АВ 2008г. Выпуск 12 Биоэнергетика в России: перспективы развития
В производстве моторного топлива используется лишь 19% продуктов из биомассы. К моторным биотопливам относятся биоэтанол, биогаз, биодизель и наиболее перспективное биотопливо второго поколения - биобутанол. Поддержка производства моторного биотоплива является одним из приоритетных направлений, поскольку именно топливо - ассоциируемое с мобильностью - непосредственно затрагивает интересы большей части населения страны и отчетливее всего присутствует в общественном сознании. Мобильность является неотъемлемой составляющей качества жизни современного человека, важнейшим фактором экономического развития, роста благосостояния населения и создания новых рабочих мест. При этом существенным образом уменьшаются вредные выбросы в атмосферу, что является серьезным аргументом в пользу экологически чистых биотопливных источников энергии.
Биоэтанол - это жидкое спиртовое топливо (С2Н5ОН), который производится путем ферментации из сельскохозяйственной продукции, содержащей крахмал или сахар, например, из кукурузы, зерновых или сахарного тростника. Такой биоэтанол относится к биотопливу первого поколения. Гектар зерновых может дать 2800 литров биоэтанола в сезон. В отличие от спирта, из которого производятся алкогольные напитки, топливный этанол не содержит воды и производится укороченной дистилляцией (две ректификационные колонны вместо пяти) поэтому содержит метанол и сивушные масла, а также бензин, что делает его непригодным для питья. Он считается важной составляющей бензина и высоко ценится благодаря содержанию кислорода и высокому октановому числу (как у бензина марки Аи-108). Кроме того, производство этанола может быть налажено в сельской местности, обеспечивая столь необходимые там рабочие места и налоговые поступления, этанол вносит ценный вклад в энергетическую и экономическую безопасность страны и является наилучшим из имеющихся средств борьбы с газами, вызывающими парниковый эффект.
Большинство автомобилей может использовать 10% добавку этанола к бензину без какой-либо модификации двигателя. В России источником получения растительной биомассы для получения этанола на сегодняшний день является зерно злаковых, причем могут быть использованы низкосортные высокопродуктивные технические сорта зерна, непродовольственное фуражное зерно, а также морозобойное или поврежденное болезнями зерно. На сегодняшний день в России заявлено о строительстве нескольких заводов по производству топливного биоэтанола. Однако пока производить биоэтанол российским производителям невыгодно. Себестоимость производства литра спирта составляет 18-20 рублей, но он облагается акцизом на спиртосодержащую продукцию в размере 159 рублей за литр.
Кроме того, Россия обладает всеми необходимыми мощностями для производства топливного этанола по гидролизной технологии. Этанол в России выпускается по нескольким нормативно-техническим документам: ГОСТ 18300 и ТУ 242-117-00151727-98.
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 деревоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, сельскохозяйственные отходы, а также некоторые виды отходов пищевой продукции.
В настоящее время в России имеются свободные мощности по производству этилового спирта в объеме 250 тыс. т/год, в том числе половина - из возобновляемых источников. На сегодняшний день Россия - единственная страна в мире, которая обладает многолетним промышленным опытом, позволяющим получать этанол по гидролизным технологиям. Таким образом, Россия обладает необходимым научно-технологическими и промышленными возможностями для производства топливного этанола.
В нашей стране сложилась уникальная ситуация, которая позволит достаточно быстро обеспечить топливную промышленность высокоэффективными оксигенатами на базе технического этилового спирта с использованием действующих мощностей гидролизных заводов.
Нормативно-техническая документация на топливную добавку разработана и зарегистрирована в Минэкономразвития. С 01.07.2002 г. введен ГОСТ Р51866-2002 (ЕН-228-99), предусматривающий выпуск автомобильных бензинов, содержащих до 5 % спирта. Разработан и утвержден национальный стандарт ГОСТ Р52201-2004 Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием .
В настоящее время суммарные производственные мощности по выпуску топливной добавки на основе этилового спирта составляют в России 140 тыс. т/год, что соответствует 2800 тыс. т экологически чистого автомобильного бензина. Существующая технология, наличие квалифицированных рабочих кадров и организация производства на гидролизных заводах позволяет без значительных дополнительных затрат осуществлять выпуск топливных добавок на основе производимой ими продукции - этилового спирта.
Увеличение цены спирта и ужесточение режима его потребления (квотирование, лицензирование, спец. разрешения на поставку и т. д.) для технических целей резко снижает объемы сбыта и ведет к сворачиванию производства, что, в свою очередь, неизбежно приводит к росту себестоимости. Буквально единицы предприятий в этих условиях сохраняют рентабельное производство и держатся на плаву .
Как известно, к настоящему времени в нашей стране сложилась ситуация, приведшая к появлению невостребованных (избыточных) мощностей производства технического этилового спирта (включая гидролизный и синтетический), что может привести к негативным последствиям социального характера. Перевод большей части спиртовых производств на выпуск топливного этанола обеспечит полную загрузку производственных мощностей, что также решит социальную проблему в отрасли и на прилегающих территориях.
В Минпромэнерго РФ решили перепрофилировать заводы, производящие гидролизный этиловый спирт, в производящие добавки к моторному топливу. В этой связи Министерством был подписан приказ 302 от 14 ноября 2005 г. Об образовании межведомственной рабочей группы по рассмотрению вопроса о перепрофилировании заводов, производящих этиловый спирт гидролизный из непищевого сырья на производство добавок к моторному топливу . В состав рабочей группы вошли представители Минпромэнерго, МПР России, Минсельхоза России, Минэкономразвития, Ростехрегулирования, Россельхоза, ФНС России, ОАО Группа Росалко , ассоциации производителей и потребителей денатурированной продукции ДенАлко , ассоциации гидролизных предприятий ЗАО Бионитт , ОАО ВНИИгидролиз , ЗАО Архангельский ЗТС , ЗАО Канский БХЗ и ОАО Тулунский ГЗ .
Одним из факторов, сдерживающих применение этанола в топливе, являлась его стоимость, которая по сравнению со стоимостью традиционного топлива была достаточно высока. Последние достижения в области биотехнологии позволяют выйти на качественно новый уровень экономики производства. При этом в качестве отечественного сырья возможно использование сельскохозяйственных отходов или древесины.
Дополнительным препятствием является установленная законодательством необходимость оформления лицензий и иных разрешительных документов на работы со спиртом и спиртосодержащими жидкостями. С 2006 г. в соответствии с законом 102-ФЗ упраздняется регистрация наименований этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции. Для производителей и оптовиков алкогольной продукции с содержанием этилового спирта более 15 % объема готовой продукции вводятся требования о минимальном размере уставного капитала в 10 млн. рублей, а для производителей водки - 50 млн. рублей. Субъекты Российской Федерации наделяются правом ограничивать время продажи алкогольной продукции крепостью более 15%.
Нефтеперерабатывающие заводы - основные потенциальные производители смесевых бензинов - не заинтересованы в их производстве при существующем соотношении цен на спирт и товарный бензин. Для конкурентоспособности этанолсодержащего топлива его экономическая целесообразность должна быть не выше экономической целесообразности товарных бензинов. Основным сдерживающим фактором в решении этой задачи являются нормы, принятые Федеральными законами от 21.07.2005г. 102-ФЗ и 107-ФЗ. В соответствии с отдельными статьями указанных законов на продукцию, содержащую этиловый спирт, являющийся основным компонентом к моторному топливу, установлено акцизное обложение в размере 21,5 руб./л при производстве спирта и 159 руб./л спирта, содержащегося в добавке. При этом стоимость самого этилового спирта без НДС составляет 17-19 руб./л.
Такое положение практически исключает рыночную востребованность производимого этанола. Дело в том, что при отказе взимания акцизов на спирт и спиртосодержащую продукцию, используемые в качестве добавок в автомобильное топливо, цена бензина с добавкой (АИ-95Э) в расчете на 1 л будет почти на 1 руб. дешевле обычного бензина, применяемого без добавок (АИ-95). При взимании акцизов на спирт и спиртосодержащую продукцию АИ-95Э будет почти в 2 раза дороже обычного бензина АИ-95.
Чтобы биоэтанол мог стать основным топливом, необходимо переориентироваться на дешевые виды сырья, имеющиеся в больших количествах. Таким наиболее дешевым и самым распространенным биологическим материалом на Земле является целлюлозосодержащее сырье и его отходы: быстрорастущие многолетние растения (например осина), отходы целлюлозно-бумажной и лесохимической промышленности, муниципальные и офисные отходы (макулатура), отходы пищевой промышленности - пшеничные отруби, спиртовая и пивная дробина, соевая и рисовая шелуха, различные сельскохозяйственные отходы - солома, стебли и початки кукурузы, а также трава. В целом, в России ежегодно образуется 50 млн. тонн отходов переработки леса, 250 млн. тонн отходов сельского хозяйства, 50-60 млн. тонн твердых муниципальных отходов. Она содержится во всех растениях - от трав до деревьев и сельскохозяйственных культур. Целлюлоза не так легко расщепляется на сахар, как крахмал, но за последние годы в этой области достигнут значительный прогресс. Это позволит перерабатывать в биоэтанол кукурузные стебли и пшеничную солому, а не кукурузные и пшеничные зерна.
Биоэтанол, получаемый из целлюлозы и биоразложимых отходов, относится к биотопливу второго поколения. Следует отметить, что принципиальной особенностью сырья является необходимость его предварительной обработки для увеличения его реакционной способности при ферментативном гидролизе. Для повышения эффективности процесса и снижения себестоимости Российской академией наук уже ведутся генно-инженерные работы по получению растений с измененным метаболизмом. Такая древесина существенно мягче природных аналогов и не требует предварительной обработки. Ведется также работа в области генетики по созданию растений с заметно сокращенным сроком роста растений. Но для создания отработанных, готовых к внедрению технологий необходима серьезная, продуманная поддержка НИОКР в первую очередь со стороны государства.