Биотопливо

БиоДизель

Биодизель — это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из растительных  масел и животных жиров.

Известно, что молекулы жира состоят из так называемых триглицеридов: соединений трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами. Для получения метилового эфира к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица метанола (т.е. соблюдается соотношение 9:1), а также небольшое количество щелочного катализатора. Все это смешивается в реакторных колоннах при температуре 60°С (смотри обсуждение температуры реакции в разделе “Производство») и нормальном давлении. В результате химической реакции образуется, в первую очередь, желаемый метиловый эфир, а также побочный продукт — глицерин, широко используемый в фармацевтической и лакокрасочной промышленностях. Полученный эфир отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Если для минерального дизтоплива цетановое число 50-52, то цетановое число биодизеля (метиловый эфир) уже 56-58. Это позволяет использовать его в дизельных двигателях без прочих стимулирующих воспламенение веществ. Благодаря такому свойству метиловый эфир, получаемый из растительных масел и жиров, и был назван биодизелем.

Помимо относительно высокого цетанового числа биотопливо имеет и ряд других полезных свойств:

Растительное происхождение. Подчеркнем, что биодизель не обладает бензоловым запахом и изготавливается из масел, сырьем для которых служат растения, улучшающие структурный и химический состав почв в системах севооборота.

Биологическая безвредность. По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн литров питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.

Меньше выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Тем не менее, следует заметить, что назвать биодизель экологически чистым топливом было бы неверно. Он дает меньшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу, чем обычное дизтопливо, но вск таки это не нулевой выброс.

Относительно «чистое» топливо. В мировой практике лимитируется ряд компонентов выхлопных газов, среди них: монооксид углерода СО, несгоревшие углеводороды, окислы азота NOX и сажа. Очевидны преимущества биодизеля по показателям продуктов сгорания: монооксида углерода, углеводородов, остаточных частиц и сажи.

Малое содержание серы. Не секрет, что выбросы вредных веществ можно минимизировать при помощи катализатора, превращающего углеводороды и окись углерода в воду и углекислый газ. Но следует отметить, что катализаторы чувствительны к присутствию серы, «отравляющей» катализатор на длительное время и приводящей к увеличению выброса остаточных частиц. Поэтому здесь особенную роль играет тот фактор, что биодизель в сравнении с минеральным аналогом почти не содержит серы (< 0,001 % против минерального дизтоплива < 0,2 %).

Хорошие смазочные характеристики. Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель же, несмотря на «обделенность» серой, характеризуется хорошими смазочными свойствами. Это обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода.

Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.

Высокая температура воспламенения. Еще один технический показатель, интересный для организаций, хранящих и транспортирующих ГСМ: точка воспламенения. Для биодизеля ее значение превышает 100°С, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом. Тем не менее, это не означает, что к нему можно относится с халатностью.

Масло вместо дизеля

Конечно же, теперь Вы зададитесь вопросом: «Уж не проще ли использовать в дизельных двигателях растительные масла, т.е. пойти вторым из разработанных в мировой практике путем?» Вопрос вполне уместен. Тем более, что уже в двадцатые годы прошлого века на полях Германии работал небольшой тракторок — «Ланц-Бульдог», двигатель которого одинаково хорошо принимал минеральное дизтопливо, бензин, растительное масло и даже растопленное сливочное. Да и двигатель знаменитого танка «Т-34», известное дело, также мог работать на растительном масле.

Тем не менее, с использованием масел вместо дизтоплива возникают технические проблемы: масла не могут длительно применяться в обычных двигателях с непосредственным впрыском, так как сгорают не полностью. Это приводит не только к их смешению со смазочным маслом, но и к отложению продуктов коксования на форсунках, поршнях и поршневых кольцах. Причиной тому является вязкость масел, которую можно понизить нагреванием или разжижением минеральным дизтопливом. Так в предкамерном и вихрекамерном двигателях за счет дополнительного подогрева масла перед воспламенением обеспечивается его лучшее смешение с воздухом и более полное сгорание. Но и такие двигатели выходят из строя. Стало быть, для использования растительных масел как топлива требуется примениние специальных форсунок и других деталей. Тем более, что только в специально сконструированных двигателях возможен меньший расход масел по сравнению с минеральным дизтопливом. Ряд европейских фирм-производителей уже предлагает специальные дизельные моторы, способные эффективно работать на масле, которые, однако, отличаются высокой ценой. Так что использование биодизеля по сравнению с маслами остается пока более выгодным.

Зачем России биодизель?

Не стоит забывать, что какими бы огромными не казались запасы полезных ископаемых, они исчерпаемы даже в России. Используя известные на сегодняшний день разработки нефти, мы сможем протянуть лишь до 2040 года. А что дальше?

Тем временем экологическое положение в стране требует к себе уже не просто внимания, а самого пристального внимания.

И еще один фактор, говорящий в пользу биодизеля. Сейчас потребности сельского хозяйства России в энергии на 90% удовлетворяются ископаемыми видами топлива — нефтью, углем, а также природным газом. Поэтому одной из причин ухудшения финансового положения аграрного сектора страны в 2002 году с уверенностью были названы возросшие в разгар полевых работ цены на ГСМ. В связи с этим, на наш взгляд, задуматься о возможностях производства и использования биодизеля в России следует, прежде всего, сельхозтоваропроизводителю.

Биотопливо-разрушитель

Производство биоэтанола может привести к экологической катастрофе

Чрезмерное увлечение биологическими видами топлива может существенно подорвать экологический баланс на планете. К такому неожиданному выводу пришла правительст­венная комиссия Нидерландов по защите окружающей среды. Рост потребности в дешевом и качественном топливе уже сыграл злую шутку с некоторыми крупнейшими его производителями. Во многих регионах планеты при производстве биотоплива используются грязные технологии, которые более опасны, чем выбросы современных нефтеперерабатывающих предприятий.

В конце апреля голландское правительство инициировало слушания, на которых рассматривалось негативное воздействие на окружающую среду заводов по производству биотоплива. «Все мы знаем, что биомасса является потенциальным источником энергии, — заявила председатель комиссии, министр жилищного строительства, обустройства территорий и охраны окружающей среды Нидерландов Жаклин Крамер. — Но у нее есть и оборотная сторона. В погоне за экологией мы начинаем разрушать планету».

Уже сейчас в странах Южной Америки, внедряющих в сельское хозяйство растительные культуры для производства биологических видов топлива, наблюдается неприглядная картина, когда под плантации «энергоемких» растений уничтожаются леса Центральной Америки, в том числе и в бассейне Амазонки. Кроме того, фермеры в погоне за прибылью продают злаковые культуры под биотопливо, что в некоторых регионах мира уже повлекло дефицит хлеба. Помимо этого, прикрываясь тем, что растения не предназначены для употребления в пищу, а изначально выращиваются для промышленной переработки, многие фермеры используют вредные химические удобрения, загрязняющие почву.

Голландские экологи обнародовали меры для восстановления пошатнувшегося экобаланса. В частности, при выращивании топливных культур, вроде рапса, сахарного тростника и т.д., они предлагают заранее проводить расчеты их совместимости в рамках существующих экосистем. «Производство биотоплива не должно стать причиной сокращения лесных угодий на планете, ухудшать состояние пахотных земель, ограничивать водоснабжение прилегающих районов, что может иметь негативные последствия для местного населения», — утверждается в рекомендуемых голландцами правилах. Главное же, чего, по мнению голландских экспертов, нельзя допустить при производстве разного вида биотоплива, — это увеличение выбросов парниковых газов в атмосферу. По оценкам комиссии по защите окружающей среды Нидерландов, в целом при производстве биотоплива вырабатывается на 70% больше парниковых газов, чем при получении аналогичного количества горючего из нефти. Транспортная отрасль в биотопливной промышленности превышает существующий уровень еще на 30%.

«Сейчас экологи сталкиваются со странной для простого обывателя ситуацией, когда для получения самого чистого и эффективного автомобильного топлива используются самые грязные химические технологи, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией органического синтеза Института органической химии им. Зелинского РАН Евгений Мортиков. — Например, при выработке биоэтанола из древесины используется серная кислота и как побочный продукт получается сульфированный лигнин, а его по экологическим причинам нельзя ни сжечь, ни захоронить. И в масштабах промышленного производства можно накопить слишком много ядовитых отходов».

На данный момент правила, выработанные комиссией под руководством Жаклин Крамер, имеют лишь рекомендательный характер даже в самих Нидерландах. Более того, некоторые из его положений, как отмечают эксперты, вступают в противоречие с положениями Всемирной торговой организации (ВТО). Но в ближайшее время голландцы намерены внести свои предложения в повестку экологического комитета ООН для выработки международных критериев при производстве биотоплива. А заинтересованность в подобных правилах уже высказали представители многих стран. В прошлом году в штаб-квартире ООН было объявлено о создании Международного форума по биологическим видам топлива. В его состав вошли Бразилия, Китай, Индия, ЮАР, США и Евросоюз.

Озабоченные проблемой грядущего дефицита нефти, все эти страны делают ставку на биоэтанол. Производится он в основном из сахарного тростника, злаковых или кукурузы. Крупнейшими его производителями являются США и Бразилия. На их долю в 2005 году пришлось 44,7 и 45% мирового производства соответственно. При этом доля биологического топлива по сравнению с нефтяным составила в США всего 2%, но на его изготовление было израсходовано 13% от всего урожая кукурузы. Правительство США приняло план, предусматривающий к 2025 году увеличение производства биоэтанола на своей территории в десять раз, что повлечет за собой неизменный рост отведенных под эти нужды сельхозугодий. «Преимущества биотоплива — это его чистый выхлоп и экономичность, — продолжает Евгений Мортиков. — Но у него есть и недостатки. На сегодняшний день не выпускается биотопливо в чистом виде. Биоэтанол смешивают с обычным бензином. В России допускается добавлять 10%. В западных странах — 30%. В таком виде топливо нестабильно и может расслаиваться. При низких температурах в баке могут образовываться кристаллогидраты, которые выглядят как снег и способны забивать топливную аппаратуру».

Поэтому, по мнению г-на Мортикова, биоэтанол в большей степени выгоден для стран с мягким климатом. Там же можно собирать большие урожаи кукурузы или тростника, что удешевляет производ­ство. В России же биоэтанол можно производить из целлюлозы. Но это дорого, да и существующие химические технологии его производства как раз и отличаются наличием ядовитых отходов, что при широком внедрении может вызвать существенные возражения экологов.

Поэтому в нашей стране могут быть эффективны иные методы производства горючего. «Существуют технологии производства не просто добавок к нефтяному бензину, а полноценного синтетического бензина из биологических отходов, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией математической химии Института неф­техимии и катализа РАН Семен Спивак. — В качестве исходного сырья могут служить бытовой мусор, древесина и даже свиной навоз. Мусором заполонены российские города, и его переработка поможет не только получать топливо, но еще и очистить окружающую среду». При сжигании сырья при определенных режимах выделяется так называемый синтез-газ — продукт неполного сгорания, который при последующих химических реакциях можно превращать не только в топливо, но и в пластики. Технологии его производства гораздо чище.

Правда, экологи утверждают, что для широкого производства биотоплива только мусора не хватит и потребуется масштабная вырубка российских лесов с последующей его переработкой. В любом случае со временем объем производства биологического и синтетического бензинов будет только возрастать. Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести на такое горючее до 10% своего автотранспорта. И его производство потребует существенной трансформации всей сельскохозяйственной отрасли. Однако без выработки единых международных правил, ограничивающих негативное влияние на экосистемы планеты, многие регионы мира, выращивающие сырье для биотоплива, могут оказаться на грани экологической катастрофы.

Биотопливо против продовольствия

Рост цен на нефть вызвал волну интереса к биологическому топливу, производимому из растительного сырья. В наибольшей степени об использовании биотоплива задумались в Евросоюзе, страны-члены которого пытаются придерживаться ограничений на выбросы СО2 в рамках Киотского протокола. Согласно планам Европейской комиссии, к 2010 году доля биотоплива в энергетическом балансе транспорта в ЕС должна вырасти с нынешних 0,8 до 5,75%

Однако англо-голландский пищевой концерн Unilever выступил с предупреждением: ставка Евросоюза на биотопливо может негативно сказаться на рынке сельхозпродуктов. Для выполнения поставленной Еврокомиссией задачи на биотопливо уйдет свыше 80% нынешнего производства рапсового масла (основного ингредиента в производстве маргарина). За последний год цены на рапсовое масло выросли на 30%, а на пальмовое (второй важный ингредиент в производстве маргарина) — более чем на 20%. Резкий скачок цен на пальмовое масло произошел после того, как в июле Малайзия и Индонезия объявили, что 40% урожая масличных пальм будет направляться на производство биодизельного топлива.

По мнению Unilever, рост спроса на биотопливо приведет к резкому увеличению посевных площадей под масличные культуры. По оценке ОЭСР, чтобы 5,75% моторного топлива приходилось на биотопливо, эти площади должны составлять до 40% всех посевных площадей ЕС. А чтобы обеспечить 10?процентную долю биотоплива в общем балансе (цель Еврокомиссии на 2025 год), площадь под масличными культурами должна вырасти до феноменальных 75%. Поэтому стоит ожидать сокращения посевных площадей под остальные культуры, что вызовет повышение цен на продовольствие в Европе — от овощей до мяса и молочных продуктов.

В связи с этим Unilever рекомендует Еврокомиссии скорректировать свою энергетическую политику. Вместо того чтобы расширять посевные площади под рапс и прочие масличные, компания предлагает развивать новые технологии производства биотоплива, которые позволяют перерабатывать в топливо стружку, солому и древесину быстрорастущих пород (ива, тополь, ольха, эвкалипт). Эти технологии позволят достичь поставленных целей, сохранив посевные площади для продовольственных культур.

Надо ли бояться продуктов С ИЗМЕНЕННЫМИ ГЕНАМИ?

Версия для печати

В Палате представителей обсуждается проект закона "О безопасности в генно-инженерной деятельности".

Понятно, что на Западе подобное законодательство давно существует. В Соединенных Штатах употребление в пищу растений, выращенных с использованием методов генной инженерии, стало обычным явлением. Правда, в Европе к модифицированным продуктам относятся с некоторой долей недоверия, и Европарламент сейчас обсуждает законопроект о необходимости маркировки товаров даже с небольшим содержанием трансгенных компонентов. Огромные средства на исследовательские работы в данной области тратит Китай, надеясь решить продовольственную проблему.

Как идет работа над документом? Какие в нем заложены правовые нормы? На эти вопросы "НЭГ" попросила ответить депутата Владимира ЗДАНОВИЧА.

HЕ СЕКРЕТ, что у генной инженерии есть свои плюсы и минусы. К положительным относим появление перспектив в решении таких глобальных проблем человечества, как голод и болезни, -- благодаря созданию высокопродуктивных сортов растений и пород животных, а также биологически активных лекарственных препаратов. Однако экологи утверждают, что наука пока не обладает достаточным запасом знаний и не может дать гарантию, что генетически измененные растения и их семена не представляют угрозы для людей или окружающей среды. Высказываются опасения, что появляется возможность создания на основе модифицированных микроорганизмов и вирусов принципиально нового -- биологического оружия.

Пока в республике выращиваются только натуральные продукты, но в нашу страну уже ввозились и испытывались семена трансгенных сахарной свеклы и картофеля. Экспертиза же проводилась лишь единожды, да и то по просьбе немецкой компании, производящей трансгенную свеклу.

Так как соответствующего лабораторного контроля у нас нет, то нельзя гарантировать, что в магазинах и рыночных киосках не торгуют продуктами питания, изготовленными из трансгенного сырья. Кроме того, импорт трансгенных продуктов в соседнюю Россию за три последних года вырос в два раза, туда официально поставляются трансгенный картофель, кукуруза, соя. А границы между странами открыты.

Становится очевидным, что без контроля за генно-инженерной деятельностью со стороны государства, без создания законодательной базы в области биобезопасности нам не обойтись. Тем более что Беларусь присоединилась к Картахенскому протоколу, который требует создания такого законодательства.

ПОЭТОМУ проект закона "О безопасности в генно-инженерной деятельности", разработанный Национальной академией наук, согласно его преамбуле должен определить правовые и организационные основы обеспечения безопасности, способствовать выполнению нашей страной международных обязательств, обеспечивать защиту здоровья человека и охрану окружающей среды при создании, испытании и использовании генно-инженерных организмов. Принципы, продекларированные в проекте закона, важны и своевременны.

Хотелось, чтобы наши граждане после принятия этого закона чувствовали себя защищенными, были уверены в благополучии будущих поколений. Скажем прямо, после тщательного знакомства с его содержанием, такой уверенности у членов нашей комиссии не появилось.

Депутаты обратили внимание, что в обосновании к Закону указывается, что на его реализацию не потребуются финансовые средства, не планируется создание и финансирование специальных структур в дополнение к существующим. Это означает, что несмотря на отсутствие надлежащей лабораторной базы в ближайшее время службы контроля не будут оснащены современным оборудованием и методиками тестирования ввозимых товаров на трансгенность и безопасность для здоровья потребителей.

МЕЖДУ ТЕМ, согласно законопроекту, ввоз-вывоз такой продукции предполагается легализовать, то есть открыть для нее государственную границу. Возникает вопрос: как же наше государство без финансовых затрат справится с обработкой предполагаемого огромного потока генно-модифицированного материала? Не превратим ли мы республику в полигон для опытов, забыв о том, что она уже несет чернобыльский крест?

В статье 7 проведена четкая градация генно-инженерной деятельности по четырем уровням риска. К первому уровню разработчики отнесли непатогенные генно-инженерные организмы, для простоты назовем их абсолютно безвредными. Второй уровень -- условно-патогенные, способные лишь при определенных условиях вызывать болезни и распространять инфекцию. Организмы третьего уровня риска могут вызвать серьезные болезни человека, в том числе инфекционные, но имеются эффективные меры их профилактики и лечения. Самый высокий уровень -- четвертый, предусматривающий работу с возбудителями особо опасных быстро распространяющихся инфекций, против которых не разработаны ни меры профилактики, ни способы лечения. Так можем ли мы давать законодательное разрешение на осуществление подобных разработок, а тем более на высвобождение таких опаснейших генно-инженерных организмов в окружающую среду для проведения испытаний?

В проекте закона нет даже указания на то, какие организации -- государственные или частные -- могут заниматься подобного рода деятельностью, особенно в отношении организмов третьей и четвертой групп. Правильно ли, что юридические лица, занимающиеся генно-инженерной деятельностью, сами проводят оценку риска и принимают меры безопасности? Достаточно ли полномочий одного лишь Министерства здравоохранения Беларуси на выдачу лицензий и заключений о безопасности, а Национального координационного центра биобезопасности -- на выдачу разрешений на высвобождение организмов в окружающую среду?

Депутаты считают целесообразным к процедуре выдачи лицензий и разрешений подключить другие заинтересованные министерства и ведомства, в том числе Минобороны и Комитет государственной безопасности, и ни в коем случае не отдавать этот вид деятельности на откуп частным структурам.

Следует предусмотреть, что заключение и сертификат Минздрава на использование генно-инженерных организмов для производства продуктов питания должны выдаваться по результатам серьезных лабораторных исследований и клинических испытаний, подтверждающих их безопасность.

Своевременным было бы включить в проект нормы об обязанности производителя проставлять маркировку на упаковке продуктов питания в случае их изготовления с применением генных технологий или непосредственного использования генно-модифицированных организмов в продуктах. Кстати, такое предложение выдвигает и Министерство здравоохранения в своем заключении по законопроекту. Его специалисты считают необходимым маркировать продукты, которые содержат в своем составе более 5% таких компонентов. Напомню, что в странах ЕС цифра иная -- 1%, а сейчас обсуждается вопрос о снижении этой нормы до 0,5%.

НО, ПОЖАЛУЙ, больше всего вопросов и споров вызвала статья 10 -- о государственном регулировании ввоза и вывоза генно-инженерных организмов. По мнению депутатов, статья в подобной редакции дает право на торговлю биологическим оружием. Она разрешает ввоз в страну и вывоз из нее патогенных для человека генно-инженерных организмов. Для вывоза достаточно лишь наличия разрешения уполномоченного органа страны назначения. Для каких целей нужно вывозить из страны и ввозить на нашу территорию возбудителей инфекций третьего и четвертого уровня риска?

Никто не спорит: закон необходим. Но, думается, в документе следует установить мораторий или хотя бы упорядочить ввоз -- вывоз генно-модифицированных организмов и продуктов на их основе (ограничившись первым и вторым уровнем риска). Это, во-первых, соответствует Монреальскому протоколу по биобезопасности, а во-вторых, не будет препятствовать проведению научных исследований белорусскими учеными в области генной инженерии.

Производство биотоплива грозит Земле экологической катастрофой

Производство биотоплива может способствовать резкому ускорению изменения климата. В результате выращивания кукурузы, рапса или же получения пальмового масла парникового газа выделяется больше, чем экономится за счет получения из этих растений биологического топлива. К такому выводу пришли авторы исследований, опублико­ванных в специализированных журналах Science и Atmospheric Chemistry and Physics.

Ради получения биотоплива происходит уничтожение тропических лесов и превращение их в сельскохозяйственные угодья. В результате сжигания лесов в Индонезии окиси углерода выделяется более чем в 400 раз больше, чем то ее количество, на которое ежегодно может быть сокращен выброс СО2 в случае применения полученного с той же территории пальмового масла, пишет автор материала в Science Джо Фарджионе из экологиче­ской организации The Nature Conservancy. А превращенные в соевые плантации тропические леса Бразилии выделяют окиси углерода в 300 раз больше того, на сколько его выброс мог бы быть сокращен за счет применения биотоплива в течение года.

Кроме того, по данным лауреата Нобелевской премии в области химии Пола Крутцена, навоз выделяет гораздо больше опасного парникового газа - "веселящего газа" (закиси азота), чем до сих пор считалось. Ученый считает, что безопасны для климата только виды биотоплива, созданные на основе отходов сельского и лесного хозяйства или же из трав с незначительным добавлением навоза. "Я не являюсь абсолютным противником биотоплива, я только выступаю против того, как оно сейчас применяется", - говорит профессор Крутцен, требующий подробного и критического описания всех парниковых газов по каждому виду биотоплива.

Большие надежды политики и ученые возлагают на биотопливо второго поколения, которое не наносит вреда климату. Для его производства можно использовать все части растений, а значит, и отходы деревообработки. Сначала древесину путем BtL-технологии (Biomass to Liquid) превращают в газ, а затем перерабатывают в этанол (этиловый спирт).