Биотоплива 2-го поколения: российские и мировые перспективы

В декабре 2008 года лидеры стран Евросоюза на саммите в Брюсселе одобрили так называемый план «20-20-20», предусматривающий сокращение к 2020 году на 20% от уровня 1999-го объема загрязняющих выбросов в атмосферу, повышение до 20% в общей структуре энергопотребления доли энергии из возобновляемых источников и сокращение на 20% общих энергозатрат.
Биоэтанол является добавкой к топливу, используемому в двигателях внутреннего сгорания. При этом различают водный и обезвоженный этиловый спирт. Водный этанол (95% по объему) содержит некоторое количество воды и используется, как замена бензина для машин с модифицированными двигателями, например, в Бразилии. Обезвоженный этанол (99,9% по объему) может смешиваться с обычным топливом. Сейчас для большинства машин приемлемым является топливо с содержанием этанола 5% (Е5). Более высокая концентрация спирта (до 85%, Е85) характерна для так называемых гибкотопливных транспортных средств.
Этанол, используемый в качестве биотоплива, позволяет снизить в бензине содержание ароматических углеводородов, повысить октановое число, уменьшить вредные выбросы в окружающую среду. Поступательное развитие биотопливной промышленности в мире становится экономически выгодным при постоянно растущих ценах на углеводородное сырье.
Сегодня американская компания Shell уходит из сегментов ветряного, солнечного и гидроэнергетического снабжения, сосредотачиваясь на выпуске биоэтанола. В соответствии со своими приоритетами, компания направляет инвестиции на переработку возобновляемого сырья. Примечательно, что на одном из своих недавних выступлений новый президент США Барак Обама сказал, что «производство биотоплива поможет выйти из кризиса».
Также строятся заводы по производству биоэтанола, использующие в качестве сырья пшеницу и мелассу. При этом пшеничные отруби, полученные при помоле пшеницы, сжигаются для получения электроэнергии.
Компания Novozymes (Дания) является лидером в области биоинноваций – она разрабатывает биорешения завтрашнего дня, способствующие рациональному использованию ресурсов нашей планеты. Применяемые более чем в 40 разных отраслях в 130 странах мира, ее разработки способствуют оптимизации технологических процессов и качества биотоплива 1-го и 2-го поколений, одновременно снижая потребление воды, энергии и сырья, уменьшая количество отходов и выбросы углекислого газа. Сегодня это единственный производитель энзимов, нацеленный на запуск в 2010 году коммерческого производства ферментов для биоэтанола на основе целлюлозы. Эффективной разработкой компании являются препараты Cellic CTec и Cellic HTec, характеризующиеся высокой концентрацией активно действующих веществ и наилучшим соотношением затраты/результат.
Компания Genencor International (Нидерланды) – один из мировых лидеров на рынке ферментов для промышленности топливного этанола и технологий биоэкономики, то есть экономики, основанной на использовании возобновляемого сырья для производства химических веществ и энергии. Компания вывела на рынок новую технологию STARGENTM. При использовании ферментов STARGENTM снижается число стадий, сокращается использование воды и энергии, требуется меньше химических веществ, сокращаются отходы производства.
Для получения спирта необходимо использование дрожжей. Сегодня для производства биоэтанола применяют их сухую форму, полученную на основе быстроактивирующегося штамма, что важно для сбраживания сусла высокой концентрации. Кроме того, они увеличивают выход биоэтанола, повышают производительность производства, снижают расходы энергоресурсов. Они позволяют получать биотопливо 2-го поколения на основе целлюлозы.
Как известно, биоэтанол 1-го поколения позволяет снизить эмиссию углекислого газа по сравнению с бензином на 30–70%, а биоэтанол 2-го поколения, например на основе целлюлозы, – примерно на 90%. Также сырьем для него могут служить тростниковая багасса, солома кукурузы и зерновых, отходы лесной промышленности, твердые бытовые отходы.
Компания «НИК «Экология» с 2001 года осуществляет весь комплекс инжиниринговых услуг по созданию и модернизации спиртовых и водочных заводов – от научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ до выполнения функций генерального подрядчика со сдачей спиртового или ликероводочного предприятия «под ключ». Одной из передовых разработок компании, отличающейся с технической, экономической и экологической сторон и представляющей большой интерес для производства пищевого и промышленного этанола из различных видов крахмало- и сахаросодержащего сырья, является технология спиртового вакуумного брожения.
Компания Vogelbusch (Австрия) – один из глобальных игроков в области проектирования и строительства биоэтаноловых заводов. Биоэтаноловые технологии компании, отличающиеся высоким выходом и качеством продукции и являющиеся передовыми в плане экономии энергии и защиты окружающей среды, успешно используются во многих странах мира. Оборудование Vogelbusch позволяет получать этанол из широкого диапазона крахмало- и сахаросодержащих субстратов, включая зерно, картофель, побочные продукты переработки мукомольной промышленности, сахарного тростника и сахарной свеклы. Кроме того, возможно получение пищевого этанола высокого качества (при дополнительной нейтрализации), промышленного негидратированного этанола и полностью гидратированного этанола для медицинского применения. В зависимости от используемого субстрата побочный продукт представляет собой ценную сухую барду.
Группа компаний Anhydro (Дания) является признанным крупнейшим поставщиком передовых технологических решений. Она обеспечивает поставку оборудования и комплексного инжиниринга в области выпаривания и сушки побочных продуктов производства этанола и продукции глубокой переработки зерна. Изучив запросы российского рынка, Anhydro провела технологическую интеграцию с соответствующими компаниями-поставщиками, и примером их совместной работы стало проектирование современного биоэтанолового завода в Тамбове. В этом проекте также оптимизирована стадия упаривания послеспиртовой барды. Таким образом, все технологии от компаний-поставщиков интегрированы в единый завод со сбалансированными материальными потоками, что позволило снизить общую стоимость проекта на 20%.
Будущее биотоплива в значительной степени зависит от освоения для его производства непищевого сырья – возобновляемой биомассы. В этом плане использование кукурузной и пшеничной соломы представляет собой только начало. Со временем в производство биотоплива будет вовлекаться все более широкий круг различных отходов, остатков и другие виды биомассы.
В России топливный этанол не производится и не используется, так как, в соответствии с нашим законодательством, топливо, содержащее более 1,5% этанола, является спиртосодержащей продукцией. При этом топливный этанол, как и этиловый спирт, должен облагаться акцизом, независимо от его происхождения, назначения и степени денатурации по ставке 27,7 руб./литр. Топливо, содержащее свыше 9% этанола, подлежит акцизу по более высокой ставке – 191 руб./литр.
В связи с возрастающим в мире интересом к производству биоэтанола, членами Совета Федерации и депутатами Госдумы в мае 2008 года разработан проект о внесении изменений в федеральный закон «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции».
В него вводится понятие «топливный биоэтанол» – обезвоженный денатурированный спирт, предназначенный для использования в качестве компонента бензинов и/или этанольных моторных топлив. При этом к спиртосодержащей продукции не относятся бензины и этанольные моторные топлива с содержанием топливного этанола не более 10%. Как отметил премьер-министр Владимир Путин, «нужно создать условия для бизнеса по созданию установок для производства биоэтанола». Сегодня устойчивое развитие агропромышленного комплекса позволяет более эффективно использовать сельскохозяйственное сырье для развития биологического топлива.
Поэтому актуальным является ежегодное проведение в нашей стране международного конгресса «Топливный биоэтанол», информирующего о тенденциях развития этого направления и практической реализации этого топлива.
Николай Сорокин, замдиректора Департамента научно-технологической политики и образования Минсельхоза РФ, считает, что «основной задачей биоэнергетики является переход сельскохозяйственных предприятий на самообеспечение, хотя бы частичное, возобновляемыми источниками энергии, а в перспективе – к формированию энергонезависимого сельхозпроизводства».
АПК России вполне может стать энергетически автономным при использовании только отходов сельского хозяйства, которые сегодня составляют около 773 млн тонн.
Помимо биоэтанола, интерес представляет и такое топливо, как биобутанол, преимущества которого в том, что его можно добавлять в большем количестве без модернизации двигателей автомобилей. Кроме того, его применение не требует осушки топливных систем машин, при этом он не может использоваться для производства алкогольных суррогатов. Производство биобутанола можно наладить на спиртовых заводах, мощности которых сегодня заняты только на 39%.
Сейчас некоторые компании в промышленно развитых странах начинают реализацию проектов по промышленному производству биобутанола. Так, технология производства биобутанола разработана компанией DuPont Biofuels, и Associated British Foods, BP и DuPont строят в Великобритании завод по производству биобутанола из различного сырья мощностью 20 000 литров в год, причем, в этот проект уже инвестировано более $400 млн. Пока его выпуск обходится достаточно дорого, однако развитие этого направления очень перспективно, и поэтому инвесторы проявляют заинтересованность в его реализации. По оценке экспертов, мировой рынок биобутанола должен сформироваться к 2012 году. Уже сегодня ряд производителей биоэтанола готов переключиться на выпуск биобутанола, проведя соответствующую модернизацию своих предприятий.
Возможности биотехнологий демонстрирует недавно созданный в Великобритании необычный гоночный автомобиль, использующий топливо, в составе которого 30% биотоплива, полученного из шоколада. Кроме того, корпус автомобиля также выполнен из возобновляемых биоресурсов – картофеля, льна, соевого масла и других материалов растительного происхождения. Такой автомобиль может развивать скорость до 220 км/ч.
Более активное развитие отрасли, связанное с производством биотоплива 2-го поколения, несомненно, явится хорошим стимулом для реализации идей биоэкономики как в мире, так и в нашей стране.