Этиловый спирт вместо бензина

Начало 1970-х годов стало временем «бразильского экономического чуда». Однако чудо столкнулось с большими проблемами. Во-первых, в 1973 году арабские страны-экспортеры нефти ввели эмбарго на поставку «черного золота» государствам, поддержавшим Израиль. В результате, мировые цены на нефть выросли в три раза. Во-вторых, мировая конъюнктура негативно отразилась на ценах на один из основных экспортных товаров Бразилии – сахар. В начале 1960-х годов цены стабильно росли, в середине 1960-х – рост прекратился, а в 1974 году они резко упали.

Исходя из этого, президент Бразилии Эрнесто Гизель принял «соломоново решение». Он инициировал создание национальной программы, которая должна был обеспечить бразильские автомобили заменителем бензина – спиртом, параллельно решив проблему с кризисом, в котором оказались производители сахара. На первом этапе, который стартовал в 1975 году, был принят закон, который обязывал нефтетрейдеров добавлять в бензин не менее 20% этанола.

Чтобы поощрить переход на этанол, были предприняты и иные шаги. Государство предложило кредитные гарантии и «дешевые» кредиты компаниям, желавшим строить спиртзаводы. Государственные структуры стали централизованно закупать спирт по повышенным ценам. Налоги на бензин были подняты таким образом, чтобы производство и использование этанола стало коммерчески выгодным. К этому процессу подключилась и бразильская национальная нефтяная компания Petrobras, которая делала значительные инвестиции в «спиртовую» инфраструктуру – сеть транспортировки и распределения этанола. Результаты оказались фантастическими: за четыре года (с 1975 по 1979) производство этанола выросло на 500%.

Второй этап программы начался в 1979 году, когда правительство Бразилии подписало соглашение с крупнейшими мировыми автопроизводителями ( Fiat, Toyota, Mercedes-Benz, General Motors и Volkswagen), в рамках которого те были обязаны собирать в Бразилии только модели машин, способных использовать в качестве топлива 100%-й спирт. Кроме этого, были введены налоговые льготы для владельцев машин, которые соглашались переоборудовать их, перейдя с бензина на спирт. Часть средств, необходимых для проведения этих операций, предоставил Всемирный Банк World Bank. Параллельно шла масштабная рекламная кампания: чиновники, политики, звезды автогонок и шоу-бизнеса пересаживались на «спиртовые» автомобили. Итог: за период с 1979 по 1985 год производство этанола выросло в три раза. К этому времени этанол обеспечивал половину потребностей Бразилии в автомобильном топливе.

Однако в том же 1985 году у Бразилии начались проблемы. Причиной стало резкое снижение мировых цен на нефть, из-за которого этанол вновь стал дороже бензина. Тогда же в Бразилии началась галопирующая инфляция, из-за чего правительство было вынуждено начать серию болезненных экономических реформ. Сокращение государственных расходов коснулось и «спиртовых» программ – дотации и налоговые поблажки были отменены или минимизированы. Еще одним ударом стал рост мировых цен на сахар. В результате, производство спирта стало снижаться. Однако эти новости не повлияли на автопроизводителей, которые продолжали выпускать только машины, способные работать на спирту. В конце 1980-х годов почти все новые автомобили, продаваемые в Бразилии, были способны использовать в качестве топлива исключительно этанол.

Результатом стал очередной кризис: в 1990 году спирта было произведено меньше, чем требовалось для нормального функционирования экономики. В 1992 году Бразилия экспортировала почти на 70% меньше нефти, чем в 1979-м, а зависимость экономики страны от импортируемой нефти снизилась с 52% до 21.7%. По иронии судьбы, Бразилия оказалась вынуждена экспортировать спирт и смешивать этанол с метиловым спиртом. Автозаводы мгновенно отреагировали на новую конъюнктуру рынка: они вновь перешли на сборку бензиновых автомобилей. В результате, в середине 1990-х только такси и автомобили, предоставляемые в аренду, были способны заливать в свои бензобаки чистый спирт. Впрочем, правительство страны не уступило в одном – в продаваемый на АЗС бензин в обязательном порядке должно было добавляться 20% этанола.

Читайте также:  Разболтовка колесных дисков нива шевроле таблица совместимости

«Второе дыхание» бразильский эксперимент обрел в конце 1990-х, когда появились «автомобили на «гибком» топливе» flexible fuel vehicles ( FFV), которые способны использовать смесь из 85% спирта и 15% бензина, равно как и обычный бензин. Ряд автомобильных компаний договорились с правительством Бразилии о налоговых льготах (при продаже FFV налог с продаж составил 14%, для бензиновых моделей – 16%) и стали производить FFV – первопроходцем здесь стала корпорация Ford, открывшая сборочную линию в 2002 году. Эти машины стали пользоваться большой популярностью: если в 2005 году на их долю пришлось 53% от общего объема продаж, то в 2006 году – 70%.

Успех Бразилии во многом обусловлен рекордно низкой стоимостью производства спирта. Цена этанола зависит от «калорийности» сельскохозяйственных культур, стоимости местной рабочей силы, эффективности процесса переработки и пр. Этанол в Бразилии стоит дешевле, чем в США ( $ 0.80 против $ 0.90-1.30 за галлон), в частности, потому, что бразильский сахарный тростник более удобен для производства спирта, чем американская кукуруза, а бразильские рабочие зарабатывают меньше, чем американские. Бразильские власти поддерживают баланс цен и с помощью тарифной политики: таможенная пошлина на экспорт этанола составляет 30%, на импорт сахара – 20%.

В 2006 году мировые цены на сахар вновь достигли рекордно высоких величин. Чтобы исправить ситуацию, власти страны разрешили добавлять в бензин не 25% спирта, как делалось последние пять лет, а традиционные 20%.

В 2006 году 4.3 млн. бразильских автомобилей использовали в качестве топлива 100%-й (точнее, 95.5%-й) спирт, еще 17 млн. использовали иные смеси этанола и бензина. 18 тыс. из 22 тыс. бразильских АЗС продают чистый этанол. Благодаря переходу на спирт Бразилии удалось создать более 640 тыс. рабочих мест в сфере производства спирта и еще 9 млн. в смежных отраслях, отказаться от экспорта 1.44 млрд. баррелей нефти (с 1976 по 2005 год). За этот же период времени совершенствование технологий позволило получать с каждого гектара земли, засеянной сахарным тростником, в два раза больше спирта. Одновременно затраты на производство этанола снизились вдвое. Спиртовые автомобили позволили уменьшить проблему смога, которым были прославлены бразильские мегаполисы.

Еще одним результатом стало образование нового экспортного рынка. Бразилия уже импортирует спирт в США, Индию и Японию. Потенциально этот рынок будет развиваться – только за последние годы законы, ставящие своей целью поощрить перевод автомобилей на спирт, приняли Южная Корея, Филиппины, Швеция и Мадагаскар.

Новое автомобильное топливо на основе спирта разработали специалисты Всероссийского НИИ переработки нефти (ВНИИ ПН). Разработка российских ученых может использоваться на обычных автомобилях и не требует специальной адаптации двигателя. Кроме того, альтернативное автомобильное топливо оказалось более экологичным, а его цена может быть при определенных условиях ниже, чем цена бензина.

По сути, новое альтернативное автомобильное топливо представляет собой смесь из получаемого из растительного сырья этилового спирта и дешевых продуктов переработки нефти. Причем содержание этанола в смеси может варьироваться от 20 до 40%.

Завотделом автомобильных и авиационных бензинов ВНИИ ПН Михаил Ершов, являющийся одним из авторов разработки, рассказал: «У такой смеси низкое содержание смол и серы, это обеспечивает чистоту топливной системы автомобиля. Кроме того, кислородосодержащее соединение способствует тому, что в отработавших газах будет меньше несгоревших углеводородов. Топливо на испытаниях показало совместимость с обычным автомобильным двигателем без модификаций».

Смесь этилового спирта с углеводородами в качестве автомобильного топлива уже успешно используется в некоторых странах, в том числе в Бразилии, Таиланде и США. Для получения биоэтанола в Бразилии используется тростниковый сахар, а в США — кукуруза. Россия же сможет использовать для его производства, как считают ученые, отходы древесины или дешевую фуражную пшеницу.

Читайте также:  Набор для замены направляющих втулок клапанов

Новое альтернативное автомобильное топливо также по цене оказывается ниже, чем бензин. Так, сегодня литр бензина в среднем обходится в 39 рублей. Литр биоэтанола будет стоить порядка 35 рублей. Но такая цена возможно только в случае, если государство не будет взимать акцизный сбор на спиртосодержащие продукты (ставка акциза в России для крепкой алкогольной продукции составляет 523 рублей за 1 литр безводного этилового спирта)..

Повсеместного распространения новое автомобильное топлива, как уверены разработчики, в России не достичь. Вместе с тем в некоторых регионах оно может стать массовым. К таким регионам разработчики отнесли районы, где простаивают спиртовые заводы. Также разработчики назвали еще одно преимущество спиртового топлива. Оно может послужить как сдерживающий фактор для нефтеперерабатывающих компаний.

При добавлении 10% спирта в бензин никаких модификаций двигателей не требуется. Причем бензин, разбавленный спиртом, дает более экономичный расход топлива и меньший износ деталей. Другое дело – переход на чистый этанол. Тут уже без модификации двигателя не обойтись.

Но процесс вытеснения бензина с рынка пойдет, видимо, без революционных рывков. Слишком сильно международное нефтяное лобби, и слишком непросто «ставить на ноги» этанольную индустрию.

Начать работы по биотопливу американцев подтолкнуло эмбарго на арабскую нефть 1973 г, когда американский конгресс всерьез озаботился поисками возобновляемых источников энергии.

Но тогда громкое решение президента Джимми Картера по перепрофилированию нового завода для производства спиртных напитков в завод по производству топливного этанола было во многом политическим жестом.

Сегодня американские президенты заявляют, что переход на биотопливо (т. е. этанол) позволит США получить независимость от арабской нефти. За идею биотоплива уже ухватилась Европа.

Судя по всему, она готова всерьез побороться за рынок двигателей, работающих на спирте. Уже к 2010 году не менее 5,75% автомобильного топлива в ЕС должно производиться из возобновляемых источников энергии.

Страны Латинской Америки с их большими площадями сельхозугодий твердо намерены контролировать рынок биотоплива.

Уже в 1960‑е годы, когда в Бразилии появилась энергетическая политика, основанная на биотопливе, эта страна стала лидером по производству этанола для автомобилей.

Биотопливная программа Бразилии активно развивалась еще в 1970‑е годы прошлого столетия и назвалась «Про-Алко» (Proalcool).

Она имела политическую поддержку, но когда произошла либерализация цен на алкоголь в 1999 году, правительственная поддержка программы прекратилась – стала самоокупаемой.

В последнем выпуске Зернового совета США (Unаteed States Grain Council) приводится статистика, что сегодня Бразилия производит 4,5 биллиона галлона этанола, сами США – 3,8 биллиона галлонов.

В Азии несколько стран также запустили политически поддерживаемые биотопливные программы. Индийское правительство постановило, что 9 регионов и 4 области федерального значения должны продавать, начиная с 2003 года автомобильное биотопливо E-5.

Так и происходит. Китай стремится создать новый рынок для избытка зерна, которое бы пошло на этанол, чтобы понизить потребление нефти.

Когда будут запущены новые государственные программы по биотопливу в Европе, Азии и Америке, спрос на топливный этанол, как пишет журнал Industrial biotechnology, уже к 2020 году может вырасти за пределы 33 млрд галлонов, т. е. 125 млрд литров.

Уже к 2020 году, по данным американского биотехнолога Грегори Больмана, суммарный спрос на этанол в мире составит 125 биллионов литров.

Найдется ли достаточно сырья, чтобы изготовить такие объемы биотоплива? Сегодня на этанол перерабатывают зерно, стебли сахарного тростника и солому.

Читайте также:  Съемник внутреннего шруса ваз

Из кукурузы получается топливный этанол отличного качества, а особенно из сортов, содержащих много крахмала.

Именно кукурузный спирт производили американские фермеры во второй половине прошлого столетия, когда Америка почувствовала себя на пороге топливной революции. Это время получило ностальгическое название «перегонный аппарат на каждом холме».

К середине 1980‑х в США было порядка 180 спиртовых «мельниц», каждая из которых производила от 20 тыс. до 7 млн галлонов этанола в год.

После спада «мельничного бума» в США появились первые крупные биотопливные заводы. Каждый требовал штата в 35 человек, а постройка завода в среднем обходилась в 150‑170 млн долларов.

Уже в 1990‑е годы прошлого столетия этаноловые заводы США производили 30 млн галлонов спирта. При этом побочные продукты использовали как высококачественную белковую добавку для животных и птицы.

Однако вскоре стало ясно, что ездить на питьевом спирте – непозволительная роскошь.

И тогда биотехнологии решили научиться гнать спирт из соломы. Экономика производства биотоплива зависит от трех факторов: себестоимости биомассы, дороговизны перегонки, политической конъюнктуры.

Чтобы завод по перегонке соломы на спирт себя окупал, необходимо, чтобы себестоимость соломы (с учетом ее доставки на завод и хранения) «вписалась» в коридор 50‑55 долларов за сухую тонну.

А о прибылях можно будет говорить, когда цена тонны сухой соломы будет снижена до 30 долларов.

Но пока что это для многих бизнесменов – мечта и «камень преткновения».

Кроме стоимости сырья, есть еще и сложности по биохимии перегонки. Биомасса с высоким содержанием влаги, такая, как сахарный тростник или кукурузные початки, легко подвергается влажной ферментации, более простой и экономичной, чем «сухой» процесс.

Тростник и кукуруза легко ферментируются с помощью распространенных энзимов, а вот для соломы этот процесс получается не такой уж и легкий.

Пока что для каждого вида сахаров нужен специфический фермент, то есть в перегонный аппарат приходится запускать «целую команду энзимов», что здорово усложняет процесс получения спирта.

Другая задача микробиологов состоит в том, чтобы создать термоустойчивые дрожжи, ибо те, что используются в процессе получения этанола сегодня, работают при высоких температурах недостаточно эффективно.

Во время процесса перегонки колонии дрожжей испытывают температурный стресс, и гибель этих живых культур приводит к тому, что молекулы этанола замещаются глицеролом, который забивает мыльной пеной всю систему водоснабжения аппарата.

Итак, выведение породы термоустойчивых дрожжей – мечта всех производственников.

И тем не менее этанол претендует на роль победителя бензина.

Вот что о себестоимости этанольного биотоплива говорит начальник отдела технологии спирта ЗАО «Кристалл» Владимир Леденев: «Один декалитр спирта, который мы для водки гоним из пшеницы, по себестоимости не превышает 200 рублей, или всего 20 рублей за литр. И это питьевой спирт! В одной бутылке его доля – всего 3‑4 рубля.

Что касается производства спирта на автомобильное топливо, то здесь никаких проблем нет. Ни технологических, ни экономических.
Единственная сложность – где вы возьмете столько зерна?

А если вы решите в качестве сырья использовать солому или отходы деревообработки, так это уже совсем другой процесс».

Кабельная арматура, Биотопливо, Топливо, Энергия , Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *