Биобутанол – прошлое и будущее российской биоэнергетики

Андрей Папцов, заместитель директора Всероссийского НИИ экономики сельского хозяйства
Владимир Тарасов, руководитель Аграрного центра ЕврАзЭС при ВНИИЭСХ
В отличие от США, Бразилии и ЕС, Россия может наладить масштабное производство биотоплива из незернового сырья как для удовлетворения своих потребностей, так и экспорта, сохранив при этом свои экспортные возможности по пшенице и не нанося ущерба своей продовольственной безопасности.

ЭТАПЫ БОЛЬШОГО ПУТИ

К настоящему времени производство биотоплива в развитых странах мира уже прошло два этапа и фактически вступило в третий этап своей эволюции.

На первом этапе – с 80-х гг. и до конца XX века – в центре внимания науки и бизнеса находилось производство биогаза.

Вначале биогаз, получаемый из органических отходов растительного и животного происхождения путем анаэробного сбраживания, производился как побочный продукт в результате экологизации стоков городских очистных сооружений и животноводческих комплексов.

Впоследствии производство биогаза стало самостоятельным бизнесом. Сегодня объемы получаемого биогаза в условиях тотальной переработки отходов органического происхождения позволяют на 25–50% замещать потребность некоторых государств Европы в природном газе.

В ЕС организовано производство оборудования для фермерских и региональных станций переработки отходов и осуществляется подключение таких производителей биогаза к магистральным газораспределительным сетям, а также заправка некоторых типов муниципального транспорта биогазом.

К сожалению, начавшиеся одновременно с Европой и США в Советском Союзе работы по экологизации крупнейших свинокомплексов сошли на нет вместе с перестройкой и промышленными свинокомплексами. В настоящее время возрождаются как свинокомплексы, так и практический интерес к их экологизации, а следовательно, и производству биогаза.

Но этот интерес в настоящее время трудно просматривается за событиями второго этапа производства биотоплива, который начал интенсивно формироваться и развиваться в начале XXI в. и заключается в производстве жидкого моторного топлива в виде биоэтанола (из зернового и сахаросодержащего сырья) и биодизеля (из масличных).

А на смену второму этапу идет третий, характеризующийся переходом к производству жидкого биотоплива второго поколения в виде биобутанола и других продуктов BTL-технологий, являющихся, на наш взгляд, наиболее перспективными видами биотоплива.

БИОГАЗ

В соответствии с предложенной периодизацией производства биотоплива прежде всего следует остановиться на производстве биогаза.

Производство биогаза – сложный процесс, в ходе которого органические соединения разлагаются на элементарные вещества и с помощью метаногенных бактерий превращаются в биогаз, представляющий собой смесь метана, двуокиси углерода, водяного пара и незначительных примесей сероводорода и других газов. Для производства биогаза используются жидкие, быстро разлагающиеся органические вещества. В странах Европейского союза до 80% сырья составляет навоз крупного рогатого скота, свиней и птиц, что обусловлено высокой концентрацией животноводства в данном регионе.

Переработанная на биогазовых установках масса используется как удобрение для «энергетических» плантаций – рапса, многолетних трав, кукурузы, свеклы и т. п. Из смеси выращенной биомассы и различных органических отходов снова вырабатываются биогаз и энергия. В некоторых странах такая технология считается самой перспективной в развитии биогазовой энергетики.

Как уже было сказано, производство биогаза может в значительной степени уменьшить энергетическую зависимость отдельных государств от поставщиков природного газа.

Но для России перспектива производства биогаза при имеющемся уровне развития и концентрации животноводческих комплексов на сегодняшний день является сферой повышенного риска для инвестиций. Однако по мере развития животноводства будет возрастать и привлекательность инвестиций в производство биогаза из отходов животноводства.

БИОЭТАНОЛ И БИОДИЗЕЛЬ

Реальный интерес для российских инвесторов представляет производство жидкого биотоплива первого и второго поколений. Среди жидкого биотоплива первого поколения наибольшее внимание приковано к биоэтанолу и биодизелю.

К достоинствам биоэтанола, т.е. этилового спирта, полученного из растений, причисляют меньшее количество парниковых газов и твердых частиц в выхлопе, более высокое октановое число и, конечно, возобновляемость производства его составляющих. Благодаря добавлению этанола количество выбросов окиси углерода уменьшается на 30%.

Недостатком этанола считают его меньшую теплотворную способность, в результате чего на литре этанола автомобиль проедет меньшее расстояние, чем на литре бензина.

Основным сырьем для производства этанола являются сахарный тростник и кукуруза, что не исключает использования других культур.

Биодизель – это дизельное топливо, изготовленное из жиров растительного или животного происхождения. Достоинства этого вида топлива те же, что и у биоэтанола: экологичность и возобновляемость. Среди недостатков – плохие эксплуатационные качества при низких температурах.

Сырьем для биодизеля является рапсовое, соевое и пальмовое масло. Биодизельные технологии достаточно активно развиваются в Европе и США.

ПОДВОДНЫЕ КАМНИ ДЛЯ БИОЭНЕРГЕТИКИ

Основой для стремительного развития рынка биотоплива в мире является всесторонняя государственная поддержка. В частности, для Европы мощным стимулом роста использования биотоплива послужила директива ЕС №30 «О продвижении биотоплива на транспорте», в которой определены требования по увеличению процентного содержания биодобавок в моторном топливе.

Однако, по многим оценкам, биодизельная отрасль в ЕС находится в кризисном состоянии. Причина, по мнению экспертов, обусловлена мировой тенденцией роста цен на продовольствие, которая обострила конкуренцию за посевные площади.

Эксперты консалтинговой компании Oil World (Гамбург) прогнозируют для производителей биотоплива снижение доступности растительного масла в связи с ростом цен на него.

Помимо негативных тенденций на мировых рынках масла, неприятности производителям Старого Света преподнесла Еврокомиссия, которая повысила налог на биодизель. Это привело к его удорожанию. Таким образом, лишенное налогового «зонтика» биотопливо потеряло свою привлекательность для европотребителя, а также для потенциальных инвесторов.

Вышеуказанные тенденции могут привести к утрате потенциальных зарубежных рынков сбыта для российских, украинских и казахских производителей. Причем уже в ближайшее время.

Массовое же вхождение биотоплива на внутренний рынок России ограничивается прежде всего отсутствием необходимой инфраструктуры. Речь идет о специальных емкостях и заправочных терминалах на АЗС. И надо сказать, что их владельцы, в большинстве своем связанные с производителями традиционных минеральных ГСМ, не горят желанием развивать инфраструктуру под биотопливо.

Есть и другая, может быть, самая опасная сторона производства биоэтанола и биодизеля из пищевого сырья – социальная.

Оттянув на производство биотоплива миллионы тонн кукурузы (США) и масличных (ЕС), развитые страны спровоцировали значительный рост цен на зерновые и масличные в мире. Таким образом, были созданы условия для последующего резкого увеличения цен на мясо-молочные продукты, то есть практически на всю ограниченную продовольственную корзину малоимущих слоев населения (подсчитано, что для одной заправки автомобиля биотопливом необходимо переработать годичный рацион зерна одного жителя планеты). В итоге разбалансированность мирового рынка зерна из-за увлечения биотопливом фактически привела к сложным социально-политическим ситуациям в некоторых странах – импортерах зерна и также резкому росту инфляции.

Но даже если не говорить о причинах народных восстаний в Тунисе, Египте и т.д., в любом случае резкое удорожание зерновых и масличных на мировых рынках, с одной стороны, вызвало недовольство фермеров развитых стран, специализирующихся на животноводстве, а с другой стороны, поставило на грань банкротства как отдельные заводы по переработке зернового и растительного сырья на биотопливо, так и всю программу строительства новых заводов этого профиля. Так что, как говорится, начали за здравие, а закончили за упокой.

Существует и другая точка зрения на причины резкого увеличения цен на все виды продовольствия. Некоторые западные аналитики, а вслед за ними и их отечественные дублеры во всем винят рост населения государств Южной и Юго-Восточной Азии – Индии и Китая и увеличение их благосостояния. Эта точка зрения не выдерживает критики. Рост народонаселения и его доходов в Китае и Индии неуклонно и монотонно идет давно. Но при этом мировые цены на зерно, жиры и продукты животноводства, по данным Бюро по изучению товарных рынков США, до последнего периода времени, связанного с началом промышленного производства биотоплива, тоже неуклонно и монотонно снижались – примерно на 2% в год. А их резкий рост начался одновременно со столь же резким ростом производства биотоплива из пищевого сырья.

Исходя из изложенного, вложения в производство биоэтанола из зернового сырья также следует отнести к сфере высокорискованных инвестиций, и вряд ли следует тратить силы на лоббирование этого направления в производстве биотоплива.

ВЫХОД ЕСТЬ!

Есть ли вообще перспектива развития биотопливной индустрии на нашей планете? Есть, и лежит эта перспектива в направлении производства биотоплива из непищевого сырья. Именно в этом направлении должна двигаться Россия. Речь идет о биотопливе третьего поколения – биобутаноле (бутиловом спирте – C4H9OH).

Бутанол начал производиться в 10-х годах XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum и представляет собой по сути то же самое, что и биоэтанол, но только более калорийный и менее затратный при производстве и по своим эксплуатационным свойствам ближе к неэтилированному бензину. К тому же само производство биобутанола с технической точки зрения значительно проще, чем классического этанола. Биобутанол может добавляться к обычному бензину или бензину, содержащему этанол, он может быть использован в современных автомобильных двигателях, и потенциально его поставка может быть налажена при использовании существующей инфраструктуры поставки традиционного бензина. Существующие мощности по производству этанола могут быть рентабельно модернизированы под производство биобутанола, для чего необходимы незначительные изменения процессов ферментации и дистилляции.

Биобутанол можно получать как из тех же видов сельскохозяйственного сырья, что и биоэтанол, т.е. из кукурузы, пшеницы и сахарного тростника, а также из клубневых культур, в частности из картофеля и сахарной свеклы, а в будущем – что имеет ключевое значение! – на целлюлозном сырье из быстрорастущих «энергетических культур» или с использованием побочных сельскохозяйственных продуктов, таких как солома или кукурузные стебли.

Многие нефтяные и химические компании уже сегодня вкладывают значительные средства в научно-исследовательские работы по этой теме. В качестве примера можно привести результаты совместных разработок фирм DuPont и British Petroleum по организации производства топливного биобутанола. Несколько лет назад эти компании объявили о создании совместного проекта для разработки, производства и продвижения на рынке биологического топлива нового поколения, предназначенного для удовлетворения растущего спроса на возобновляемые виды горючего для транспортных средств. Компании задействовали свои возможности в области биотехнологий и биопроизводства вкупе с имеющимся опытом в области топливных технологий и стремятся к мировому лидерству в разработке, производстве и продвижении передового биотоплива.

Как это ни странно сейчас звучит, но уже 30 лет назад это топливо производилось в Советском Союзе в промышленном масштабе из картофеля. Таким образом, именно в нашей стране впервые в мире были созданы промышленные производства биотоплива из биомассы. В СССР до конца 70-х годов прошлого века в эксплуатации находилось 4 ацетонобутиловых завода: в городах Ефремов (Тульская область), Талица (Свердловская область), Грозный и Нальчик. Однако к 2000 году остались лишь Грозненский и Ефремовский заводы. В настоящее время на месте Ефремовского биохимзавода расположено несколько не зависящих друг от друга фирм, не имеющих отношения к производству биобутанола.

Поскольку производство биобутанола схоже с производством этанола и использует схожее сырье, существующие этаноловые производственные мощности на первом этапе могут быть модернизированы для выпуска биобутанола. В последующем, при наличии политической воли и сформированном интересе к этому виду деятельности со стороны бизнеса, будут созданы современные установки по производству биобутанола с глубокой переработкой сырья.

Все изложенное требует более взвешенного современного подхода к комплексной технико-экономической и социальной оценке альтернативных способов производства биотоплива из зернового и незернового сырья, а при выборе достаточно эффективной альтернативы – к ее финансовому и законодательному обеспечению. А не наоборот.

К сожалению, большинство рекомендаций до настоящего времени находится в рамках подходов второго этапа развития биотопливной отрасли и в значительной степени игнорирует специфику России как одного из основных производителей ископаемого топлива и обладателя самых больших лесных массивов в мире.

Между тем, в отличие от США, Бразилии и ЕС, именно Россия может наладить масштабное производство биотоплива из незернового сырья как для удовлетворения своих потребностей, так и экспорта, сохраняя свои экспортные возможности по пшенице и не нанося ущерба своей продовольственной безопасности.

А перспективы у производства биотоплива огромные. Сегодня на него приходится лишь 2% от используемых в транспортных средствах видов топлива. Но текущие прогнозные оценки говорят о том, что биотопливо может стать важной частью рынка горючего для транспорта в будущем, заняв до 30% поставок на ключевых рынках.

Источник: журнал «Аграрное обозрение», №4, 2011 год.