотопливо первого поколения – то есть из пищевых продуктов, таких как РАПС. Его производство налажено в Ростовской области, там этим занимается, правда, пока лишь опытно-производственное хозяйство "Экспериментальное" в Зерноградском районе. Однако областная целевая программа предусматривает переход к серийному производству оборудования для биотоплива в 2011-2012 гг. и выделяет на эти цели около 170 млн руб. Выращиванием рапса в качестве сырья для биотоплива занимается Свердловская область. К 2012 году под рапс будет выделено уже 30 тысяч гектаров, а в области появится биотопливный завод.

§ Международное энергетическое агентство подсчитало, что к 2030 году около 3,5% пахотных земель будут отданы под рапс, кукурузу, свеклу и тростник.

В этом смысле, налаживание в России производства биотоплива второго поколения, использующего непищевые источники сырья, имеет реальную мировую ценность. России не просто выгодно , а просто необходимо сделать все возможное, чтобы стать лидерами в производстве биотоплива, даже не принимая во внимание его "гуманитарную" значимость.

§ Ведь, по расчетам экспертов, на долю биотоплива в 2030 году будет приходиться 7% потребления автомобильного топлива (сейчас – только 1%), а это значит, что торговля нефтью уже не принесет России тех сверхприбылей, которые она получаем сегодня.

 

Биотопливо в Европе

Европейская комиссия поставила задачу использовать к 2020 году альтернативные источники энергии как минимум в 10 % транспортных средств. Есть также промежуточная цель в 5,75 % к 2010 г.

В ноябре 2007 в Великобритании было создано Агентство по возобновляемому топливу (англ. Renewable Fuels Agency), которое должно контролировать введение требований к использованию возобновляемого топлива. Председателем комитета стал Эд Галлахер (Ed Gallaher), бывший исполнительный директор Агентства по окружающей среде.

Дебаты по поводу жизнеспособности биотоплива на протяжении 2008 года привели к повторному всестороннему исследованию проблемы комиссией, возглавляемой Галлахером. Было рассмотрено непрямое влияние использования биотоплива на производство пищевых продуктов, разнообразие выращиваемых культур, цены на продовольствие и площадь сельскохозяйственных земель. В отчете предлагалось снижение динамики внедрения биотоплива до 0,5 % в год. Цель в 5 процентов таким образом должна быть достигнута не ранее чем в 2013/2014 г., на три года позже, чем было изначально предложено. Более того, дальнейшее внедрение должно быть сопряжено с обязательным требованием к компаниям применять новейшие технологии, ориентированные на топливо второго поколения[13].

C 1 апреля 2011 года на более чем 300 шведских заправочных станциях  можно приобрести новый дизель. Швеция стала первой страной в мире, где можно заправлять машины эко-дизелем, сделанным на основе масла шведских сосен. «Это хороший пример того, как можно использовать многие ценные составляющие леса и как наше „зеленое золото“ может дать и больше рабочих мест и лучше климат» — министр сельского хозяйства страны Эскиль Эрландссон/Eskil Erlandsson[14].

8 марта 2013 года был выполнен  первый коммерческий трансатлантический  авиарейс на биотопливе. Рейс выполнил самолет Боинг-777-200 авиакомпании KLM по маршруту Амстердам - Нью-Йорк.

 

Основные проблемы для производителей и продавцов энергоносителей

Определение состава топлива

Процесс получения однородной смеси этанола и бензина весьма непрост. При большой доле спирта в смеси может быть необходимым использовать вместо обычного бензина аналогичный продукт, получаемый крекингом и оксигенированием тяжёлых фракций нефти (Refinery Base Oxygenate Blendstock, RBOB).

Распространение

Топливо, содержащее биодобавки, (в особенности этанол) не может перекачиваться по обычным трубопроводам для нефтепродуктов. Кроме этого, автозаправочные станции должны специально подготавливать своё оборудование, в особенности топливные резервуары, тщательно высушивая их перед заливкой топлива с этанолом в составе: этанол весьма гигроскопичен, и если допустить контакт топлива с водой, оно станет опасным для двигателей, так как может привести к их коррозии.

Качество

Для того, чтобы оценить качество топлива, необходимы стандарты, а для биотоплива, как уже неоднократно упоминалось, их практически не имеется. Для составов E10, E85, B10, B30 и многих других они отсутствуют.

Стоимость и проблемы доведения продукта до потребителя

Ввиду большого количества сортов топлива на автозаправочных станциях может понадобиться дополнительное оборудование для каждого из них. На многих станциях просто будет негде разместить «колонки» для всех видов топлива. Широкий выбор внесёт путаницу; будут нередки случаи непреднамеренной заправки автомобилей неверным сортом топлива.

 

Критика

Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве этанола из кормовой кукурузы, барда используется для производства комбикорма для скота и птицы. При производстве биодизеля из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. То есть производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки сельскохозяйственного сырья.

По расчётам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек[8].

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) в своем отчете за 2005 год говорит о том, что рост потребления биотоплив может помочь диверсифицировать сельскохозяйственную и лесную деятельность, и улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому развитию. Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта нефти. Кроме этого производство биотоплив позволит вовлечь в оборот ныне не используемые земли. Например, в Мозамбике сельское хозяйство ведётся на 4,3 млн га из 63,5 млн га потенциально пригодных земель.

К 2007 году в США для производства этанола работали 110 ректификационных заводов и строились ещё 73. К концу 2008 американские мощности по производству этанола достигнут 11,4 млрд. галлонов в год. Джордж Буш в обращении к нации в 2008 году призвал к 2017 г. поднять производство биоэтанола до 35 млрд галлонов в год.[9]

Для одной заправки этанолом джипа (100 л) требуется около 450 фунтов кукурузы. Это пропитание одного человека «третьего мира» в течение почти года. Таким образом, в случае реализации планов администрации США по расширению производства биотоплива, в 2017 году только для американских автомобилей потребуется продуктов, достаточных для пропитания более чем миллиарду людей.[10]

В «Размышлениях главнокомандующего» (28.03.2007) Фидель Кастро Рус[11] посвятил критике президента США Джорджa Бушa, который «после совещания с главными американскими автомобилестроителями высказал свою дьявольскую идею о производстве топлива из продуктов питания… Глава империи хвалился тем, что Соединенные Штаты, используя кукурузу в качестве сырья, уже стали первым в мире производителем этанола», — писал Кастро. И затем, опираясь на цифры и факты, показал, что такой подход обострит проблемы снабжения продовольствием в странах третьего мира, население которых и так часто живет впроголодь.

В Индонезии и Малайзии для создания пальмовых плантаций была вырублена немалая часть тропических лесов. То же самое произошло на Борнео и Суматре. Причиной стала гонка за производством биодизеля — топлива в качестве альтернативы дизельному топливу (рапсовое масло в качестве топлива может использоваться в чистом виде). Невысокая себестоимость и небольшие энергозатраты — то, что нужно для производства альтернативного топлива из полутехнических масличных культур.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мир вступает в эру биоэкономики, то есть экономики, основанной на биотехнологиях, использующей возобновляемое сырье для производства энергии и материалов.