Альтернатива нафти та газу біологічнепаливо
Біоетанол та біодизель
Біоетанол - це, по суті, звичайний етиловий спирт (приставка біо- підкреслює його походження з рослинної сировинної бази і щадне відношення до природи і людини), який виробляється шляхом гідролізу або методом ферментізації цукрозміщуючих рослин або соломи та лушпиння з подальшою ректифікацією, або, українською – очищенням.
Перший двигун, що працює на етанолі та скипидарі, був винайдений та запатентований ще в 1826 році. З того часу етанолове паливо почало поступово завойовувати світовий ринок палива. І Генрі Форд на рубежі XIX-XX століть успішно займався створенням автомобіля на спиртовому паливі. Він орієнтувався на перспективність цього напряму, проте «сухий закон» та нафтовий бум у Техасі змусили його зробити вибір на користь бензину. Сьогодні спирт навчилися робити практично з будь-якої рослинної сировини та з мінімальними витратами. Так, у Німеччині витрати на виробництво спиртового палива на основі цукрових буряків становлять 0,55–0,80 євро/л (стан на 2007 рік). При цьому основними видами сировини є пшениця – 350 л/т (вихід)біоетанолу на 1 тонну), картопля – 115 л/т, кукурудза – 370 л/т, цукрові буряки – 85 л/т, цукрова тростина – 70 л/т, маніонік – 180 л/т, плодові – 160 л/т, целюлоза – 340 л/т (цукрова тростина традиційно застосовується у Бразилії, кукурудза, пшениця та буряк – у США та Європі).
Для отримання біодизеля можна використовувати будь-які види рослинних олій, але, як правило, для цих цілей використовують рапсову олію (84%), соняшникову (13%), соєву (2%). При цьому біодизель, отриманий із різної сировинної бази, має певні відмінності. Так, пальмовий біодизель характеризується як найбільшою калорійністю, так і найвищою температурою фільтрації та застигання, ріпаковий біодизель дещо поступається пальмовому за калорійністю, але краще переносить холод (тому він найбільше підходить для багатьох європейських країн. — Прим. ред.). Крім того, від видів сировини залежить і вихід готового продукту: ріпак (Європа) – вихід олії близько 1200 л/га, соя (США, Аргентина) – 446 л/га, канола (Канада) – 1000 л/га, кастор (Бразилія) ) – 1410 л/га, ятрофа (Індія) – 1900 л/га, пальма (Індонезія, Філіппіни) – до 5900 л/га. Найбільший вихід олії дає копра (62%), найменший – кунжут. У середньому для виробництва 1 тонни біодизельного палива необхідно 980 кг олії, 125 кг метилового спирту, 14,2 кг каталізатора.
Основні переваги біодизеля: - джерело енергії, що поповнюється; - Збереження природних ресурсів; - можливість використання у звичайних, не модифікованих дизельних двигунах; - за умовами зберігання біодизель аналогічний звичайному дизельному паливу; - можливість продовження життя дизельних двигунів через більш високих, ніж у нафтового палива, показників; - у виробництві та використанні біодизеля приблизно на 80% менше викидів діоксиду вуглецю і майже на 100% - діоксиду сірки (зниження рівня забруднення навколишнього середовища).
Також використання 5% біоетанолу дає зниження виділення вуглецю на 3,5%, а E85 (85% спиртового палива) – на 50%. Наявність у біопаливі до 15% етилового спирту призводить до зменшення у вихлопних газах CO2 на 25%, вуглеводнів та оксидів азоту – на 5–15%.
Крім екологічних переваг застосування біопалива дає і непоганий комерційний зиск, неспроста такі кити автомобілебудування, як General Motors, Ford і Daimler-Chrysler, створюють сотні тисяч автотранспортних засобів, що працюють як на звичайному бензині, так і на бензині з домішкою етанолу. Нафтові компанії, у свою чергу, теж шукають альтернативу і все частіше починають проекти з виробництва біопалива. Так, вже цього року відомий нафтовий концерн Shell вироблятиме етанол із бразильською компанією Cosan, найбільшим експортером цукрової тростини, та інвестує у цей проект сотні мільйонів доларів.
Біопаливо у світі
Виробництво та споживання біопалива у світі зростає з кожним роком. Ця тенденція продиктована трьома об'єктивними реаліями сучасності: — збільшується попит на споживання енергоресурсів у світі (за прогнозами однієї з найбільших світових нафтогазових компаній British Petroleum, приріст попиту на енергоресурси до 2030 року становитиме 50% порівняно з рівнем 2005 року); —світові запаси нафти та газу дедалі швидше скорочуються; - екологічна ситуація планети стрімко погіршується.
Ще 2007 року виробники чи продавці палива, які працюють у країнах ЄС, зобов'язані були додавати в бензини до 5% етанолу (згідно з директивою ЄС про якість моторного палива), у наступні роки темпи застосування біологічної сировини в паливному секторі постійно збільшувалися.
Відповідно до стратегії поступового переходу від «епохи вуглеводнів» до епохи альтернативного біопалива, прийнятої міністрами енергетики Євросоюзу ще три роки тому, до 2020 року щонайменше 10% автомобільного пального, що споживається в кожній країні Євросоюзу, має стати паливом біологічного походження. На цей час споживання в Європі автомобільного палива з відновлюваної біосировини зросте з 7 млн. тонн до 15 млн. тонн, при цьому інвестиції на будівництво 40 нових заводів біодизелю та 60 заводів біоетанолу до 2010 року складуть принаймні $4 млрд. У Німеччині 100 % біодизель продають близько 2000 заправок. Через 15 років має намір повністю відмовитися від нафти на користь біоенергетики Швеція, де вже зараз кожна заправка, що продає більше 4 млн. літрів бензину на рік, повинна мати колонку палива Е-85 (85% біоетанолу та 15% бензину). Водії машин на біоетанолі безкоштовно в'їжджають до центру Стокгольма та не платять за паркування, знижено щорічні податки на автомобіль. Лідируючі позиції у виробництві біоетанолу беззастережно належать США та Бразилії. Після нафтової кризи 1973 використання спиртових добавок в бензин в країні стало обов'язковим, з 1976 в Бразилії не продається чистий бензин. З 2003 року автовиробники вивели на місцевий ринок автомобілі з мотором, що працює на суміші бензину з етанолом практично у довільній пропорції; тодіу 2,9% вироблених у країні нових автомобілів були подібні мотори, а 2009 р. — вже 84%.
У Бразилії, в силу специфіки місцевої флори, в рослинництві як основна сировина для виробництва біоетанолу використовується цукрова тростина. Собівартість виробленого з його основі біоетанолу становить близько 20-25 центів за літр. За прогнозами експертів, якби не відповідні податкові та митні бар'єри, Бразилія вже давно збільшила б обсяги біопалива, що виробляється, вдесятеро і затопила їм ринки Європи та Японії. Слідом йдуть США, які першими розпочали виробництво біоетанолу з маїсу. І якщо 2005 року в країні було вироблено 14,7 мільйона літрів етанолу, то 2006 року обсяг виробництва становив уже 18,5 мільйона літрів. А до кінця 2010 року у США мають випускати 54,6 мільярда літрів етанолу. План на 2025 рік – 168 мільярдів літрів. В результаті, за прогнозами експертів, імпорт сирої нафти в Штатах до 2012 року скоротиться більш ніж на 250 млн. тонн, а до 2025 року завдяки збільшенню виробництва етанолу споживання «чистого бензину» в країні скоротиться на 25%. Розвиток виробництва альтернативного палива дозволяє знизити залежність сільгоспвиробників від вартості нафти та нафтопродуктів. За підрахунками бразильських та американських учених, кожен мільйон літрів біоетанолу, що виробляється, створює 38 прямих робочих місць.
За даними Асоціації відновлюваного палива США, близько мільйона американських фермерів є членами кооперативів із виробництва етанолу. На думку експертів асоціації, популярність біоетанолу серед американських фермерів пов'язана з тим, що обробіток енергетичних рослин базується на технології сільгоспвиробництва, що використовується в господарстві, при цьому може застосовуватися наявний парк машин для обробітку ізбирання врожаю. Тому для початку обробітку енергетичних рослин їм, як правило, не потрібний великий обсяг нових інвестицій. З тим же успіхом можна використовувати наявні на ринку культури та сорти, поки не з'являться селекційні новинки, що підвищують їхню врожайність та «енергоємність».
Не відстає від виробництва спиртового пального та біодизель – його виробництво впевнено набирає обертів у країнах Євросоюзу (у цьому питанні лідирують Німеччина, Франція та Італія).
Швидше за інші переваги біопалива оцінили в Японії. Японці вже кілька років їздять на автомобілях, які працюють на суміші бензину та біоетанолу. Японія, яка зобов'язалася до 2012 року скоротити викиди вихлопних газів в атмосферу на 6% порівняно з 1990 роком, розглядає біоетанол як один із кроків до виконання цього завдання. Поряд з екологічним ефектом розвиток цієї галузі, на переконання японських чиновників, сприятиме розвитку сільського господарства та повторному освоєнню занедбаних угідь. На майбутнє Японія поставила собі завдання до 2030 року самостійно випускати 6 мільярдів літрів біологічного палива, що становить 10% від поточного щорічного обсягу споживання бензину.
Біогаз - це продукт обміну речовин метанових бактерій, що утворюється внаслідок розкладання органічної маси.
Перша задокументована біогазова установка була побудована в Бомбеї в 1859, а в 1895 біогаз застосовувався у Великобританії для вуличного освітлення.
Біогаз є високоякісним та повноцінним носієм енергії та близький за своїми характеристиками до природного газу. Цей газ може використовуватися, як і звичайний природний, для технологічних цілей, обігріву, вироблення електроенергії. Його можна накопичувати, перекачувати, використовувати для заправки автомобілів (для роботи електрогенераторів біогаз використовується без будь-якого очищення).
В останні роки інтерес до процесів виробництва біогазу у світі значно зріс — це проявляється не тільки у зростаючій кількості біогазових установок, що будуються, а й у зацікавленості все більшої кількості фермерів, комунальних господарств, підприємств, політиків і приватних господарств. Чільне місце у виробництві та використанні біогазу належить Данії — біогаз займає до 18% у її загальному енергобалансі. За абсолютними показниками за кількістю середніх і великих установок чільне місце посідає Німеччина – біля країни налічується понад 8 млн установок для біогазу. У Європі щонайменше половина всіх птахоферм опалюються біогазом. УІндії, В'єтнамі, Непалі та інших країнах будують малі (односімейні) біогазові установки. Одержуваний у яких газ використовується приготування їжі. Найбільше малих біогазових установок знаходиться в Китаї – понад 10 млн. (на кінець 1990-х). Вони виробляють близько 7 млрд. м3 біогазу на рік, що забезпечує паливом приблизно 60 млн. селян. Наприкінці 2006 року в Китаї діяло вже близько 18 млн. біогазових установок. Їх застосування дозволяє замінити 10,9 млн. тонн умовного палива. В Індії з 1981 по 2006 рік було встановлено 3,8 млн. малих біогазових установок, а в Непалі існує програма підтримки розвитку біогазової енергетики, завдяки якій у сільській місцевості до кінця 2006 року було створено понад 100 тисяч малих біогазових установок. Автоконцерни Volvo та Scania освоїли виробництво автобусів із двигунами, що працюють на біогазі. Такі автобуси активно використовуються в містах Швейцарії, і за прогнозами Швейцарської Асоціації Газової Індустрії, до кінця 2010 року 10% автотранспорту Швейцарії працюватиме на біогазі. Муніципалітет Осло на початку 2009 року перевів на біогаз 80 міських автобусів. Вартість біогазу становить 0,4 - 0,5 євро за літр у бензиновому еквіваленті.
За останні 5 років виробництво біопалива у світі збільшилось у 4 рази, на думку експертів, ця тенденція збережеться і в наступні роки. Фахівці пов'язують таку динаміку з переходом багатьох країн на біоекономіку, основою якої має стати зелена енергетика. Передбачається, що відновлювані джерела енергії на основі біологічної сировини стануть основою енергетики майбутнього, що позитивно вплине як на сільське господарство, так і на екологічну та продовольчу безпеку у світі. За даними журналу «РЗ»