Известно, что практически в большинстве стран мира существует проблема загрязнения воздушной среды и, прежде всего, продуктами горения двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
ТОПЛИВНЫЙ ЭТАНОЛ: гидролизные технологии
Вклад автотранспорта в суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу крупных городов мира составляет более 80 % от общего количества вредных выбросов. Резкий рост числа автомобилей за последние десять лет в России неизбежно ставит задачу ужесточения требований к выхлопным газам ДВС. Указанная проблема в сочетании с глобальными топливными кризисами, начиная с 1970-х годов, выявила настоятельную необходимость в поисках новых возобновляемых видов моторных топлив. Одним из направлений, позволяющих, с одной стороны, существенно сократить количество вредных веществ в продуктах сгорания, а с другой снизить потребление нефтепродуктов, является разработка смесевых бензинов, которая предполагает наличие в последних оксигенатов кислородсодержащих соединений. За последние 25 лет практического использования оксигенатов в составе моторных топлив в ряде стран мира (Бразилия, США, страны ЕС и др.) наибольшее распространение получили: этанол, метанол и метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Оксигенаты (в количестве 3-20%) в составе моторного топлива улучшают характеристики горения, что позволяет существенно сократить вредные выбросы, увеличивает ресурс двигателей, повышает октановое число топлива. Мировое потребление оксигенатов составляет 25 млн. тонн в год, что сопоставимо с производством автобензина в России. За последние годы потребление метанола и МТБЭ в качестве оксигенатов имеет тенденцию к снижению по ряду причин (прежде всего экологических: так, например, в Калифорнии применение метанола и МТБЭ запрещено), в то время как потребление этанола неуклонно возрастает. Так, по данным зарубежных источников к настоящему времени в США производится 2 биллиона галлонов (750 млн. дал) топливного этанола в год. Предполагается, что спрос на топливный этанол в США вырастет до 7 биллионов галлонов 2007 году и до 14 биллионов галлонов к 2012 году. Похожие тенденции прослеживаются в странах ЕС, Бразилии и др. Растущий интерес к этанолу в качестве добавки к моторным топливам обусловлен прежде всего тем, что производство этанола осуществляется из возобновляемого растительного сырья. В США основным источником сырья для производства топливного этанола является зерно (главным образом кукуруза). Одновременно развернуты работы, направленные на использование других источников сырья: соломы, стеблей кукурузы, кукурузной кочерыжки, древесных отходов, методами гидролиза. Наиболее перспективными методами гидролиза считаются гидролиз концентрированными кислотами и ферментативный гидролиз. Подобного рода программы, в том числе и на государственном уровне, существуют и в других странах. К сожалению, в России до настоящего времени вопросам разработки соответствующих направлений не уделяется сколько-нибудь серьезного внимания. Декларируемый переход в ближайшие годы на производство автобензинов, отвечающих требованиям Евро-3 и Евро-4, без широкого применения оксигенатов выглядит весьма проблематично. С другой стороны, наша страна располагает уникальным научным и промышленным опытом производства этилового спирта по различным технологиям. Так, например, только в России в промышленных масштабах осуществляется производство технического этилового спирта по гидролизным технологиям: гидролизный и сульфитный спирт. Необходимо остановиться на некоторых принципиальных аспектах использования растительной биомассы в производстве товарной продукции различного назначения, включая этиловый спирт. Как известно, биомассу растительного происхождения можно условно разделить на две части: естественные биоценозы (главным образом леса) и искусственные сельскохозяйственные биоценозы. Деградация экосферы в современных условиях в значительной степени определяется в том числе и резким ростом производства искусственных биоценозов. Расход топлива на 1 га возделываемых земель составляет по различным оценкам от 0,4 до 1,2 тонн условного топлива (тут), в то время как естественные биоценозы не требуют использования дополнительной энергии. При этом из общемировых 15 млрд. тут в год, не менее 3 млрд. тут расходуется на производство искусственных биоценозов. К этому следует добавить, что эффективность связывания углекислого газа искусственными биоценозами существенно ниже, чем у естественных, что неизбежно приводит к нарушению кругооборота углерода и как следствие парниковому эффекту и тепловому загрязнению окружающей среды. Исходя из указанных соображений, очевидно, что общая тенденция в развитии использования растительной биомассы должна быть направлена на процессы минимизирующие энергопотребление т.е. на широкое вовлечение биомассы естественных биоценозов, а также неиспользуемой биомассы искусственных биоценозов для получения товарной продукции, включая этиловый спирт. Следует иметь в виду, что биомассы естественных и искусственных биоценозов отличаются тем, что первые состоят из линейных полисахаридов (целлюлозы), а вторые преимущественно из разветвленных (крахмал). Поэтому проблема замены биомассы искусственных биоценозов на биомассу естественных биоценозов сводится к эффективному решению задачи гидролиза целлюлозы с получением легкоусвояемых углеводов (моносахаридов). Первые попытки получения моносахаридов из целлюлозы (древесины) были начаты еще 150 лет назад. Наиболее значительные достижения в этой области были впервые получены в Германии и России, а к настоящему времени и в США. На базе технологий гидролиза растительной биомассы в 30-70 гг. прошлого столетия в СССР была создана гидролизная промышленность (более 40 гидролизных и биохимических заводов), где в качестве сырья использовались: отходы деревообрабатывающей (щепа, горбыль, стружка, опилки) и целлюлозно-бумажной (сульфитные щелока) промышленности, сельскохозяйственные отходы (кукурузная кочерыжка, подсолнечная лузга, солома и др.), а также некоторые виды отходов переработки пищевой продукции. К концу 80-х годов на предприятиях гидролизной промышленности в СССР выпускалась следующая продукция:
Этиловый спирт - 15 млн. дал в год; Кормовые дрожжи - 400 тыс. тонн в год; Фурфурол - 30 тыс. тонн в год; Углекислота - 25 тыс. тонн в год; Ксилит - 3 тыс. тонн в год;
Кроме того, на гидролизных заводах осуществлялся выпуск фурфурилового и тетрагидрофурилового спиртов, тетрагидрофурана, ксилитана, кормового сахара, лигнобрикетов, нитролигнина, лечебного лигнина и прочей продукции. Во второй половине 20 века по технологиям, разработанным во ВНИИГИДРОЛИЗ, были построены гидролизные заводы в Китае, Болгарии, Бразилии и на Кубе. Исследованный во ВНИИГИДРОЛИЗ спектр возможных источников сырья для производства гидролизной продукции охватывает как традиционные для России виды, так и экзотические для нас: багассу, финики и т.д. и т.п. К настоящему времени в России действуют 16 гидролизных заводов, производящих, главным образом, этиловый спирт и спиртосодержащую продукцию. При этом уровень производства традиционной продукции резко снизился, за исключением производства этилового спирта. Так, например, производство кормовых дрожжей снизилось более чем 10 раз, фурфурола в 5 раз, а ксилит не производится и вовсе. Следует отметить, что, как известно, в процессе гидролиза используются кислотные и солевые катализаторы. При этом, наибольшее распространение получила технология гидролиза разбавленной серной кислотой. Результаты многолетних исследований в области гидролиза концентрированными кислотами (серной и соляной) позволяют сделать вывод о перспективности такого рода технологий. Аналогичного мнения придерживаются и зарубежные исследователи. В г. Канске (Россия) на протяжении ряда лет успешно эксплуатировалась опытно-промышленная установка мощностью 600 тонн глюкозы в год, на которой была реализована технология производства кристаллической глюкозы методом гидролиза древесины высококонцентрированной соляной кислотой. Таким образом, Россия обладает необходимым научно-технологическими и промышленными возможностями для производства топливного этанола. При этом, учитывая тот факт, что наша страна находится в области рискованного земледелия, а с другой стороны, обладает значительными запасами древесины, производство этанола по гидролизным технологиям представляется целесообразным. При определенных условиях имеющиеся мощности предприятий гидролизного профиля могут стать объектом инвестиций, которые позволят существенно увеличить (в 2-3 раза) производство этилового спирта, а также восстановить производство другой профильной продукции. За счет использования технологий комплексного использования сырья, реализации энергосберегающих технологий, включая утилизацию гидролизного лигнина в качестве энергетического топлива, себестоимость этанола может быть снижена не менее чем в 2 раза. На основе изложенного, считаем необходимой разработку и реализацию Государственной программы, которая позволит в сжатые сроки обеспечить производство моторного топлива с высокими экологическими характеристиками. По нашему мнению, такая программа должна включать следующие положения: 1. Разработку национальных стандартов для моторных топлив, содержащих этанол. 2. Проведение инвентаризации мощностей по производству технического этилового спирта из всех видов сырья. 3. Разработку технико-экономической оценки производства топливного этанола. 4. Разработку технико-экономического обоснования направлений налоговой политики в части производства топливного этанола и этанол-бензиновых топлив. Последовательная реализация такого рода Программы позволит: - существенно улучшить экологическую обстановку, особенно в крупных городах России; - обеспечить стабильную загрузку избыточных производственных мощностей по производству этилового спирта; - создать дополнительные направления для инвестиций.
Е.А. Дорфман, ОАО «ВНИИГИДРОЛИЗ», Санкт-Петербург Источник: ГСМ
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка горюче-смазочных материалов можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:
«Рынок автомобильных бензинов в России» «Рынок нефтяных битумов в России». «Рынок дизельных топлив в России» «Рынок смазочных масел в России».
Комментариев пока нет. Ваш комментарий может стать первым.
Чтобы осуществить данное действие, Вы должны быть авторизованы!
Если Вы все еще не являетесь зарегистрированным участником портала marketmap.ru,
рекомендуем Вам исправить эту ситуацию.
Для регистрации, пожалуйста, заполните эту форму.
