Розділ 12
АЛЬТЕРНАТИВНІ
ПАЛИВА
І СИРОВИНА
ДЛЯ ЇХ ВИРОБНИЦТВА
|
|
12.1. Класифікація альтернативних палив.
12.2. Біодизельне
паливо.
12.3. Біогаз.
12.4. Біоетанол.
Ключові
слова: класифікація, альтернативні палива, біогаз, біодизельне паливо, ріпак,
спирт, біомаса, біоетанол.
|
|
12.1. Класифікація альтернативних палив
Під загальним
терміном «альтернативні палива» розуміють усі речовини, що мають властивість
горіти, які так чи інакше можуть бути використані замість класичних палив із
нафти і вугілля в двигунах внутрішнього згоряння або в енергетичних установках.
Під альтернативними паливами мають на увазі одержані з нетрадиційних видів
сировини рідкі та газоподібні палива, що можуть бути використані в мобільних
енергоустановках транспорту, СГ, промисловості, будівництва, комунального
господарства.
За фізико-хімічними
властивостями і умовами збереження на транспортних засобах альтернативні
моторні палива можуть бути розділені на три групи:
-
синтетичні (штучні) рідкі палива,
ідентичні за властивостями до традиційних нафтових палив і одержані при
переробці рідкої, газоподібної, твердої сировини;
-
палива на нафтовій основі з добавками
ненафтового походження у виді кисневмісних сполук – спиртів, ефірів, за
експлуатаційними властивостями вони близькі до нафтових палив;
-
ненафтові палива – істотно
відрізняються від нафтових (спиртові палива-етанол, метанол), газоподібні
палива – водень, стиснутий газ тощо.
У зв’язку з незначними
змінами, а часто і збереженням техніко-експлуатаційних характеристик
автомобілів, при використанні альтернативних палив перших двох груп доцільність
і ефективність їх використання визначаються ресурсною базою і
техніко-економічними показниками їх виробництва. Для використання третьої групи
необхідно модифікувати двигуни і використовувати спеціальні бортові системи
збереження.
Сировиною для
альтернативних палив може бути рідка та газоподібна сировина – з природних
бітумів, горючих сланців, нафтових залишків, природного газу тощо, а також з
рослинної сировини – біомаси.
Біомаса – всі органічні
речовини як рослинного, так і тваринного походження, джерелом яких служить
існуюча біосфера нашої планети. Тобто сировиною є сміття, харчові та побутові
відходи, відходи лісової та лісопереробної індустрії, солома, надлишки зерна.
Прогноз та сучасний
об’єм використання біопалива в різних країнах світу:
Австралія –
планується ввести до 2020 року 5,75 % біопалива від загальної кількості
палива, що використовується;
Бразилія – в 2013 році досягнуто використання
біодизелю на рівні 2,5 млрд. л. В 2015 році - використання палива з 5 %
вмістом біодизелю. Вміст біоетанолу в бензині складає близько 27 %;
Європейський Союз –
планується до 2020 року використання біопалива в загальних витратах
транспортного палива на рівні не менше 10 %;
Індія – рівень
використання біопалива складає понад 10 %;
Канада – в 2015 р.
використовувалося паливо з 10 % вмістом біоетанолу;
Китай – у 2020 році
планується використання біопалива в загальній кількості транспортного палива на
рівні 15 %;
Сполучені Штати
Америки – в 2030 році планується використання біопалива на рівні 227 млрд. дол.
на рік;
Україна – до 2020
року планується річне виробництво біоетанолу довести до рівня 4,5-5 млн. т,
біодизелю – близько 6 млн. т.
12.2. Біодизельне паливо
Відомо, що в
Україні щороку використовують близько 60 млн. т нафтопродуктів, серед яких
лише 10…12 % добувають із власних джерел, решта купується за світовими
цінами. Ряд європейських країн, залежних від імпортерів нафторесурсів, взялися
за освоєння виробництва ріпаку як енергосировини, що є відновлюваним джерелом
енергії.
Ріпак – це
однорічна трав’яна рослина з прямостоячим круглим гіллястим стеблом (Brassica
napus oleifera annua Metzger), належить до родини капустових – Brassicaceae.
Суцвіття – видовжена розлога китиця, що має 25…30 бутонів. Квіти світло-жовтого
забарвлення. Ріпак має велике значення в сучасному землеробстві. Цінними є
кореневі рештки ріпаку ярого. Після збирання цієї культури на гектарі в ґрунті
залишаються органічні речовини, еквівалентні 10…15 т гною. Коренева система –
добрий розрихлювач підґрунтя, що має важливе значення для зниження
ущільнювальної дії сільськогосподарських машин. Він збагачує ґрунт, істотно
покращує його структуру, фітосанітарно оздоровлює поле, є цінним попередником
для інших культур. Заорювання поживних решток ріпаку рівноцінне внесенню
15…20 т органічних добрив на гектар. Збільшення врожаю зернових після
такого попередника становить 8…10 ц/га високоякісного зерна. Оскільки
насіння ріпаку майже не накопичує радіонуклідів і важких металів (майже всі
вони містяться у стеблинах), в Україні вирощувати цю культуру для технічних
цілей можна на територіях, тимчасово виключених із сільськогосподарського обігу
внаслідок Чорнобильської катастрофи та в інших екологічно забруднених зонах.
Порівняно велике
поширення ріпаку в Європі було зумовлене використанням на технічні цілі його
олії, а саме зростанням попиту на технічні мастила. Нафтова промисловість не
спроможна задовольнити цей попит. У Німеччині, Франції, Австрії, Голландії, а
також у США, Канаді, Китаї збудовано і далі будується чимало заводів, а
місцевого виробництва ріпаку не вистачає для їх завантаження. Сусіди України
також опановують цей напрям: Польща, Чехія, Словаччина зараз збільшують посіви
ріпаку. І там за сприятливих кліматичних умов і технологічного забезпечення
виробництва, ця культура показує високий рівень рентабельності.
На сьогодні ріпак –
основна олійна культура у 28 країнах світу. Світове виробництво ріпаку
знаходиться на другому – третьому місці після бавовни та сої. У структурі
світового експорту насіння ріпаку стабільно посідає друге місце після соєвих
бобів. Найбільше насіння цієї культури виробляють у Китаї – майже 10 млн. тон,
в Індії і Канаді – по 6 млн. тон, Німеччині та Франції – по 3 млн. тон.
Останнім часом зростають площі посівів ріпаку в світі. Відродження цієї
культури в Україні розпочалося з 90-х років минулого століття, але інтерес до
неї не втрачений і донині. Найбільшого поширення ця культура набула у
північних, центральних та західних областях України, де вирощування соняшнику
чи сої обмежене ґрунтово-кліматичними умовами.
В Україні ріпак
вирощується у таких областях: Вінницькій (9…28 %), Тернопільській
(5…8 %), Херсонській (7…9 %), Хмельницькій (6…8 %),
Івано-Франківській (4…5 %), Львівській (7…11 %), Київській
(3…6 %), Черкаській (4…6 %) та Одеській (3…16 %). У цих регіонах
виробляється 85…90 % всього обсягу ріпаку. В Україні збирають озимий
(70…90 ) та яровий ріпак (кольза). Лідерами є Вінницька та Тернопільська
області, де ріпак вирощується на 41 тис. га і 2,3 тис. га відповідно.
На світовому ринку
ріпакова олія користується великим попитом як харчовий і технічний продукт, з
якого отримують хімічні складники для виробництва поверхнево-активних речовин,
мийних засобів, лакофарбових матеріалів тощо. Це знайшло практичне втілення в
Німеччині, Великобританії, Франції, де значна частина ріллі щороку
«законсервовується» санкціями співтовариства щодо обмеження виробництва
продукції харчування. Тут вивільнені землі використовують під ріпак на технічні
потреби, для виготовлення мастильних матеріалів. Ріпаковою олією замінюються
мінеральні мастила і оливи в системах із високим ризиком екологічної шкоди
(металообробні верстати, сільгоспмашини, транспортні та гідравлічні засоби, які
працюють у морях, на озерах і ріках, у лісах, на міських комунікаціях тощо).
Виробники синтетичних мийних засобів також переорієнтовуються на застосування
ріпакової олії, зокрема, в пральних порошках, милах, диспергуючих речовинах,
емульгаторах, пінистих і антипінистих речовинах, розчинниках. Щоб зменшити
шкоду навколишньому середовищу і людині, ріпакову олію вводять до друкарських
фарб. Похідні з ріпакової олії використовують як маслянисті, антиблокувальні,
антистатичні речовини і стабілізатори у виробництві пластмас та поліетиленових
плівок. З ріпаку одержують технічний та медичний вазелін, гліцерин, ліки.
Олія з
високоглікозидних сортів ріпаку є основою для виготовлення технічних
антифрикційних мастил, що мають добру маслянистість, високі антиокислювальні,
протизношувальні й протизадирні властивості. Надзвичайно важливого значення
набуває використання ріпакової олії, як основи екологічно чистого біодизельного
палива.
Існує кілька шляхів
використання ріпаку для виробництва біодизельного палива:
-
отримання олії, фільтрація і
додавання 20-50 % її у традиційне паливо, при цьому не потрібно створювати
спеціальні двигуни;
-
отримання олії, фільтрація і робота
на чистій ріпаковій олії. У такий спосіб використовують біопаливо в Німеччині,
створивши спеціальні двигуни;
-
отримання ріпаково-метилового ефіру –
продукту переробки ріпакової олії, що не потребує створення спеціальних
двигунів. Таке біопаливо споживає ЄС у чистому вигляді або в суміші з нафтовим
дизельним паливом.
Таким чином,
спостерігаються позитивні зрушення в розвитку сировинної бази для виробництва
біодизельних палив в Україні, адже підвищується врожайність ріпаку, росте попит
на ріпакову олію, підвищується інтерес сільськогосподарських виробників до
біодизельних палив.
Біодизельне паливо –
паливо, синтезоване з рослинних олій, містить багато жирів, що забезпечує
високу теплоту згорання. Це екологічно чистий вид біопалива, а також паливна
добавка, яке отримують із рослинної олії чи тваринного жиру і використовується
для заміни нафтового дизельного палива. З хімічної точки зору, це пальне являє
собою суміш метилових та/або етилових моноалкілових етерів довголанцюжкових
жирних кислот (насичених і ненасичених).
Виробництво
біодизельного палива з рослинної олії здійснюється з використанням реакції
трансетерифікації молекул одних естерів в інші трансетерифікуючим агентом –
одним із низькомолекулярних спиртів (метанол, етанол, пропанол, бутанол,
ізобутанол, ізопропанол) в присутності каталізатора. В діючих технологіях,
найчастіше, в якості етерифікуючого агента використовують метанол, незважаючи
на його підвищену токсичність, так як лужний каталізатор NаОН швидко
розчиняється в метанолі. При використанні етанола в якості етерифікуючого
агента застосовують КОН в якості каталізатора, який краще розчиняється в
етанолі. Виробництво біодизельного палива у вигляді етилових естерів жирних
кислот має перспективне значення, так як енерговміст етилових естерів й
цетанове число дещо вищі, ніж у метилових естерів.
Біодизельне паливо може використовуватись
самостійно або в суміші зі звичайним дизельним паливом. Для позначення палива
що містить біодизельне паливо застосовується літера «В»:
В100 – 100 %
біодизельного паливо;
В20 –
20 % біодизельного палива і 80 % звичайного (нафтового)
дизельного пального.
Враховуючи світову
енергетичну ситуацію, державна політика країн світу, зокрема і України
передбачає тимчасові податкові пільги та інші заохочення для виробників
біопалив.
У Німеччині вже
побудовано цілу низку заводів з переробки ріпаку. Водночас побудовано безліч
міні-заводів, продуктивність яких ледь перевищує 5 тис. Це так звані
регіональники, зі своєю мережею споживачів із довколишньої округи, які
забезпечують попит на локальному рівні.
В Україні сьогодні
найбільш актуальним є розвиток технологій виробництва біодизельного палива. У
Вінницькій, Київській, Луганській, Львівській, Миколаївській, Хмельницькій і
іншій областях з'явилися пілотні установки фермерського типу по виробництву
біодизельного палива. Їхня продуктивність складає від 200 до
На підтримку і
розвиток виробництва біодизельного палива в Україні спрямована низка
законодавчих актів, проте нормативна база залишається недосконалою, адже ще й
досі не визначено ні органу, який видаватиме документ про ідентифікацію палива,
ні порядку його видачі. Першим кроком у вирішенні даної проблеми є прийняття
СОУ 24.14-37-561:2007 «Ефіри метилові жирних кислот для дизельних двигунів».
Широкого
використання у світі набуло біодизельне паливо на основі ріпакової олії та
метилового спирту (МЕРО). Завдяки своїм властивостям та екологічним перевагам
МЕРО займає провідне місце серед відомих біопалив.
Незаперечна
цінність біодизельного палива в його екологічній чистоті й можливості одержання
з відновлюваної сировини. У природних умовах продукти розпаду біодизельного
палива та мастила з ріпаку знешкоджуються мікроорганізмами впродовж 7-8 днів на
95 %, а звичайні нафтопродукти на 16 %. МЕРО (наприклад, розлите)
повністю розкладається на неагресивні стосовно довкілля компоненти. Така
екологічна чистота пояснюється хімічною органічною природою біодизельного
палива.
При роботі двигунів
на біодизельному паливі значно зменшуються шкідливі викиди інших продуктів
згорання, зокрема сірки – на 98 %, а сажі від 50 до 61 %. При
згоранні ріпакового біопалива виділяється така ж кількість вуглекислого газу,
яка споживається з атмосфери рослиною за весь період її життя. Біодизельне
паливо характеризується зниженням шкідливості відпрацьованих газів: за димністю
– на 50…80 %, за вмістом угарного газу – до 40 %, твердих частинок –
на 10…60 %.
Порівняно з пальним
із нафти для автомобільного транспорту, біодизельне паливо на основі ріпакової
олії (МЕРО) має суттєві екологічні переваги. Головні з них:
-
воно майже не містить сірки, крім
тієї, якою заражений ґрунт, яка міститься у кислотних дощах або у комерційному
промисловому спирті. Тому використання біопалива зменшує викиди в атмосферу
сірчаного ангідриду;
-
при спалюванні біодизельного палива
не підсилюється парниковий ефект, оскільки ріпак, як і вся біомаса, є
індиферентним;
-
високий ступінь біологічного розкладу
за відносно короткий період;
-
зменшується концентрація шкідливих
речовин у відпрацьованих газах. Зокрема, димність газів зменшується вдвічі, при
цьому концентрація СxНy і твердих частинок, особливо сажі, знижується на
25-50 %;
-
як продукт переробки рослинної
сировини, біодизельне паливо не містить канцерогенних речовин, таких, як:
поліциклічні ароматичні вуглеводні та, особливо, бензапірен;
-
ріпакова олія відзначається більшим,
порівняно з дизельним паливом, вмістом кисню (11 та 0,4 % відповідно).
Тому для повного згорання
Як і нафтове
паливо, біодизельне паливо розраховане для застосування в автомобілях з
дизельними двигунами. Для переходу на його використання двигун або інші системи
автомобіля модернізувати не потрібно, адже експлуатаційні показники не
поступаються аналогічним для нафтового дизельного палива.
Неочищене
біодизельне паливо можна також використовувати як пічне паливо, а гліцерин,
який утворюється після очищення, – у фармакології та багатьох хімічних
виробництвах. Крім того, при виробництві біопалива можна отримати фосфорні
добрива.
Проте, слід
зазначити недоліки біодизельного палива. Серед них:
1. Теплота згоряння
біодизельного палива 37 мДж/кг, цей показник для мінерального дизельного
палива – 43 мДж/кг. Тому потужність двигуна, який працює на біодизельному
паливі, знижується у середньому на 7 %, а споживання палива підвищується
приблизно на 5…8 %.
2. Через високий
вміст кисню у біодизельному паливі (10 %) у відпрацьованих газах двигуна
міститься більше оксидів азоту. Але цей показник знижується до норми після
відповідних регулювань паливної системи (за рахунок зменшення кута випередження
впорскування палива). За допомогою регулювання паливної системи можна практично
повністю відновити і потужність двигуна. Дизельні двигуни на біопаливі не
потребують переобладнання і можуть експлуатуватись як на ріпаковій олії, так і
на нафтовому паливі.
3. Молекула олії,
як і будь-якого жиру, складається з фрагментів жирних кислот, які хімічно
зв’язані з гліцерином. Одержані естери жирних кислот призводять до забивання
паливної арматури, неповного згорання палива і збільшення кількості баласту, що
в свою чергу, зумовлює вихід дизельного двигуна із ладу.
4. Біодизельне
паливо більш агресивне до гумових деталей автомобіля, ніж звичайне дизельне.
Тому багато з автовиробників адаптують відповідні частини свого автотранспорту
до біодизельного палива. Крім того, ріпакове паливо агресивне і щодо
лакофарбового покриття кузова, тож, якщо при заправці таке пальне потрапило на
борт машини, краще відразу його видалити.
Біодизельне паливо
використовують як у чистому вигляді, так і у суміші із мінеральним дизельним у
різних співвідношеннях компонентів (для зменшення в’язкості палива).
Враховуючи вище
викладене, можна зробити висновок, що якість біопалива визначається,
насамперед, високими експлуатаційними та екологічними властивостями згідно з
чинними українськими та європейськими нормативними документами. Адже саме
показники цих властивостей мають найбільше значення при роботі дизельних
транспортних засобів та забезпечують екологічну чистоту, не шкодять здоров’ю
людей.
При цьому на
сьогодні не вирішеним залишається питання виробництва біодизельних палив з
поліпшеними експлуатаційними властивостями та їх підвищеною екологічністю.
Адже при
використанні МЕРО як палива для дизельних двигунів необхідно пам’ятати, що це
активна хімічна рідина, тому всі конструкції автомобіля, які контактують з
естером повинні мати стійке покриття. Дане паливо має низьку екологічність, тому
що містить у своєму складі високотоксичний спирт.
12.3. Біогаз
Біогаз – суміш газів, яка
містить метан – 55-70 %, вуглекислий газ – 28-43 %, а також дуже малі
кількості інших газів, наприклад – сірководню. 1 м3 біогазу
еквівалентний 0,6…0,8 м3 природного газу, або 0,74 л нафти, або
0,66 л дизельного палива.
Природно, виникає
питання про сировину для виробництва біогазу. Сировина – біомаса, місцеве
джерело енергії, органічні речовини різного походження. У будь-якому
селянському господарстві протягом року з’являється значна кількість гною,
бадилля рослин, пташиного посліду, різних відходів – це і є сировина. Крім
цього, використовують сміття звалищ побутових відходів, тверді фракції міських
каналізаційних мереж. Наприклад, у австрійському місті Клагенфурті – побратимі
Чернівців, на міському сміттєзвалищі й очисних спорудах видобувають біогаз,
який після очищення направляють на виробництво електроенергії. Її
використовують для повного забезпечення згаданих двох підприємств, а залишки
передають у міську електричну мережу.
Існують певні
вимоги до сировини: вона повинна бути відповідною для розвитку бактерій,
містити велику кількість органічної речовини, що біологічно розкладається
(90…94 %), і багато води. Бажано, щоб середовище було нейтральним і без
речовин, що заважають розвитку бактерій: наприклад, мила, пральних порошків,
антибіотиків.
У середньому з 1 кг
органічної речовини, яка біологічно розкладається на 70 %, можна отримати
0,18 кг метану, 0,32 кг вуглекислого газу, 0,2 кг води та
0,3 кг залишку, що не руйнується.
Біогаз утворюється
внаслідок анаеробної, тобто без доступу повітря, ферментації (перепрівання)
органічних речовин різного походження. Відбувається цей процес у спеціальних
пристроях – метантенках. Метантенк для утилізації гною повинен мати діаметр
приблизно 3 м, довжину – втричі більшу. Виготовляють його з металу товщиною не
менше 5 мм.
Вирішальна роль у
розвитку процесу ферментації належить температурі: нагрівання сировини від
15 °С до 20 °С може вдвічі збільшити виробництво енергоносія. Частина
генераторів має спеціальну систему підігрівання сировини, проте більшість
пристроїв не обладнана нею; вони використовують тепло, що самовільно
виділяється у процесі розкладання органічних речовин. Одна з важливих умов
нормальної роботи ферментатора – наявність надійної теплоізоляції, а іноді й
підігрітої води. Це дозволяє освоїти експлуатацію генераторів біогазу в
районах, де температура взимку опускається до –20 °С. Крім того, необхідно
звести до мінімуму втрати тепла під час очищення та наповнення бункера
ферментатора.
Виробництво
біогазу, крім того, що виготовляється горючий продукт, має низку позитивних
ознак. Використання біоенергії має велике значення у зменшенні парникового
ефекту. По-перше, дуже важливо те, що під час спалювання біогазу в атмосферу
викидаються сполуки з невикопного вуглецю, що був акумульований рослинами
декілька десятків років тому. Саме з цієї причини спалювання біогазу не сприяє
посиленню парникового ефекту. По-друге, для виробництва біогазу використовують
відходи птахівництва, які у промислових масштабах практично не переробляються,
і понад 90 % усіх таких відходів, що утворюються щорічно, накопичуються у
спеціальних відстійниках, переповнюють їх та отруюють водні джерела, створюючи
реальну загрозу великим регіонам.
Використання
відходів птахівництва дозволяє отримувати паливо, яке можна застосовувати для
обігрівання птахоферм та інших приміщень або продавати стороннім споживачам, а
з іншого – дозволяє практично повністю знешкоджувати надзвичайно небезпечні
відходи птахівництва. За рівнем шкідливої дії на здоров’я населення, у тому
числі й у сільській місцевості, ці відходи поступаються тільки радіоактивним
речовинам, а за масштабами – займають домінуюче положення серед найбільш
поширених і токсичних сумішей.
По-третє, зброджена
суміш відходів дуже цінна з агрономічних міркувань, оскільки це повноцінне
органічне добриво з низкою безсумнівних переваг над незбродженими відходами та
мінеральними добривами. Органічне добриво, яке утворюється, повністю позбавлене
патогенної мікрофлори, яєць гельмінтів, насіння бур’янів, нітратів і нітритів.
По-четверте, виробництво біогазу не тільки поліпшує комфортність побуту
громадян, але й суттєво може зменшити їх залежність від постачання імпортного
газового палива.
Біогаз в багатьох
країнах Європейського союзу та світу вже сьогодні є суттєвою складовою їх
енергобалансу. Лідером виробництва біогазу в ЄС є Німеччина, в якій наразі
нараховується понад 7100 біогазових установок встановленою потужністю 2780 МВт
ел, на яких виробляється 18 млн МВт×год/рік електроенергії (понад
50 % від загальної кількості біогазу в ЄС). Прогнозується, що відсоткове
зростання обсягу виробництва енергії з відновлювальних джерел перевищить темп
росту виробництва всіх інших видів енергії. За оцінками аналітиків, ринок
біогазу продовжить стрімко розвиватися в майбутньому, заміщаючи інші
енергоносії в загальній структурі енергетичного балансу країн.
В Україні існують
поодинокі приклади впровадження біогазових технологій. Перша біогазові
установка, яка працює на відходах тваринництва була побудована в 1993 році на
свинофермі комбінату «Запоріжсталь». Потім побудовані біогазові установки
компаніями «Агро-Овен», «Еліта», «Українська молочна компанія», коньячний завод
м. Вознесенськ. По кілька прикладів впроваджених проектів існує в секторі
біогазу з полігонів твердих побутових відходів (ТПВ) в містах Ялта, Алушта,
Львів, Маріуполь, Луганськ, та станцій очистки стічних вод (м. Київ). В цілому
в аграрній Україні можна нарахувати лише близько 10 біогазових установок різних
типів, жодна з них не досягала рентабельності без державної підтримки.
В той же час
потужний агропромисловий сектор України, що продукує значні об’єми органічних
відходів, створює енергетичний ресурс для біогазу в обсягах, що можуть замістити
2,6 млрд.м3 природного газу/рік. При подальшому розвитку
сільського господарства цей потенціал може зрости до 7,7 млрд.м3/рік
у перерахунку на природний газ.
Потенційний об’єм
біогазового ринку в Україні можна реально освоїти до 2020 р. Тільки гнойових
відходів тваринництва достатньо для будівництва в Україні біля 4000 БГУ. Проте
передумовою реалізації даних проектів на першому етапі є введення відповідного
зеленого тарифу для електроенергії з біогазу. Далі паралельно з виробництвом
електроенергії в Україні можна впроваджувати виробництво біометану, який
безпосередньо заміщуватиме природний газ.
12.4. Біоетанол
Етанол відіграє
важливе значення в народному господарстві. Його використовують у медицині, в
олійній, ефіроолійній промисловості, парфумерії тощо. Етанол є основою для
виробництва синтетичної оцтової кислоти, яку використовують у текстильній,
фарбовій, хімічній промисловості, в шкіряному і гумовому виробництві. Останнім
часом етанол використовують для виробництва палива для автомобільних двигунів.
Світовими лідерами з виробництва етанолу є США, Бразилія. Їх частка склала
70 % світового виробництва. Також нарощують об’єми виробництва країни ЄС,
Китай, Індія.
Біоетанол, відповідно до
національного стандарту ДСТУ 7166:2010, визначається як спирт етиловий
зневоднений, виготовлений зі спирту етилового-сирцю для використання як
біопаливо. Біоетанол денатурується 1 %-ю добавкою бензину. Для виробництва
біоетанолу використовують переважно мелясу, а не зерно, як для питного спирту.
Важливим є те, що на біоетанол поширюється нульовий акциз, і на його основі
можна виробляти інші високооктанові оксигенати.
Є 2 методи одержання етанолу – хімічний синтез
та ферментативне бродіння. Свого поширення набув другий метод виробництва.
Ферментація – це біохімічний
процес, при якому органічні речовини, переважно вуглеводи, розкладаються під
дією ферментів з виділенням енергії. Фермент – це білок, який прискорює перебіг
біохімічних реакцій, при цьому сам фермент не бере участі в цих реакціях, тобто
діє як каталізатор. Ферменти виробляються дріжджами та деякими міцеліальними
грибами. Процесам спиртової ферментації піддаються лише прості цукри.
Полісахариди перед ферментацією потрібно перевести в моносахариди (глюкоза,
фруктоза і галактоза). Спиртова ферментація полягає в перетворенні простих
цукрів в етанол і вуглекислий газ.
Закон «Про внесення
змін в деякі закони відносно виробництва та використання моторного пального з
вмістом біокомпонентів» передбачає, що в пальному, яке виробляється та
реалізується в Україні, повинна міститися певна частка біоетанолу. Процес
додавання поки є добровільним, з 2014 року повинно стати обов'язковим із
зростанням вмісту відсотка спирту. Проте досі у 2017 році додавання біоетанолу
не стало обов’язковим.
Біоетанол – це зневоднений
спирт, який може додаватися до складу звичайного моторного пального. За деякими
властивостями він дещо відрізняється від нафтового пального, але в невеликих
кількостях це не критично.
В принципі, для
використання біоетнолу не варто було приймати окремий закон: діючий стандарт
припускає можливість його використання. Частка біоетанолу – 5 % - в
бензині є і була легітимною до підписання відповідного закону. Тому біоетанол
цілком законно міг опинитися у баку водія ще 2012 року. Суперечка навколо
біоетанолу стосується двох принципових позицій. Перша – вплив пального на
двигун. Друга – особливості його виробництва та обліку. В суперечці беруть
участь два табори: прихильники біоетнолу – часто його виробники – та
супротивники – мережі АЗС та організації автодилерів.
Існує низка
проблем, з якими доведеться зіткнутися при використані пального з вмістом
біоетанолу. Зокрема, погіршення експлуатаційних властивостей, зменшення
надійності роботи двигуна, збільшення викидів забруднюючих речовин.
Більшість двигунів
можуть використовувати пальне з вмістом 5 % біоетанолу, а ось розмови про
використання Е-10, пального з 10-відсотковою часткою біоетанолу, передчасні.
Дві третини автомобілів в Україні не пристосовані для його використання. Для
цього слід налаштовувати двигун. Наразі не було жодних випробувань, які б
показали безпечність використання такого пального і надали рекомендації
автолюбителям. В інструкціях автомобілів, які зійшли з конвеєра після 2006
року, написано, що вони можуть використовувати бензин з вмістом біоетанолу. Але
зазначено, що у випадку виникнення неполадок слід використовувати звичайне
пальне. Крім того, спеціалісти наголошують, що використання бензину з частками
біоетанолу вище 5 % може стати причиною відмови від виконання гарантійних
зобов'язань.
Насправді більшість
трейдерів турбуються не через відмову в гарантійному обслуговуванні. Існують
принаймні кілька інших важливих аспектів.
Перший –
гігроскопічність спиртів. Тобто вони «витягують» на себе воду, яка є в
пальному. Це може стати причиною розшарування рідини в резервуарі. Оператори
АЗС, які працюють з альтернативним пальним, мають окремі ємності, які перед цим
«зачищаються» від так званої підтоварної води. Та може знаходитися в резервуарі
під бензином, який легший за воду.
Другий – можливість
виникнення необхідності в додатковій переробці та перевалці, якщо змішування
бензину і біоетанолу буде дозволене на нафтобазах трейдерів. Обладнання для
змішування пального коштуватиме більше 100 тис дол на нафтобазу. Звісно, ніхто
не зацікавлений вкладати такі гроші заради рекомендованих 5 %. Особливо
якщо мережа має сотні АЗС.
Третій – біоетанол
є клопітною справою. Особливо в сенсі його виробництва й обліку. Це підакцизний
товар, який обкладається нульовою ставкою акцизу. Тобто спирт, у який додається
бензин, щоб його не можна було розлити у пляшки. Однак його обіг все одно
контролюють податківці. Держава втрачає акциз і бажає знати, що цей біоетанол
залили в резервуар із бензином. Звісно, власники АЗС не хочуть зайвого клопоту
лише через те, що виробники пролобіювали цей закон. Прихильники ж біоетанолу
наполягають, що з цим продуктом все гаразд. Вони заперечують наявність
будь-яких проблем з використанням такого пального.
Сьогодні ємність
ринку біоетанолу становить близько 120 тис. тон на рік або 10 тис.
тон на місяць. Якщо рахувати недобудовані потужності, то загальний річний обсяг
біоетанолу може сягнути 340 тис. тон. А сировини для виробництва
біоетанолу – меласи – в країні більше, ніж потрібно.
Отже, в Україні є
потужності для виробництва біоетанолу на рівні 160 тис. тон на рік і
нормативна база для використання його як біопалива. Також розроблено ряд
вітчизняних технологій переробки біоетанолу, зокрема в діетоксіетан як
перспективну кисневмісну добавку до моторних палив. Розширення застосування
паливного етанолу та його похідних у нашій країні, що відповідало б світовій
тенденції використання відновлюваних ресурсів, можливе лише за умови вжиття
низки заходів на рівні держави, зокрема встановлення пільгового акцизу на
альтернативне моторне паливо та запровадження доступного кредитування для
будівництва нових потужностей з виробництва та перероблення біоетанолу.
Питання для самоконтролю
1.
Як
класифікують альтернативні палива?
2.
Що
таке біодизельне паливо? Що є сировиною для його виробництва?
3.
Назвіть
переваги та недоліки біодизельного палива.
4.
Які
нормативні документи регулюють в Україні якість біопалив?
5.
Що
таке біогаз?
6.
Які
проблеми виробництва та використання біогазу в Україні?
7.
Що
таке біоетанол?
8.
Яка
технологія виготовлення біоетанолу?
9.
Які
переваги та недоліки біогазу?
10.
Які переваги та недоліки біоетанолу?
