Жидкое биотопливо: преимущества и недостатки

Жидкое топливо из возобновляемой древесной биомассы часто называют идеалом чистого топлива: оно практически не содержит СО2, серы и ароматических углеводородов; в сравнении с ископаемыми энергоносителями обеспечивает меньше выбросов в атмосферу; его легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать, чем древесные отходы. Производство древесного жидкого топлива не влияет на пищевой рынок (в отличие от производимого из продовольственных растительных культур) и не зависит от добычи традиционных ископаемых топлив.

Почему же при всех его достоинствах мы до сих пор массово не перешли на жидкое топливо из древесных отходов? Недостатка в сырье в России уж точно нет, недаром всё большие обороты набирает пеллетное производство.

«По моему разумению (да и не только по моему), автомобильное топливо из растительного сырья, в том числе древесины, производят в тех странах, где отсутствует или имеется в малом количестве традиционное сырьё для изготовления моторных топлив — нефть. Это основная причина того, что развитию технологий получения жидких топлив из древесины в России не уделяют должного внимания», — считает руководитель ООО «ТРИВИМ Лтд» Виктор Морозов.

Новая эра биотоплива

Сама по себе идея производства биотоплива из древесины не нова. Достаточно вспомнить, что меньше ста лет назад автомобили оснащали газогенераторами, принцип действия которых был основан на газификации древесного топлива. Последнюю подобную модель «Урал-352» выпускали в Миассе вплоть до 1956 года. Однако после Второй мировой войны добыча нефти резко возросла, и это неизбежно привело к снижению стоимости бензина и дизельного топлива.

В начале XXI века маятник качнулся обратно в сторону биотоплива. Во многом это было вынужденное решение, продиктованное тенденцией к исчерпанию природных запасов нефти и газа, а также всё повышающейся нагрузкой на экосферу в результате массового использования ископаемых углеводородов. Правда, экологи высказывали опасения, что рост популярности биотоплива из древесины может привести к хищническому уничтожению легкодоступных лесов.

Но это, как мы видим на примере российского лесного хозяйства, и так происходит, причём вполне официально, с одобрения правительства, и производство биотоплива играет в этом процессе далеко не ведущую роль. А уж доля жидкого топлива здесь и вовсе ничтожна. К тому же речь изначально шла о переработке отходов лесопромышленных предприятий, поскольку вопрос их утилизации стоит довольно остро.

Виктор Морозов подчёркивает, что вопрос утилизации древесных отходов, как и любых других отходов, — прежде всего вопрос экологии. Это соответствует понятию рациональности, но в наше время последнее часто граничит с понятием выгоды.

«Говоря о рациональности переработки древесного сырья в моторные топлива, следует помнить о глубине соответствующей переработки древесины. Так, для малотоннажной технологии получения моторных топлив по Фишеру-Тропшу выход полезных продуктов находится на уровне 30% от массы исходного сырья. Для сравнения: выход светлых нефтепродуктов при глубокой топливной переработке нефти достигает 70%.

Напомним также о низкой плотности энергии, запасённой в растительном сырье, на что ещё 50 лет назад обращал внимание Пётр Капица. По этой причине растительное сырьё непригодно для удовлетворения глобальных энергетических потребностей. Такие обстоятельства определяют место в хозяйстве нашей страны технологии переработки древесного сырья в жидкие моторные топлива: удовлетворение локальных потребностей в энергоснабжении хозяйствующих субъектов и решение экологических проблем», — отмечает эксперт.

Научный интерес: получение моторного топлива из древесных отходов

По его словам, сегодня интерес к технологии получения моторных топлив из древесных отходов демонстрируют те лесопромышленные производства, где отходы лежат мёртвым грузом в виде гор опилок и щепы. А таких предприятий с низким уровнем технологических переделов древесины, к сожалению, в России достаточно много. Наиболее продвинутые лесопромышленники задаются вопросом перспективности переработки этих отходов в жидкое топливо. Крайне редко интерес к технологии проявляют крупные вертикально интегрированные холдинги, в том числе из Канады и Монголии.

«ТРИВИМ Лтд» продвигает малотоннажную технологию получения готовых к применению топлив: авиационного керосина или дизельного топлива, — соответствующих экологическому уровню «Евро-5». Технология содержит два основных модуля: модуль газификации древесины с получением синтез-газа и модуль синтеза Фишера-Тропша с получением моторных топлив.

«Впереди опытно-конструкторские работы и государственная экологическая экспертиза. А пока развитие технологии держится в основном на учёном интересе разработчиков отдельных фрагментов технологии. Продвижение к мелкосерийному производству установок сдерживает отсутствие финансирования», — рассказывает Виктор Морозов.

Большинство представленных в России технологий получения биодизеля до сих пор находятся в стадии научно-исследовательских разработок. В частности, специалисты Ярославского государственного технического университета нашли способ изготавливать жидкое топливо из шлам-лигнина — отходов целлюлозного производства. Несколько лет назад свалка из них стала поводом для разговоров об экологической катастрофе на Байкале.

Источником отходов выступил Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат. Казалось бы, новая технология могла бы решить эту проблему. Опытная партия биодизеля из лигнина, получившего название wood-based biodisel, подтвердила соответствие европейскому стандарту для этого вида продукции. Однако масштабировать технологию не удалось, так что прорыва в решении проблемы утилизации отходов целлюлозно-бумажных производств не случилось.

Ещё одну инновационную разработку в области жидкого древесного биотоплива представили специалисты Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН. Методом высокотемпературного радиолиза из берёзовых опилок они получили жидкость, которая соответствует требованиям к фракционному составу моторного топлива и имеет октановое число не ниже 90. В своих опытах учёные подвергали древесину одновременному воздействию сильного бета-излучения и сухой перегонки, причём нагревание проводили с помощью сверхсильной радиации.

При этом готовый продукт безопасен и не проявляет радиоактивных свойств. Участники опыта сообщили, что таким способом можно получить не только моторное или реактивное, но и котельное топливо, причём практически из любого сырья, богатого непредельными органическими соединениями.

Выбор в пользу экологии

Большинство лесопромышленников, решивших перерабатывать древесные отходы в топливо, выбирают более традиционное пеллетное производство. И это понятно: оно требует меньших вложений, поскольку на рынке в ассортименте представлены готовые комплекты оборудования, достаточно выбрать подходящее в соответствии с доступным объёмом сырья.

«Капитальные вложения в производство жидких моторных топлив из древесины можно сравнивать со стоимостью нефтяных топлив, потреблённых в течение 2-3 лет хозяйствования. Это и определит целесообразность капитальных вложений. В плане экологии технологии пеллетирования и получения моторных топлив находятся примерно на одном уровне, достаточно высоком. Технология с моторными топливами, пожалуй, в этом плане даже выигрывает за счёт отсутствия дымных газов от сушки древесины. Что касается окупаемости, то это сложный вопрос, решение которого зависит от большого количества факторов, поэтому прямое сравнение вряд ли будет корректным.

Если потребитель моторных топлив заинтересован в собственном энергоснабжении и имеет в своём распоряжении достаточное количество древесных отходов, то моторное топливо из древесины будет привлекательнее нефтяного. В этом случае всё ценообразование сосредоточено в его собственных руках и не зависит от цен на нефть.

Единственный технологический отход, сбрасываемый в окружающую среду в современной малотоннажной технологии использования древесных отходов для получения моторных топлив по Фишеру-Тропшу, — это техническая вода. Но можно избежать и этого, если делать из технической воды питьевую путём несложной минерализации», — комментирует руководитель «ТРИВИМ Лтд».

Для справки
В отличие от обычного дизельного топлива биодизель почти не содержит серы. Поскольку он достаточно быстро разлагается естественным образом, срок хранения готового продукта ограничен тремя месяцами. При попадании в почву или воду биодизель полностью разлагается через три недели. Также он обладает хорошими смазывающими характеристиками, однако высокая вязкость не позволяет использовать его в холодное время года.

Текст: Мария Кармакова