Неправительственной организации « », попытки перевода ощутимой части потребителей энергии на биотопливо фактически не имеют смысла. По их расчётам, в погоне за добычей биомассы для переработки в топливо человечество окажется неспособным набрать необходимое её количество. Итог отчёта включает в себя следующие пункты.

Повышенная добыча биомассы для топлива уменьшает возможности по производству пищи

В 2050 году по прогнозам потребуется производить пищи на 70% больше, чем сейчас. Если следовать амбициозным планам развитых экономик, по которым к этому времени нужно будет перевести порядка 20% потребителей на биотопливо, то количество собираемой биомассы нужно будет как минимум удвоить – а это нереально.

Использование биоэнергетики слишком неэффективно

Выращиваемый в тропиках сахарный тростник преобразовывает всего лишь 0.5% солнечной энергии в сахар, и всего лишь 0.2% в этанол. Маис, который можно выращивать в Айове, перерабатывает 0.3% энергии в сахар и 0.15% в этанол. На трёх четвертях поверхности Земли сегодняшние солнечные батареи способны производить примерно в 100 раз больше энергии, чем когда-либо смогут растения, даже по самым оптимистичным прогнозам.

Использование биотоплива не уменьшает выбросы СО 2 в атмосферу

Существует теория, по которой излишние выбросы углекислого газа в результате человеческой деятельности влияют на климат планеты. Сторонники биотоплива любят доказывать, что поскольку растениям нужно сначала вырасти и потребить углекислый газ, то это количество газа можно «вычесть» из результирующего выхлопа при сгорании биотоплива. Однако, поскольку эти растения в любом случае выросли бы (например, в пищу), то тот факт, что они будут использоваться для производства топлива, не убирает углекислый газ из атмосферы.

Польза биотоплива преувеличена

Конечно, существуют, например, отходы при обработке растений – опилки, обрезки, стебли и проч. Но их объём и возможность использования попросту ограничены.

Отчёт появился в результате многолетних опасений разных учёных, которые критиковали наполеоновские планы США и Европы по увеличению выращивания культур для производства биотоплива. Например, по указу, который работает со времён администрации Дж. Буша, 30-40% урожая зерна должно быть преобразовано в биотопливо для автомобилей, чтобы заместить порядка 6% потребности в бензине.

Другим примером является переход Европы на сжигание спрессованных древесных отходов вместо ископаемого угля. Американцы, поставляющие эти отходы в Европу, убеждают всех, что сжигание этих отходов не увеличивает количество углекислоты в атмосфере, поскольку заново растущие деревья её поглощают – а вот ископаемый уголь добавляет в атмосферу СО 2 , который до этого хранился в связанном виде под землёй. Однако учёные обеспокоены, что в реальности этот процесс уменьшает количество деревьев на планете.

Почему проблемы, связанные с биотопливом, вызывают интерес? Ведь с точки зрения цифр биотопливо занимает весьма незначительную долю в мировом энергетическом балансе и, кроме того, даже не является лидером рынка возобновляемых источников энергии, уступая ветроэнергетике. Почему это происходит? Просто потому, что биотопливо прямо или косвенно затрагивает интересы всех и в этом узле тесно переплетены этика и политика, экономика и экология, наука и технологии, продовольствие и энергетика.

Само появление индустрии биотоплива инициировано весьма чувствительными событиями в истории ХХ века. Не менее глобальны и последствия развития этой индустрии, хотя и не всегда видимые на первый взгляд. «История ходит вокруг тихо и мелкими шагами, но потом громко хлопает за собой дверью. Важные повороты развития часто притворяются событиями проходными и незначительными. И только потом их кричащие последствия обнажают перед нами весь масштаб уже созревших перемен», - написал ярый противник биотоплива Юрий Лужков. По поводу истории мы с ним полностью согласны, обратимся же к ее страницам.

История возникновения биотоплива

На заре автомобильной эры Рудольф Дизель предрекал использование растительного масла в качестве топлива: «Использование растительного масла в качестве топлива сегодня может показаться малозначимым, однако со временем оно будет так же важно, как нефть и угольные продукты». Лауреат Нобелевской премии академик Николай Николаевич Семенов писал, что «быстрое исчерпание в будущем ресурсов обычного топлива и увеличения диоксида углерода в атмосфере настоятельно ставит перед человечеством проблему создания принципиально новой базы мировой энергетики. Времени на создание этой базы у нас мало, по-видимому, около ста лет». Таким образом, развитие индустрии биотоплива - естественный процесс истории технологического развития, подобный переходу от дров к углю, от угля к нефтепродуктам и от нефтепродуктов к газу.

Основоположником биотопливной индустрии мог стать СССР - первый опытный гидролизно-спиртовый завод в СССР был введен в эксплуатацию еще в январе 1934 года в Череповце. Однако спирт шел на получение бутадиенового каучука, а не на топливо, ибо ставилась задача избавиться от необходимости получать спирт из хлеба и картофеля, а не заменить бензин.

Первенство в получении биотоплива принадлежит Бразилии, однако решающий вклад в дело становления индустрии биотоплива сделан людьми и странами, которые даже не думали об этом. Самый большой вклад внес президент США Ричард Никсон, отменивший в 1971 году золотой стандарт (можно было напечатать только то количество денег, которое было обеспечено золотым запасом страны). Это привело к девальвации доллара при сохранении цены на нефть. Очевидно, что долго так продолжаться не могло, и 17 октября 1973 года Организация стран - экспортеров нефти (ОПЕК), а также Египет и Сирия объявили нефтяное эмбарго странам, поддержавшим Израиль в войне с ними. Вой-на войной, но все‑таки главной причиной арабских санкций была несправедливая цена на нефть. В 1974 году цена на нефть выросла с 3 до 12 долларов США за баррель (хотя в золотом эквиваленте нефть в цене не поднялась, а лишь вышла на прежний уровень). Богатые страны стали покупать нефть в СССР, а бедным пришлось искать новую энергетическую базу. В разгар ближневосточного нефтяного кризиса правительство Бразилии запустило в жизнь программу Pro Alcohol по использованию этанола в топливных целях, и за четверть века эта страна на импорте горючего сэкономила 50 миллиардов долларов.

Роль и место биотоплива в современном мире

Очевидно, что отрасль промышленности с такими оборотами уже никогда и никуда не исчезнет, что, собственно, и подтверждают темпы роста производства биотоплива. Так, В. Ф. Федоренко и соавторы приводят следующие данные по динамике производства биотоплива на ближайшую перспективу (рис. 1).

Хотя с падением цен на нефть в 2000‑х годах производство биотоплива замедлилось, с ростом цен Бразилия вернулась к его активному производству и использованию. Независимость от наличия месторождений полезных ископаемых, минимальные инвестиции и нечувствительность к политическим бурям позволяют выходить на рынок моторного биотоплива бизнес-структурам, куда менее могущественным (но более многочисленным), чем транснациональные нефтяные корпорации.

Разумеется, предприниматели страны, потребляющей бензина больше, чем кто‑либо другой, не преминули воспользоваться новой рыночной нишей. Сегодня лидером производства этанола являются США, что обеспечивает работой множество аграрных предприятий Америки. Образно говоря, топливный этанол стал пропуском в мир нефтяных магнатов для скромного фермера. Увеличился спрос на соответствующее сельскохозяйственное сырье.

Но, увы, все в мире взаимосвязано. Если для сельского хозяйства рост спроса на продукцию - это хорошо, то для потребителей пищи, особенно беднейших, биотопливо есть зло. Действительно, для производства биотоплива на одного автомобилиста требуется куда больше пашни, чем на производство еды для этого же автолюбителя. Один автомобиль отнимает хлеб у десяти человек.

Как же быть в данной ситуации? Некоторые, например Виктор Зубков, говорят, что «…когда в мире голодает почти 1 миллиард человек, занимать отечественные посевные площади под биотопливо не стоит…». Утверждение благое, но спорное. Согласиться с ним, как и с мнением другого эксперта в данной области, Дмитрия Рылько, который полагает, что «миссия России состоит в том, чтобы кормить развивающиеся страны самой дешевой пшеницей», можно, только поставив интересы граждан иностранных государств выше интересов своих крестьян.

Более серьезным политикам кажется, что миссия государства состоит в защите интересов своих граждан, в том числе экономических. Сенаторы США от «кукурузных» штатов внесли проект закона, суть которого состоит в следующем: каждая вторая заправка в Америке обязана иметь колонку Е-85 (85 процентов этанола). Однако вне зависимости от приоритетов политиков биотопливо оказывает серьезное давление на продовольственный рынок, а потому ученые и инженеры ищут способы найти баланс между энергетическими и пищевыми потребностями цивилизации.

Поколения биотоплива

Биотопливо открыло путь в мир магнатов топливного рынка аграриям, но попасть в этот волшебный мир хотят все.

С другой стороны, исследователями и разработчиками движут благородные цели защиты продовольственного рынка - достаточно вспомнить разработки советских ученых и инженеров 30‑х годов ХХ века. Как следствие, биотопливо (причем не только этанол) стали получать из всего, что было доступно в качестве сырья. Сырьевая база и спектр продуктов оказались столь разнообразны, что биотопливо необходимо было классифицировать.

Биотопливо бывает разное - под это понятие подводятся получаемые брожением водород и метан, древесные пеллеты, продукты пиролиза древесины или биомассы водорослей, но мы остановимся на жидких моторных и, в меньшей степени, котельных топливах. В конце концов, энергетический кризис разразился именно из‑за нехватки сырья для жидкого моторного топлива, и именно для его замены создана индустрия биотоплива. На сегодняшний день различают четыре поколения биотоплива (табл. 1).

На наш взгляд, углеводороды, получаемые пиролизом биомассы растений, биосинтезом или химическим синтезом из масел или биодизеля, считать биотопливом не следует, и вот почему: к биотопливу сегодня предъявляются требования прежде всего экологического плана. Его парадигмой является безопасность для природы в плане добычи сырья, получения собственно топлива, его транспортировки и хранения и, наконец, экологическая безопасность использования. Очевидно, что пиролизные и даже биосинтетические углеводороды не отвечают этим требованиям хотя бы по одному пункту - это углеводороды, и их сгорание приводит к образованию тех же по составу выхлопных газов (хотя и без продуктов сгорания серы). По сути, биобензин и продукты пиролиза биомассы отличаются от обычного бензина только сырьем - они не содержат в молекуле атомов кислорода, что придает топливу экологичность.

В основе индустрии биотоплива заложена концепция экологически безупречного топлива, безопасного на стадии производства, хранения и транспортировки, использования и утилизации. Очевидно, что без экологической составляющей смысла в альтернативных топливах нет (они дороже и часто по некоторым характеристикам хуже традиционных моторных топлив). Однако если нефть недоступна, биотопливо из высокооктановой экологичной добавки в топливо может стать основным моторным топливом.

Так, бензин и дизтопливо из синтез-газа были основным моторным топливом двух стран-изгоев: фашистской Германии и ЮАР времен апартеида.

Концепции биотоплива более всего отвечают топливный этанол (и другие спирты, полученные брожением) и биодизель (сложные эфиры жирных кислот), то есть те вещества, которые содержат в себе атомы кислорода.

Ключевыми проблемами развития биотопливной индустрии являются сырьевая база и технологии. Биотоплива первого поколения производятся с использованием простых, традиционных для отрасли технологий. Для производства биотоплива второго и последующих поколений требуются более совершенные и дорогие технологические приемы.

Биоэтанол: сырьевая база

Топливный биоэтанол получают из сахаристого сырья (сахарный тростник, сахарная свекла); крахмалистого сырья (пшеница, кукуруза, рис, картофель); целлюлозного сырья (опилки, солома, макулатура, энергетическая древесина); водорослевого сырья (ламинария, фукус); отходов промышленности (меласса, сульфитные щелока).

Сырьевая база зависит от региона: так, в Бразилии этанол производится из сахарного тростника, что обеспечивает наиболее низкую себестоимость, в США - из кукурузного крахмала, в Европе - из сахарной свеклы, картофельного и пшеничного крахмала. По производству крахмалистого сырья (как и продукции сельскохозяйственного производства) лидерство США очевидно, просто в силу климатических условий. Однако сырьевая база, способная многократно перекрыть потребности страны, не затрагивая сельскохозяйственных земель, есть фактически у каждого государства.

Так, например, по данным академика Варфоломеева (С. Д. Варфоломеев, Е. Н. Еременко, Л. П. Крылова// Успехи химии. - 79 (6). - 2010. - С. 552‑564), в России ежегодно образуется 175‑200 миллионов тонн отходов биомассы, что эквивалентно 89‑102 миллионам тонн углеводородов, а потребление бензина составляет 30 миллионов тонн в год. Однако лигноцеллюлоза (отходы сельского хозяйства и переработки древесины) даже при самом высоком уровне развития технологий ее переработки будет иметь фундаментальный недостаток - образование твердых отходов лигнина.

Содержание лигнина в древесине хвойных и лиственных пород составляет, соответственно, 23‑38 и 14‑25 процентов масс. Этот недостаток в принципе невозможно устранить, даже используя генетически модифицированные культуры, поскольку минимальное содержание лигнина ограничено требованиями к механической устойчивости растений и не может быть менее 5 процентов. Альтернативным сырьем в прибрежных регионах может быть биомасса водорослей, которые обладают большей продуктивностью, чем наземные растения, поскольку у наземных растений фотосинтез происходит только в листве (хвое), а у водорослей в фотосинтезе принимает участие вся поверхность. Даже наши арктические и дальневосточные моря богаты таким сырьем, а что говорить о тропических зонах!

Состав полисахаридов существенно отличается от крахмала, что создает определенные трудности, однако на сегодня разработан способ прямой конверсии в этанол полисахаридов бурых водорослей: Adam J. Wargacki с соавторами опубликовали в престижном журнале «Science» статью «An Engineered Microbial Platform for Direct Biofuel Production from Brown Macroalgae», где описана эта технология.

Однако водоросли обладают огромной зольностью - фактически вместо лигнина твердым отходом являются минеральные вещества. Да и технологии переработки этих субстратов весьма сложны, и крахмал с сахарным тростником являются лидерами по количеству обеспечиваемого этанола.

Биодизель

Как бы ни был хорош этанол и как бы много его ни выпускали, биодизель более привлекателен с точки зрения энергоэффективности. Действительно, даже опустив потребление энергии на нагревание, ректификацию и сосредоточившись только на биохимии процесса, мы видим, что весьма значительная часть сырья при производстве спирта просто превращается в углекислоту. С этим ничего поделать нельзя - такова природа спиртового брожения. Поэтому мы и уделим биодизелю несколько больше внимания, чем биоэтанолу.

Традиционными источниками получения биодизеля в промышленности являются такие растительные культуры, как рапс (рапсовое масло - наиболее устойчивое к низким температурам (без добавок - до -10 °С)), соя и подсолнечник. Используются также масла кукурузное, оливковое, солеросовое, хлопчатника, огуречника, микроводорослей и др.

Выбор сырья обусловлен, прежде всего, географическим положением будущего производства. Например, в Индии как источник сырья преимущественно рассматривается ятрофа; в Африке развивается производство биодизеля на пальмовом масле; в Китае в качестве сырья для получения биодизеля используют тунговое масло, а из растения Sapium sebiferum получают так называемое stillingia-масло.

Максимальное количество липидного сырья, которое может быть произведено на планете за год, - 51 миллиард литров. Из них производство 47 миллиардов литров биодизеля могло бы быть рентабельным при существующих ценах на импорт. Пять государств - Малайзия, Индонезия, Аргентина, США и Бразилия, вместе производящие 80 процентов от общего объема растительных липидов, - ведущие производители пальмовых и соевых, двух самых распространенных в мире, масличных культур. Однако наиболее экологичны и экономически обоснованы стратегии производства биодизеля из отработанных масел и жировых стоков в пищевой индустрии, а также из отходов рыболовства.

В США образуется 100 миллионов галлонов отработанных масел и жиров в год, в Канаде - 135 тысяч тонн в год, в ЕС - 0,7‑1 миллион тонн в год, в Великобритании - 200 тысяч тонн в год, большая часть которых сбрасывается в окружающую среду. Отработанные жарочные масла (ОЖМ) весьма разнородны и содержат образующиеся при жарке полимеры, димеры, окисленные триглицериды, а также диглицериды и свободные жирные кислоты (СЖК).

Помимо СЖК, ОЖМ, как правило, содержат значительное количество воды и твердых частиц. Основные свойства ОЖМ варьируются в широких пределах: плотность при 15 °C от 0,920 до 0,936 г / см3; кинематическая вязкость при 40 °C - от 27,42 до 156,00 мм2/ с; число омыления от 176,00 до 272,00 мг KOH / г и кислотное число от 0,67 до 75,92 мг КОН / г. Широкий разброс химических и физико-химических свойств создает определенные затруднения при производстве биодизеля.

Одним из новых источников липидного сырья могут стать морские биоресурсы - рыбы сорных пород. Вариантом переработки сорной рыбы может быть производство биодизеля в прибрежных районах. Преимущества такой сырьевой базы: практически круглогодичная добыча сырья, независимость от погодных условий, экологическая безопасность, сохранение пахотных земель, повышение рентабельности промыслового флота и, самое главное, - безопасность для продовольственного рынка. Однако наличие в сырье полиненасыщенных жирных кислот требует их удаления.

На практике реализован процесс получения биодизеля как отхода производства эфиров полиненасыщенных жирных кислот (у всех на слуху омега-3). Фармацевтическое сырье идет на продажу, а фракции, которые не содержат ценных веществ, - на топливо.

Вместо заключения

Существующие технологии дают возможность последовательно двигаться к освобождению от нефтяной зависимости для тех, кому нефть не по карману или же использование нефтяного топлива нецелесообразно с политической либо экологической точки зрения. Однако остается самый главный вопрос - как сделать так, чтобы, решая одни проблемы (улучшение экологической ситуации, поддержка сельского хозяйства), не оказаться лицом к лицу с проблемами продовольственными? Ни одна технология не может дать ответ на этот вопрос. Не потому, что они недостаточно разработаны, а потому, что технология - это только инструмент. Ответ противникам биотоплива лежит в плоскости организационно-управленческой, в той самой, в которой многие противники считают себя мэтрами.

На самом деле в мире существует дефицит не продуктов питания, а платежеспособного спроса на них. Ну не будут крестьяне выращивать продукцию для того, чтобы кого‑то бесплатно накормить. Продразверстка никогда не найдет поддержки аграриев. Подтверждением могут служить пустующие земли в тропиках (зачем махать мачете на плантации сахарного тростника, когда можно готовить коктейли для туристов на морском побережье?), а также регулирование производства аграрной продукции в странах ЕС.

Путь защиты продовольственного рынка мы попытались предложить на рис. 4. При производстве биотоплива образуется огромное количество отходов, которые пригодны в качестве корма для скота. При этом именно при использовании пищевого сырья (коровы не едят сульфатированный лигнин).

Любая промышленная отрасль имеет свои плюсы и минусы, достоинства и недостатки, однако умелая организация производства способна сгладить и нивелировать негативные последствия. Биотопливная отрасль просто должна быть правильно интегрирована в экономику, в этом случае давление на продовольственный рынок будет минимизировано, поскольку фактически отходом этого технологического цикла является мясная продукция!

На наш взгляд, именно в интеграции разрозненных производственных мощностей в агротехнологические биотопливные кластеры и лежит способ создания продовольственно-безопасной индустрии биотоплива. Кроме вовлечения земель в оборот, такие структуры поднимают престиж и привлекательность сельского труда (одно дело работать на ферме, а другое в топливном концерне), а адресная закупка топлива для нужд государства решает вопрос поддержки аграриев в условиях ВТО.

Александр ГАРАБАДЖИУ, д. х. н., профессор, проректор Санкт-Петербургского государственного технологического института (СПбГТИ) по научной работе
Григорий КОЗЛОВ, к. б. н., доцент кафедры технологии микробиологического синтеза СПбГТИ
Валерий ГАЛЫНКИН, д. т. н., профессор кафедры технологии микробиологического синтеза СПбГТИ

Cельское хозяйство и энергетика всегда были тесно взаимосвязаны, однако характер и прочность их взаимоотношений со временем эволюционировали. Сельское хозяйство всегда являлось источником энергии, а энергия – это один из основных факторов современного сельскохозяйственного производства.

В XX в. связи между рынками сельскохозяйственной и энергетической продукции ослабели из-за массового использования ископаемого топлива вместо биологического. В то же время очевидно влияние ископаемого топлива на факторы сельскохозяйственного производства, поскольку возрастает зависимость сельского хозяйства от химических удобрений, производимых из ископаемого топлива, а также от техники, работающей на дизельном топливе. Хранение, переработка и распределение продовольствия также являются энергоемкими видами деятельности. Поэтому повышение цен на ископаемое топливо оказывает прямое и мощное воздействие на стоимость произведенной сельскохозяйственной продукции и цены на продовольствие.

В XXI в. перед мировым сообществом обострилась проблема использования альтернативных источников энергии: солнечной энергии, энергии ветра и воды, биологического топлива. Различные виды биотоплива использовались тысячелетиями и для многих людей остаются единственным источником тепла и средством приготовления пищи. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений.

Использование сельскохозяйственного сырья для производства жидкого биотоплива является наиболее значительным фактором, обуславливающим новый спрос на сельскохозяйственную продукцию. Растущий спрос на сельскохозяйственное сырье прямо или косвенно будет влиять на рынки других сельскохозяйственных товаров. Рост производства биотоплива оказывает влияние на цены на продовольственные культуры, используемые при его производстве, что ведет к возникновению потенциальной связи между изменениями цен на нефть и на сельскохозяйственное сырье для промышленного производства и косвенным образом на другие сельскохозяйственные товары. Рост цен на нефть обусловил повышение цен на продовольственные культуры, такие как пшеница, кукуруза, семена масличных культур, и привел к росту розничных цен на основные продовольственные товары. Эти последствия оказали влияние на многие страны с учетом международной торговли этими товарами. Рост цен поставил под угрозу продовольственную безопасность чистых покупателей продовольствия в городских, а также сельских районах.

К основным факторам, определяющим значимость перехода к альтернативным источникам энергии, относятся следующие:

• глобально-экологический, так как традиционные энергодобывающие технологии оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду;
• экономический, так как переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить ограниченные топливные ресурсы государства для их использования в химической промышленности и других высокотехнологичных отраслях производства;
• политический, так как государство, которое станет лидером в альтернативной энергетике, фактически сможет диктовать цены на энергоресурсы.

В настоящее время эффективные технологии конверсии позволяют производить биотопливо в твердой, жидкой и газообразной формах из таких материалов как древесина, сельскохозяйственные культуры и отходы.

Твердое биотопливо, например, топливная древесина, древесный уголь и навоз, является крупнейшим сегментом сектора биоэнергетики, составляя 99% всех видов биотоплива.

Появление жидкого биотоплива на основе сельскохозяйственных культур в качестве горючего для транспорта восстановило связь между рынками сельскохозяйственной и энергетической продукции. Жидкое биотопливо способно в значительной мере влиять на сельскохозяйственные рынки, но на его долю приходится и будет, скорее всего, приходиться и впредь относительно небольшая часть общего энергетического рынка. Жидкое биотопливо играет весьма ограниченную роль в общемировых поставках энергии; на его долю приходится 1,9% от общего количества производимой биоэнергии. В последнее время, однако, отмечается быстрый рост объема производимого жидкого биотоплива и его доли в общемировом спросе на транспортные энергоносители.

Для производства биоэнергии в самых разных формах можно использовать широкий спектр источников биомассы. Например, для получения электричества, тепла, теплоэнергии можно использовать продукты питания, волокна и отходы деревообработки, которые обеспечивает промышленный сектор; энергетические культуры, культуры с коротким вегетационным периодом и сельскохозяйственные отходы, которые обеспечивает сектор сельского хозяйства; и отходы лесного сектора. Биотопливо можно назвать возобновляемым источником энергии, поскольку оно представляет собой одну из форм преобразованной солнечной энергии.

Биотопливо, в отличие от традиционных нефти или газа, производится из возобновляемого биологического материала, например растений, навоза или отходов производства. Топливо может подвергаться химическим процессам или переработке, а также быть использовано ранее в других целях.

Использование биотоплива вместо ископаемого топлива предполагает два основных преимущества. Во-первых, биотопливо – возобновляемый ресурс, поэтому оно является долгосрочным, относительно дешевым и надежным источником энергии. Во-вторых, в процессе производства и использования биотоплива выделяется гораздо меньше парниковых газов, чем при производстве топлива из ископаемого сырья.

Биотопливо первого поколения вырабатывается из сырья, которое можно использовать для производства продуктов питания. Многие злаковые и масляные культуры являются базовыми компонентами при производстве продовольствия. Объем зерна, используемый для производства полного бака этанола для большого автомобиля, было бы достаточен для питания одного человека в течение года.

Биотопливо второго поколения – синтетическое топливо, которое вырабатывается из биомассы, но имитирует химические характеристики ископаемого топлива. Это позволяет более глубоко интегрировать его в существующие топливные системы. Оно может производиться из комбинированной биомассы с большей долей «деревянной» составляющей, например из соломы, а не самой кукурузы.

Биотопливо третьего поколения – это топливо, полученное из водорослей с высоким содержанием масла.

Биодизельное топливо получило распространение во многих странах Европы. По желанию автовладельца на заправочных станциях биодизель могут заливать в бак автомобиля как в чистом виде, так и в качестве добавки (обычно 5–35%) к традиционному дизельному топливу. Европейская комиссия поставила задачу, используя к 2020 г. альтернативные источники энергии, заменить как минимум пятую часть нефти, которую потребляет транспортный сектор на альтернативные виды горючего.

Правительство Великобритании анонсировало новые требования к использованию возобновляемого топлива в качестве меры, поддерживающей использование биотоплива и других возобновляемых источников энергии в транспортном секторе. В ноябре 2007 г. было создано Агентство по возобновляемому топливу, которое должно контролировать введение требований к использованию возобновляемого топлива.

Около 80% выпускаемого Европейским союзом биодизеля производится из рапса. На производство этого экологически чистого вида топлива направляется около трети всего урожая рапса.

В период 2000–2007 гг. мировое производство топливного этанола увеличилось в три раза и превысило 60 млн. л, причем основная часть этого роста приходится на долю Бразилии и США. В странах Европейского Союза объем производства биодизеля увеличился с менее одного млрд. литров до почти 11 млрд. л.

Крупнейшим и наиболее эффективным производителем биотоплива в мире является Бразилия, а самым дешевым биотопливом является этанол, производимый в этой стране из сахарного тростника. В числе преимуществ биотоплива, производимого из тропического сырья, можно отметить, что, согласно имеющимся данным, этанол, производимый в Бразилии из сахарного тростника, обладает наибольшим потенциалом в плане сокращения выбросов парниковых газов по сравнению с этанолом, производимым из сахарной свеклы, пшеницы или кукурузы. Кроме того, биотопливо, производимое в тропических регионах из сахарного тростника и семян масличных культур, является менее затратным по сравнению с биотопливом, производимым из сельскохозяйственных культур в регионах с умеренным климатом.

Помимо Бразилии, в нескольких развивающихся странах существуют хорошие перспективы для производства биотоплива. Наибольшим потенциалом для расширения производства биотоплива обладают страны Африки и Южной Америки. Производство биоэнергии может обеспечить для развивающихся стран новые возможности для экспорта в промышленно развитые страны мира, однако, что, возможно, еще более важно, оно может помочь им использовать биомассу для производства собственной электроэнергии. Начался быстрый рост производства биотоплива в Азии. В настоящее время Китай находится на третьем месте по производству этанола, и ожидается, что это производство будет расти в течение следующих десяти лет более чем на 4% в год. В Индии производство этанола из мелассы, согласно прогнозам, будет увеличиваться более чем на 7% в год; при этом расширяется производство биодизеля из новых культур, таких, как ятрофа. Производство биодизеля из пальмового масла растет быстрыми темпами в Индонезии и Малайзии. Кроме того, интерес к биоэнергии в развивающихся странах выходит за пределы производства жидкого биотоплива, по мере того как некоторые страны начинают осознавать, что производство биоэлектроэнергии на базе бытового сырья является более рентабельным.

Однако очень немногие страны могут стать эффективными производителями биотоплива. Производство биотоплива, стимулируемое высокими ценами на энергоносители, открывает новые возможности для создания крупных сельскохозяйственных рынков. Тем не менее, лишь немногие из осуществляемых сегодня программ производства биотоплива являются экономически выгодными, а многие сопряжены с социальными и экологическими рисками.

Производство биотоплива в промышленно развитых странах развивается под защитой высоких протекционистских тарифов и масштабных субсидий. Такая политика наносит ущерб развивающимся странам, которые могли бы стать эффективными производителями на новых прибыльных экспортных рынках продуктов питания. Кроме того, малоимущие потребители платят более высокую цену за основные продукты питания вследствие роста цен на зерно на мировых рынках, непосредственной причиной которого является переработка значительной части зерна на биотопливо, а косвенной – перевод в иные категории земель, ранее использовавшихся для производства продуктов питания.

Сопротивление внедрению биологического топлива в мире растет по нескольким причинам. При всех плюсах использования биотоплива быстрое увеличение его производства чревато серьезными опасностями для сохранения дикой природы. Особенно тревожная ситуация складывается в тропических районах, где ради плантаций соответствующих культур (прежде всего масличной пальмы) начинают уничтожать дождевые леса и распахивать саванны.

Образовавшийся в результате вырубки лесов «углеродный долг» (количество СО2, поступающее в атмосферу при разрушении естественного растительного покрова и сжигании топлива) огромен, а «погасить» его можно только выращивая в этих местах культуры для биотоплива в течение десятилетий или даже столетий.

Следствием направления значительной части зерновых (в США – 30% кукурузы) на производство биологического топливного масла, стал стремительный рост цен на весь спектр продуктов питания.

В настоящее время во всех странах большинство земель, пригодных для выращивания сельскохозяйственной продукции, используются в агропромышленном производстве. Когда их часть выводится для производства культур, ориентированных на биотопливо, возрастает мировая цена на фуражное зерно и продовольствие.

В целом рост масштабов мирового производства биотоплива может по-разному воздействовать на глобальную продовольственную безопасность. С одной стороны, рост цен на сырьевые товары, обусловленный производством биотоплива, может нанести ущерб импортерам продовольствия, однако с другой стороны, более высокие цены могут также стимулировать внутреннее сельскохозяйственное производство мелкими фермерскими хозяйствами в развивающихся странах. Однако для того, чтобы это могло быть реализовано, развивающимся странам, испытывающим дефицит продовольствия, необходимо устранить имеющиеся препятствия и дать возможность производителям воспользоваться растущими стимулами.

Расширение производства биотоплива может потребовать роста сельскохозяйственного производства на малоплодородных землях. При этом совершенствование технологий и повышение урожайности будут играть важнейшую роль в снижении нагрузки на природные ресурсы. В то же время необходимо обеспечить, чтобы быстрый рост производства биотоплива позитивно сказывался на мерах по борьбе с изменением климата. Так, выращивание сырья для производства биологического топлива привела к истреблению лесов в Бразилии и Индонезии, в результате этого выбросы двуокиси углерода в атмосферу выросли на 20%.

Необходимо предусмотреть меры регулирования или системы сертификации, которые могли бы смягчить потенциально серьезные негативные последствия производства биологического топлива для окружающей среды, увеличить объем инвестиций в научные исследования, чтобы разработать более эффективные и устойчивые технологии производства биотоплива на основе сырья, непригодного для использования в качестве продуктов питания.

Учитывая перспективы роста энергетических потребностей в долгосрочном плане, а также необходимость сокращения выбросов парниковых газов, производство биотоплива может являться важным элементом поставок энергии, отвечающей требованиям экологической устойчивости, хотя на долю биотоплива будет приходиться лишь небольшая часть общего потребления энергии. Тем не менее, рост этого сектора, определяемый ценами на энергию, инвестициями в научные исследования и мерами государственной политики может привести к повышению цен на сельскохозяйственные сырьевые товары и, возможно, к еще большей их нестабильности на рынке продовольствия. Необходимо ограничивать негативные последствия роста масштабов производства биологического топлива для глобальной продовольственной безопасности и в то же время использовать имеющийся потенциал для его развития.

Елена Михалко

Биодизель - это многокомпонентное жидкое топливо, состоящее из метиловых или этиловых эфиров высших ненасыщенных и жирных кислот, получаемых в результате химической реакции, в основном путем этерификации растительных масел (рапсового, соевого, пальмового, подсолнечного, льняного и др.), а также путем переэтерификации жиров (животных и кормовых). В последнее время отрабатываются новые технологии производства биодизеля, такие как обработка растительного сырья генно-модифицированными микроорганизмами (в Калифорнийском университете совместно с компанией LSG, США, разработали генно-модифицированный штамм бактерии E. Coli, обладающий способностью превращать целлюлозу и гемицеллюлозы в биодизель), использование «отработанных» растительных масел, которые собирают в ресторанах и кафе, производство из сырья микробного происхождения и некоторые другие. К примеру, в связи с тем, что ресурсы растительных масел, получаемых из сельскохозяйственных культур, ограниченны, сегодня во всем мире проводятся широкие исследования в сфере использования разных - и имеющихся в природе, и вновь культивированных специальных видов водорослей как перспективного сырья для производства биодизеля.

Биодизель рассматривается в государствах ЕС как основное возобновляемое жидкое биотопливо. Объем его производства растет быстрыми темпами. Объем выпуска биодизеля в мире с 2002 года (1,2 млн т) достиг к 2010 году 18 млн т (в 2009 году - 14 млн т). Согласно прогнозам, при такой тенденции к 2020 году объем производства биодизеля в мире составит 100 млн т в год.

Лидером в изготовлении и использовании биодизеля в Европе является ФРГ - около 3 млн т в 2012 году (в основном из рапса) при технической возможности производства всех заводов 5 млн т в год. Второе место занимает Франция: около 2 млн т в год. Всего в Европе, по аналитическим данным ЕС на 2013 год, в эксплуатации находятся 256 заводов по производству биодизельного топлива. В ЕС с 2008 года, когда неурожай рапса привел к снижению производства биодизеля и, соответственно, росту его импорта, стала актуальной конкуренция европейских и заокеанских производителей этого вида топлива. Производители биодизеля из Аргентины и Индонезии за счет значительных государственных субсидий смогли поставлять его на европейские рынки по цене, которая ниже цены самого сырья (того же пальмового масла). Поэтому в 2012 году в некоторых европейских странах, в частности ФРГ, был принят ряд антидемпинговых законов и повышены импортные пошлины на ввоз биодизеля из этих стран.

В США биодизель получают в основном из соевого масла (оно составляет 30% всего сырья, используемого в мире для производства биодизеля, а рапсовое и пальмовое с незначительным количеством других масел делят остальные 70%). Биодизель в США используется на автотранспорте и как печное топливо. Доля жидкого биотоплива на рынке США составляет более 5%. В связи с тем, что технологии получения перечисленных выше масел высокозатратны, ведутся поиски более дешевых растений. Так, уже успешно начали использовать ятрофу (семейство молочайных), рыжик (семейство капустных).

В последние несколько лет производители биодизеля все больше внимания обращают на клещеви́ну (лат. Rнcinus ), растение семейства молочайных. Это масличное лекарственное и декоративное садовое растение. Из клещевины методом холодного прессования получают касторовое масло, среди растительных масел характеризующееся одним из самых высоких цетановых чисел.

Руководство бразильского агроконцерна Agrakonzern SLG поставило цель производить касторовое масло по новым технологиям себестоимостью $50 США за баррель (для сравнения: баррель соевого масла стоит $170).

Выход биодизеля из различных масличных культур составляет (л/га): из рапса - 1100, из подсолнечника - 690, из сои - 400. В Германии, например, для производства биодизеля используется в основном рапсовое масло. Рапс - неприхотливая культура, и его можно выращивать на выведенных из оборота землях. Он повышает биологическую активность и структуру почвы, очищает ее от азота. Биодизель в ФРГ дешевле обыкновенного дизельного топлива, несмотря на то, что существует налог на биодизельное топливо. Возделывание рапса субсидируется федеральным бюджетом.

Рассмотрим в общих чертах основную на сегодня технологию производства биодизеля методом этерификации растительных масел.

Любое растительное масло - это смесь триглицеридов (эфиров), соединенных с молекулой глицерина с трехатомным спиртом (C 3 H 8 O 3). Именно глицерин придает вязкость и плотность растительному маслу. Для получения биодизеля необходимо удалить глицерин, заместив его спиртом. Этот процесс (химическая реакция образования сложных эфиров при взаимодействии кислот и спиртов) называется этерификацией.

Исходное сырье (масло) подается в блок этерификации, куда одновременно поступают метанол (при соотношении с маслом от 1:4 до 1:20) и раствор катализатора (гидроксиды натрия или калия, либо метилат натрия, составляющие от 0,3 до 1,5% объема всего перерабатываемого сырья) для осуществления процесса этерификации. По окончании процесса в результате отстаивания смесь, полученная в блоке этерификации, разделяется на два слоя: верхний - смесь метиловых эфиров и метанола, нижний - глицерин (с небольшим количеством метанола). Верхний слой направляется в блок отгонки метанола, из которого метанол возвращается в блок этерификации, а оставшийся сырой продукт - метиловый эфир (биодизель) - поступает последовательно в блок промывки и сушильную камеру.

Процесс этерификации длится от 20 мин. до нескольких часов при рабочей температуре 65°С.

Получаемый из нижнего слоя путем отгонки метанола в блок этерификации побочный продукт - сырой глицерин - широко используется в фармацевтической и лакокрасочной промышленности. Кстати, глицерин можно также переработать в биотопливо - биоэтанол с выходом до 95%.

Применяются еще технологии этерификации без катализатора и при суперкритических режимах. В первом варианте вместо катализаторов в этерификационный реактор вводится специальный растворитель: тетрагидрофуран. За счет этого повышается растворимость компонентов в реакторе, снижается до 30°С температура процесса, сокращается до 10 мин. его продолжительность. Смесь четко разделяется на эфирный и глицериновый слой. Отпадает необходимость в промывке и сушке продукта.

Во втором варианте процесс этерификации проводится при высокой - до 400°С - температуре и давлении до 80 атм., что также позволяет обходиться без катализаторов и сокращает продолжительность процесса в реакторе до 5 мин.

У биодизеля (метилового эфира) теплотворная способность в среднем 37,6 МДж/кг и высокое цетановое число (51-58) в сравнении с нефтяным дизтопливом, у которого оно составляет 50-52. А чем выше цетановое число, тем лучше топливо. Биодизель можно использовать как в чистом виде, так и в качестве добавки к дизельному топливу.

Таблица 1. Сравнение основных показателей стандартов
биодизеля в ЕС и дизтоплива в РФ

Биодизель биологически безвреден. При попадании в воду он не причиняет вреда водной флоре и фауне. В воде или почве подвергается почти полному биологическому распаду (до 99% в течение месяца), поэтому при использовании биодизеля на речных и морских судах можно существенно минимизировать загрязнение водных ресурсов планеты. При сгорании биодизеля в атмосферу выбрасывается значительно меньше СО 2 , чем при сгорании обычных видов топлива. Кроме того, преимущества биодизеля перед ними очевидны ввиду низких характеристик продуктов сгорания: монооксида углерода, остаточных частиц, сажи и, что особенно важно, полициклических ароматических углеводородов (известных как канцерогенные вещества). Биодизель в сравнении с минеральным дизтопливом почти не содержит серы (10,0 мг/кг). Поэтому в некоторых государствах на биодизельное топливо переводят муниципальный транспорт, проводятся испытания по использованию биодизеля в качестве авиационного топлива.

У биодизеля хорошие смазочные характеристики. Известно, что дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет смазочные способности. А вот биодизель, несмотря на малое содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами, что обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода. За счет этого свойства увеличивается срок службы двигателя: во время работы двигателя одновременно происходит смазка его подвижных частей и топливного насоса.

У биодизеля высокая температура вспышки (выше 100°С), что позволяет называть его более безопасным в сравнении с обычным дизтопливом.

Есть, конечно, у биодизеля и ряд недостатков. Прежде всего это низкая морозоустойчивость, поэтому в холодное время его необходимо прогревать или разбавлять обыкновенным дизтопливом. В неразведенном виде биодизель может повредить резиновые шланги и прокладки, поэтому часто требуется их замена изделиями из более стойких материалов. Биодизель не подлежит длительному хранению. В табл. 1 приведены основные показатели стандартов биодизеля в Европе и нефтяного дизтоплива в России.

Бионефть

Бионефть - это смесь жидких углеводородов и других органических веществ, получаемых из сырья растительного или биологического происхождения. Бионефть - условное название, так как содержание углеводородов в ней всего 5-10%, а остальное - спирты, лигнины, альдегиды и пр. Существуют следующие термические или термохимические способы производства бионефти из растительной биомассы: пиролиз, газификация, парокрекинг, гидрокрекинг.

В результате пиролиза (процесса разложения сырья при нагревании до 450-550°С при отсутствии кислорода) сырье превращается в уголь, а также жидкие и газообразные продукты. При этом жидкие продукты пиролиза могут быть использованы в качестве топлива, которое в последние годы получило название «бионефть», «биомазут» или «пиролизная жидкость». Для увеличения выхода бионефти (до 80% общего объема сухого сырья на входе) применяется так называемый быстрый пиролиз: процесс пиролиза длится несколько секунд при очень высокой температуре - до 1000°С. Теплота сгорания бионефти составляет 16-19 МДж/кг, что значительно ниже теплоты сгорания углеводородного топлива. В Финляндии в этом году финским энергетическим концерном Fortum впервые в мире будет построен завод по производству бионефти из древесной щепы методом пиролиза; производительность предприятия составит 50 тыс. т в год. Для производства бионефти потребуется ежегодно 600 тыс. м 3 древесины. Fortum известен в России по проекту строительства с нуля в г. Нягань (ХМАО - Югра) первой после развала СССР крупной электростанции (Няганской ГРЭС) общей мощностью 1260 МВт.

Бионефть и биоэтанол можно также получать из отходов сахарного производства - мелассной барды.

Биобензин

Биобензин (синтетический бензин) производили в промышленном масштабе еще в 30-40-е годы ХХ века в Германии из синтез-газа (метод Фишера - Тропша) при газификации ископаемых углей. В этом процессе можно также вместо угля использовать твердую биомассу, в том числе древесину. Но в настоящее время такой биобензин не производится, несмотря на то, что у биобензина есть важные экологические преимущества перед обычным бензином, такие как отсутствие соединений серы и азота, а также тяжелых металлов, кроме того, при сжигании биобензина не образуются канцерогенные соединения; главная причина - высокая себестоимость производства.

Растительные масла

Не все знают, что созданный немецким инженером Рудольфом Дизелем в 1897 году первый образец дизельного двигателя работал на растительном (арахисовом) масле.

Растительные масла (теплотворная способность 33-34 МДж/кг) используются в качестве моторного топлива довольно давно; накоплен значительный опыт по использованию подсолнечного, арахисового, соевого, кукурузного, рапсового и других масел. Наиболее широкое применение получило рапсовое масло, поскольку рапс является самой высокопродуктивной из масличных культур (на втором месте по продуктивности подсолнечник, на третьем - соя). Новым перспективным источником сырья для получения топливных масел могут стать водоросли, в которых содержание масла, близкого по составу к известным растительным, доходит до 40% общей массы при значительно большей, чем у последних, продуктивности. Например, при переработке рапса в масло за год с 1 акра пашни можно получить 265 л масла, а при культивировании водорослей с 1 акра водной поверхности - 20 тыс. л масла в год.

Германия является лидером не только в использовании биодизеля, но и в применении растительных масел в качестве моторного топлива (в основном рапсового масла). В США в качестве биотоплива из всех растительных масел используют преимущественно соевое. Масло из семян получают обычным прессованием (или экстракцией), при котором исходное сырье очищают от посторонних примесей, затем смешивают с растворителем - экстрагентом (в качестве которого используют бензин, гексан или этанол) - и перемешивают в течение определенного времени, после чего отделенную от жмыха оставшуюся смесь разделяют на растворитель, который возвращается в блок экстракции, и сырое нерафинированное масло.

Выход масел при использовании технологии прессования составляет 28-29%, а при экстракции - 40-42% по отношению к исходному сырью (при содержании масел в нем 45-50%).

Растительные масла как топливо характеризуются более высокой энергетической плотностью в сравнении со спиртами, но эксплуатационные качества у них хуже, чем у спиртов, в частности: высокая вязкость и большая склонность к образованию нагара. Поэтому предпочтительно использование растительных масел в смеси с дизельным топливом. Смесь рапсового масла с дизельным топливом называют биодизельной смесью, или биодитом.

BTL (Biomass-to-Liquid)

BTL (Biofuel-to-Liquid) - один из видов жидкого биотоплива (теплотворная способность в среднем 33,5 МДж/кг), инновационная технология производства которого была разработана совсем недавно, в 2000-е годы с участием таких компаний с мировым именем, как Shell, Daimler, Volkswagen, и инновационной компании Choren GmbH. Первый завод по производству BTL был построен в немецком Фрайбурге в 2007 году. Сырьевая база производства - более 70 тыс. т отходов деревообрабатывающей промышленности, лесопиления и ландшафтных работ. На сегодня технология BTL считается наиболее перспективной для получения жидкого биотоплива. Для производства BTL подходит любой вид твердой биомассы: древесная щепа, опил, солома, отходы АПК, а также мискантус и другие быстрорастущие плантационные растения, бытовые отходы и многое другое. По-этому производство BTL не нуждается в сырье в виде сельхозпродукции пищевого назначения (зерновые, масличные культуры), в отличие от производства биоэтанола и биодизеля, и таким образом не составляет конкуренцию по сырью пищевой промышленности. Для получения 1 кг BTL необходимо от 5 до 10 кг древесного сырья.

Производство BTL включает в себя комбинацию нескольких давно известных процессов: пиролиза, газификации в потоке при высокой температуре и процессов Фишера - Тропша, или MtG (Methanol-to-Gasoline).

На первой стадии подсушенное сырье (биомасса влажностью до 20%) подвергается низкотемпературному пиролизу при температуре 400-500°С. На выходе получают уголь, кокс и газосодержащую смолу. Смола затем сжигается при температуре выше температуры плавления золы (выше 1400°С) в камере сгорания, и получается газо-образная смесь СО и H 2 . Остатки золы и кокс поступают обратно в камеру сгорания, а газ проходит через скруббер, очищается от хлора и серы, а потом выполняется синтез Фишера - Тропша: при помощи кобальтового катализатора происходит соединение водорода и углерода и после очистки получается конечный продукт: BTL. BTL не содержит ароматических углеводородов и серы, у него высокое октановое число, при его использовании до 90% сокращаются выбросы СО 2 в атмосферу в сравнении с углеводородными видами топлива.

В последние годы во всем мире использование посевных продовольственных культур для производства жидких видов биотоплива считают нерациональным, так как такой вид их использования ведет к повышению цены на продовольствие. По-этому и начали производить жидкое биотопливо так называемого второго поколения: из посевных трав и разных растений, не используемых в пищевой промышленности и возделываемых на не пригодных для основных посевных культур землях, из водорослей, из бытовых отходов, из быстрорастущих плантационных растений, из отходов деревообработки и лесопиления, из соломы. Что касается древесного сырья, то, как уже отмечено выше, в мире существует немало разных технологий получения жидких видов биотоплива из целлюлозосодержащих материалов. Вот только стоимость производства, например, биоэтанола из такого сырья вдвое выше стоимости его производства из зерна... К тому же в ближайшее время вряд ли создадут технологии, которые позволят удешевить процесс. Поэтому будет ли жидкое биотопливо из целлюлозосодержащего сырья конкурентоспособно на рынке, пока сказать трудно.

По мнению автора, в России наибольшей эффективности производства и использования любых видов жидкого биотоплива, полученных из твердой биомассы, можно достигнуть в аграрном секторе. В АПК России ежегодно сжигается свыше 5 млн т дизельного топлива. Только на предприятиях АПК сокращение использования нефтяного дизельного топлива за счет биодизеля на 30% даст ежегодный экономический эффект более 10 млрд руб.

Что же касается древесных отходов, то их, за исключением тех, что используются на гидролизных заводах, лучше направить на производство твердого биотоплива. Недаром в одной из публикаций во влиятельном журнале Science указывается, что прямое сжигание целлюлозосодержащих растений с целью генерации электроэнергии для зарядки аккумуляторов электромобилей обеспечит этим авто более чем на 80% больший пробег, чем при использовании жидкого биотоплива, полученного при переработке этих растений.

Сергей ПЕРЕДЕРИЙ,
Дюссельдорф, Германия,
[email protected]

Биотопливо, в отличие от традиционных нефти или газа, производится из возобновляемого биологического материала, например растений, навоза или отходов.

Что обычно называют "биотопливом "?

Биоэтанол

Биоэтанол - это биотопливный заменитель бензина. Производится из зерновых культур - по большей части пшеницы в Соединенном Королевстве, сахарной свеклы и маиса, соевых бобов и сахарного тростника в США и Южной Америке.

Биодизель - биотопливный заменитель дизеля. Получают из масел зерновых культур - чаще всего семян репса в Соединенном Королевстве и пальмового масла в Южно-восточной Азии.

Две вышеперечисленные формы - так называемое "биотопливо первого поколения", так как они получены из сырого материала, который можно использовать в пищевом производстве.

Биогаз

Биогаз - биотопливная замена природного газа. Его получают из органических отходов, включая отходы животноводческих хозяйств и мусора, полученного от муниципальных, коммерческих и индустриальных источников, прошедших процесс анаэробного разложения. В Соединенном Королевстве биогаз производится из отходов животных, а также за счет выделяющегося на свалках газа.

Выгода от использования

Основная практическая польза использования альтернативного биологического топлива это то, что в рамках определенных ограничений по объему, они могут быть объединены с традиционным "ископаемым" топливом и использованы в существующих энергетических системах, таких, как двигатели легковых машин и грузовиков.

В использовании биотоплива вместо ископаемого топлива существуют два основных природосберегательных фактора. Во-первых, биотопливо - возобновляемый ресурс, поэтому оно является долгосрочным, относительно дешевым и надежным источником энергии. Во-вторых, биотопливо в своем производственном цикле и использовании выделяет гораздо меньше парниковых газов.

Так называемое "второе поколение биотоплива", синтетическое топливо, хотя и получается из биомассы, имитирует химические характеристики ископаемого топлива. Это позволяет более глубоко интегрировать его в существующие топливные системы. Оно также может производится с большей долей "деревянной" биомассы, например из соломы, а не самой кукурузы.

Позиция Европы

Европейская комиссия поставила задачу использовать к 2020 году альтернативные источники энергии как минимум в 10% транспортных средств. Есть также промежуточная цель в 5,75% к 2010.

Правительство Великобритании анонсировало новые требования к использованию возобновляемого топлива в качестве меры, поддерживающей использование биотоплива и других возобновляемых источников энергии в транспортном секторе. Это позволит помочь Соединенному Королевству соответствовать требованиям Евросоюза.

В ноябре 2007 было создано Агентство по возобновляемому топливу, которое должно контролировать введение требований к использованию возобновляемого топлива. Председателем комитета стал Эд Галлахер (Ed Gallaher), бывший исполняющий директор Агентства по окружающей среде Великобритании.

Волнения по поводу жизнеспособности биотоплива на протяжении 2008 году привели к поправкам, внесенным Галлахером. Было рассмотрено непрямое влияние использования биотоплива на производство пищевых продуктов, разнообразие выращиваемых культур, цены на еду и площадь сельскохозяйственных земель. В отчете предлагалось снижение динамики внедрения биотоплива до 0,5% в год. Цель в 5 процентов таким образом должна быть достигнута не ранее чем в 2013/2014 гг, на три года позже, чем было изначально предложено. Более того, дальнейшее внедрение должно быть сопряжено с обязательным требованием к компаниям применять продвинутые технологии, которые бы поддерживали использование топлива второго поколения.

Проблемы

Существует несколько природоохранных и социальных факторов, связанных с производством биотоплива, два из которых суммированы ниже.

Эффективность биотоплива

Становится ясно, что источник биотоплива кардинально влияет на то, насколько оно целесообразно. Лучшие виды биотоплива могут выделять в 10 раз больше энергии, чем энергия, которая была задействована в их производстве, и при использовании выделяют лишь четверть того количества парниковых газов, которые бы выделились при использовании его ископаемого эквивалента. Этанол, получаемый из сахарного тростника в Бразилии часто приводится как пример "хорошего" биотоплива.

В отличие от хорошего, худшие образцы биотоплива требует гораздо больше затрат энергии при производстве, и выделяют много парниковых газов. Увеличение выбросов парниковых газов может быть и не напрямую связано с самим топливом - например, увеличение выброса происходит за счет газов, выделившихся во время лесных пожаров, организованных для расчистки сельскохозяйственных площадей. Биодизель из пальмового масла, производящийся в Индонезии, часто приводится как пример "плохого" биотоплива.

Поправки Галлахера подчеркивают необходимость развития целесообразных видов биотоплива и стандартов, по которым можно было бы оценить эффективность каждого вида топлива.

Еда против биотоплива

Запасы пищевых продуктов, используемые при производстве биотоплива первого поколения, могут быть успешно использованы при производстве продуктов питания. Многие злаковые и масляные культуры являются фундаментальными компонентами при производстве большого числа еды. Часто цитируется, что зерна, использованного при производстве полного бака этанола для большой машины, было бы достаточно, чтобы кормить одного человека целый год.

Существуют неоспоримые доказательства, что, хотя биотопливо гораздо более выгодно для окружающей среды, его использование имеет свои социальные и экономические последствия. В краткосрочной перспективе основные последствия будут включать более высокую потребность в зерновых культурах - соответственно можно ожидать и роста цен на продовольствие.