В перспективе Россия – крупнейший поставщик биотоплива на мировой рынок
10911
0
Е.С. Панцхава, доктор биологических наук
В.А. Пожарнов, кандидат технических наук
ЗАО Центр «ЭкоРос», Москва, Россия
В своем интервью программе ТВ «Доброе утро, Россия» директор
Курчатовского атомного Центра России академик Велихов отметил, что к 2030 г.
потребление энергии в мире вырастет на 60%. Очевидно, что при этом потребуется
увеличение производства различных видов энергоносителей и их источников. Важная
особенность решения данной проблемы в XXI веке состоит в том, что
энергопроизводство должно быть экологически чистым. Совершенно ясно, что все
вышесказанное потребует увеличения вклада биомассы в общий энергобаланс.
Чтобы оценить потенциальные возможности России как крупного
участника мирового рынка биотоплив, необходимо представлять себе современное
состояние этого рынка.
Вклад биомассы в
мировое производство энергии
Прогноз роста вклада возобновляемых источников энергии в
мировой энергетический баланс до 2040 г. представлен в табл. 1. Скорость
прироста вклада биомассы в мировой энергетический баланс, как видно из таблицы,
существенно меньше, чем у других видов возобновляемых источников. Однако в 2001
г, при общем производстве энергии в мире 10 млрд. т нефтяного эквивалента
(н.э.) вклад биомассы составил 1.1-1.2 млрд. т н.э., а суммарный вклад всех ВИЭ
– 1.36 млрд. т н.э. По прогнозам, к 2040 г. общее потребление энергии в мире
достигнет 13.5 млрд. т н.э. (100%), вклад всех ВИЭ – 47.7% (6.44 млрд. т н.э.),
вклад биомассы – 23.8% (3.21 млрд. т н.э.). В 2003 г. вклад биомассы в общий
энергобаланс Европейского Союза (15 стран) был несколько, выше, чем у всех
остальных ВИЭ – 3.6% против 3.4%.
Таблица 1
Прогноз роста вклада возобновляемых источников энергии в мировой энергитический баланс (%)*
Технологии
Годы
1996-2001
2001-2010
2010-2020
2020-2030
2030-2040
Биомасса
2
2.2
3.1
3.3
2.8
Большие ГЭС
2
2
1
1
0
Малые ГЭС
6
8
10
8
6
Ветер
33
28
20
7
2
Фотоэлектричество
25
28
30
25
13
Солнечное теплоснабжение
10
16
16
14
7
Солнечное электроснабжение
2
16
22
18
15
Геотермальная
6
8
8
6
4
Морская (приливы, волны)
—
8
15
22
21
* A.
Zervos, Сh. Lius, O.
Schrafer. Tomorrow's world, Renewable energy world. 2004,V.7,n 4.
К 2010 г. (25 стран ЕС) этот вклад планируется увеличить до
12% (W. Raldow. Reseach in the 6th FP-future, calls, Bio-energy enlarged
perspectives, Budapest, 2003), что, с одной стороны, будет способствовать
защите окружающей среды, особенно от транспортных выбросов, а с другой – уменьшению
зависимости ЕС от импорта энергоносителей. Это может негативно отразиться на
экспорте энергоносителей из России, но Россия в состоянии восполнить возможные
потери в экспорте традиционных энергоносителей производством и экспортом
экологически чистых видов топлив.
Перспективы потребления биотоплив в Европе, при цене 350-450
евро за 1 т н.э., оцениваются следующим образом (млн. т н.э./год): 2005 г. – 5.0,
2010 г. – 17.0, 2020 г. – 37.0 (в 2000 г. оно составило 0.9 млн. т н.э.).
Рассмотрим коротко основные направления использования
биомассы в энергетике Европейского Союза: производство пиллет (горючих
брикетов) и древесной щепы (прямое сжигание); газификация и пиролиз
(«синтез»-газ, по-европейски – «биосингаз», сингаз, метанол для транспорта);
производство биоэтанола, биодизельного топлива, биоводорода и биогаза.
Производство пиллет включает в себя 5 основных стадий:
складирование и подготовка сырья; его сушка до влажности 18-19%; производство
пиллет; их охлаждение, упаковка и складирование. Энергосодержание пиллет
составляет 17-18 МДж/кг (3 м3 древесных пиллет по энергосодержанию
эквивалентны 1 м3 нефти), плотность – 650-700 кг/м3,
диаметр – 6-16 мм, длина – 20-30 мм; содержание золы – 0.4-1.0%, влажность – 7-
12%, стоимость – 60-90 евро/1 т.
Пиллеты могут применяться для получения биосингаза и
биоводорода, быстрого пиролиза, производства метанола, газификации, прямого
сжигания. Они широко используются в странах Европейского Союза для выработки
тепловой и электрической энергии. Например, в Австрии общее количество
приобретенных за период с 1997 по 2003 гг. бытовых бойлеров, работающих на
пиллетах, составило около 22 тысяч комплектов, причем в 1997 г. было куплено
425 комплектов, а в 2003 – 5193. (W. Kaizer and М. Shimizu. Hightemperature
gasification. Waste management world. 2004).
Газификация. Из 1 кг пиллет можно получить около 0.6 кг
биосингаза (0.28 кг н.э./кг пиллет). Сырьем для газификации является древесина,
солома, стебли кукурузы, багасса, отходы растениеводства и лесоводства, кроме
того, сырье выращивается на специальных плантациях. Стоимость 1 т биосингаза
составляет 250 евро (500 евро за 1 т н.э.) при стоимости исходной биомассы 20
евро/т (влажность 10%) и мощности завода 130 т биосингаза/год. Биосингаз служит
для получения водорода, метанола, аммония, электрической энергии и серы.
При производстве биосингаза все шире используются твердые
бытовые отходы (L. Fulton. Driving ahead, Renewable energy world, 2004, v. 7,
n. 4). В состав сингаза, получаемого из твердых бытовых отходов (ТБО) при
температуре 1200°С, входят водород (25-42%), угарный газ (25-42%), углекислый
газ (10- 35%), азот (2-5)%, метан >1 %, сероводород-следы.
В Японии в префектуре Чиба работает завод по переработке 300
т ТБО/сутки для производства сингаза, идущего на получение водорода для
сталелитейного завода, в префектуре Мутсу – по переработке 140 т/сутки ТБО для
производства электроэнергии, в префектуре Нагасаки – 300 т/сутки ТБО также для
производства электроэнергии, в префектуре Курашики – 555 т/сутки ТБО для
сталелитейного завода, в префектуре Юории – 450 т/сутки ТБО для паровых турбин,
в префектуре Токушима – 120 т/сутки ТБО для производства электроэнергии, в
префектуре Изуши – 95 т/сутки для паровых турбин.
В Италии, в местечке Фондотоц, работает электростанция на
сингазе, получаемом при газификации ТБО. Завод, производящий сингаз,
перерабатывает 95 т ТБО в сутки. На заводе в местечке Карлсрух (Германия)
перерабатывается 720 т/сутки ТБО для производства тепловой энергии для
муниципальных целей и эксплуатации паровых турбин.
При производстве сингаза путем газификации ТБО из 1000 кг
отходов с добавлением кислорода и природного газа (514 кг) получается сингаз
(890 кг), минеральные вещества (230 кг), металлы (29 кг), сера (2 кг) цинковые
соединения (3 кг), смесь солей (10 кг), чистая вода (350 кг).
Пиролиз – процесс переработки лигноцеллюлозного материала
без доступа воздуха для получения жидких органических топлив – бионефти.
Таблица 2
Объем
производства с площади в 1 га и стоимость 1 м3 спирта из разных
культур*
mso-table-lspace:1.8pt;mso-table-rspace:1.8pt;mso-table-anchor-vertical:paragraph;
mso-table-anchor-horizontal:column;mso-table-left:right;mso-table-top:middle'>
Сырье
Объем
производства, т/га
Стоимость
долл./м3
Сахарная
свекла
(цена 15 евро/т)
2.5-3.0
300-400
Сахарный
тростник
3.5-5.0
160
Кукуруза
2.5
250-400
Пшеница
0.5-2.0
380-400
Картофель
1.2-2.7
800-900
Сладкое
сорго
3.0-5.0
200-300
Кассава
1.5-6.0
700
Синтетический
спирт
—
540
ТБО
20мЭ/т
—
* Ch.Rakos.
Hotting up, Renewable energy world, 2004, v. 7, n. 4.
Завод для получения бионефти пиролизом компании «Дина Мотив
энерджи систем» (Канада, провинция Онтарио) имеет мощность по переработке 200
т/сутки. В этом процессе можно использовать до 20 видов биомассы, из которых
пиролизом получают от 580 до 800 кг бионефти из 1 т исходного сырья – кукурузной
шелухи, еловой и сосновой древесины, древесины лиственницы, багассы, березы,
черного тополя, кедра, соломы, ТБО. Наилучшим сырьем является кукурузная
шелуха, 1 т которой дает до 800 кг бионефти, 120 кг активированного угля и 70 кг
газов. Из сосново-еловой древесины (смеси) получается до 70% бионефти, 14%
угля, 13% газов, из соломы пшеницы – 58% бионефти, 18% угля, 24% газов.
Сырьем для получения биоэтанола (С2Н5OН,
молекулярный вес 46.1, стехиометрическое отношение воздух/этанол = 9.0)
является сахарная свекла, сахарный тростник, кукуруза, пшеница, картофель,
сладкое сорго, касава (см. табл. 2). Цены на мировом рынке этанола представлены
в табл. 3. Мировая потенциальная потребность в этаноле составляет 2 млрд. т в
год (L. Fulton. Driving ahead, Renewable energy world. 2004, v. 7, n. 4),
современное мировое производство – 32 млн. т в год, из них 4 млн. м3
– пищевой этанол, 8 млн. м3 – этанол для химической промышленности,
20 млн. м3 – топливный этанол. 7% этанола производят химическим
синтезом, 93% – брожением; 60% получают из сахара, 40% – из зерна. В двигателях
внутреннего сгорания используется 26% этанола в смеси с бензином, в дизельных –
3%.
Таблица 3
Цены на мировом рынке этанола
mso-table-lspace:1.8pt;mso-table-rspace:1.8pt;mso-table-anchor-vertical:paragraph;
mso-table-anchor-horizontal:column;mso-table-left:left'>
Страна
Цена (евро/м3)
Бразилия
160
Бразилия (безводный спирт)
220
США (безводный спирт)
250
Европа (безводный спирт
из сахарной свеклы)
350-450
Импорт спирта в Европу
190
Крупнейший производитель этанола, Бразилия, в 1999 г.
вырабатывала 6.5 млн. т этого продукта в год, что обеспечивало 13% ее общих
потребностей в энергоресурсах и 19% потребности в жидком топливе и позволило
сэкономить 35.6 млрд. долл. (цена спирта – 25 долл./ баррель, бензина – 35
долл./баррель). Современное производство этанола в Бразилии составляет 13 млн.
м3/год (сахарный тростник) при потреблении 12.6 млн. м3/год.
Вторая страна по производству этанола – США, где 90% его
получают из кукурузы, 8% – из сорго (в 2003 г. было произведено 5.5 млн. м3,
в 2004 г. – 12.66 млн. м3). На эти цели идет 13% урожая кукурузы.
Конгресс США рассматривает законопроект, предусматривающий увеличение
производства этанола в 3 раза. В штате Калифорния введен запрет на употребление
метилтретбутилового эфира. 70% бензина, используемого на юге штата, и 57% – на
севере штата, смешиваются с этанолом. К 2012-2015 гг. потребление этанола в США
составит 19 млн. м3.
Добавление 1 части этанола в бензин ведет к экономии 3
частей нефти. Спирт является единственным возобновляемым жидким источником
топлива, добавление которого к бензину не требует изменения конструкции
двигателей.
Кукуруза – не лучшее сырье для производства этанола, так как
затраты на производство в этом случае в 2 раза превышают стоимость полученного
топлива. Необходимо искать другие сырьевые источники, такие, например, как
древесная целлюлоза (полимер глюкозы) или традиционные источники сахарозы и
крахмала: сахарная свекла (меласса, свекольный жом), сахарный тростник
(багасса), сладкое сорго, картофель и т.д. В этом плане представляет интерес
Европейский проект «Сладкое сорго». Из сладкого сорго с площади в 1 га можно
получить 15 т багассы (сухой), 5 т зерна, 7 т сахара, 1.88 т листьев, 2.3 т
корней, 3-5 м3 этанола.
По прогнозу, производство и потребление спирта к 2020 г.
достигнет в мире – 120 млн. т/год, в США и Канаде – 40 млн. т/год.
Из других видов биотоплив перспективны следующие.
Биоэтилтрибутиловый эфир (bio-etbe). Получается смешиванием
биоэтанола (48% по объему) и третичного бутанола с последующим нагреванием в
присутствии катализаторов (октановое число – 112). Используется в смеси с бензином
для любых двигателей.
Биодизельное топливо – проект этерификации растительных
масел. Мировое потребление дизельных топлив составляет 145 л/чел, в год,
современное производство (млн. т/год): мировое – 1.7, Европейский Союз – 1.5,
Восточная Европа – 0.1, США – 0.07. По прогнозу, к 2020 г. мировое производство
биодизельного топлива может составить 23 млн. т. В Европе дизельное топливо
получают из рапсового масла (1- 1.5 т/га). Растительное масло эритрифицируется
метанолом (1 т масла + 100 кг метанола + 100 кг глицерина) и добавляется в
количестве 5% к традиционному дизельному топливу. Однако современные дизельные
двигатели могут работать на 100%-ном биодизельном топливе.
Биометанол может стать предпочтительным топливом для
топливных элементов. Его производят из сингаза, или смеси Н2 и СО, получаемых
из биомассы в присутствии O2 (производство синтетического метанола составляет
27 млн. т/год).
Биометилтрибутиловый эфир (bio-mtbe) – аналогичен bio-etbe,
получается смешиванием биометанола (36% по объему) и третичного бутанола при
нагревании и катализаторах.
Биодиметил эфир (bio-dme) добавляется к дизельному топливу
(2%) для улучшения его качеств. Может быть получен из сингаза или чистого
метанола в присутствии алюмосодержащих катализаторов.
Широкий ряд чистых биосинтетических топлив можно производить
из биосингаза, получаемого из биомассы или из водорода и угарного газа по
реакции Фишера-Тропша.
Биоводород, продукт переработки биомассы, представляет собой
превосходное чистое топливо. Его энергоемкость на единицу веса в 3 раза выше,
чем у нефти. В процессе сгорания биоводород, и отличие от всех
углеродсодержащих топлив, не выделяет углекислого газа в атмосферу.
Известно несколько путей его получения:
Брожение сахаросодержащего или крахмалистого
сырья (багассы, мелассы и т.д.).
Электролиз воды с использованием
биоэлектричества. Это очень эффективный процесс, но относительно дорогостоящий
(2000-3000 евро/т водорода при его энергоемкости 4.5 кВт-ч/м3).
Каталитическое изменение биосингаза – смеси
угарного газа и водорода, получаемых из твердой биомассы.
Разделение биосингаза на мембранах.
Из водного раствора биоэтанола.
Из биометанола через паровое реформирование.
Таблица 4
Число
установок в мире с энергооборудованием различного типа, работающем на лендфиллгазе
mso-table-lspace:1.8pt;mso-table-rspace:1.8pt;mso-table-anchor-vertical:paragraph;
mso-table-anchor-horizontal:column;mso-table-left:right;mso-table-top:middle'>
Тип
оборудования
Число установок
Газовые
двигатели (двигатели внутреннего сгорания)
581
Газовые
котлы
277
Теплоэлектростанции
187
Газовые
турбины
39
Системы
выпаривания
17
Печи
для обжига
14
Системы
очистки газа до качества природного газа
13
Паровые
турбины
11
Установки
с комбинированными циклами
7
Микротурбины
3
Оборудование,
использующее транспортное топливо
2
Оборудование
с топливными элементами
1
Итого
1152
Биогаз (55-75% метана, 25-45% CO2) получается метановым
брожением биомассы (80-90% влажности). Его теплотворная способность составляет
от 5 до 7 тыс. ккал/м3 и определяется концентрацией метана в его
составе. Количество метана, в свою очередь, зависит от биофизико-химических
особенностей сырья и в некоторых случаях от применяемой технологии. Выход
биогаза на 1 т абсолютно сухого вещества составляет 250-350 м3 для
отходов крупного рогатого скота, 400 м3 для отходов птицеводства,
300-600 м3 для различных видов растений, до 600 м3 – для
отходов (барды) спиртовых и ацетонобутиловых заводов.
Больше всего крестьянских биогазовых установок находится в
Китае – более 10 млн. Они производят около 7 млрд. м3 биогаза в год, что
обеспечивает топливом примерно 60 млн. крестьян. Среди промышленно развитых
стран ведущее место в производстве и использовании биогаза принадлежит Дании – биогаз
занимает до 18% в ее общем энергобалансе.
С 1987 по 1995 гг. в Европе построено свыше 150 крупных
промышленных биоэнергетических станций на базе использования биогаза (Панцхава
Е.С., Пожарнов В.А. Российские биогазовые технологии и их коммерциализация. Сб.
научных трудов Международной конференции «Энергоэффективность крупного
промышленного региона», 2004, г. Донецк, Украина). В 2001 г. в мире было
введено в эксплуатацию более 1000 биогазовых установок и станций, из них 45% в
Европе, 15% в США, далее следуют Бразилия, Китай, Индия и т.д. Значительная
часть производимого биогаза идет на получение электроэнергии (КПД=31%,
производительность по электроэнергии варьирует от 48 до 104 кВт-ч/т
перерабатываемого сырья, как правило, органических отходов).
К производству биогаза относится также получение
лендфиллгаза, или биогаза из мусора со свалок (Н. Willumsen Landfill gas
recovery plants, Waste management world. 2004). В настоящее время во многих
странах создаются специальные обустроенные хранилища для твердых бытовых
отходов с целью извлечения из них биогаза для производства электрической и
тепловой энергии. В мире уже работают установки с энергооборудованием
различного типа, использующим лендфиллгаз (табл.4).
В США к 2002 г. находилось в эксплуатации 350 заводов по
производству лендфиллгаза, в Европе – 750, всего в мире – 1152, общее
количество производимой энергии – 3929 МВт, объем обрабатываемых отходов – 4548
млн. т.
Достижения различных стран – развитых и развивающихся – в
области производства и потребления биотоплив открывают перед Россией
значительные перспективы – как для решения локальных энергетических проблем на
современном этапе, так и в плане выхода нашей страны в качестве крупного
поставщика биотоплива на мировой и европейский рынки.
Современное состояние
и потенциальные возможности развития биоэнергетики в России
Потенциальные возможности производства биотоплив в России
рассчитаны исходя из запасов того или иного вида сырья, мощности существующих
или существовавших относительно недавно производств, а также на основании
современных достижений отечественной науки и техники.
1. Использование древесины. Россия, в которой сосредоточена
четвертая часть мировых запасов леса (82 млрд. м3, или 41 млрд. т,
древесины), может стать крупным экспортером древесной щепы и пиллет для Европы
и других стран. Лес в России занимает 2/3 территории – 1.2 млрд. га. Нигде
больше в мире таких ресурсов нет.
Без нанесения ущерба лесным плантациям можно ежегодно
перерабатывать для энергетики как минимум до 0.16%, или 130 млн. м3,
то есть 65 млн. т. Энергоемкость этого объема древесины равна 1.1 х 1018 Дж.
Стоимость экспорта такого количества может составить 3.9 млрд. евро/год. Но для
этого требуются очень крупные инвестиции в создание производственных мощностей
и инфраструктуры.
Для производства пиллет годится солома злаковых и крупяных
культур, масса накопления которой ежегодно составляет 80-100 млн. т. При
использовании для получения пиллет только половины этой массы можно получить за
счет экспорта до 1.2 млрд. евро. Таким образом, от производства и экспорта
пиллет Россия может получать 5.1 млрд. евро в год.
2. Газогенерация и пиролиз. В этой области биоэнергетики
Россия имеет определенные реальные успехи в создании современного оборудования
для газификации твердой биомассы (древесины, лузги, ТБО). Компанией
«Энерготехника» (г. Санкт-Петербург) создано несколько типов газогенераторов:
газогенератор Г-ЗМ, мощность 4 МВт, топливо – лузга
подсолнечника, расход топлива – 30 т/ч, КПД – 86%, место установки – г. Пологи
Запорожской области Украины;
газогенератор Г-50, мощность – 100 кВт, расход топлива – 40 кг/ч, КПД – 76%,
выход сухого газа – 70 мз/ч;
газогенератор УТГ-600, мощность 600 кВт, КПД – 83%, выход сухого газа – 500
мэ/ч, расход топлива – 380 кг/ч.
При переработке указанных выше потенциальных объемов
древесины и соломы в сингаз методами газификации можно получать в год до 85
млрд. м3/cингaзa на сумму 15 млрд. евро.
3. Получение этанола. Экспорт транспортного этанола также
может стать в перспективе серьезным источником валюты и экологически чистым
энергетическим товаром России на международном топливном рынке. В 2002 г. в
России было произведено 1.31 млн. м3 этанола из пищевого сырья,
производство синтетического этанола составило 0.15 млн. м3,
технического гидролизного этанола – 0.044 млн. м3. Россия располагает
мощностями, применяющими гидролизные технологии и позволяющими вырабатывать до
0.2 млн. т гидролизного спирта. Однако гидролизные технологии, основанные на
использовании серной кислоты, являются экологически вредными. Необходимо, разрабатывать
современные экологически чистые технологии эффективного разложения древесины на
целлюлозу (полимер глюкозы) и лигнин.
Обеспечить производство этанола в России могут и другие виды
сырья, такие как меласса (отходы сахарного производства), картофельный крахмал,
сладкое сорго.
Объем производства мелассы в 2004 г. равнялся 1.1 млн. т. Из
100 кг мелассы можно получить 30 л этанола, или из 1.1 млн. т – 330000 м3
стоимостью 99 млн. долл. США. В качестве сырья для получения этанола можно
использовать также свекловичный жом, объем производства которого в 2003 г. был
17.4 млн. т. Из этого количества жома можно получить 380 тысяч м3
этанола на сумму 114 млн. долл. Таким образом, общий выход этанола из отходов
производства сахара может составить 710 тыс. м3 на общую сумму 213
млн. долл. Если для производства этанола использовать непосредственно сахарную
свеклу, урожай которой в 2003 г. в России составил 21.7 млн. т, то при
содержании сахара в ней 16% выход этанола мог бы равняться 1.7 млн. м3
на сумму 510 млн. долл.
Вторым сырьевым источником крахмала для производства этанола
в России является картофель, из 1 т которого получается до 60 л этанола. При
урожае картофеля в 36.6 млн. т (данные на 2004 г.) потенциальный объем этанола –
2.2 млн. м3 на сумму 660 млн. долл. Картофель – культура, широко
распространенная в регионах рискованного земледелия России. Выращивание его для
технических целей, например для производства этанола, может оказать
существенное влияние на подъем экономики в этих регионах. Чтобы выйти по производству
этанола на уровень его современного производства в США, России нужно засевать
картофелем до 15 млн. га.
Сладкое сорго – еще один вид потенциального сырья для
производства этанола в России. Оно культивируется на Северном Кавказе, Дальнем
Востоке и Поволжье. Урожай сладкого сорго – 20-30 т/га. Из 1 т массы сорго
получают 800-850 л сока с содержанием 20% углеводов или до 80 л этанола, то
есть с 1 га – 2 м3 этанола на сумму 600 долл.
Следовательно, перспектива развития производства
транспортного этанола в России с последующим его экспортом достаточно
оптимистична. Но совершенно очевидно, что основным сырьем для его производства
в нашей стране должна стать древесина, что требует создания современных
технологий ее разложения на лингнин и целлюлозу.
4. Получение биоводорода. Биоводород из биомассы можно
получать путем бутилового или ацетонобутилового брожения сахарозы или крахмала.
При этом из 1 т мелассы образуется 80 м3 водород. Это означает, что
с 1 га плантаций сахарной свеклы (мелассы) можно получить до 140 м3
водорода, или в пересчете на всю произведенную в 2003 г. мелассу – 88 млн. м3.
Дополнительно к водороду 1 т мелассы дает до 114 кг бутанола и до 36 кг
ацетона, а весь годичный объем мелассы – 125000 т бутанола и 40000 т ацетона.
Методом бутилового брожения можно произвести водорода:
из 1 т мелассы – до 140 м3, то есть из всего
урожая мелассы в 2003 г. – 154 млн. м3, или с 1 га плантаций
сахарной свеклы в России – 245 м3;
из 1 т картофеля – 42 м3, или с 1 га плантаций – 1500 м3;
из 1 тонны стеблей сладкого сорго – 50 м3, или с 1 га плантаций – 1500
м3.
При ацетонобутиловом брожении из 1 т картофеля можно
получить 25 м3 водорода, 340 кг бутанола и 110 кг ацетона, то есть с
1 га картофельных плантаций – 875 м3 водорода, 12 т бутанола и 4 т
ацетона, а из 1 т стеблей сорго – 30 м3 водорода, 114 кг бутанола и
40 кг ацетона, или с 1 га плантаций сахарного сорго – 900 м3
водорода, 3.4 т бутанола и 1.2 т ацетона.
В СССР до конца 70-х годов XX столетия в эксплуатации
находилось 4 ацетонобутиловых завода: в городах Грозном, Нальчике, Талица
(Свердловской области) и Ефремов (Тульской области). К концу 90-х годов
остались Грозненский и Ефремовский заводы, причем Ефремовский завод можно
восстановить.
Ефремовский завод производил до 50 т растворителей (бутанол/ацетон/этанол
= 13/4/1) и до 29 тыс. м3 водорода в сутки, или 15 тыс. т
растворителей и до 8.7 млн. м3 водорода в год, а Грозненский завод –
74 т растворителей и 43 тыс. м3 водорода в сутки, или до 22 тыс. т
растворителей и 12.9 млн. м3 водорода в год. К сожалению, весь
образующийся водород в то время выпускался в атмосферу (углекислый газ шел на
производство жидкой и твердой углекислоты).
В конце 60-х годов XX столетия на Ефремовском
ацетонобутиловом заводе (1967 г.) и Грозненском АБЗ (1969 г.) были введены в
эксплуатацию два цеха по производству кормового витамина В12 методом
термофильного метанового брожения жидких отходов этих производств – барды (3000
мэ/сутки). Кроме витамина В12 каждый цех производил в сутки до 30 тыс. м3
биогаза, который целиком направлялся на производство тепловой энергии для всего
производственного цикла.
Таким образом, в конце 60-х годов в СССР впервые в мире были
созданы промышленные производства биотоплив из биомассы (биоводород, биометан,
биобутанол, биоацетон и биоэтанол).
5. Перспективы производства биодизельного топлива в России.
Россия имеет все возможности для выработки растительных масел с целью
производства и экспорта биодизельного топлива. В 2000 г. в стране было
произведено более 4 млн. т растительных масел. Основными продуцентами
растительных масел у нас являются подсолнечник, лен, горчица, в меньших
количествах – кукуруза, соя и рапс. Среди них ведущее место занимает
подсолнечник. Очень перспективно для России расширение посевов льна в средней
полосе (традиционное российское производство льна) с получением льняного
волокна и семян для отжима масла, а также подсолнечника, сои и рапса в Южных
регионах.
6. Производство биогаза. В силу целого ряда обстоятельств,
связанных с топливно-энергетическими, экологическими, климатическими, экономическими
условиями, в России (ранее в СССР) с начала 80-х годов ведущее место в решение
проблемы использования биомассы в энергетике, помимо газификации древесины и
лигноцеллюлозных материалов, занимали разработка и создание биогазовых
технологий и оборудования для производства биогаза, тепловой и электрической
энергии из органических отходов сельскохозяйственного производства и пищевой и
легкой промышленности, стоков и твердых бытовых отходов городов (в соответствии
с постановлениями Правительства).
Результатом развития этого направления явилось создание в
компании Центр «ЭкоРос» высокорентабельных биогазовых технологий и необходимого
оборудования со сроком окупаемости 1-1.5 года независимо от мощности установок
и места их эксплуатации. Разработка, которой компания занималась в течение
последних десяти лет, позволяет внедрять эти технологии в самой отдаленной
глубинке России, в любой деревне, хуторе и маленьком городке. Индивидуальная
биогазовая установка для крестьянского хозяйства ИБГУ-1 перерабатывает до 200
кг отходов крупного рогатого скота и производит в сутки до 10-12 м3
биогаза.
В 2002 г. Всероссийским Институтом электрификации сельского
хозяйства введена в эксплуатацию в агрохозяйстве «Красная пойма» (Луховицкий
район Московской области) биогазовая установка с реактором-метантенком объемом
65 м3, усовершенствованная конструкция которой позволила повысить
качество получаемых удобрений. Производительность установки по переработке
отходов крупного рогатого скота – 6.5 т/сутки, по производству биогаза – (180-200)
мз/сутки и удобрений – 6.5 т/сутки. Температура процесса 52-55°С (Чернышев А.А.
Совершенствование биогазовых установок для производства удобрений из навоза
КРС. Автореферат к.т.н. Москва, 2004, ВИЭСХ).
Таблица 5
Экономическая эффективность биоэнергетических
установок ИБГУ-1 и БИОЭН-1, рассчитанная по производительности органических
удобрений
«БИОУД-1»
mso-table-lspace:1.8pt;mso-table-rspace:1.8pt;mso-table-anchor-vertical:paragraph;
mso-table-anchor-horizontal:column;mso-table-left:left'>
Показатели
ИБГУ-1
БИОЭН-1
Стоимость установки, тыс. руб. (2004 г.)
170
360
Годовая производительность по удобрениям, т
72
360
Общая стоимость удобрений, тыс. руб.
360
1800
