Чи зможе біопаливо замінити бензин для автомобілів - українська газета
Особливе місце серед них займає біопаливо – різні види горючих продуктів із рослинної сировини, головною перевагою яких є відновлюваність. Зараз головна увага дослідників та практиків спрямована на отримання рідких та газоподібних видів палива для транспортних засобів, а також для систем опалення та виробництва електроенергії.
Не дивно, що першою практично використовуваною як біопаливо речовиною став звичайний етиловий спирт, оскільки отримання етанолу з рослинної, перш за все харчової, сировини (зерна, картоплі, цукрових буряків тощо) було налагоджено ще кілька століть тому. Щоправда, для зовсім іншої мети. Але різке подорожчання нафти продемонструвало вигідність використання етанолу як паливо для автомобільних двигунів внутрішнього згоряння, особливо у країнах з дешевою сировиною для мікробіологічного синтезу спирту. Першою такою країною стала Бразилія, в якій переважна кількість автомобільного палива зазвичай є сумішшю 80 відсотків біоетанолу з цукрової тростини і 20 відсотків бензину. Бразилія виробляє зараз близько 20 мільярдів літрів біоетанолу, приблизно стільки ж спирту (з кукурудзи) надходить на ринок США.
Широке використання спирту вже зараз викликало серйозну проблему - величезні площі США зайняті під посіви кукурудзи для нехарчових цілей, оскільки фермерам вигідніше "вирощувати" біоетанол. Крім того, етиловий спирт енергетично менш ефективний, ніж бензин через присутність у молекулі атома кисню.
В Україні використання біопалива на основі етилового спирту проблематично з кількох інших причин. По-перше, у нас законодавчо обмежений обіг етанолу, а по-друге, цей спирт необхідно якось перевести в"Непитний" стан - навіть денатурування отруйним піридином себе не виправдало. І безпечний процес перекладу вже розроблено на основі давно відомої реакції дегідратації – відщеплення води від молекул спиртів. За певних умов виходить суміш вуглеводнів, близька за складом бензину. Цей варіант розроблено в Інституті загальної та неорганічної хімії РАН під керівництвом члена-кореспондента РАН Олександра Гехмана. Хоча за недавнього різкого зниження цін на нафту отримання синтетичного бензину з етанолу втрачає сенс. Але навіть і при підвищенні вартості бареля, як підрахували в'їдливі вчені, для виробництва 1 літра біопалива потребує більше 1 літра нафти – для роботи тракторів та комбайнів, для виробництва пестицидів та для самого мікробіологічного синтезу етанолу.
Іншим спиртом, який можна використовувати як поновлюване біопаливо, є бутиловий спирт, який можна мікробіологічно отримувати з цукрової тростини, пшениці, кукурудзи, коренеплодів і навіть з відходів лісопереробки. Олександр Гехман вітає цей підхід.
При цьому експерт зауважує, що "існує і низка невирішених технологічних проблем, насамперед через невідновлюваність мікроорганізмів, які використовуються для виробництва біобутанолу. Хоча якщо новим біопаливом вдасться замістити хоча б 5 відсотків звичайного бензину, це вже можна вважати перспективним".
Іншим видом біопалива, яке виробляється вже зараз у значних кількостях, є біодизель. Це паливо, за складом близьке до дизельного палива з нафти, одержують із ліпідів (жирів) олійних рослин - ріпаку у кількох країнах ЄС, соняшнику (Франція та Італія), сої у США, Бразилії та в Африці, пальмової олії в Індонезії та Малайзії. Виробництво біодизелю в ЄС постійно зростає, якта імпорт біодизелю з інших країн. За прогнозами, обсяг споживання біодизеля в ЄС до 2020 року сягне від 21 до 26 мільйонів літрів.
Однак збільшення площ під обробіток цих культур призводить до зростання цін на продовольство та зведення лісів. Робилися спроби отримання біодизеля з водоростей, але цей процес виявився неконкурентоспроможним. Щоправда, з'явилася надія, що проблему буде вирішено за допомогою мікроскопічних грибів-паразитів, що мешкають усередині деревини та розщеплюють целюлозу з утворенням суміші вуглеводнів. Таку здатність мають гриби Gliocladium roseum, що паразитують на американському чагарнику еукрифія. Найдивовижніше, що з розкладанні целюлози гриби виділяють такі вуглеводні, як декан, метилциклогексен, ундекан, октан і бензол. За своїм складом ця суміш дуже близька до дизельного палива і може використовуватися замість нього. Це відкриття було зроблено в США, але не менш цікаві розробки проводяться і в Україні.
Так, у роботі за участю декана хімфаку МДУ академіка Валерія Луніна було розроблено та запатентовано біотехнологію отримання біодизелю на основі ліпідів міцеліальних грибів, наприклад, гриба Cunnihghamella japonica, що утворює до 50 відсотків ліпідів, близьких за складом до олії ріпаку. Валерій Лунін наголошує, що "порівняно з рослинними оліями ліпіди грибів мають низку істотних переваг, а саме високу швидкість росту грибів, незалежність виходу продукту від сезонних та кліматичних умов, відсутність потреби в посівних площах, можливість створення безвідходних технологій".
В Україні дуже перспективно виробляти біогаз - метан (або водень) з органічних відходів. При цьому не потрібно використовувати харчову сировину і втрачати посівні площі, до того жметан у 20 разів сильніше впливає на парниковий ефект та його утилізація – чудовий спосіб боротьби з глобальним потеплінням. Отримують біометану в так званих метан-танках за допомогою метанобразующих бактерій. Важко перерахувати всі види відходів для біометану - це гній, відходи численних харчових виробництв, фекалії, побутові відходи, ті ж водорості, органічне сміття, рослинні відходи і т.д. В Україні на агропідприємствах виробляється щорічно близько 800 мільйонів тонн відходів, з яких можна отримати близько 70 мільярдів кубометрів біометану, при спалюванні якого близько 110 мільярдів кВт-год електроенергії. Метан-танки встановлюють на звалищах, на очисних спорудах харчових виробництв, можуть і опалюватися біометаном. Після вирішення проблеми роздільного збирання відходів в Україні можна було б різко скоротити площі полігонів твердих побутових відходів.
Виробництво біопалива, безперечно, має безліч позитивних моментів. Проте, як каже завлаб Інституту хімічної фізики РАН доктор хімічних наук Володимир Арутюнов: "Досить прості оцінки, які ще 40 років тому зробив Петро Капіца, показують неможливість забезпечити за рахунок поновлюваних джерел енергії рівень енергоспоживання розвинених країн для всього населення Землі. Слід зазначити і на етичну сторону питання отримання біопалива.Більше 2 мільярдів людей у світі відчувають серйозну нестачу продуктів харчування.Через зростання потреби в етанолі та відповідного зростання цін на зерно зростають ціни і на свинину, яловичину, м'ясо птиці, молоко тощо. Укаїни ми ще й не в змозі повністю забезпечити свої потреби у продовольстві... І взагалі, коли схлине ажіотажний бум, місце біопалива у світовій енергетиці не перевищить кількох відсотків у світовомуенергобалансі".