Тарасов В.И. - Топливный биоэтанол

Скачать файл

Тезисы доклада на

Конгрессе «Топливный биоэтанол-2010»,

13-14 апреля 2010 г.

Тарасов В.И.

академик Международной академии информатизации,

кандидат технических наук

руководитель Аграрного центра ЕврАзЭС при ВНИИЭСХ

ГЕННО-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОРГАНИЗМЫ-

КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ИСТОЧНИК СЫРЬЯ

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОТОРНОГО БИОТОПЛИВА

ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

Биотопливо относится к важнейшим из возобновляемых источников энергии (ВИЭ), доля которого в энергопотреблении быстро растет. Сырьем для производства биотоплива служит биомасса, представляющая собой биологически разлагаемые компоненты продуктов и отходов сельского хозяйства (растительного и животного происхождения), лесного хозяйства, морских водорослей, стоков городских очистных сооружений и т.п. Одним из перспективных направлений развития рынка жидкого моторного биотоплива второго поколения является организация производства топливного биобутанола.

В качестве примера такого отношения к сфере разработки и внедрения биотоплива второго поколения и развития биотопливной отрасли, можно привести широко рекламируемые в настоящее время результаты совместных разработок фирм DuPont и British Petroleum (BP) по организации производства топливного биобутанола. Как это ни странно, но это топливо 30 лет назад уже производилось в Советском Союзе в промышленном масштабе из картофеля.

Как известно в России моторное топливо первого поколения — биоэтанол относится к разновидности двухцелевого жидкого топлива, которое используется для заправки как автомобилей, так и водителей. Именно этой особенностью обусловлены экономические меры ограничения его производства, что по известным причинам отмечается в Бразилии и США.

Биобутанол, как показывают последние данные, тоже может рассматривается как двухцелевое жидкое топливо, которое может использоваться в качестве добавки как к бензину, так и к дизельному топливу.

Биобутанол по своим эксплуатационным свойствам ближе к неэтилированному бензину, чем к биоэтанолу. 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, так и из клубневых культур, в частности из картофеля и сахарной свеклы, а также из отходов их переработки Сырьём может являться также целлюлоза, солома и т.д.

Первоначально производство биобутанола может базироваться на освоенных технологиях, что позволит вывести его на рынок в кратчайшие сроки. На втором этапе могут быть задействованы биотехнологические процессы, разработка которых уже идет, и которые смогут обеспечить более высокую степень переработки сырья. Кроме того, спектр сырья может быть рассмотрен за счет топинамбура и других культур.

Поскольку производство биобутанола схоже с производством этанола и использует аналогичное сырье, существующие этаноловые производственные мощности могут быть модернизированы без больших дополнительных затрат и приспособлены для выпуска биобутанола.

Биобутанол имеет низкое давление насыщенного пара и его смесь с бензином не столь гигроскопична, как смесь бензина с этанолом, что способствует его применению в существующих каналах снабжения и продажи бензина. У биобутанола есть потенциал для увеличения его доли в смесях с бензином без необходимости модификации двигателей транспортных средств, его добавки обеспечивают большую экономию топлива, чем бензин-этаноловые смеси, повышая топливную эффективность автомобиля и его пробег на 1 литр топлива. Кроме того, биобутанол улучшает показатели бензино-этаноловых смесей за счет низкого давления насыщенного пара, что снимает одну из проблем, сдерживающих широкое продвижение этанола в рамках существующих каналов дистрибуции бензина.

Одним из неочевидных и малообсуждаемых аспектов в производстве биотоплива является Z .

Анализ современных тенденций возделывания генетически – модифицированных растений показал, что с каждым годом увеличивается число фермеров, занимающихся выращиванием трансгенных  растений. В 2008 году их число достигло 13,3 миллиона человек. При этом 90% из них (12,3 млн. человек) являются владельцами небольших и  небогатых фермерских хозяйств в развивающихся странах, где расположено более трети всех площадей под новыми сортами. Именно они активно занимаются внедрением биотехнологий в сельское хозяйство, ведь увеличение их дохода в результат применения новых сортов означает для них избавление от голода и нищеты. Наиболее наглядными являются примеры фермеров Индии и Китая.

По состоянию на 2008 год сорта генетически модифицированных растений выращиваются во всех крупнейших аграрных странах мира : США, Аргентине, Бразилии, Канаде, а также Индии, Китае, Парагвае, Австралии, ЮАР и других странах. Стоит отметить, что первые четыре страны являются ведущими странами – экспортерами зерна. Наиболее высокие приросты площадей под новыми сортами отмечаются в Азии (Китай, Индия, Филиппины), Латинской Америке (Аргентина, Бразилия, Мексика, Парагвай, Уругвай), а также в Африке (ЮАР). Темп роста посевных площадей в развивающихся странах составляет в последнее время 35% в год, что почти втрое превышает аналогичный показатель в развитых странах , равный 13%.

Суммарные данные о посевных площадях под ГМ культурами в зарубежных странах приведены в таблице 1.

Таблица 1. Посевные площади под ГМ- культурами в зарубежных странах в

2001-2008 гг. (млн. га)

Вместе с тем, с каждым годом увеличивается число стран, которые, не занимаясь выращиванием генетически – модифицированных растений, законодательно разрешают их импорт. В 2008 году количество стран – импортеров ГМ- растений достигло 55, включая Российскую Федерацию. На сегодняшний день в мире разрешен импорт 144 линий 24 биологических сортов  растений, в том числе 44 линии ГМ – кукурузы, 14 линий ГМ-рапса и 8 линий ГМ – сои.

Динамичное развитие и внедрение биотехнологий в сельское хозяйство, а также получение ощутимой выгоды от возделывания генетически – модифицированных культур, привело к широкой политической поддержке их производства.

Приведенные данные доказательно демонстрируют, что массовый переход фермеров на посевы генно–модифицированных культур предоставляет возможность решения не только проблемы продовольственной безопасности для снабжения населения городов, но и позволяет перейти к рассмотрению перспектив использования генно-модифицированных растений в производстве биотоплива, по крайней мере, по примеру Бразилии, для удовлетворения потребностей муниципального транспорта больших городов.

В связи с этим следует отметить, что к настоящему времени сложилось три устойчивых альтернативных подхода к производству биотоплива. Их можно условно рассматривать как

• южноамериканский (бразильский), ориентированный на производство биоэтанола из сахарного тростника;
• североамериканский, ориентированный на производство биоэтанола из зерновых, прежде всего кукурузы и пшеницы;
• западноевропейский, ориентированный на производство биодизеля из рапсового масла.

Достаточно очевидно, что практически ни один из вышеперечисленных, освоенных в широких промышленных масштабах подходов не перспективен для России. Вместе с тем, в отличие от США, Бразилии и ЕС, Россия может наладить масштабное производство биотоплива из незернового и не масличного сырья как для удовлетворения своих потребностей, так и для экспорта, сохраняя свои экспортные возможности по пшенице и не нанося ущерба своей продовольственной безопасности.

Одним из перспективных источников сырья для производства биотоплива в России являются картофель и корнеплоды, в частности, сахарная свекла. В данном случае важно отметить, что производство биотоплива может осуществляться как непосредственно из сельскохозяйственного сырья, так и из отходов его промышленной переработки, объем которых достигает 40 – 50% от исходного сырья. Речь идет об инновационном подходе к производству биотоплива второго поколения – биобутанола из ГМ-корнеплодов.

Принимая во внимание зону культивирования картофеля в России и Белоруссии, это подход к производству биотоплива можно было по аналогии с вышеперечисленными назвать евразийскими, или российско-белорусскими.

Одним из присущих традиционным сортам картофеля недостатков, устраняемых при генно-модифицировании, является наличие значительных отходов при хранении.

При переходе на переработку ГМ-картофеля по усовершенствованной АБЭ – технологии из 1т можно получить до 340 л. биобутанола. После отладки технологии производства бутанола на заводах, выпускающих в настоящее время этиловый спирт, и подборе соответствующих ферментов или культур бактерий типа Clostridium beijerinckii, можно добиться выхода бутанола из картофеля до 42%, а, возможно, и выше. Таким образом, при использовании под картофель каждого из незасеваемых 20 млн. га пустующих земель, при средних урожаях около 15т/га, из полученных столовых или кормовых высокрахмалистых сортов можно получить до 15 000 000 т картофеля.

В этом случае при выходе 42% можно получить около 4 млрд. литров биобутанола, а при использовании высокоурожайных генно-модифицированных сортов на той же площади можно вырастить в 3 раза больше картофеля и, соответственно, получить втрое больше биобутанола –12 млрд. литров, что полностью покроет внутренние российские потребности в биобутаноле и позволит его экспортировать.

При использовании материалов ссылка на сайт ВНИИЭСХ обязательна

©ГНУ ВНИИЭСХ, 2010.