Интерес к биотопливу в мире сейчас огромный — его использование неизменно связывают с экологией и охраной окружающей среды. Как правило, производят его из сои, рапса, кукурузы, тростника или других злаков. Делается это путём ферментации биомассы. Собранную сельхозкультуру подвергают брожению с помощью химикатов или бактерий. В итоге образуется этанол и другие виды спиртов или же газообразное топливо.
Однако в последнее время звучат голоса скептиков: дескать, производство биотоплива экологически нецелесообразно, поскольку оно наносит ущерб климату больший, чем тот, которого удаётся избежать за счёт отказа от сжигания ископаемых углеводородов. Причина, в первую очередь, в вырубке лесов под плантации.
В России давно применяется технология производства биомассы (а затем и биотоплива) из отходов лесной промышленности — опилок, стружки, коры, щепы, остатков древесины. Их спрессовывают и получают пеллеты и брикеты, которые затем сжигают в котельных и электрогенераторах. Но у технологии есть ряд недостатков. Например, такая биомасса имеет низкую энергетическую плотность. Учёные из МФТИ и Объединённого института высоких температур РАН предлагают своё решение.
В чём суть метода?
Исследователи подвергают древесную биомассу термической обработке при отсутствии или незначительном содержании кислорода. Печь заполняют спрессованными брикетами из древесных отходов, а сверху засыпают толстым слоем минерального наполнителя. Это может быть специальная глина, тальк или мел. Компоненты химически устойчивы и относительно недороги. Затем реактор нагревают до 200-300°C, и отходы древесины, разлагаясь на более простые молекулы, постепенно превращаются в подобие угля. Приблизительно так в недрах нашей планеты на протяжении миллионов лет из погибших растений формировался каменный и бурый уголь.
«При такой технологии можно получать биотопливо весьма высокого качества, с энергетическими характеристиками близкими к углю, — говорит один из авторов исследования, доктор технических наук Борис Кичатов. — По сути своей метод прост. Для производства не требуется больших капитальных затрат. Это важно для предприятий малого и среднего бизнеса. Установки, использующие подобную технологию, можно размещать в местах, где непосредственно идёт заготовка древесины. В настоящий момент отходы, образующиеся при вырубке лесов (пни, ветви деревьев), как правило, сжигают, а порой просто выбрасывают. В последнем случае они становятся источником для развития болезней и вредителей лесов. Технология, которую мы предлагаем, позволит создавать относительно небольшие производства».
Ещё одно важное достоинство нового вида биотоплива: его сжигание не будет приводить к дополнительным выбросам углекислого газа в атмосферу. Кроме того, технология в качестве побочных продуктов даёт весьма ценные химические соединения. Они пригодятся в других отраслях промышленности.
На что ещё делать ставку?
Несмотря на большие запасы нефти, газа и угля, Россия пытается развивать у себя производство топлива из растительного сырья. В первую очередь, конечно, из отходов всё той же древесины. (Справедливости ради скажем, что обычные дрова — это тоже вид биотоплива).
«У России огромный потенциал для развития этого сектора энергетики, — считает директор ООО „Лесная сертификация“ Павел Трушевский. — По экспертным данным, в стране в том или ином виде образуется до 80 млн кубометров древесного сырья в год. Это порубочные остатки на делянках, древесина, оставленная на корню, щепа, опилки. Поэтому Россия — очень интересный рынок для производства биотоплива. Причём начать стоит с внутреннего рынка. У нас много котельных, которые находятся где-то в лесных районах и при этом работают на дорогом мазуте. Спрашивается, зачем везти туда мазут, если рядом с ними растёт лес? Более дешёвая и экологически чистая энергия, способная создавать рабочие места, валяется у них под ногами».
Например, с угля на древесное биотопливо планируют перевести в ближайшее время Байкальскаую ТЭЦ в Иркутской области. Местные власти подсчитали и поняли, что это будет выгоднее, чем переход на газ. Кстати, биогаз (то есть газ, получаемый в результате брожения биомассы) — второй по перспективам вид биотоплива в нашей стране. Ставку нужно делать на отходы сельского хозяйства, в том числе жизнедеятельности домашних животных — навоз, помёт...
Что касается выращивания рапса, кукурузы или тем более тростника, тут эксперты проявляют сдержанность. К чему создавать новые плантации, если 45% территории России покрыто лесами и их возобновляемый потенциал почти не используется?
В принципе, гнать этиловый спирт много из чего можно, но какова будет цена вопроса? Недавно химики из МГУ предложили технологию получения этанола из грибов. Их в наших лесах тоже видимо-невидимо. Но не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять: себестоимость такого биотоплива будет куда выше, чем полученного из древесины.