Биотопливо - альтернатива естественным видам топлива, таким как природный газ, нефть и т.д. Существуют разные взгляды на понятие и использование биотоплива. Некоторые ученые всячески поддерживают его изготовление и ищут новые источники для биотоплива. Противоположный взгляд на ситуацию состоит в том, что биотопливо так же несет вред окружающей среде, а кроме этого негативно влияет на мировую экономику. Этот вопрос достаточно сложный и спорный. Рассмотрим основные плюсы и минусы использования биологического топлива.
Преимущества биотоплива:
- В процессе горения биотоплива в окружающую среду не выделяется вредных веществ - газов, сажи, дыма;
- Горение поддается регулировке;
- Исчезает необходимость использования специальных вытяжек и вентиляции;
- После сгорания биотоплива не остается грязи и отходов;
- Биотопливо достаточно легко транспортируется;
- Отсутствуют потери тепла через дымоход и вытяжку, теплоотдача - максимальная;
- Развитие биотопливной промышленности поможет развивать инфраструктуру некоторых стран, создаст новые рабочие места.
Недостатки биотоплива:
- Недостаточно изучен вред, который наносит биотопливо окружающей среде. Существует мнение, что в процессе производства и использования некоторых видов биотоплива выбросы в атмосферу слишком большие. Этого мнения, кстати, придерживается и организация Greenpeace;
- Из-за увеличения площадей посадки специальных культур для биотопливной промышленности соответственно уменьшаются площади под. продовольственные культуры. В связи с этим ученые даже прогнозируют голод для части населения Земли в ближайшие несколько десятков лет.
- С целью получения биодизеля за последние несколько лет в некоторых странах было вырублено огромные гектары лесов. От этого, несомненно, наша планета понесла огромный ущерб.
Использование биотоплива в наших домах
Перспективы использования биотоплива дома :
- Затраты быстро окупаются. Вы потратите на покупку и установку специального котла меньше, чем на обычную котельную установку;
- Дешевый носитель энергии. В большинстве случаев - биотопливо, это гораздо дешевле, чем виды топлива, к которым мы привыкли;
- Экологическая чистота отопления;
- Биокамины надежны и безопасны, при необходимости они легко монтируются/демонтируются;
- В следствии горения биотоплива для камина в воздух выделяется вода, что значительно увлажняет воздух в помещении.
Недостатки использования биотоплива дома :
- Во время горения нельзя добавлять биотопливную смесь, необходимо дождаться охлаждения камина;
- Нужно внимательно следить за хранением биотоплива в доме;
- Биотопливо можно разжигать только с помощью специальных зажигалок.
Перспективы биотоплива - огромны. Человечеству остается только более подробно их изучить. Читайте остальные наши статьи о биотоплеве на .
Формирование современных тенденций мирового рынка биотоплива сопровождается развитием противоречий субъектов на всех уровнях - от групп государств до отдельных хозяйствующих структур и потребителей. При этом экономические, экологические и социальные эффекты от внедрения биотоплива остаются предметом обширных споров. Учитывая тот факт, что стоимость биотоплива по сравнению с традиционными видами топлива несколька высока, во многих случаях более рентабельными в борьбе за уменьшение глобального потепления климата оказываются такие методы, как сокращение энергоемких видов транспорта, повышение эффективности традиционных энергоресурсов, а также охрана и восстановление лесных массивов, поэтому, современное формирование биотопливного рынка - процесс сложный и противоречивый и может стать существенным препятствием дальнейшего развития. И тем не менее рассмотрим все «ЗА» и «ПРОТИВ»
Преимущества биотоплива:
· Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками энергии
В настоящее время у более «радикальных» альтернативных энерготехнологий, таких как солнечная энергетика и ветроэнергетика есть одна большая проблема -- мобильность. Поскольку солнце и ветер не имеют постоянного характера, для обеспечения больших мощностей в таких энерготехнологиях приходится использовать относительно тяжелые аккумуляторные батареи (но с совершенствованием технологий эта проблема постепенно решается). С другой стороны -- биотопливо, его довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.
· Снижение стоимости
В настоящее время на рынке биотопливо стоит столько же, сколько и бензин. Тем не менее в использовании биотоплива больше преимуществ, поскольку это более чистый вид топлива, он производит меньше выбросов при сжигании. Биотопливо можно адаптировать к существующим конструкциям двигателей, которое будет хорошо использоваться в любых условиях. При этом такое топливо лучше для двигателей, оно снижает общие затраты на контроль за загрязнением двигателя и, следовательно, его использование требует меньше затрат на техническое обслуживание. С увеличением спроса на биотопливо есть вероятность, что в будущем оно станет дешевле, а колонки можно будет ставить на уже имеющихся заправках.
· Адаптация к двигателям и их эксплуатация
Обладая отличными смазочными характеристиками, высокой температурой воспламенения, биодизель благоприятно действует на срок службы двигателя. Расчеты показали, что ресурс двигателя при использовании этого вида топлива может увеличиться на 60%! Кроме того, использование биодизеля не вынуждает как-то модернизировать или изменять существующие двигатели, следовательно, он более безопасен.
· Возобновляемые источники
Бензин получают из сырой нефти, которая не относится к возобновляемым ресурсам. Хотя современных запасов ископаемого топлива хватит еще на много лет, они в конечном итоге когда-то закончатся. Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время. Совершенно ясно одно: нефти на земле с каждым годом становится все меньше, а биотопливо может стать новым источником дохода для компаний производителей и новым рычагом влияния для стран.
Извлекаемые запасы ископаемых первичных энергоносителей и ежегодный прирост биомассы (в млрд. т нефтяного эквивалента)
Таблица 3
· Сокращение выбросов парниковых газов
При сжигании ископаемое топливо производит большое количество углекислого газа, который считается парниковым газом и причиной удержания солнечного тепла на планете. Сжигание угля и нефти повышает температуру и вызывает глобальное потепление. Чтобы уменьшить воздействие парниковых газов, можно использовать биотопливо. Исследования показывают, что биотопливо снижает выбросы парниковых газов до 65 процентов. Кроме того выращивание культур для биотоплива частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы. При попадании в почву или воду он практически полностью разлагается уже через три недели.
· Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами топлива
Не каждая страна обладает большими запасами нефти. Импорт нефти оставляет существенную брешь в экономике страны. Если люди начнут склоняться в сторону использования биотоплива, то зависимость от импорта будет снижаться. Благодаря росту производства биотоплива создастся больше рабочих мест, что должно положительно отразиться на экономике страны.
Недостатки биотоплива
· Ограничения региональной пригодности
Растительное сырье для биотоплива, вероятнее всего, будет выращиваться в определенных регионах. Это связано с рядом причин, главная из которых - это то, что некоторые культуры просто лучше растут в одних местах и хуже в других.
При выборе региона для производства растительного сырья надо учитывать:
- § Водопользование - чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом. Особенно это критично в более засушливых местах.
- § Инвазивность - урожай, который убивает местные растения и который трудно контролировать может поставить под угрозу биоразнообразие и серьезно повредить экосистему региона.
- § Удобрения - питательные вещества необходимые для растений. Некоторые растения требуют меньше органических ресурсов, чем другие.
- § Климат - в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом.
- · Продовольственная безопасность
Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания. В мире с постоянно растущим населением проблема наличия земли для сельскохозяйственных целей становится все более острой.
· Ограничение на изменение землепользования
При очистке земли от местной растительности для выращивания сырья удар по экологии наносится с трех сторон:
разрушается среда обитания животных и микроэкосистемы;
в процессе очистки территории от местной растительности увеличивается потребление энергии, поэтому производство получается очень энергоемким и связано с большим количеством выбросов загрязняющих веществ в процессе обработки;
растет потребление удобрений, которые будут загрязнять почву и через нее водные пути и всю окружающую среду.
Изменения в землепользовании для производства биотоплива имеют значительные недостатки, поэтому для производства биотоплива лучшим решением является использование существующей земли, но это уменьшает количество земли для продовольственных целей.
· Проблемы, связанные с выращивание монокультуры
Конечно, для получения большого количества урожая легче вырастить один вид культуры. Такая практика выращивания одной культуры называется монокультура. Примеры монокультур можно найти по всему миру, выращивание одного вида стало более распространенным в последние 20-30 лет.
Выращивание одного вида урожая изменяет окружающую среду с точки зрения доступной для вредителей пищи. Например, если урожай картофеля поедается определенным вредителем, который может мигрировать только на несколько сотен метров, а картофельные поля разделены кукурузными полями, то появление вредителей на одном картофельном поле не станет проблемой, поскольку вредители не смогут переместиться за пределы одного поля. Однако без кукурузных полей вредитель может легко уничтожить весь урожай.Использование же пестицидов при выращивании монокультуры для борьбы с вредителями неизбежно ведет к выработке у вредителя устойчивости к этим средствам. Как следствие урожай будет страдать.
При обращении к генной инженерии, когда изменяется сама культура и делается устойчивой к вредителям, отпадает необходимость использования пестицидов. Отлично! Но проблема состоит в том, что скорее всего модификации культуры не спасут абсолютно от всех вредителей, и через несколько лет производители столкнуться все с той же проблемой истребления урожая.
Ключ к здоровью культур по всему миру заключается в биоразнообразии, которое означает просто наличие большого количества различных видов растений и животных. Таким образом, если один сорт картофеля приходит в упадок, то существует другой сорт картофеля, который его может заменить. Это особенно важно, когда речь идет о продовольственных культурах.
· Ограничение в составе бензина/дизеля
В современных автомобилях биоэтанол и биодизель могут применяться лишь в составе обычного бензина/дизеля соответственно. И лишь в небольших количествах, не более 10%. Если превысить этот порог, то безвредное для экологии топливо может спокойно навредить топливной системе автомобиля и его двигателю. Высокая вязкость биодизеля не позволяет использовать его в холодное время, поэтому требуется применять смеси, состоящие на 20% из биодизеля и на 80% из солярки (марка В20).
· Конструкция двигателей
Для того, чтобы автомобиль мог ездить на чистом биотопливе, необходим доработанный двигатель и другие топливные магистрали, без этого никак. Бесконтрольное использование биотоплива может привести к поломкам двигателей автомобилей.
· Стоимость биотоплива
На сегодняшний день литр произведенного в России биоэтанола E85 составит 32-33 рубля, а 92-й на некоторых заправках стоит меньше.
· Загрязнение окружающей среды
Некоторые виды биотоплива могут привести к загрязнению окружающей среды опасными веществами, стандартов по которым на сегодняшний день не существует.
· Химический состав
Само по себе биотопливо является сильным растворителем, которое со временем может забить мелкие форсунки инжекторной системы двигателя. Практически в каждую марку биотоплива входит этанол, что делает топливо выражено гигроскопичным веществом, а растворяющаяся в нем влага может вызывать коррозию двигателя. Помимо этого, различные компоненты топлива могут оказывать негативное действие на уплотнители, прокладки и системы подачи топлива.
Почему проблемы, связанные с биотопливом, вызывают интерес? Ведь с точки зрения цифр биотопливо занимает весьма незначительную долю в мировом энергетическом балансе и, кроме того, даже не является лидером рынка возобновляемых источников энергии, уступая ветроэнергетике. Почему это происходит? Просто потому, что биотопливо прямо или косвенно затрагивает интересы всех и в этом узле тесно переплетены этика и политика, экономика и экология, наука и технологии, продовольствие и энергетика.
Само появление индустрии биотоплива инициировано весьма чувствительными событиями в истории ХХ века. Не менее глобальны и последствия развития этой индустрии, хотя и не всегда видимые на первый взгляд. «История ходит вокруг тихо и мелкими шагами, но потом громко хлопает за собой дверью. Важные повороты развития часто притворяются событиями проходными и незначительными. И только потом их кричащие последствия обнажают перед нами весь масштаб уже созревших перемен», - написал ярый противник биотоплива Юрий Лужков. По поводу истории мы с ним полностью согласны, обратимся же к ее страницам.
История возникновения биотоплива
На заре автомобильной эры Рудольф Дизель предрекал использование растительного масла в качестве топлива: «Использование растительного масла в качестве топлива сегодня может показаться малозначимым, однако со временем оно будет так же важно, как нефть и угольные продукты». Лауреат Нобелевской премии академик Николай Николаевич Семенов писал, что «быстрое исчерпание в будущем ресурсов обычного топлива и увеличения диоксида углерода в атмосфере настоятельно ставит перед человечеством проблему создания принципиально новой базы мировой энергетики. Времени на создание этой базы у нас мало, по-видимому, около ста лет». Таким образом, развитие индустрии биотоплива - естественный процесс истории технологического развития, подобный переходу от дров к углю, от угля к нефтепродуктам и от нефтепродуктов к газу.
Основоположником биотопливной индустрии мог стать СССР - первый опытный гидролизно-спиртовый завод в СССР был введен в эксплуатацию еще в январе 1934 года в Череповце. Однако спирт шел на получение бутадиенового каучука, а не на топливо, ибо ставилась задача избавиться от необходимости получать спирт из хлеба и картофеля, а не заменить бензин.
Первенство в получении биотоплива принадлежит Бразилии, однако решающий вклад в дело становления индустрии биотоплива сделан людьми и странами, которые даже не думали об этом. Самый большой вклад внес президент США Ричард Никсон, отменивший в 1971 году золотой стандарт (можно было напечатать только то количество денег, которое было обеспечено золотым запасом страны). Это привело к девальвации доллара при сохранении цены на нефть. Очевидно, что долго так продолжаться не могло, и 17 октября 1973 года Организация стран - экспортеров нефти (ОПЕК), а также Египет и Сирия объявили нефтяное эмбарго странам, поддержавшим Израиль в войне с ними. Вой-на войной, но все‑таки главной причиной арабских санкций была несправедливая цена на нефть. В 1974 году цена на нефть выросла с 3 до 12 долларов США за баррель (хотя в золотом эквиваленте нефть в цене не поднялась, а лишь вышла на прежний уровень). Богатые страны стали покупать нефть в СССР, а бедным пришлось искать новую энергетическую базу. В разгар ближневосточного нефтяного кризиса правительство Бразилии запустило в жизнь программу Pro Alcohol по использованию этанола в топливных целях, и за четверть века эта страна на импорте горючего сэкономила 50 миллиардов долларов.
Роль и место биотоплива в современном мире
Очевидно, что отрасль промышленности с такими оборотами уже никогда и никуда не исчезнет, что, собственно, и подтверждают темпы роста производства биотоплива. Так, В. Ф. Федоренко и соавторы приводят следующие данные по динамике производства биотоплива на ближайшую перспективу (рис. 1).
Хотя с падением цен на нефть в 2000‑х годах производство биотоплива замедлилось, с ростом цен Бразилия вернулась к его активному производству и использованию. Независимость от наличия месторождений полезных ископаемых, минимальные инвестиции и нечувствительность к политическим бурям позволяют выходить на рынок моторного биотоплива бизнес-структурам, куда менее могущественным (но более многочисленным), чем транснациональные нефтяные корпорации.
Разумеется, предприниматели страны, потребляющей бензина больше, чем кто‑либо другой, не преминули воспользоваться новой рыночной нишей. Сегодня лидером производства этанола являются США, что обеспечивает работой множество аграрных предприятий Америки. Образно говоря, топливный этанол стал пропуском в мир нефтяных магнатов для скромного фермера. Увеличился спрос на соответствующее сельскохозяйственное сырье.
Но, увы, все в мире взаимосвязано. Если для сельского хозяйства рост спроса на продукцию - это хорошо, то для потребителей пищи, особенно беднейших, биотопливо есть зло. Действительно, для производства биотоплива на одного автомобилиста требуется куда больше пашни, чем на производство еды для этого же автолюбителя. Один автомобиль отнимает хлеб у десяти человек.
Как же быть в данной ситуации? Некоторые, например Виктор Зубков, говорят, что «…когда в мире голодает почти 1 миллиард человек, занимать отечественные посевные площади под биотопливо не стоит…». Утверждение благое, но спорное. Согласиться с ним, как и с мнением другого эксперта в данной области, Дмитрия Рылько, который полагает, что «миссия России состоит в том, чтобы кормить развивающиеся страны самой дешевой пшеницей», можно, только поставив интересы граждан иностранных государств выше интересов своих крестьян.
Более серьезным политикам кажется, что миссия государства состоит в защите интересов своих граждан, в том числе экономических. Сенаторы США от «кукурузных» штатов внесли проект закона, суть которого состоит в следующем: каждая вторая заправка в Америке обязана иметь колонку Е-85 (85 процентов этанола). Однако вне зависимости от приоритетов политиков биотопливо оказывает серьезное давление на продовольственный рынок, а потому ученые и инженеры ищут способы найти баланс между энергетическими и пищевыми потребностями цивилизации.
Поколения биотоплива
Биотопливо открыло путь в мир магнатов топливного рынка аграриям, но попасть в этот волшебный мир хотят все.
С другой стороны, исследователями и разработчиками движут благородные цели защиты продовольственного рынка - достаточно вспомнить разработки советских ученых и инженеров 30‑х годов ХХ века. Как следствие, биотопливо (причем не только этанол) стали получать из всего, что было доступно в качестве сырья. Сырьевая база и спектр продуктов оказались столь разнообразны, что биотопливо необходимо было классифицировать.
Биотопливо бывает разное - под это понятие подводятся получаемые брожением водород и метан, древесные пеллеты, продукты пиролиза древесины или биомассы водорослей, но мы остановимся на жидких моторных и, в меньшей степени, котельных топливах. В конце концов, энергетический кризис разразился именно из‑за нехватки сырья для жидкого моторного топлива, и именно для его замены создана индустрия биотоплива. На сегодняшний день различают четыре поколения биотоплива (табл. 1).
На наш взгляд, углеводороды, получаемые пиролизом биомассы растений, биосинтезом или химическим синтезом из масел или биодизеля, считать биотопливом не следует, и вот почему: к биотопливу сегодня предъявляются требования прежде всего экологического плана. Его парадигмой является безопасность для природы в плане добычи сырья, получения собственно топлива, его транспортировки и хранения и, наконец, экологическая безопасность использования. Очевидно, что пиролизные и даже биосинтетические углеводороды не отвечают этим требованиям хотя бы по одному пункту - это углеводороды, и их сгорание приводит к образованию тех же по составу выхлопных газов (хотя и без продуктов сгорания серы). По сути, биобензин и продукты пиролиза биомассы отличаются от обычного бензина только сырьем - они не содержат в молекуле атомов кислорода, что придает топливу экологичность.
В основе индустрии биотоплива заложена концепция экологически безупречного топлива, безопасного на стадии производства, хранения и транспортировки, использования и утилизации. Очевидно, что без экологической составляющей смысла в альтернативных топливах нет (они дороже и часто по некоторым характеристикам хуже традиционных моторных топлив). Однако если нефть недоступна, биотопливо из высокооктановой экологичной добавки в топливо может стать основным моторным топливом.
Так, бензин и дизтопливо из синтез-газа были основным моторным топливом двух стран-изгоев: фашистской Германии и ЮАР времен апартеида.
Концепции биотоплива более всего отвечают топливный этанол (и другие спирты, полученные брожением) и биодизель (сложные эфиры жирных кислот), то есть те вещества, которые содержат в себе атомы кислорода.
Ключевыми проблемами развития биотопливной индустрии являются сырьевая база и технологии. Биотоплива первого поколения производятся с использованием простых, традиционных для отрасли технологий. Для производства биотоплива второго и последующих поколений требуются более совершенные и дорогие технологические приемы.
Биоэтанол: сырьевая база
Топливный биоэтанол получают из сахаристого сырья (сахарный тростник, сахарная свекла); крахмалистого сырья (пшеница, кукуруза, рис, картофель); целлюлозного сырья (опилки, солома, макулатура, энергетическая древесина); водорослевого сырья (ламинария, фукус); отходов промышленности (меласса, сульфитные щелока).
Сырьевая база зависит от региона: так, в Бразилии этанол производится из сахарного тростника, что обеспечивает наиболее низкую себестоимость, в США - из кукурузного крахмала, в Европе - из сахарной свеклы, картофельного и пшеничного крахмала. По производству крахмалистого сырья (как и продукции сельскохозяйственного производства) лидерство США очевидно, просто в силу климатических условий. Однако сырьевая база, способная многократно перекрыть потребности страны, не затрагивая сельскохозяйственных земель, есть фактически у каждого государства.
Так, например, по данным академика Варфоломеева (С. Д. Варфоломеев, Е. Н. Еременко, Л. П. Крылова// Успехи химии. - 79 (6). - 2010. - С. 552‑564), в России ежегодно образуется 175‑200 миллионов тонн отходов биомассы, что эквивалентно 89‑102 миллионам тонн углеводородов, а потребление бензина составляет 30 миллионов тонн в год. Однако лигноцеллюлоза (отходы сельского хозяйства и переработки древесины) даже при самом высоком уровне развития технологий ее переработки будет иметь фундаментальный недостаток - образование твердых отходов лигнина.
Содержание лигнина в древесине хвойных и лиственных пород составляет, соответственно, 23‑38 и 14‑25 процентов масс. Этот недостаток в принципе невозможно устранить, даже используя генетически модифицированные культуры, поскольку минимальное содержание лигнина ограничено требованиями к механической устойчивости растений и не может быть менее 5 процентов. Альтернативным сырьем в прибрежных регионах может быть биомасса водорослей, которые обладают большей продуктивностью, чем наземные растения, поскольку у наземных растений фотосинтез происходит только в листве (хвое), а у водорослей в фотосинтезе принимает участие вся поверхность. Даже наши арктические и дальневосточные моря богаты таким сырьем, а что говорить о тропических зонах!
Состав полисахаридов существенно отличается от крахмала, что создает определенные трудности, однако на сегодня разработан способ прямой конверсии в этанол полисахаридов бурых водорослей: Adam J. Wargacki с соавторами опубликовали в престижном журнале «Science» статью «An Engineered Microbial Platform for Direct Biofuel Production from Brown Macroalgae», где описана эта технология.
Однако водоросли обладают огромной зольностью - фактически вместо лигнина твердым отходом являются минеральные вещества. Да и технологии переработки этих субстратов весьма сложны, и крахмал с сахарным тростником являются лидерами по количеству обеспечиваемого этанола.
Биодизель
Как бы ни был хорош этанол и как бы много его ни выпускали, биодизель более привлекателен с точки зрения энергоэффективности. Действительно, даже опустив потребление энергии на нагревание, ректификацию и сосредоточившись только на биохимии процесса, мы видим, что весьма значительная часть сырья при производстве спирта просто превращается в углекислоту. С этим ничего поделать нельзя - такова природа спиртового брожения. Поэтому мы и уделим биодизелю несколько больше внимания, чем биоэтанолу.
Традиционными источниками получения биодизеля в промышленности являются такие растительные культуры, как рапс (рапсовое масло - наиболее устойчивое к низким температурам (без добавок - до -10 °С)), соя и подсолнечник. Используются также масла кукурузное, оливковое, солеросовое, хлопчатника, огуречника, микроводорослей и др.
Выбор сырья обусловлен, прежде всего, географическим положением будущего производства. Например, в Индии как источник сырья преимущественно рассматривается ятрофа; в Африке развивается производство биодизеля на пальмовом масле; в Китае в качестве сырья для получения биодизеля используют тунговое масло, а из растения Sapium sebiferum получают так называемое stillingia-масло.
Максимальное количество липидного сырья, которое может быть произведено на планете за год, - 51 миллиард литров. Из них производство 47 миллиардов литров биодизеля могло бы быть рентабельным при существующих ценах на импорт. Пять государств - Малайзия, Индонезия, Аргентина, США и Бразилия, вместе производящие 80 процентов от общего объема растительных липидов, - ведущие производители пальмовых и соевых, двух самых распространенных в мире, масличных культур. Однако наиболее экологичны и экономически обоснованы стратегии производства биодизеля из отработанных масел и жировых стоков в пищевой индустрии, а также из отходов рыболовства.
В США образуется 100 миллионов галлонов отработанных масел и жиров в год, в Канаде - 135 тысяч тонн в год, в ЕС - 0,7‑1 миллион тонн в год, в Великобритании - 200 тысяч тонн в год, большая часть которых сбрасывается в окружающую среду. Отработанные жарочные масла (ОЖМ) весьма разнородны и содержат образующиеся при жарке полимеры, димеры, окисленные триглицериды, а также диглицериды и свободные жирные кислоты (СЖК).
Помимо СЖК, ОЖМ, как правило, содержат значительное количество воды и твердых частиц. Основные свойства ОЖМ варьируются в широких пределах: плотность при 15 °C от 0,920 до 0,936 г / см3; кинематическая вязкость при 40 °C - от 27,42 до 156,00 мм2/ с; число омыления от 176,00 до 272,00 мг KOH / г и кислотное число от 0,67 до 75,92 мг КОН / г. Широкий разброс химических и физико-химических свойств создает определенные затруднения при производстве биодизеля.
Одним из новых источников липидного сырья могут стать морские биоресурсы - рыбы сорных пород. Вариантом переработки сорной рыбы может быть производство биодизеля в прибрежных районах. Преимущества такой сырьевой базы: практически круглогодичная добыча сырья, независимость от погодных условий, экологическая безопасность, сохранение пахотных земель, повышение рентабельности промыслового флота и, самое главное, - безопасность для продовольственного рынка. Однако наличие в сырье полиненасыщенных жирных кислот требует их удаления.
На практике реализован процесс получения биодизеля как отхода производства эфиров полиненасыщенных жирных кислот (у всех на слуху омега-3). Фармацевтическое сырье идет на продажу, а фракции, которые не содержат ценных веществ, - на топливо.
Вместо заключения
Существующие технологии дают возможность последовательно двигаться к освобождению от нефтяной зависимости для тех, кому нефть не по карману или же использование нефтяного топлива нецелесообразно с политической либо экологической точки зрения. Однако остается самый главный вопрос - как сделать так, чтобы, решая одни проблемы (улучшение экологической ситуации, поддержка сельского хозяйства), не оказаться лицом к лицу с проблемами продовольственными? Ни одна технология не может дать ответ на этот вопрос. Не потому, что они недостаточно разработаны, а потому, что технология - это только инструмент. Ответ противникам биотоплива лежит в плоскости организационно-управленческой, в той самой, в которой многие противники считают себя мэтрами.
На самом деле в мире существует дефицит не продуктов питания, а платежеспособного спроса на них. Ну не будут крестьяне выращивать продукцию для того, чтобы кого‑то бесплатно накормить. Продразверстка никогда не найдет поддержки аграриев. Подтверждением могут служить пустующие земли в тропиках (зачем махать мачете на плантации сахарного тростника, когда можно готовить коктейли для туристов на морском побережье?), а также регулирование производства аграрной продукции в странах ЕС.
Путь защиты продовольственного рынка мы попытались предложить на рис. 4. При производстве биотоплива образуется огромное количество отходов, которые пригодны в качестве корма для скота. При этом именно при использовании пищевого сырья (коровы не едят сульфатированный лигнин).
Любая промышленная отрасль имеет свои плюсы и минусы, достоинства и недостатки, однако умелая организация производства способна сгладить и нивелировать негативные последствия. Биотопливная отрасль просто должна быть правильно интегрирована в экономику, в этом случае давление на продовольственный рынок будет минимизировано, поскольку фактически отходом этого технологического цикла является мясная продукция!
На наш взгляд, именно в интеграции разрозненных производственных мощностей в агротехнологические биотопливные кластеры и лежит способ создания продовольственно-безопасной индустрии биотоплива. Кроме вовлечения земель в оборот, такие структуры поднимают престиж и привлекательность сельского труда (одно дело работать на ферме, а другое в топливном концерне), а адресная закупка топлива для нужд государства решает вопрос поддержки аграриев в условиях ВТО.
Александр ГАРАБАДЖИУ, д. х. н., профессор, проректор Санкт-Петербургского государственного технологического института (СПбГТИ) по научной работе
Григорий КОЗЛОВ, к. б. н., доцент кафедры технологии микробиологического синтеза СПбГТИ
Валерий ГАЛЫНКИН, д. т. н., профессор кафедры технологии микробиологического синтеза СПбГТИ
Ирина Медведкова и Татьяна Трудаева
Понятие «биотопливо» включает в себя три вида топлива, получаемого из биологического сырья: твердое топливо (древесина, отходы деревопереработки, щепа, лузга и т.п.); жидкое топливо, используемое в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания (этанол, биодизель, метанол); газообразное топливо (синтезированные в ходе переработки биомассы газы). Однако, как правило, при обсуждении этого вопроса, особенно на Западе, под биотопливом традиционно понимают именно жидкое топливо. В настоящей статье также рассматривается именно этот вид топлив а.
Основными видами биотоплива являются биоэтанол и биодизель. Различают два поколения биотоплива. К биотопливу первого поколения (1G) относят биоэтанол, получаемый из традиционного пищевого сырья (сахарной свеклы, тростника, кукурузы, зерновых), биодизель, получаемый из пищевых растительных масел (рапса, пальмового масла и пр.), а также чистые растительные масла. Экономические, экологические и социальные последствия использования биотоплива первого поколения оказались в центре внимания широкой общественности, получили неоднозначную оценку в средствах массовой информации и явились предметом политических дебатов и кампаний гражданского общества.
Биотопливо второго поколения (2G) или «улучшенное биотопливо» получают уже по новым технологиям из непродовольственного биосырья, что позволяет в какой-то степени ослабить общественную обеспокоенность по поводу конверсии продовольствия в топливо, а также роста цен на продовольствие в мире. Сырьем здесь уже выступают отдельные виды специально выращиваемых энергетических растений, отходы деревопереработки и пищевые отходы. Конечный продукт (например, целлюлозный этанол) по своим физическим свойствам является таким же, как производимый по технологии первого поколения, однако продукт 2G считается более приемлемым с точки зрения устойчивого развития, так как обычно его производство предполагает сокращение выбросов парниковых газов и отказ от использования продовольственных культур в качестве сырья. Новым направлением развития биоэнергетики является использование в качестве исходного сырья водорослей. Энергетический выход переработки водорослевой биомассы превосходит любое другое непродовольственное сырье; выращивание водорослей не требует эксплуатации земельных угодий, что позволяет рассматривать водоросли как экологически устойчивое биосырье, не имеющее негативных последствий с точки зрения сохранения биоразнообразия и соответствующего принципам устойчивого развития землепользования. В ряде исследований биотопливо, получаемое из водорослей, называют даже биотопливом не второго, а третьего поколения.
За последние 15 лет производство «зеленого» топлива увеличилось в десятки раз, а его текущий объем превысил 60 млн тонн в год. Все регионы мира участвуют в производстве и потреблении биотоплива (см. график). Международные организации, независимые консультанты и ассоциации производителей биотоплива прогнозируют существенный рост производства и потребления биотоплива в мире к 2020 году. Предполагается, что к 2020 г. около 15% топлива для транспортных средств в мире будет производиться из биологического сырья.
По данным исследовательской компании RNCOS, на долю Бразилии и США приходится 87% мирового производства биотоплива, что в первую очередь обусловлено мощной государственной поддержкой. Эксперты организации ожидают дальнейший рост производства биотоплива в мире, прогнозируя ежегодный 6%-й рост производства биодизеля и 5%-й рост этанола в ближайшем десятилетии. Существенный рост потребления биотоплива ожидается в первую очередь в таких странах, как Индия и Китай. Эксперты ОЭСР и ФАО прогнозируют даже более высокие темпы роста производства биотоплива, ожидая удвоения объемов в ближайшие десять лет. Международная торговля биотопливом в следующем десятилетии преимущественно будет расти за счет экспорта этанола, в основном из Бразилии в США и ЕС. В отношении биодизеля, напротив, не стоит ожидать существенного роста международной торговли из-за активного использования странами технических барьеров, защитных мер, а также из-за увеличения национального производства биодизельного топлива странами-потребителями.
Биотопливо в США
Согласно федеральному Закону 2007 г. и национальному Стандарту по возобновляемым видам топлива, нефтеперегонные заводы в США обязаны применять при производстве бензина 50 млрд л биотоплива. По данным Минсельхоза США, прогнозируемый урожай кукурузы в 2013 г. составит 268 млн т, самый низкий показатель за последние 6 лет (ожидается, что цены превысят 320 долл. США за тонну). Примерно 112,5 млн т кукурузы, или 42% ожидаемого урожая, должно быть использовано для производства этанола. В стране нарастает оппозиция производству возобновляемого биотоплива из кукурузы. Конкуренция скотоводов с производителями этанола за поставки кукурузного зерна приводит к росту цен на зерно и снижению прибыльности производителей мяса. «Оптимизация» производства биотоплива под действием рыночных сил, по данным Министерства энергетики США, уже способствовала снижению объемов на 14% до 824 баррелей в день, что за год составляет 47,7 млрд литров. Однако, по подсчетам Федерального агентства по охране окружающей среды (EPA), отмена этаноловой составляющей в бензине снизит цены на кукурузу лишь на 1%, т.е. свидетельств «жестокого экономического вреда» от применения смешанного бензина не выявлено и оснований для отказа от его применения нет. Существующее законодательство предписывает довести ежегодное производство этанола к 2015 г. до 56,8 млрд л и к 2022 г. – до 136 млрд л; при этом основные перспективы связаны с биотопливом второго поколения.
Биотопливо в Европе
Согласно данным европейского Барометра по биотопливу за 2012 г., зафиксирован 3%-й рост потребления биотоплива в 2011 г. по сравнению с 2010 г., с 13,2 млн тонн нефтяного эквивалента до 13,6 млн тонн. В 2009 г. Европейская Комиссия приняла решение повысить к 2020 г. долю биотоплива для транспорта до 10%. Это должно было снизить зависимость от поставок нефти и газа и одновременно сократить выбросы углекислого газа в атмосферу. Однако обратной стороной медали оказалась проблема выведения сельскохозяйственных площадей из «пищевого» оборота, переработка пищевых масляничных культур на биотопливо. Евросоюз гарантировал высокие субсидии фермерам, которые вложили деньги в оборудование по переработке сельскохозяйственных пищевых культур «на месте». В конце 2012 г. ЕС принял Директиву, ограничивающую долю биотоплива первого поколения (с 10 до 5% к 2020 г.) и поощряющую разработку биотоплива второго поколения. После 2020 г. финансирование со стороны ЕС будет получать только биотопливо, способствующее экономии парниковых газов (должно выделяться минимум на 35% меньше парниковых газов, чем у ископаемого топлива) и производимое из непищевых растений и биомассы. Новая Директива ЕС по возобновляемой энергетике направлена на предотвращение прямого использования лесов, водно-болотных угодий и территорий с высокой ценностью для производства биотоплива.
Биотопливо в Китае
В настоящее время Китай является третьим по величине в мире производителем биотоплива (после США и Бразилии). Этанол, как правило, добавляют в объеме 10% к традиционному топливу. Этанол первоначально производился из зерна, но новые заводы теперь преимущественно используют маниок, сладкий картофель или сорго. Спрос на биодизель в Китае также растет, однако внутреннее производство значительно отстает в масштабе. Растет интерес к производству и использованию биотоплива второго поколения: потребление энергии из возобновляемых источников должно достигнуть 11,4% к 2015 году. Расширение производства биотоплива второго поколения позволит обеспечить рабочими местами до 3 млн человек. Как один из перспективных источников сырья для производства нового биотоплива в Китае рассматриваются водоросли. По оценкам экспертов, Китай может производить к 2020 г. до 12 млн т авиационного биотоплива в год (30% от общего объема потребления реактивного топлива в стране).
Биотопливо в России и Украине
Производство жидкого биотоплива в России пока развито достаточно слабо. Применение моторного жидкого топлива российским транспортом практически отсутствует. Однако достаточно перспективной для России выглядит возможность экспорта биотоплива и биосырья в Европу. Основным источником производства биоэтанола в стране (около 1,5 млрд л ежегодно) пока является пищевое сырье, а именно зерновые, при этом 80% этанола идет на изготовление алкогольных напитков. Перспективной с точки зрения выпуска транспортного топлива выглядит возможность использования в качестве сырья других крахмалосодержащих продуктов: мелассы (отходы сахарного производства), картофеля, сладкого сорго, клубней и зеленой массы топинамбура.
Производство биодизеля в стране началось в 2007 г. с выращивания рапса в промышленных масштабах и изготовления рапсового масла. Однако отсутствие единой программы развития биодизельного топлива в стране в некоторой степени компенсируется созданием отдельных региональных программ. Рассматривается возможность использования биомассы диких видов однолетней травы рыжик (лат. Camelina, Каспийский регион) для производства биодизеля второго поколения.
Украина имеет благоприятные условия для производства биотоплива из выращиваемого сельскохозяйственного сырья. По мнению экспертов, общий объем потенциально производимого «зеленого» дизеля и моторного этанола может достигать 500 тыс т ежегодно, что позволит обеспечить до 60% общей потребности страны в дизтопливе и до 10% в бензине. В Украине с 2013 г. предусмотрено поэтапное увеличение нормативной примеси биоэтанола в моторном бензине, в частности, в 2013-2015 гг. – 5%, а с 2016 г. – не менее 7%.
Потенциальное воздействие применения биотоплива
Рост рынка биотоплива способствует созданию новых рабочих мест и доходов по всей цепочке производства и распределения: от фермеров и биотехнологов до дистрибьютеров. Новые рабочие места, скорейшее восстановление экономик, рост производства, новые инвестиционные возможности – положительные эффекты, отмечаемые исследованиями по изучению потенциальных последствий развития индустрии биотоплива в мире. США ожидают в результате развития индустрии биотоплива к 2022 г. создания 800 тыс новых рабочих мест с общим экономическим эффектом в 148 700 млрд долл. США, что позволит за 12 лет (2010-2022 гг.) сэкономить 350 млрд долл. на сокращении импорта нефти.
Энергетическое партнерство между Европейским союзом и странами Африки открывает путь для сотрудничества по производству возобновляемых источников энергии, включая биотопливо. В ходе реализации совместных проектов предполагается проведение работ по агромелиорации засушливых районов в странах Африки. Развитие рынка биотоплива позволит странам Африки сократить зависимость от импорта минерального топлива и увеличить экспортные доходы. Нехватка продовольствия, засуха и социальная стабильность – вопросы, требующие решений во многих регионах Африки в ближайшей перспективе.
Общественные опасения, связанные с биотопливом
В настоящий момент существует ряд вызывающих тревогу международного сообщества проблем, сопутствующих развитию технологий производства биотоплива:
· изъятие из традиционного сельхозоборота земель под выращивание биотопливных монокультур, что способствует падению плодородия таких земель, сокращению производства пищевого растительного сырья в отдельных странах, росту цен на продовольствие на национальном и глобальном уровне;
· использование для производства биотоплива пищевого сырья (зерновых, кукурузы, сахарной свеклы и тростника, рапса), что может также привести к росту цен на продовольствие в мире и, как следствие, увеличению числа голодающих людей в беднейших странах.
Мировые эксперты однозначно выступают за использование в качестве исходного сырья биомассы второго поколения. Отдельное место занимают экологические проблемы: уничтожение лесных массивов под выращивание быстрорастущих энергетических растений и загрязнение атмосферы выхлопными газами в результате сгорания биотоплива.
Очевидна необходимость разработки и применения стандартов устойчивого развития в области производства и использования биотоплива. Такие стандарты должны охватывать процессы производства и переработки основных энергетических культур и действовать во всех странах-производителях; направлениями реализации этого подхода должны быть единые меры контроля и сертификации. Это позволит в определенной мере защитить уязвимые группы населения в развивающихся и наименее развитых странах, создать равные условия для глобальной торговли биотопливом, повысить социальную приемлемость биотоплива среди потребителей. Однако эти меры не должны препятствовать развитию передовых видов биотоплива, что отвечает интересам энергетической безопасности в мире.
Ирина Медведкова - к.т.н., доцент кафедры торговой политики НИУ ВШЭ
Татьяна Трудаева - к.э.н., доцент кафедры торговой политики НИУ ВШЭ
Аналитические материалы по теме торговля и устойчивое развитие доступны
.
Подпишись на рассылку!
ОАО "Корпорация «Развитие» г. Белгород выпустила аналитический отчет «ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РЫНКА БИОТОПЛИВА В МИРЕ И РОССИИ ЗА ПЕРИОД 2000-2012 ГОДЫ». Это подробный и добротный документ, выдержки из которого приводятся в заметке. Более подробно с отчетом можно ознакомиться в приложении к статье. Отчет подготовили специалисты Корпорации Федченко И.А., Соловцова А.С., Лукьянов А.Н.
Биотопливо. Тенденции мирового рынка
Движущими факторами для распространения биотоплива, являются угрозы, связанные с энергетической безопасностью, изменением климата и экономическим спадом. Биотопливо является альтернативой традиционным видам топлива, получаемым из нефти. В долгосрочной перспективе постоянно растущий спрос на биотопливо со стороны наземного, воздушного и морского транспорта может сильно изменить сложившуюся ситуацию на мировом рынке энергоносителей.
По прогнозам Мирового энергетического агентства, нехватка нефти в 2025 году будет оцениваться в 14%, что в несколько раз больше, чем в текущем году. Так что огромный мировой автопарк может спасти лишь постепенный уход от бензина и дизтоплива.
По данным МЭА, общий объем производства биотоплива - в том числе биоэтанола и биодизеля - в 2012 году составил 110 млрд. литров. То есть даже удвоение текущего уровня производства к 2021 году покроет лишь 7% мировой потребности в топливе. Темпы роста производства биотоплива намного отстают от темпов роста потребности в них. Происходит это из-за необходимости наличия дешёвого сырья и недостаточного финансирования.
Массовое коммерческое использование биотоплива будет определяться достижением ценового равновесия с традиционными видами топлива, получаемыми из нефти. В отчете американского бизнес-агентства GBI Research сообщается, что доля генерации энергии из возобновляемых источников в 2012 году составила 30% или 1 695 ГВт.
Аналитики GBI прогнозируют, что к 2020 году эти мощности возрастут до 2 762 ГВт, что увеличит долю «чистой» энергии в мире до 36%. Согласно исследованиям Минсельхоза России и ФГНУ «Росинформагротех», в структуре альтернативной энергетики в мире энергия биомассы составляет до 13%.
По прогнозам ученых, доля возобновляемых источников энергии к 2040 г. достигнет 47,7%, а вклад биомассы — 23,8%. Планы по началу производства биотоплива на государственном уровне приняты более чем в 38 странах мира. Мировыми центрами производства биотоплива в 2012 году являются США, Бразилия и Европейский Союз. Это три самых больших рынка в мире, в 2010 году сконцентрировавшие 85% мирового производства биологического топлива.
Самая большая доля приходится на Соединенные Штаты Америки - 48% биотоплива в мире. Самый распространённый вид биотоплива - биоэтанол, его доля составляет 82% всего производимого в мире топлива из биологического сырья. Ведущими его производителями являются США и Бразилия. На 2-м месте находится биодизель. В Европейском Союзе сосредоточено 49% производства биодизеля. Объем мирового производства биотоплива с 2000 года увеличился в семь раз - с 16 млрд. литров в 2000 году, до 110 млрд литров в 2012 году. При этом биотопливо составляет только 2,3% от общего объёма используемого жидкого (моторного) топлива. Этот показатель выше в Бразилии (20,1%), Соединенных Штатах (4,4%) и Европейском Союзе (4,2%).
Между 2004 и 2007 годами инвестиции в сектор биотоплива переживали быстрый рост, в том числе этому способствовал общий рост экономики, рост цен на нефть, налоговые стимулы, производственные субсидии и пограничные тарифные сборы, а также законодательное увеличение доли биотоплива в горючем в ряде стран мира.
Как результат растущего глобального спроса, многие развивающиеся страны начинали наращивать отечественный потенциал по производству биотоплива. В течение 7 лет (с 2000 по 2007 год) производство топливного биоэтанола увеличилось в три раза и превысило 60 млн. литров, причем основная часть этого роста пришлась на долю Бразилии и Соединенных Штатов Америки. В области производства биодизеля, в странах Евросоюза, за тот же период отмечался более значительный рост, в результате чего объем производства увеличился с менее 1 млрд. литров до почти 11 млрд. литров (в 11 раз).
По оценке Joint Research Centre доля биодизеля в мировом объеме биотоплива быстро растет, в связи с появлением новых стран-производителей в Юго-Восточной Азии и быстрого увеличения производства биодизельного топлива (по сравнению с биоэтанолом) в других странах. В ЕС сосредоточены три крупнейших государства - производителя биодизельного топлива - Германия, Франция и Италия. Также, Франция и Германия являются крупнейшими потребителями биотоплива в ЕС.
Использование сельскохозяйственного сырья для производства жидкого биотоплива и рост объемов его производства обусловили спрос на сельскохозяйственную продукцию, что повлияло на цены продовольственных культур, используемых при производстве биотоплива. Как следствие в 2007-2008 годах цены на сельскохозяйственную продукцию резко возросли. Согласно исследованиям МЭА, после пика инвестиций в производство биотоплива в 2007 году (28 млрд. долларов США), объем инвестиций резко сократился в последние пять лет - к 2012 году на 90% до 2,8 млрд. долл. США.
В 2012 году темп роста производства биотоплива замедлился из-за высоких цен на сырье, связанных, главным образом, с экстремальными погодными условиями, т.к. затраты на сырье при производстве биотоплива составляют от 50% до 80% от общей стоимости. Однако качество биотоплива стало выше примерно на треть по сравнению с 2011 годом. Общий объем производства биотоплива - в том числе биоэтанола и биодизеля - в 2012 году составил 110 млрд. литров (рост к 2011 году 7%).
Производство биодизеля в США составило около 4 млрд. литров и в Латинской Америке 7 млрд. литров. Для производства биотоплива в 2012 году освоена переработка более 100 новых видов растений. Тем не менее, некоторые крупномасштабные проекты не были реализованы по причине отсутствия адекватных механизмов для их развертывания. В 2012 году инвестиции в научные разработки в сфере биотоплива составили около 1,7 млрд. долл. Из них более 2/3 (около 1,1 млрд. долл.) – из государственных бюджетов, в то время как инвестиции из частного сектора составили около 500 млн. долл. При этом, общий объем инвестиций был аналогичен уровню 2011 года, но на $ 600 млн. (44%) меньше, чем в 2009. Тем не менее, общий объем инвестиций в НИОКР сектора биотоплива в 2012 году достиг уровня, выше среднего за последние девять лет (1,2 млрд долларов США).
Объем производства биотоплива второго поколения продолжает расти, в 2012 году он увеличился на 4,5 млрд. литров, что на 1,3 млрд. литров больше чем в 2011 году, и на 2,9 млрд. литров больше чем в 2010 году. К 2017 году мировое производство биотоплива второго поколения должно составить 10 млрд литров. Способствовать росту может внедрение передовых технологий производства, повышение его эффективности, снижение себестоимости, для чего необходимы устойчивые инвестиции.
Мировое производство биотоплива к 2017 году должно увеличиться на 25%, и составить около 140 млрд. литров. Производство биодизеля в Соединенных Штатах Америки будет расти. В Европейском союзе основная часть производства биотоплива приходится на биодизель, производимый из семян масличных культур (рапса).
По прогнозам, в странах Евросоюза будет расширяться производство биоэтанола из пшеницы и кукурузы, а также сахарной свеклы. В Бразилии, как ожидается, производство биоэтанола будет продолжать расти ускоренными темпами и достигнет к 2017 году примерно 41 млрд. литров. В целом, производство биоэтанола и биодизеля, согласно прогнозу, к 2017 году будет возрастать быстрыми темпами и составит 125 и 25 млрд. литров соответственно.
Помимо Бразилии, в нескольких развивающихся странах существуют хорошие перспективы для производства биотоплива, это может обеспечить им новые возможности для экспорта в промышленно развитые страны мира. Наибольшим потенциалом для расширения производства биотоплива обладают страны Африки и Южной Америки.
Начался быстрый рост производства биотоплива в Азии. В настоящее время Китай находится на третьем месте по производству биоэтанола, и ожидается, что это производство будет расти в течение следующих десяти лет более чем на 4% в год. В Индии производство биоэтанола из мелассы, согласно прогнозам, будет увеличиваться более чем на 7% в год. При этом расширяется производство биодизеля из новых культур, таких, как ятрофа.
Биотопливо. Возможности России
Для России биоэнергетика является одним из наиболее перспективных видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ). И прежде всего – в области использования отходов. Львиная доля тех немногих инвестиций, которые в РФ были направлены на развитие ВИЭ, также пришлись на биоэнергетику. Однако серьезных позиций в энергобалансе страны биоэнергетика по-прежнему не занимает, причина тому – целый ряд бюрократических и рыночных препятствий.
Большая часть экспертов сходится во мнении, что биоэнергетика является самым перспективным на данный момент видом ВИЭ для России. Так, аналитики исследовательской компании AEnergy полагают, что в сегменте ВИЭ именно биогазовая энергетика является наиболее конкурентоспособной. Ее надо развивать как комплексное решение по утилизации отходов, а не в качестве чисто энергетического бизнеса. Речь идет о том, что наибольший потенциал биоэнергетики в РФ заключен в утилизации отходов – аграрно-промышленного, деревообрабатывающего секторов, пищевой промышленности, а также бытовых отходов.
Эксперты компании «Системы альтернативной энергетики» оценивают общий технический потенциал биомассы в РФ в 15 000-20 000 МВт (для сравнения: мощность всех АЭС России составляет около 23 600 МВт). Инвесторы уже обращают внимание на потенциал биоэнергетического сектора в России. Так, по данным аналитической компании Rosbioconsulting, на протяжении последних десяти лет накопленные инвестиции в биоэнергетику выросли в 18-20 раз; объем инвестиций в биоэнергетику составил порядка 30 млрд рублей, или 88-90% от общего объема инвестиций в ВИЭ в стране.
Аналитики AEnergy оценивают объем инвестиций в сумму около 10 млн евро, отмечая, правда, что процент ВИЭ в генерации (без учета больших ГЭС) все равно остается крайне низким – около 1%. Так, по данным AEnergy, стоимость 1 кВт установленной мощности биогазовой установки находится в пределах от 2000 до 5000 евро (менее мощные станции оказываются более дорогими). С другой стороны, сопоставление уровня капитальных затрат на единицу мощности с другими источниками энергии показывает, что проигрыш биогазовой энергетики по данному показателю неочевиден – например, стоимость крупных АЭС оценивается в 5000 евро за кВт, а стоимость 1 кВт крупных ветроэлектростанций составляет около 2000 евро, солнечных – около 5000 евро. Современные угольные электростанции оцениваются примерно в 2000 евро за 1 кВт.
Ощутимое преимущество имеет лишь газовая генерация со стоимостью около 1000-1500 евро за 1 кВт. Однако газ есть не везде, а цены на него стремительно приближаются к европейскому уровню.
Ключевой проблемой биоэнергетики в РФ аналитики считают тот факт, что биогазовые установки являются прибыльными только при бесплатном и бесперебойном снабжении отходами.
Кроме того, производителям биоэнергии необходим гарантированный сбыт произведенной электроэнергии – чего в российских условиях пока не наблюдается. Ситуации потенциально может помочь комплекс мер стимулирования производства энергии на основе ВИЭ.
Ряд законодательных инициатив уже одобрен правительством. В том числе, это комплексная программа развития биотехнологий в РФ до 2020 года, существенную роль в которой играет и биоэнергетика. На ее поддержку в общей сложности будет выделено 367 млрд рублей. В документе говорится о создании технологической и технической базы для развития биоэнергетики, поддержке инженерных разработок и производства оборудования, а также поддержке региональных проектов в области производства энергии и тепла из биотоплива.
Эксперты положительно оценивают предлагаемые государством меры, впрочем, отмечая, что для развития сектора потребуется довольно много времени – по показателю доли ВИЭ в генерации электричества и тепла Россия заметно отстала не только от стран Западной Европы и Северной Америки, но даже и от партнеров по БРИКС. Тем не менее, как полагают аналитики, именно биоэнергетика может стать тем локомотивом, который приведет к дальнейшему развитию и других видов ВИЭ в России.
Российское энергетическое агентство указывает, что практически все федеральные округа России располагают основными, возобновляемыми источниками энергии (энергия солнца, энергия ветра, малая гидроэнергетика, энергия биомассы), и имеют потенциально необходимые возможности для создания интегрированных энергетических комплексов для производства тепловой и электрической энергии и моторного топлива. По данным Росстата, потенциальное производство в России биогаза из таких отходов - до 74 млрд куб.м в год.
Потенциально возможное производство из биогаза электроэнергии составляет 151 200 ГВт, тепла -344 ГВт. В 2012-2013 годах планируется ввести в эксплуатацию более 50 биогазовых электростанций в 27 регионах России. Установленная мощность каждой станции составит от 350 кВт до 10 МВт. Суммарная мощность станций превысит 120 МВт. Общая стоимость проектов составит от 58,5 до 75,8 млрд рублей. По результатам расчетов, в распоряжении России остается не более 15 лет для того, чтобы найти источники получения доходов, отличные от экспорта нефти.
Основная доля российского экспорта нефти приходится на страны ЕС. На сегодняшний день годовой темп прироста объемов потребления биотоплива в Европе составляет 50%. Площади под посевы высокоэнергетических культур в Европе и других странах ограничены, а мощности перерабатывающих заводов не загружены, поэтому в ближайшие годы Россия может более эффективно реализовать свой земельный потенциал (примерно 9% от мировой пашни) - около 40 млн га невостребованной пашни под создание энергетических плантаций, а также более полно использовать около 1 млрд т биомассы ежегодно.
Но как показывают расчеты, при культивировании, например, топинамбура для производства биогаза и биоэтанола для моторного топлива для всего российского АПК необходимо всего около 3-х млн. га, для автопарка всего РФ – 15 млн. га. При культивировании сладкого сорго для автопарка АПК – до 1 млн. га для РФ – 15 млн. га, то есть намного меньше пустующих земель.
Выводы
Одна из основных причин игнорирования Россией биотоплива заключается в монополизированности топливной индустрии и отсутствии конкуренции. На рынке нет крупных экономических агентов, готовых своими активными действиями «расшевелить» ситуацию, обострить отношения на рынке.
В мире наиболее эффективным способом стимулирования развития биоэнергетики, позволяющим перейти от единичных проектов к их массовому тиражированию, является тарифное регулирование. Субсидирование тарифов от биотопливной генерации на стартовой фазе является кредитом на стабилизацию, и даже снижение, тарифов в будущем. После завершения периода окупаемости инвестиционных затрат стоимость энергии от биоэнергетики определяется только операционными затратами, которые несопоставимо меньше затрат на топливную компоненту. Соответственно при значимой доле биотоплива в энергетике появляется реальный фактор, играющий против роста тарифов.
Наиболее успешно тарифное стимулирование тиражирования биоэнергетических проектов ведется в ЕС, особенно в Германии. В России же до сих пор не запущен механизм господдержки, даже предусмотренный Законом об электроэнергетике и особым Постановлением Правительства РФ. Не создан благоприятный экономический режим производителям и потребителям оборудования, использующего биотопливо, не обеспечены свободный доступ на рынок электроэнергии, недискриминационный режим льготного присоединения к электрической сети. Государственная политика не только не поддерживает это направление, но и мешает ему.
Главным препятствием является запрет на реализацию в качестве топлива смеси биоэтанола с бензином, а также биодизеля. Кроме того, достаточно жестким выглядит Федеральный закон от 22 ноября 1995 года №171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции».
Как указывают аналитики аграрной торговой системы «АГРОРУ», для производства основных видов источников биотоплива, в частности биоэтанола, используется зерно – основной источник белка на планете. Конкуренция между продовольственной, кормовой, а теперь и биотопливной индустрией приводит к росту цен на основные продуктовые ресурсы.
Эксперты из Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН подсчитали, что в западных странах продовольственные товары могли бы стоить на 75% дешевле, если бы не производство биотоплива. В России производство биоэтанола не оказывает серьезного давления на зерновой рынок, на комбикорма и в конечном счете на рентабельность животноводов, которые и без того переживают сегодня не лучшие времена. Но в России биоэтанол облагается такими же акцизами, как спирт. Налоговые послабления, которые существуют в США и ряде других стран, у нас пока даже не рассматривались.
По словам участников рынка, биотопливо в России имеет нереальную ставку акциза – до 90% себестоимости его производства. Это делает его распространение невозможным. И все же, согласно прогнозам DISCOVERY Research Group, к 2015 году произойдет увеличение объемов потребления биотоплива в России до 500 тыс. тонн в год. На сегодняшний день существует достаточно много программ по переводу котельных на биотопливо в таких регионах, как Вологодская, Архангельская и Новгородская области.
Производство биотоплива напрямую привязано к зерновой индустрии. В России в лучшие времена удалось собрать до 90 млн тонн зерна. Из них 15 млн отправляется на экспорт, а остальной урожай идет на покрытие внутренних потребностей. Поэтому сегодня страна фактически не имеет ресурсов, необходимых для развития индустрии биотоплива. И даже с учетом того, что в ближайшие 8 лет объемы урожаев могут вырасти на 15–20 млн тонн, кардинально это ситуацию не изменит.
Прирост производства будет потребляться растущим животноводством. Тем не менее со вступлением в ВТО рынок биотоплива будет расти по большей части за счет производства так называемых пеллетов или топливных гранул, а также производства биотоплива из cельскохозяйственных отходов. При этом фактически вся индустрия будет экспортно ориентированной из-за акцизов.
Ежегодный общий объем органических отходов АПК в нашей стране составляет примерно 593 млн тонн, из них на животноводство приходится 350 млн, птицеводство – 23 млн, растениеводство – 220 млн тонн. На основе целлюлозы в результате ферментативных процессов можно получить до 117 млн тонн биоэтанола, при ацетоно-бутиловом брожении – 64,2 млн куб. м биоводорода и 95 млн тонн биобутанола, при добыче торфа в объеме 300 млн тонн – до 90 млн тонн биоэтанола ежегодно. Значительную часть этих отходов можно было бы использовать для производства биотоплива, особенно с учетом того, что в российской действительности эта продукция не находит себе другого применения.
В целом, производство биотоплива сдерживается акцизами, в связи с чем рынок зерна является достаточно защищенным. В то же время производству биодизеля и биогаза фактически ничто не мешает развиваться. С учетом всех факторов, «АГРОРУ» прогнозирует, что рынок биотоплива в России к 2020 году может вырасти более чем в 1,5 раза – до отметки в 5 млн тонн в год.
В настоящее время на рынке оперирует множество компаний, которые производят не самую качественную продукцию. Вступление в ВТО, а также усиление конкуренции за сырьевую базу в ближайшие годы приведет к поглощению мелких и средних производителей, применяющих не самые современные технологии, более крупными игроками. Кроме того, потенциально возможно появление иностранных инвесторов с сфере производства биотоплива в России.
Скачать Аналитический отчет