Биоэтанол: наздоровье!: автомобили наспирту
В финале комедии «Изюминки национальной рыбалки» киногерои, скрепя сердце, выливают в топливный бак подлодки всю припасенную, ясно, для иных наслаждений водку. Сатирический посыл очевиден — только ввиду крайней потребности решится отечественный человек так бесталанно «перевести продукт»
А вот, к примеру, в Бразилии имеется автозаправки, заливающие в бак чистейший спирт. Но почему-то к их пистолетам не тянется по утрам очередь из бразильских пешеходов с изможденными лицами. Желаете об этом поболтать?
Бразильские кудесники топливной индустрии «выдаивают» с одного обожженного тропическим солнцем гектара 7500 л этанола. Это рекорд извлечения спирта из пищевого сырья. Второй наибольший производитель топливного биоэтанола — США — ограничивается 3800 л/га. Обстоятельство в том, что в Бразилии имеется сахарный тростник.
В то время, когда наблюдаешь на его толстые, мясистые стебли, розоватые на срезе, так и воображаешь себе, как аппетитно будет гореть полученный из него спирт в цилиндрах автомобильного мотора. Американцы же добывают этанол из кукурузы, но, не обращая внимания на более скромные показатели, деятельно развивают его производство. В Европе сахарная свекла дает 5500 л/га, но количества производства пока не сравнимы ни с Бразилией, ни с США.
Чем же так оптимален биоэтанол в качестве моторного горючего? Во-первых, спиртовой выброс значительно чище бензинового. При сжигании этанола получаются только два продукта: вода и углекислый газ, тогда как в бензиновом выбросе присутствует сернистый газ и иные неприятные примеси.
Во-вторых, сжигая нефть, газ, уголь, мы производим в воздух углерод, связанный органическими останками миллионы лет назад, в то время, когда в воздухе находилось не сравнимое с нынешним количество углекислого газа. Другими словами мало-помалу возвращаем воздух к тем удушливым временам. Сжигание растительного спирта только отдает воздуху количество CO2, которое было поглощено тростником, кукурузой либо свеклой в ходе роста.
В-третьих, биоэтанол — возобновляемый ресурс, снова же в отличие от ископаемого сырья. Ну и наконец, нефть — весьма «политический» товар: большая часть ее добычи сконцентрирована в нестабильных регионах. Потенциальное сырье для спирта растет практически везде — лишь сахарный тростник возделывает около сотни стран.
Дружба бензина со спиртом
В действительности на чистом спирте ездят фактически лишь в Бразилии. В других государствах (кстати, и в Бразилии также) этанол смешивают с бензином в различных пропорциях. Горючее, содержащее этанол, маркируется буквой Е и цифрой, которая свидетельствует процент содержания спирта. К примеру E10 — это бензин с десятипроцентной добавкой, E85 — этанол с пятнадцатипроцентным содержанием бензина.
Строго говоря, заливать в бак E100 смогут позволить себе лишь в теплых государствах — у этанола имеется один значительный недочёт: при низких температурах двигатель на спирту не хорошо заводится. Неприятность решается совсем небольшой (около 5%) добавкой бензина либо особой смеси. В частности, в несолнечной Швеции, где в далеком прошлом (с 1989 года) и преданно применяют спирт, заправляя им муниципальные автобусы марки Scania, 5%-ная добавка снимает все вопросы.
В Соединенных Штатах распространено моторное горючее стандарта E10 (зимний период вероятно увеличение содержания этанола до 15%), в некоторых штатах используется E85. Казалось бы, что проку от 10%-ной добавки спирта в бензин? Выясняется, кроме того такое маленькое содержание этанола в горючем дает понижение на 30% вредных веществ в выбросе автомобиля — присутствующий в спирте кислород снабжает полное сгорание смеси.
Наряду с этим, во-первых, E10 — E15 возможно заливать в бак любой автомобили, трудящейся на бензине, а во-вторых, расход горючего фактически не возрастает, поскольку, владея пара меньшей, чем бензин, энергетической плотностью, этанол повышает октановое число смеси, и значит, смесь может сжигаться с большей эффективностью.
Что же касается моторного горючего с высоким (до 100%) содержанием этанола, то им заправляются только обладатели машин Flexible Fuel (другими словами с возможностью выбора горючего). В сегодняшней Бразилии таких автомобилей продается уже до 90%, и других в том месте не так долго осталось ждать, наверное, не будет. Благо разработка Flexible Fuel не требует важных и дорогостоящих трансформаций в конструкции авто.
Оно нам нужно?
Но что же Российская Федерация? У нас большое количество нефти и газа и нет сочного сахарного тростника. Отечественные власти, озабоченные незаконным оборотом алкоголя, видят в ужасном сне автозаправки, реализовывающие чистый спирт по цене моторного горючего.
Так нужен ли нам топливный этанол?
«Да, нужен, — говорит президент Национальной топливной ассоциации России Алексей Аблаев, — причем отечественный интерес к топливному этанолу имеет собственные особенности. В случае если США развивают другую энергетику, дабы в первую очередь снизить зависимость экономики от импортной нефти, то для нас приоритетом будет понижение содержания вредных веществ в выбросах машин, и, что крайне важно, снижение уровня безработицы и добавленной стоимости в отечественном сельском хозяйстве».
В те недавние времена, в то время, когда наша страна импортировала хлеб из америки и Аргентины, мы довольно часто с грустью вспоминали о том, что Россия не только снабжала зерном себя, но и деятельно торговала хлебом в мире. на данный момент предлога для грусти помой-му нет, поскольку Российская Федерация снова есть экспортёром пшеницы и крупнейшим производителем. Но не все так безоблачно.
В спирт либо в гниль?
«В прошедшем сезоне урожай пшеницы в Российской Федерации составил 108 млн тысячь киллограм, — продолжает тему Алексей Аблаев.- Годом раньше, в то время, когда все пугали засухой, сбор составил 97 млн тысячь киллограм. В текущем году опять говорят о засухе, и тут, кроме рациональных оснований, возможно заметить и некоторый пиар, нацеленный на то, дабы реализовать остатки прошлогоднего урожая. Все отечественное внутреннее потребление, включая продукты и животноводство питания, — это на данный момент приблизительно 70 млн тысячь киллограм.
На экспорт в прошедшем сезоне мы послали рекордные 22 млн тысячь киллограм. Больше ни рынок, ни инфраструктура (по большей части порты) нам вывезти не разрешали. Причем, дабы расширить продажи, было нужно бы демпинговать, что в конечном итоге уронило бы мировые цены на зерно, а это нам невыгодно. В итоге мы имеем 92 млн тысячь киллограм экспорта и внутреннего потребления.
А урожай — 108 млн тысячь киллограм, другими словами Российская Федерация зерно хронически перепроизводит. В прошедшем сезоне погибло приблизительно 10 млн тысячь киллограм собранного зерна. Пшеницу негде было хранить, и она просто сгнила в буртах на земле».
Особенно остро стоит неприятность в далеких от морских портов континентальных районах. Из-за высоких транспортных тарифов и относительно маленького внутреннего спроса цена на сибирское зерно падала до разорительных для сельского хозяйства 1500 руб. за тонну.
Так вот, если бы в зернопроизводящих районах страны находились фабрики по переработке пшеницы в этанол, они бы «съели» излишки зерна, переработав его в продукт с большой добавленной ценой, что легче хранить и дешевле транспортировать. Да, кроме того при урожае 50 ц/га пшеница способна дать не более 1200 л с гектара, и до бразильских показателей нам на большом растоянии, но и в этом случае энергетический баланс горючего был бы хорошим (полученная энергия превышала бы затраченную на производство приблизительно на 20%).
французские булки и Этанол
Сама мысль сжигать хлеб в двигателях внутреннего сгорания, быть может, покажется кощунственной в стране, где еще недавно в крестьянских семьях было принято собирать ладонью крошки со стола и высыпать их в рот, но перепроизводство зерна ставит вопрос жестко: или уменьшение посевных площадей с понятными социально-экономическими последствиями, или создание инфраструктуры переработки зерновых излишков во что-то нужное и нескоропортящееся. К примеру, в биоэтанол. Но не только.
«Те, кто говорит, что приверженцы переработки зерна в биоэтанол, собираются переводить полезный продукт питания на горючее, не совсем правы, — растолковывает Алексей Аблаев.- Отечественная ассоциация отстаивает перед властями различных уровней идею строительства в Российской Федерации фабрик глубокой переработки зерна — тех, что на Западе именуются biorefinery. Разработка производства такова: на входе зерно разделяется на компоненты — крахмал в одну сторону, пшеничная клейковина (глютен) в другую, оболочки зерна в третью.
Пшеничная клейковина — поразительно полезный пищевой продукт, что на данный момент продается в Российской Федерации по ?2 за 1 кг, а в ЕС — по ?1,5. Она идет в продукты питания, к примеру, делает французские булки французскими булками с эластичным мякишем и итальянские макароны итальянскими макаронами, не расплывающимися при варке. Глютен усиливает нехорошую муку, делая ее клейкой. Спрос на клейковину неограничен, а также на экспорт, чуть ли не на три года вперед. Оболочки зерна идут в корма.
И только крахмал перерабатывается в глюкозу, а та отправляется на ферментацию (брожение). Потом посредством простых ректификационных колонн приобретают этанол. Его неспециализированная часть в продукции завода составит не более 30−50%.
Кстати, на тех же фабриках глюкозу возможно перерабатывать не в этанол, а в другие продукты — бутанол, биопластики, кормовые добавки».
Единственный таковой завод в СНГ находится в Казахстане и носит название «Биохим». Предприятие потребляет 300 000 т пшеницы в год. В Европе имеется подобные фабрики с мощностью 1 млн тысячь киллограм.
Они исправно гарантируют фермерам цены на зерно, дают рабочие места, пополняют региональные бюджеты. Но в Российской Федерации возможности для того чтобы бизнеса до тех пор пока туманны. Обстоятельство всем известна — государство российское обложило этанол любого назначения налогами, и наполнение этим горючим бака подобно (отыщем в памяти Менделеева) сжиганию ассигнаций в печи.
Да, бразильцы не ходят похмеляться на автозаправки, по всей видимости, честно полагая, что напитки реализовывают в других местах, но пагубные традиции зависимой от алкоголя части населения нашей страны заставляют законодателей строить преграды на пути топливного спирта.
Добавим печали
Тем же, кто грезит создать российский рынок моторного этанола, остается сохранять надежду, что в один раз власть поменяет собственную точку зрения, в особенности ввиду перепроизводства пшеницы. Главным доводом тут может стать совокупность мер, которая гарантирует, что спирт из автозаправок будет употребляться только по назначению.
«Эти меры мы предлагали и будем предлагать, — говорит Алексей Аблаев. — Во-первых, мы поддерживаем твёрдое денатурирование спирта, другими словами добавление в него веществ, исключающих потребление горючего вовнутрь. Основной вариант — это смешивание с бензином. Стоит добавить всего 5% бензина, и выпивать эту мерзость будет нереально.
Ну прекрасно, возможно налить в горючее воды, и вода с растворенным спиртом всплывет над бензином, но и тогда отталкивающий запах некуда не убежит. Второй вариант — добавление в этанол вещества называющиеся битрекс. Достаточно ничтожного содержания битрекса в горючем, дабы при попытке выпить спирт у человека появился моментальный рвотный рефлекс. Это весьма горькое и неприятное вещество.
Во-вторых, фабрики для производства топливного биоэтанола будут в 5−10 раз больше большинства нынешних спиртовых фабрик. На таких фирмах несложнее организовать контроль, да и хозяину для того чтобы большого бизнеса будет невыгодно заниматься махинациями с неподакцизным спиртом — он может утратить все. В-третьих, дабы спирт был пищевым, заводу необходимо четыре-пять ректификационных колонн дистилляции — в противном случае не убрать всех сивушных масел.
Для топлива хватит двух. Спирт на выходе окажется с желтым самогонным оттенком, и качественную водку из него сделать запрещено. Другими словами возможно, но энергетические затраты на дополнительную очистку сделают данный бизнес невыгодным».
Биологическое топливо
В это широкое понятие входит множество продуктов, приобретаемых при переработке разнообразного биологического сырья. Ко мне входят метанол и этанол, бутанол, биодизель (из растительных масел) и др. Биодизель не так актуален для России в связи тем, что у нас не производится избыточного количества растительного масла, но топливный спирт имел возможность бы иметь возможность
Все, что годится в пищу
Биоэтанолом первого поколения именуется спирт, приобретаемый из пищевого растительного сырья: сахарного тростника, кукурузы, сахарной свеклы. Наибольшие производители этого вида горючего — Бразилия и США. В 2009 году на долю этих двух государств приходилось 89% мирового производства.
В 2007 году был подписан бразильско-американский меморандум о согласии, нацеленный на совместную разработку стандартов применения биологического топлива и на пропаганду применения этанола в мире.
Горючее из соломы и дерева
Биоэтанол второго поколения представляет собой следующую ступень переработки биологического сырья. В его производстве употребляются древесная масса, солома, менее полезные аграрные культуры.
Четыре атома углерода
Бутанол — четырехатомный спирт C4H5OH. Это горючее с энергетической плотностью, сопоставимой с бензином и не попадающее под налоги, но разработка его производства до тех пор пока через чур дорога, дабы составить борьбу бензину. Возможности бутанола связываются с удачами химиков, каковые на данный момент создают более недорогие ферменты для бутанольного производства.
Сладкая Бразилия
Одним из участников форума стала Ассоциация бразильских производителей сахарного тростника. Стенд Ассоциации был обеспечен замечательно напечатанными буклетами, а всем желающим демонстрировали видео об удачах производства этанола в стране. Стало известно, что фабрики, перерабатывающие сахарный тростник, — очень современные фирмы, каковые создают не только этанол, но и электричество за счет тростникового жмыха и сжигания соломы (багассы).
А вот жатва тростника механизирована далеко не везде — часть ручного труда высока, причем этим тяжелым и страшным (в тростнике водятся ядовитые змеи) трудом заняты беднейшие слои населения. Через семь лет Бразилия собирается отказаться от ручного труда в уборке тростника, но неясно, удастся ли пристроить все освободившиеся руки.
Представители индустрии развенчивают мифы о бразильском этаноле: мол, он повинен в росте цен на продовольствие, он владеет отрицательным энергобалансом, из-за него вырубают джунгли Амазонии. Но как мы знаем, что биологическое топливо для Бразилии — это инструмент регулирования цен на сырье. В случае если правительство уверен в том, что мировые цены на сахар через чур низки, оно повышает минимальное содержание этанола в бензине. Чем больше тростника идет на этанол, тем меньше на рынке делается сахара.
И цены на него растут. Америка делает то же самое с кукурузой, а вот Российская Федерация пока не имеет возможности корректировать посредством биологического топлива мировые цены на зерно. А ведь имела возможность бы.
Гидролизный сок
Целлюлоза — это те же сахара, что и в крахмале либо сахарной свекле, легко они соединены в цепочки полисахаридов различными связками, по причине того, что природа создавала целлюлозу как раз как конструкционный материал. Имеется разработка, разрешающая разбить эти связки и взять отдельные сахара способом гидролиза. Потом сахара ферментируются и ректифицируются по простой процедуре производства этанола.
Формула гидролизного спирта ничем не отличается от формулы этанола из пищевого сырья — разниться смогут примеси при нехорошей очистке, и не смотря на то, что алкоголь из опилок официально употреблялся в индустрии как технический спирт, в определенных кругах бытовал парафраз на тему известной советской песни: «И Отчизна щедро поила меня гидролизным соком, гидролизным соком» А в это же время спирт из целлюлозы (опилок, соломы и т. п.) считается перспективным горючим, биоэтанолом второго поколения, что не требует в производстве пищевого сырья. И для России с ее большими запасами древесины эта тема очень актуальна.
Одна беда — советские разработки производства гидролизного спирта делают его через чур дорогим для сжигания в моторах. Фабрики нового поколения, производящие спирт из биомассы и применяющие более недорогие ферменты, строятся сейчас, к примеру, в Соединенных Штатах. Но кроме того эта новая отрасль, как и другие сферы другой энергетики, дотируется правительством.
При существовании развитого рынка биоэтанола из кукурузы рынок американских неспешно освоит и гидролизный спирт.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№95, сентябрь 2010).
<
h4>