Виробництво біопалива та його вплив на глобальну продовольчу безпеку.

Сьогодні біопаливо є основною темою для розмов у транспортних колах і не дарма. Рослинне паливо може вироблятися практично в будь-якому місці, створюється із відновлюваних ресурсів та виробляє чисті викиди, на відміну від палива на основі нафти. Міжнародні тенденції впровадження перспективних автомобільних палив, спрямовані на розвиток таких видів біопалива, як етанол на основі кукурудзи та біодизель із сої, ріпаку та пальмової олії.

Але біопаливо не є повністю безкоштовно. Ряд негативних факторів відіграють роль вартості такого палива, як з економічної, так і з екологічної точки зору, і біопаливо не завжди виходить, як найбільш прийнятний варіант. Щоправда, паливо на рослинній основі надходить із відновлюваних джерел, тоді як викопне паливо, зрештою, закінчиться. Але існує багато ускладнюючих аспектів, через які біопаливо часто дістається дорогою ціною.

Багато поширених сільськогосподарських культур можуть використовуватися для виробництва біопалива в деяких частинах світу. Але в інших регіонах, виростити ту ж саму рослину було б неможливо, або дуже дорого. Аналогічним чином, використання добрив, води та землі, необхідних для виробництва достатньої кількості рослинного палива, може створити значні проблеми, починаючи від підвищеного забруднення до зниження доступу до продовольства.

Біопаливо, і процес його інтеграції у повсякденне використання можуть бути дорогими. Давайте подивимося на деякі недоліки біопалива, і знайдемо новий погляд на нього.

1. Регіональна придатність

Сільськогосподарські культури для виробництва палива нічим не відрізняються від інших рослин щодо регіональної придатності. Деякі рослини будуть рости краще в одних регіонах і не зможуть рости в інших. Ряд найбільш рентабельних культур для біопалива зростає в дуже обмежених кліматичних умовах. Споживачі та виробники цього палива, що живуть у країнах, де ростуть менш рентабельні культури, будуть змушені нести набагато більші витрати на їхнє вирощування.

Дослідники працюють над збільшенням урожайності у толерантних до погоди біопаливних культур. Але як і апельсини ніколи не будуть товарною культурою на Чукотці, на Землі завжди існують регіони, які просто не зможуть підтримувати масштабне виробництво біопалива.

2 Використання вологи

Запитайте у будь-якої людини, чого рослина потребує зростання, і вона ймовірно, відмітить дві речі: сонячне світлота воду. Хоча Сонце знаходиться поза повним контролем виробників біопалива, вода знаходиться серед потенційно серйозних проблем для рослинних видів палива — вимоги до поливу деяких культур для виробництва біопалива, могли б сильно вплинути на місцеві водні ресурси.

Дослідження показало, що для того, щоб зробити достатню кількість етанолу на базі кукурудзи, попит на біопаливо вже негативно впливає на запаси прісної води у Великих Рівнинах Південно-Західної та Центральної частини США. Центральною проблемою є відносно висока потреба кукурудзи у воді. Дослідники вивчають варіанти рекомбінантних, менш водоспоживаючих культур, і намагаються застосовувати ретельне планування, що визначає, які сільськогосподарські культури для біопалива, в цій галузі, можуть пом'якшити цю проблему. Але широкомасштабне виробництво біопалива, особливо за допомогою кукурудзи, в посушливих районах світу, поглинатиме і без того обмежені водні ресурси питної води та збільшуватиме потреби у воді на зрошення інших культур.

3. Продовольча Безпека

Виробництво біопалива з використанням продовольчих культур, таких як кукурудза, соя, сорго має потенціал до різкої зміни доступу до продуктів харчування. Збільшення пропозиції та попиту на біопаливо означає збільшення попиту, наприклад, на кукурудзу. Кукурудза стає дорожчою і це може загрожувати жителям деяких регіонів. продовольча безпеката доступ до недорогих продуктів харчування для населення цього регіону опиняться під загрозою.

Зростання попиту на продукти харчування, що використовуються як біопаливо, може мати позитивний ефект для компаній-виробників сільськогосподарської продукції у формі більш високих цін на неї. Але це ціна швидко перекладається на споживачів. Фермеру-скотареві, наприклад, можливо, доведеться заплатити додатково кілька доларів за кукурудзу, щоб нагодувати своїх тварин. Це безпосередньо призведе до дорожчих м'ясопродуктів у продуктовому магазині. Для мільярдів людей, які живуть лише на кілька доларів на день, навіть невелике підвищення цін на продовольство може зменшити їхній доступ до нормального харчування.

4. Вирубування лісу

Різке зростання європейського попиту біопаливо було зумовлено положеннями, спрямованими на зниження викидів парникових газів. Дослідники знайшли відповідь у вигляді пальмової олії щодо легкодоступної сировини у виробництві біопалива, Власники плантацій готували свої землі, щоб задовольнити попит.

І був екологічний хаос. За деякими оцінками, розширення індонезійських плантацій для виробництва пальмової олії викликано тим, що переважна більшість лісів була вирубана наприкінці 80-х і 90-х років. І високе споживання палива вантажівками для переміщення пальмової олії, а так само практика випалювання чагарників та торфовищ для підготовки сільгоспугідь зробили країни Південно-Східної Азії одним із провідних світових джерел викидів парникових газів.

Індонезійська пальмова олія створює велику проблему, на додаток до інших недоліків біопалива. Регіональний характер високопродуктивних рослин для виробництва пальмової олії означає, що в деяких частинах світу попит на біопаливо мотивує подібні плантації швидко збільшуватися. Але якщо це не буде зроблено з прицілом на економію ресурсів та скорочення викидів при виробництві рослинних видів палива, таке нарощування виробництва може призвести до підвищення екологічних проблем замість того, щоб їх вирішувати.

5. Використання добрив

Всі рослини розвиваються краще, коли використовуються добрива. Але добрива можуть вплинути на навколишнє середовище, а також їх застосування може означати серйозну загрозу забруднення для джерел прісної води.

Багато добрив містять азот та фосфор. Хоча обидва ці хімічних елементівсприяють швидкому та рясному зростанню більшості сільськогосподарських культур, вони мають і зворотний бік. Надмірне або неналежне застосування таких добрив може залишити надлишок азоту та фосфору у ґрунті, які потім потрапляють у підземні води, а через них у річки, озера та підземні водоносні горизонти. Нічого хорошого очікувати від цього годі.

Фосфор бере участь як каталізатор розмноження водоростей - крихітні водяні рослини харчуються ним і швидко розмножуються, часто вбиває інших рослин і водних тварин, зменшує кількість кисню у воді або звільняє токсичні хімічні речовини. Азот у питну водуможе призвести до багатьох проблем зі здоров'ям, у тому числі метгемоглобінемію- Стан, який зменшує кількість кисню в крові у маленьких дітей. Ретельне застосування добрив може допомогти запобігти проблемі повсюдного забруднення навколишнього середовища, але розширення виробництва біопалива для задоволення світового попиту відкриває двері для більшої кількості помилок у цій галузі.

6. Ефективність використання біопалива

Це може бути парадоксальним, але деякі вчені стверджують, що широке виробництво біопалива дає негативні результати. Вони кажуть, що при використанні біоетанолу або біодизелю виробляється менше енергії, ніж витрачається на їх виробництво, і тим більше менше, ніж при використанні нафтопродуктів.

Для прикладу можна взяти поле пшениці, що вирощується для виробництва етанолу. Воно може дати 400 літрів пального з одного врожаю. Але якщо врахувати трактор, який спалить 300 літрів палива в сезон на обробку цього поля, вантажівка для перевезення зерна, що спалює 20 літрів за рейс, і перегінний апарат, що використовує енергію 160 літрів палива, щоб виконати перегонку зерна в спирт, чи є виробом ? Якщо додати до цього рівняння та витрати інших ресурсів, таких, як багато літр прісної води, необхідних для росту рослин, і кількість добрив, необхідних для підтримки їх розвитку, то стає важче вважати біопаливо продуктом, що реально економить енергію і знижує викиди вуглецю.

У 2005 році дослідження показало, що використання існуючої сільськогосподарської та виробничої технології витрачає від 27 до 118 відсотків більше енергії на виробництво 1 літра біодизелю, ніж міститься в ньому енергії! У той час як технологія, зрештою, може звузити ці коефіцієнти «витрати/енергія», енергетичні витрати на сучасне виробництво біопалива є основною перешкодою для його широкого використання.

7. Різна якість біопалива

Багато сільськогосподарських культур для біопалива використовуються для виробництва біодизеля. Олія, що міститься в насінні, вичавлюється, фільтрується і перетворюється на паливо за допомогою хімічного процесу. Але від того, що різні культури можуть стати біодизелем за допомогою цього процесу, в результаті паливо може значно змінюватись за його здатністю виробляти енергію. Іншими словами, не всі сільськогосподарські культури для виробництва біопалива мають рівні енергетичні можливості.

По-перше, є проблема прибутковості. Кількість рослинної олії, яку можна отримати з 1 гектара сільськогосподарських культур, може широко змінюватись — від 40 літрів для кукурудзи до 1300 літрів для пальмової олії. Також, не кожен кліматичний район підходить для високої врожайності сільськогосподарських культур, які б могли виробляти економічно вигідний біодизель.

По-друге, маслозаводи виробляють не однаковий продукт. Олії з різних культур мають різну консистенцію. Молекулярні зв'язки в оліях з низьким вмістом насичених жирів, які залишаються рідинами при низьких температурах, відрізняються від олій з високим вмістом насичених жирів, які часто твердіють у середньому діапазоні температур.

Ця різниця впливає на життєздатність масел як паливо. Одна з очевидних міркувань – гелеутворення чи помутніння. Паливо, яке використовується у теплих регіонах, було б не дуже корисним у холодному кліматі. Отже, має сенс використовувати ненасичені олії як джерело біопалива.

Але є й інша складність, що виникає у зв'язку із цим вибором. Багато ненасичених олій має небажані характеристики. Вони залишають липкі залишки у двигуні при використанні як паливо. Гідрогенізаціяабо насичення олій воднем можуть пом'якшити цю проблему, але збільшення такої переробки означає збільшення витрат.

8. Монокультура

Символами сільськогосподарських успіхів у багатьох частинах світу є безкраї поля кукурудзи, соєвих бобів та пшениці — однакових культур, що простяглися, наскільки може бачити око. На жаль, ця картина також знак монокультури, сільськогосподарської проблеми, яка, очевидно, могла б стати набагато гіршою через біопаливо.

Монокультуравідноситься до практики вирощування сільськогосподарських культур, значною мірою зосереджених в одному місці, практично без сівозміни. Хоча це є економічно привабливою практикою, що полегшує працю фермера, проте може мати серйозні екологічні недоліки. Сотні, навіть тисячі гектарів посадок монокультури стають привабливою мішенню для шкідників рослин. Аналогічним чином, поживні речовини, що відкладаються у ґрунт за допомогою сівозміни, що дозволяє «відпочити» полям, що лежать під парами, зникають під інтенсивним монокультурним землеробством. Монокультурні господарства повинні використовувати набагато більше штучних добрив, але чим їх стає більше, тим вища ймовірність забруднення довкілля. Також монокультура збільшує ризик повної втрати врожаю для фермера у разі масового ураження хворобами та шкідниками.

Монокультурна проблема не обмежується виробництвом біопалива. Це питання, яке вивчалося протягом багатьох років щодо великомасштабного виробництва продовольчих культур. Але оскільки багато популярних сільськогосподарських культур для виробництва біопалива, такі як кукурудза і соя, також є популярними джерелами харчування для більшої частини населення у світі, зрозуміло, що проблеми, що стосуються монокультури, можуть стати набагато складнішими, оскільки споживачі вимагають все більше біопалива.

9. Генна інженерія для біопаливних культур

Фермери, які вирощують кукурудзу та сою, як потенційні джерела біопалива, все більше саджають генетично модифіковані версії цих рослин. Це не є результатом селекції, яку фермери практикують протягом кількох років. Генетично модифіковані сільгоспкультури виробляються в лабораторії, стійкі до гербіцидів та шкідників, і дають вищі врожаї.

Теоретично це виглядає як відмінний спосіб не відставати від попиту на біопаливні культури. Зрештою, найкращі врожаї будуть знижувати ціни, і давати достатньо кукурудзи та соєвих бобів для харчування та палива у світі, чи не так? Але іноді генетично модифіковані сільськогосподарські культури можуть отримати досить небезпечні властивості.

Яскравий приклад стався на початку 2000-х років. У ході початкових перевірок модифікованого сорту кукурудзи, дослідники виявили, що сорт, спроектований відганяти міль, що харчується кукурудзою, давав пилок, який, можливо, міг би вбити личинки метелика-монарха. Вчені забили на сполох, і подальші тести підтвердили, що цей пилок справді становить загрозу для метеликів. Кукурудза не потрапила до масового продажу, інакше могла б виникнути екологічна катастрофа, а метелики-монархи загинули чи мігрували.

10. Технічні проблеми

Мабуть, один із недоліків біопалива є найбільш очевидним – воно створено не на основі нафти, тому діятиме по-різному в двигунах, призначених для звичайного палива.

Етанол на основі кукурудзи, наприклад, має більшу щільність, ніж бензин. Паливні форсунки для етанолу повинні бути більшими, щоб відповідати за потужністю порівнянного бензинового двигуна. Алкогольне паливо (зокрема етиловий спирт) може зазнавати корозії або пошкоджень деяких виробів з металу та гумових ущільнювачів, що використовуються в бензинових двигунах . Перетворення двигуна з одного виду палива на інший, у деяких випадках, вимагатиме цілий ряднових прокладок та паливопроводів. І після того, як двигун запрацює, відмінність у властивостях згоряння між бензином та етанолом означає, що необхідно відрегулювати кут випередження запалення, щоб двигун запрацював належним чином.

Біодизель не виглядатиме набагато краще. Завдяки вищій температурі точки загусання, ніж у дизельного палива на базі нафти, мотор на біодизелі може бути важко, якщо неможливо запустити в холодну погоду. Проблема ще гірша з чистими рослинними оліями, які іноді використовуються як паливо. Водії транспортних засобівна такому вигляді палива, часто встановлюють додаткові обігрівачі для паливного бака та паливопроводів, щоб олія не загуснула. На цю тему є кілька розробок – у вигляді двопаливної системи, що спочатку працює на звичайному дизпаливі, а потім переходить на олію, а також хімічних добавок, що запобігають загусенню олії.

У будь-якому випадку потрібно багато часу і грошей, щоб зрівняти біопаливо з паливом на основі нафти, що може відлякати потенційних користувачів біопалива.

Практично всі види палива, особливо на основі нафти, складно та дорого виробляти. Прихильники альтернативної енергетики пропонують як часткову заміну традиційних палив - біопаливо. Основним аргументом на користь використання біологічної сировини як джерела теплової енергії стало те, що запаси біомаси, що пропадає даремно, дуже великі, особливо в Росії, з її величезною порожньою територією. Їхня раціональна переробка дозволила б частково вирішити енергетичну проблему, особливо для віддалених регіонів. Але критики біопалива ставляться до ідеї "їздити на ріпаку" вкрай скептично, як і до інших видів альтернативної енергетики: сонячної, вітряної, енергії річок та океану. Серед доводів "проти" головні - це ризик зростання цін на сільськогосподарські культури, екологічну небезпеку виробництва. А поки продовжується ця наукова суперечка, зростання виробництва біопалива повільно, але впевнено продовжується.

Про основні завдання, які стоять зараз у галузі створення біопалива, розповідає кандидат хімічних наук, завідувач лабораторії каталітичних процесів переробки відновлюваної сировини Інституту каталізу ім. Г.К. Борескова ЗІ РАН Вадим Яковлєв.

— Вадиме Анатолійовичу, які існують види біопалива?

- Біопалива поділяються на два типи: першого та другого покоління. До біопалив першого поколіннявідносяться біоетанол, вироблений з цукрової тростини, кукурудзи, пшениці та інших злакових культур, і біодизель, отриманий з олійних культур - сої, ріпаку, пальми, соняшника. Для їхнього вирощування потрібне використання якісних орних земель, багато сільськогосподарської техніки, а також добрив та пестицидів. Звісно, ​​за такого розкладу виробництво біопалива безпосередньо конкурує з харчовим сектором економіки. Це призводить до своїх наслідків у соціальній сфері та надає негативного забарвлення всієї біоенергетики.

Паливний біоетанол отримують зброджуванням цукрів за допомогою технології виробництва харчового етанолу без додаткових стадій очищення. Біодизель одержують методом хімічної реакції жирів. рослинних олійта нижчих спиртів (насамперед метанолу).

Біопалива другого поколіннявиробляються з нехарчової сировини. Воно може включати відпрацьовані жири і рослинні олії, біомасу дерев і трав. Перевага такого палива полягає в тому, що ці рослини можуть вирощуватись на менш упорядкованих землях із застосуванням мінімальної кількостітехніки, добрив та пестицидів. Мінусом же є те, що лігноцелюлоза деревини - це складний полімерний вуглевод, він вимагає набагато більше хімічних перетворень і, відповідно, енергії для отримання рідких палив, ніж при виробництві біопалив першого покоління. Але ефективність виробництва енергії з біомаси біопалив обох поколінь однакова становить приблизно 50%.

З лігноцелюлози рослин може бути отримано два типи біопалив - біоетанол та біонафту. Етанол отримують методом кислотного гідролізу целюлози, а потім зброджують отримані цукри. Як отримують біонафту? Спочатку потрібно подрібнену біомасу швидко нагріти за спеціальною технологією, а потім продукти швидко охолодити. Але така нафта, на жаль, непридатна для використання як моторне паливо: потрібна її подальша переробка.

Біодизель із нехарчової сировини - це також біопаливо другого покоління. Його одержують із технічних олійних культур та мікроводоростей. За рахунок швидкого зростання та розмноження мікроводоростей можна отримати палива від 15 до 200 разів більше, ніж із кращої сільськогосподарської олійної культури.

Також до біопалив другого покоління відносять біопалива першого покоління, отримані за новими технологіями, які призводять до зниження споживання викопних палив при їх виробництві, а також до зниження шкідливого впливу на навколишнє середовище.

Є та інша класифікація біопалива- За способами його отримання. Існують хімічний, термохімічний та біологічний методи.

Особняком стоїть відносно новий типбіопалива - грін-дизель (Green diesel, "суперцетан", "supercetane"). Якщо говорити спрощено, це суміш вуглеводнів дизельної фракції. Грін-дизель має високе цетанове число (характеристика займистості) - 70-85, це дуже хороший рівень. Грін-дизель позиціонується як покращуюча добавка до традиційних дизельних палив.

Малюнок 1. Спрощена класифікація біопалив. (Джерело: R.C.

В даний час розробляються концепції та технології для отримання біопалив третього покоління, які будуть більш рентабельними та екологічно чистими (з мінімальним сукупним викидом СО2 в атмосферу).

— Наскільки масштабними є ресурси сировини, з якої роблять біопаливо? Взагалі, біопаливо – це дешево?

— Особливістю масового виробництва біопалива є відсутність стадії нафтовидобутку- немає потреби геологорозвідки, буріння нафтових свердловин. Це безперечний плюс. Але з іншого боку, потрібно задіяти значні посівні площі. Наприклад, з 1 гектара площ можна отримати не більше 0,3 тонни соєвої олії, або 1 тонну ріпакової олії, або 5 тонн пальмової олії. Пальма у цьому сенсі є рекордсменом серед наземних рослин.

Росія ж через свої кліматичні особливості серед олійних культур паливного призначення може орієнтуватися лише на вирощування ріпаку. А якщо врахувати, що у нас станом на 2005 рік не використовувалося понад 15 млн га ріллі, які могли б бути віддані на вирощування пшениці чи ріпаку паливного призначення, то перспективи нашої країни як експортера не лише нафти, газу, а й біопалива дуже привабливі. Європа як основний споживач біопалива не може собі дозволити виділити таку кількість сільськогосподарських угідь для вирощування "енергетичних" культур.

Відхід з "харчового" сектору економіки та використання відходів сільського господарства, деревопереробки, харчової промисловості, або ж вирощування швидкозростаючих енергетичних культур дає низку переваг. Це не лише розширить сировинну базу для біопалива, а й знизить конкуренцію і, відповідно, ціни на харчові культури. Основний аргумент противників біоенергетики – конкуренція біопалива із харчовими продуктами. Справді, внаслідок біопаливного буму у всьому світі зросли ціни на кукурудзу, всі види олійних культур і навіть ті сорти, які не використовуються при виробництві біодизеля. З огляду на це, мабуть, варто орієнтуватися на нехарчову сировину, а саме – деревину та відходи сільського господарства.

Таблиця 1. Видобуті запаси копалин первинних енергоносіїв і щорічний приріст біомаси (в млрд т. зв. е.) (Джерело: Chemistry & Business, 2004, A. Danilov; From: Worldwatch Institute, 2005 р.)

— Яка сфера застосування біопалива? Які переваги воно дає порівняно із традиційними видами палива?

— Біопаливо, насамперед, передбачає використання біоетанолу та біодизелю. В світі біоетанолотримують, в основному, із злакових культур, кукурудзи, цукрової тростини та цукрових буряків шляхом ферментативного бродіння. З усього виробленого етанолу 80% має паливне застосування, 12% – технічне та 8% – харчове. Простежується очевидна тенденція до збільшення частки паливного етанолу в найближчому майбутньому. Наприклад, у США в найближчі кілька років планується побудувати додатково 132 заводи з виробництва паливного етанолу.

Але не варто забувати, що на сьогоднішній день біоетанол не є повним замінником бензину. В основному використовується суміш палива, що містить 10% етанолу і 90% бензину (стандарт Е10). Значно рідше трапляється паливо з вищим вмістом етанолу - Е85. Основними недоліками етанолу як палива є його невисока теплотворна здатність (на 37% менше, ніж у бензину), що призводить до більш високої витрати. Другий недолік - висока здатність до поглинання води, що може призвести до розшарування суміші. Проте, всі ці негативні моментиможна обійти, використовуючи паливо з низьким вмістом (до 10%) етанолу. Потрібно враховувати й екологічний чинник. Процес згоряння етанолу набагато ефективніший у порівнянні з бензином, що зменшує токсичність вихлопних газів.

Для дизельного палива теж є відновлюваний замінник. біодизель. Його отримують з метанолу та рослинних олій, в першу чергу, з ріпакової, пальмової та соєвої. Лідером з виробництва біодизеля є країни ЄС, де як сировина переважно використовується ріпак. Наприклад, у 2006 році було вироблено понад 6 млн. тонн біодизеля, і спостерігається тенденція до зростання обсягів його виробництва. Як і у випадку з біоетанолом, біодизель має свої недоліки та переваги. Біодизель у порівнянні зі звичайним дизельним паливом майже не містить сірки. При попаданні у ґрунт чи воду він практично повністю розкладається вже за три тижні. Крім того, він має хороші змащувальні характеристики і більш високим цетановим числом (не менше 51). Однак висока в'язкість не дозволяє використовувати його в холодну пору, тому потрібно застосовувати суміші, що складаються на 20% з біодизеля і на 80% з солярки (марка В20).

— З одного боку, біопаливо потенційно має покращити екологічну обстановку за рахунок зменшення шкідливих викидів, з іншого боку, на думку критиків, це має призвести до масштабних вирубок лісів. Що ви думаєте про це?

— Проблема вирубки лісів у зв'язку з виробництвом біопалива швидше надумана, тому що деревні відходи часто не знаходять ефективного застосування. Про це свідчать цифри. В даний час щорічно в Росії заготовляється близько 140 млн м -3 деревини від рубок головного користування та догляду за лісом. При цьому більше половини припадає на відходи лісозаготівлі та деревопереробки. У найближчі 5-7 років обсяг лісозаготівель може зрости до 200 млн. м-3. При проведенні рубок догляду за лісом до 60% деревини є низькоякісною, що не має товарної цінності. Загальний обсяг відходів, що утворюються, і низькосортної деревини становить не менше 40-45 млн м 3 на рік або не менше 10-12 млн тут (тут - тонна умовного палива) на рік.

Також неефективно використовуються відходи рослинництва та торф. Кількість відходів рослинництва, які викидаються на вітер, становить не менше 10 млн. тонн на рік (або не менше 3,4 млн. тут).

Сьогодні ресурси біомаси, у тому числі вторинні, використовуються не більш як на 5%.

Деревні відходи лісозаготівель теж залишаються на лісосіці невикористаними. Ця біомаса створює додаткові перешкоди лісовому господарству як засмічення деревиною, ветровала, що причиною збільшення термінів і витрат за подальше лісовідновлення. Деревна біомаса в лісі, а також біовідходи переробних підприємств створюють ризик виникнення пожежі, розмноження шкідників лісу, а також є джерелом парникових газів під час гниття біомаси. Щорічно емісія метану від відходів біомаси становить 7-8 млн тонн і можна порівняти з потужністю основних наземних біогенних джерел. Додатковою проблемою є виключення з господарської діяльностіземлі, зайнятої під склад біовідходів.

Сьогодні ресурси біомаси, зокрема вторинні, використовуються лише на 5%. Традиційні методи переробки біомаси в існуючих умовах є малоефективними і вимагають значних інвестицій при термінах окупності 6-8 років.

Використання всіх цих дешевих та доступних ресурсів як паливо може стати завершальною фазою виробничих процесів, надаючи їм майже безвідходного характеру. Це стало б ефективним заходом для охорони навколишнього середовища, а також забезпечило б повне енергозабезпечення локальних споживачів.

— Саме біопаливо – екологічно чистий продукт. А як щодо процесу його виробництва? Так само він безпечний, адже використовуються сірчана кислота, луги.

— Безумовно, під час виробництва біоетанолу іноді використовуються небезпечні реагенти, наприклад, сірчана кислотата лужні гомогенні каталізатори. Вирішенням цієї проблеми займаються дослідники у багатьох країнах світу. І правильні підходи вже визначено. Наприклад, розробляються технології, які передбачають використання однорідних за складом каталізаторів у хімічних реакціях(Гомогенна технологія). Такий підхід дозволяє вирішити багато проблем.

Гомогенна технологіяотримання біодизеля, незважаючи на простоту, має недоліки. Отриману суміш продуктів необхідно розділяти, нейтралізувати та ретельно промивати. В результаті утворюються великі кількості солей, мила та стічних вод, які потрібно утилізувати Сам каталізатор при цьому безповоротно губиться. А гліцерин, що отримується при цьому корисний побічний, - забруднений розчином солей, і вимагає додаткового очищення. Все це підвищує собівартість біодизеля, що зменшує конкурентність цієї технології.

За останні п'ять років різко зросла кількість робіт, присвячених більш екологічно чистий спосіб отримання біодизеляіз застосуванням різнорідних за складом (гетерогенних) каталізаторів основної та кислотної природи. Їхня перевага не тільки в тому, що їх можна використовувати багаторазово, але й у тому, що біодизель виходить набагато вищою якістю. У цьому виключається стадія попередньої обробкиолії, мінімізується обсяг рідких відходів, не утворюються солі та мила. Однак до них пред'являються особливі вимоги: вони повинні бути стійкими до води, оскільки містять вихідні продукти.

— Які напрацювання щодо створення біопалива є в Інституті каталізу СО РАН? Які з них найефективніші?

— Усі вимоги щодо безпеки виробництва біопалива було враховано Інститутом каталізу СО РАН при розробці гетерогенних каталізаторів. Акцент робився на стабільність роботи у реальних умовах. В результаті було встановлено, що одним із найперспективніших каталізаторів для отримання біодизеля є гексаалюмінат барію (кальція). Гексаалюмінати характеризуються відносно низькою активністю в порівнянні з іншими каталізаторами, у них є важлива перевага: вони мають високу термостабільність і стійкість до вилуговування. Особливо це стосується каталізаторів, прожареним при температурі 1200 °С.

Далі про наші напрацювання. У виробництві біопалива є два основні етапи. Перший - швидкий піроліз. Це термічний процес, що протікає без доступу повітря, при якому відбувається миттєве (1000-10000 ° С / сек) нагрівання і швидке (буквально за пару секунд) охолодження продуктів, що отримуються. При піролізі деревини всі її компоненти частково розкладаються, утворюючи складну суміш кисневмісних органічних сполук. За допомогою швидкого піролізу з деревини можна отримати продукт, умовно названий "біонафтою". Це рідина, схожа на розбавлений дьоготь. Через високий (до 55%) вміст кисню біонафта непридатна для використання безпосередньо як моторне паливо. З неї потрібно видалити кисень і наситити воднем. І сьогодні одне з найважливіших завдань у цій галузі – розробка відповідних каталізаторів.

Наступна стадія - гідродеоксигенація (видалення кисню) отриманої біонафти. У рамках міжнародного проекту з акронімом BIOCOUP (Шоста Європейська рамкова програма) фахівці Інституту каталізу СО РАН розробляють каталізатори нового типу, які могли б ефективно впоратися з таким завданням. Ми запропонували використовувати несульфідовані нікельсодержащіе каталізатори.

Виявилося, що вони перевершують свої комерційні аналоги за всіма основними характеристиками. Тестування найкращих зразків каталізаторів гідродеоксигенації на реальній біонафті в університеті Гронінгена (Нідерланди) підтвердило їхню перспективність. Продукти деоксигенації біонафти можуть бути використані для подальшої переробки на стандартному нафтопереробному устаткуванні спільно з нафтовими фракціями.

— Як Ви вважаєте, які є перспективи у біопалива?

- Одна з центральних завдань XXI століттяНа мій погляд, це поступова зміна сировинної бази первинних енергоресурсів. Необхідно активно використовувати поновлювані джерела енергії – енергію вітру, річок, хвиль, припливів, гідротермальних джерел, біомаси. Якщо 2005 року інвестиції у сектор відновлюваної енергетики становили $20 млрд/рік (17% інвестицій у генерацію енергії), то до 2015 року, за оцінками експертів, вони зростуть до $80 млрд/рік (прогноз Worldwatch Institute, 2003).

Автори проекту "Стратегії розвитку паливно-енергетичного комплексу Росії до 2020 року", Вважають, що потенціал Росії в плані забезпечення відновлюваної ресурсної бази, дуже значний. Є два важливі моменти. Це технічний потенціал, який визначає абсолютний приріст біомаси, та економічний потенціал, тобто економічно доцільний обсяг збору, транспортування та переробки біомаси. Якщо казати про технічному потенціалі, то Росії щорічний приріст біомаси становить 14-15 млрд тут, тобто у 5 разів більше, ніж сучасне енергоспоживання РФ.

Якщо мислити стратегічно, стає ясно, що науково-технічний прогрес і зростання цін викопне паливо забезпечують неухильне зростання економічної привабливості біоресурсів.