В последнее десятилетие вопросы, которые связаны с перспективным использованием нетрадиционных источников энергии вызывают все больше внимания. Этому способствует целый ряд факторов: климатические изменения, экологическая безопасность, уменьшение традиционных запасов и сложность разработки мест оставшихся, цены на «черное золото» плохо поддаются каким-либо прогнозам, многие страны стремятся к обеспечению собственной энергетической безопасности и независимости и некоторые другие.
К альтернативным или нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относят энергию солнца, ветра, приливов, геотермальную энергию, энергию из биомассы, энергию, которую получают посредством переработки различного рода бытовых и промышленных отходов. В странах Западной Европы и США активно применяются все из вышеперечисленных видов.
Их распространение зависит от особенностей того или иного региона. Например, Исландия, Дания и некоторые штаты США для получения электроэнергии широко используют геотермальные источники, в Норвегии распространена гидроэнергетика малых мощностей, равнинные районы ориентируются на энергию ветра, тогда как в южных в приоритете солнечные электростанции. Одним из новых направлений в получении энергии, «бум» которого сейчас переживает Европа, стало строительство установок для ее выработки из бытовых и промышленных отходов, также активно используется технология сжигания биомассы.
Эхо этих новшеств уже докатилось и до России. Но пока еще немногие разобрались в том, что такое биотопливо, как оно работает и в чем его преимущество. Пресса, интерпретируя эту тему, иногда выдает рассказы о веществах, которые совершенно не загрязняют окружающую среду и при этом действуют более эффективно, чем нефтяные топливные продукты. Но на самом деле чего-то совершенно нового в биотопливе мы не найдем. Оно уже используется много тысячелетий и даже сейчас для некоторых регионов остается едва ли не единственным источником тепла. Самым известным видом такого топлива являются дрова. Но на современном этапе развития отрасли к биотопливу относятся более высокотехнологичные продукты, которые являются итогом переработки различных сельскохозяйственных культур, отходов растительного или животного сырья.
Итак, биотопливом можно назвать топливо, которое производится из биологического сырья. Таким сырьем может выступать сахарный тростник, кукурузные, рапсовые, соевые семена и другие сельскохозяйственные культуры. Существует множество проектов, которые направлены на изготовление данного вида топлива путем переработки целлюлозы или различных органических отходов. Биотопливо можно разделить на несколько видов: жидкое (его используют двигатели внутреннего сгорания) метанол, этанол, биодизель, твердое топливо – дрова и их производные или солома, газообразное – биогаз, водород. Этот вид топлива, в отличие от других полезных ископаемых – часть планетарной биомассы и может восполняться во время периода жизни конкретных организмов.
Активно биотопливо начали использовать Бразилия и США в 70-е годы. В то время эта мера была вынужденной после введения странами ОПЕК эмбарго на экспорт «черного золота», что стало причиной повышения цен на традиционное топливо. Для снижения зависимости от импортируемой нефти, страны были вынуждены вкладывать инвестиции в развитие биотопливной отрасли. Но в то время значительно повысить долю биотоплива как энергетического ресурса смогла только Бразилия. Сегодня активным развитием производства биологической энергии занимаются 48 стран. Это Япония, Китай, Индия, Канада, США, страны ЕС.
Россия в данной сфере пока находится в аутсайдерах, несмотря на свое богатство и разнообразие полезных ископаемых и лесных ресурсов. Эксперты подсчитали, что наш потенциал ВИЭ, в том числе и биотоплива – 4,6 млрд. тонн в год. А это в 5 раз больше объемов всего потребляемого топливно-энергетического ресурса. Экономический потенциал при таком раскладе насчитывает 270 млн. тонн условного топлива в год.
Наиболее актуальным в этой области для России стоит вопрос о замене угля и мазута на древесное топливо в сфере теплоснабжения. Государственная научно-техническая программа «Экологически чистая энергетика» рассматривает большое использование энергии древесных биомасс в развитии нетрадиционной энергетики. Биомассы растительного происхождения непродовольственного назначения, сельскохозяйственные отходы и отходы лесного хозяйства выступают в качестве сырья для изготовления биотоплива.
Быстрыми темпами в России развивается животноводство, соответственно потребность в кормах возрастает, объем навоза увеличивается. В данном случае при производстве биодизельного топлива из рапсовых культур вырабатывается шрот, который служит высокобелковым кормом для животных, в свою очередь из отходов животноводства можно получить экологически чистый энергоресурс – биогаз. Эксперты подсчитали, что ежегодные объемы производимого рапсового масла в нашей стране могут составить 5,5 млн. тонн, из них 0,5 млн. тонн можно направлять на полное удовлетворение продовольственных нужд, 2 млн. тонн использовать для поставок метилэфира на экспорт, оставшуюся часть перерабатывать в биотопливо на нужды страны.
Определенные подсчеты были произведены и в использовании биомассы. Из нее в стране могут добываться 3 млн. тонн биоэтанола; переработка навоза даст 730 метров кубических биогаза, 1 млрд. метров кубических этого топлива можно произвести из отходов переработки биоэтанола, опилки дадут 300 тысяч тонн условного топлива, а отходы лесопромышленного производства — 800 тыс. тонн топливных гранул. В Минсельхозе по этому поводу отметили: «Расчеты экономической эффективности расходов на развитие биоэнергетики в России показывают, что ВВП России возрастет более чем на 1500 миллиардов рублей, будет создано около 60 тысяч дополнительных рабочих мест». Главным итогом использования такого объема биоэнергетических ресурсов станет сокращение потребления традиционного углеводородного топлива в эквивалентном количестве.
Сейчас мы очертили экономические преимущества в использовании биотоплива. Но так ли радужно обстоит дело с другими его характеристиками? Выше мы уже указали, что основное достоинство биотоплива – его возобновляемость. У нас есть возможность пополнять его запасы до тех пор, пока мы выращиваем его производные. Это главное отличие данного вида топлива от нефти, газа и угля. Хотя суть их образования практически одинакова, как ископаемые виды, так и биотопливо получаются в процессе переработки биомассы. Только в ситуации с углем или нефтью процесс этот миллионами лет производила природа, в случае с биотопливом этот процесс мы способны воспроизводить самостоятельно в короткий срок.
Возобновляемость биоэнергетических ресурсов сомнения не вызывает, а вот дело с аспектом количества вредных выбросов обстоит сложнее. У этого вопроса есть и сторонники и противники. Первые утверждают, что главное преимущество биотоплива в сокращении выбросов парниковых газов. Но это совсем не говорит о том, что сгорая, данный вид топлива выделяет меньшее количество диоксида углерода. В процессе сгорания в атмосферу попадает углерод, поглощенный ранее растениями, по причине этого углеродный баланс планеты не меняется. С ископаемыми видами топлива дело обстоит по-другому: много миллионов лет углерод в них был «законсервирован» в недрах земли, а когда попал в атмосферу, концентрация углекислого газа неизбежно повысилась.
К преимуществам биотоплива относят и тот факт, что в его составе не содержится сера. Но при его сгорании увеличиваются выбросы оксидов азота, а во время неполного сгорания определенных видов этого топлива атмосфера загрязняется альдегидами. Но сторонники биотоплива утверждают, что в целом уровень вредных выхлопов у него намного меньше, чем у нефтяного. Противники же говорят о том, что при использовании биологического топлива нет никакого выигрыша в данном вопросе. Некоторые источники свидетельствуют, что биодизель, который получен из кукурузы или рапса дает больший выброс парниковых газов на 50-70%, чем обычное дизельное топливо. Кроме того, в разы увеличивается закись азота в газах, а это вещество во много сотен раз сильнее действует на развитие парникового эффекта по сравнению с углекислым газом.
Второй минус противники биотоплива находят в задействовании больших земельных территорий при выращивании биосырья. Помимо этого требуется их постоянная обработка, удобрение и орошение. В этом аспекте биоэнергетика сильно проигрывает, например солнечным батареям, которые размещаются в пустынных регионах или ветрогенераторам, практически не занимающим места. Ни один из этих возобновляемых источников энергии не делает выбросов парниковых газов. Еще один минус биотоплива находят в том, что эффективность его намного ниже, чем у ископаемых видов. Температура возгорания биотоплива – 150 градусов Цельсия, а обычное дизельное топливо реагирует уже при температуре в 50 градусов. Низкие температуры делают биодизель очень густым, в этой ситуации его можно использовать только в виде смеси с обычным дизелем.
Сравнивая все плюсы и минусы данного вида топлива нельзя забывать о том, что эта отрасль энергетики возникла совсем недавно и стоит на самой начальной стадии своего развития. Ситуация с невозобновляемыми ресурсами становится дефицитной, поэтому человечество должно рассматривать и развивать любые альтернативные источники энергии. Исходя из этого, интерес многих стран к развитию анализируемой нами области биотехнологий постоянно растет. Эксперты подсчитали, что мировой биотехнологический рынок к 2025 году достигнет уровня в 2 триллиона долларов, отдельные его сегменты дают прирост от 5% до 30% в год. Доля России на этом рынке сегодня – 0,1%, а развитие определенного ряда сегментов в процентном эквиваленте вообще равняется нулю.
Правительство уже распорядилось внести изменения в сложившуюся ситуацию. Так, в прошлом году премьер Дмитрий Медведев заявил о необходимости создания условий для развития в России мощного сектора биоиндустрии. На заседании правительства по обсуждению дорожной карты развития биотехнологий и генной инженерии он отметил, что «эту ситуацию необходимо изменить, увеличив производство отечественной биотехнологической продукции минимум в 10 раз». А в утвержденной правительством РФ «Комплексной программе развития биотехнологий в РФ до 2020 года» изложены основополагающие параметры для развития биотехнологий в медицине, агросфере, энергетике и других отраслях.
Метки: биологическое сырье, биотопливная отрасль, биотопливо, возобновляемые источники энергии, древесное топливо, промышленные отходы, сжигание биомассы
