Биоэнергетика. Мир и Россия — страница 6 из 19

6.1. Дрова

Древнейшее топливо, используемое человечеством. Для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрорастущих пород (тополь, эвкалипт и др.).

6.2. Топливные гранулы и брикеты

Прессованные изделия из древесных отходов (опилок, щепы, коры, тонкомерной и некондиционной древесины, порубочные остатки при лесозаготовках), соломы, отходов сельского хозяйства (лузги подсолнечника, ореховой скорлупы, навоза, куриного помета) и другой биомассы. Древесные топливные гранулы или пеллеты имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8 – 23 мм и длиной 10–30 мм.

Рис. 6–1. Дрова, [6–1]

Рис. 6–2. Эвкалипт радужный., [6–2]

Рис. 6–3. Топливные брикеты…[6–3].

Брикеты и пеллеты выделяют больше тепла, чем опилки и щепа, увеличивая коэффициент полезного действия котельных, не требуют больших складских площадей и при хранении не самовоспламеняются. Но с другой стороны, автоматизировать процесс загрузки брикетов в топочное устройство довольно сложно. С этой точки зрения гораздо удобнее топливные гранулы – пеллеты.

Рис. 6–4 Пеллеты.,[6–4].

Это цилиндрические прессованные изделия из высушенной древесины. Сырьем для их изготовления могут быть опилки, стружка, щепа и другие отходы деревообработки. В состав пеллет также может входить торф и измельченная древесная кора. Пеллеты производятся без химических закрепителей под высоким давлением.

Теплотворная способность пеллет сравнима с углем и составляет 4,3 – 4,5 кВт / кг. При сжигании 1 тонны пеллет выделяется столько же энергии, сколько при сжигании 1,6 тонн древесины, 480 м³ газа, 500 литров дизельного топлива или 700 литров мазута.

Пеллеты намного экологичнее традиционного топлива: в 10 – 50 раз ниже эмиссия углекислого газа в воздушное пространство, в 15 – 20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля. Затраты энергии на производство древесных гранул составляют примерно 3 % от содержания энергии, что гораздо ниже затрат на получение природного газа или мазута.

Пеллеты используются для сжигания в домашних каминных печах и отопительных устройствах. Это печи с открытым пламенем, которые устанавливаются внутри помещения и отдают тепло за счет теплового излучения или вследствие конвекции. Именно этот тип теплового излучения считается наиболее комфортным для человека. Нагревательные устройства, работающие на пеллетах, регулируются в автоматическом режиме. Единственный недостаток этих отопительных систем в том, что необходимо периодически удалять золу. Зато её можно не выбрасывать и использовать в качестве удобрения.

Потребление пеллет как вида топлива растет быстрыми темпами. Котельные на биотопливе пользуются в Европе большой популярностью. В Германии в течение 2002 года было установлено более 5000 котлов, работающих на пеллетах. В Северной Рейн Вестфалии (Германия) до 2006 года правительство этой земли планировало заменить 500 тыс. устаревших котлов на биотопливые. Правительство спонсирует каждый установленный котел в размере 3 тыс. евро. Растет количество производителей автоматических котлов, работящих на паллетах. По прогнозам Института энергетики и охраны окружающей среды ФРГ, к 2007 году в Германии работало более 1 млн котлов и печей на пеллетах. Ежегодный расход пеллет составит 4 млн тонн.

В Швеции потребление пеллет ежегодно растет примерно на 30 %. Правительственной программой Швеции было увеличено потребление пеллет до 7 млн тонн в год к 2010 году.

Постепенный перевод котельных европейских стран на пеллеты ставит проблему гарантированной и бесперебойной поставки биотоплива. А это невозможно без импорта древесного сырья [6–5].

1.3. Энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз и т. п.) брикетируются, сушатся и сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешёвое электричество.

1.4. Отходы биологического происхождения – необработанные или с минимальной степенью подготовки к сжиганию: опилки, щепа, кора, лузга, шелуха, солома и т. д.

1.4.1. Древесная щепа – производится путем измельчения тонкомерной древесины или порубочных остатков при лесозаготовках непосредственно на лесосеке или отходов деревообработки на производстве при помощи мобильных рубительных машин или с помощью стационарных рубительных машин (шредеров). В Европе щепу в основном сжигают на крупных теплоэлектростанциях мощностью от одного до нескольких десятков мегаватт.

1.5. Топливный торф (фрезерный) – сжигается в отопительных печах, водогрейных котлах и тепловых электростанциях.

Рис. 6–5. Торфяные брикеты., [6–6].

Рис. 6–6. Брикет торфяной – таблетка., [6–7]

Торф – горючее полезное ископаемое растительного происхождения, предшественник генетического ряда углей. По определению торф является органической горной породой, содержащей не более 50 % золы, образовавшаяся в результате биохимического расклада болотных растений в условиях повышенной обводненности и дефицита кислорода.

Рис. 6–7. Российская линия брикетирования и гранулирования., [6–8]

Рис. 6–8. Оборудование для производства топливных брикетов, Уфа.,[6–9]

От ближайшей горной породы в ряде каустобиолитов – бурых углей по физическим свойствам он отличается повышенным содержанием влаги, рыхлой структурой, низкой плотностью, а химическим – наличием широкого класса органических водо-растворимых и легкогидролизуемых соединений, гуминовых кислот, сахаров, битумов, гемицеллюлоз и целлюлозы. С современных представлений физикохимической механики природных дисперсных систем торф представляет сложную многокомпонентную, многофазную, полидисперсную полуколлоидно-высокомолекулярную систему с признаками полиэлектролитов и микромозаичной гетерогенности. [6-10].

Ежегодный прирост запасов торфа в мире ок. 500 млн. тонн – это ресурс для производства 14.5 ЭДж электроэнергии в год.

Энергетические леса – выращивание быстрорастущих культур (эвкалипт, тополь, ива и другие); годовой урожай может составлять около 7 т/га. Крупнейшая в Европе электростанция, работающая на древесной биомассе (Зиммеринг, Австрия). Мощность электростанции 66 МВт. Электростанция ежегодно потребляет 190 тысяч тонн биомассы, собираемой в радиусе 100 км от станции. Выход электроэнергии с 1 га энергетического леса составит 21500 кВт. ч

Слоновья трава, Miscanthus giganteus

Рис. 6–9. Слоновья трава, [6-11].

Урожай биомассы до 60 т/га. Выход электроэнергии с 1 га мискантуса составит 180 тыс. кВт. ч. Если занять под мискантус 1 млн. га МЗР (мировые земельные ресурсы), потенциальный выход электроэнергии составит 180 млрд. кВт. ч.

Литература

6-1. Дрова, www.asi.org.ru.

6-2.Эвкалипт радужный., www.glamyrka.com.

6-3.Топливные брикеты., www.enik-pilomat.ucoz.net.

6-4. Пеллеты.

6-5. Будущее – за пеллетами., www.new-pellet.ru.

6-6. Торфяные брикеты., www.vladivostok.neobroker.ru.

6-7. Брикет торфяной – таблетка., www.vologodskaya.all.biz.

6-8. Российская линия брикетирования и гранулирования. www.promsnab.dn.ua.

6-9. Оборудование для производства топливных брикетов, Уфа., www.doskaurala.ru.

6-10. Рациональное использование торфа и сапропеля в России www. 2.gaz.kostroma.ru.

6-11. Слоновья трава, www.anticomprador.ru.

Глава 7. Жидкое биотопливо

Нефть – кровь современной экономики. Она – символ власти, богатства, войны, коррупции, политических интриг и экономических страхов. С каждым годом ее требуется все больше, а стоит она все дороже. [7–1]

7.1. Введение

Министерство энергетики США выяснило, что электромобили не станут популярными даже в 2040 году. [7–2]

Рис. 7–1. Электромобиль.[7–2].

Министерство энергетики США считает, что электромобили не будут пользоваться спросом даже в 2040 году.

Министерство энергетики США опубликовало ежегодный отчет (апрель 2013) о перспективах энергетических рынков Annual Energy Outlook (EIA). В документе, в частности, был поднят вопрос о типе автомобилей, который будет доминировать в будущем.[7–3].

По данным экспертов, в 2040 году 78 % автомобилей на дорогах США будут оснащены двигателями внутреннего сгорания (ДВС), работающими на горючем топливе естественного происхождения.

При этом 42 % всех автомобилей с ДВС будут оснащены системами «старт-стоп» и рекуперативными тормозами, которые позволяют сохранять полученную от замедления машины энергию.

Заряжаемые от электросети гибриды и «чистые» электромобили составят лишь по 1 % автопарка соответственно. Традиционные гибриды, которые пользуются и ДВС, и электромотором, составят около 5 % автомобилей на дорогах.

Вместе с тем средний расход топлива автомобилей в США должен составить в 2040 году 6,3 л на 100 км пути против нынешних 11 л.

Тем не менее, данный результат все же отстает от задачи, поставленной администрацией президента США Барака Обамы на 2025 год. По мнению главы государства, к этому сроку все новые автомобили на рынке США должны потреблять не более 4,3 л на 100 км пути.

По данным министерства энергетики, с учетом постоянного роста добычи нефти в 2040 году литр бензина будет стоить в США около $1,03. Такой же объем дизельного топлива будет стоить в 2040 году уже $1,3. Стоит отметить, что легковые автомобили с дизельными двигателями редко встречаются в США: по прогнозу EIA, их доля к 2040 году возрастет лишь до 4 % с нынешних 2 %.

Вместе с тем в министерстве предполагают, что количество автомобильных поездок к 2040 году увеличится на 30 %. [7–4].

Одними из важнейших направлений современной Биоэнергетики является:

1) промышленное разведение растений – продуцентов углеводородов,

2) биотехнологическая конверсия (получение этилового и других спиртов, органических кислот, растворителей из различных видов биомассы;

3) термохимическая конверсия (прямое сжигание, газификация, пиролиз, сжижение, фест-пиролиз, синтез) для получения жидкого топлива;

4) Химико-каталитическая конверсия биотоплив второго порядка: биоэтанола, растительных масел, целлюлозы в жидкие топлива третьего порядка: бензин и керосин и другие углеводороды алканового ряда с общей формулой CnH2n+2

7.2. Жидкие биотоплива

7.2.1. Биоуглеводороды

Термин БИОУГЛЕВОДОРОДЫ объединяет органические соединения углеводородной структуры, либо продуцируемые непосредственно флорой, либо получаемые из органических веществ фотосин-тетического происхождения посредством термохимических процессов или биохимического или химического катализа.

В настоящее время в плане создания промышленных производств биоуглеводородов особый интерес представляют разнообразная макрофлор– и микроорганизмы: бактерии, водоросли, грибы.

Рис. 7–2. Карта-схема Крупнейших производителей биотоплива в мире. 2008 г. Россия на схеме не отмечена-она идет своим путем. [5].

На рис. 7–2 показаны химический (черный), б) биологический (зеленые), и в) тепловой (красный) пути производство биоуглеводородов, полученных из I), древесной биомассы и б) водорослей. Производство бензина или дизельного эквивалента зависит от технологии… Топливо для реактивных двигателей также может быть произведено.

Широкий простор перед исследователями и производителями открывает генная инженерия.

Рис. 7–3. Пути образования биоуглеводородного топлива.

7.2.2. Биоэтанол [7–6]

Рис. 7–4. Объемная формула биоэтанола. [7–6].

Этанол – одноатомный спирт с формулой C₂H₅OH (С₂Н₆0), другой вариант:

СН₃-СН₂-0Н, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость. Молярная масса: 46,06844 г/моль… Плотность: 789,00 кг/м³ Температура кипения: 78,37 °C

Температура плавления: -114 °C

Давление насыщенного пара: 5,95 кПа

Этиловый спирт используется как топливо, в качестве растворителя, как наполнитель в спиртовых термометрах и как дезинфицирующее средство (или как компонент его).

Биоэтанол получается при переработке углеводов растительного сырья. Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. 80 % этанола имеет топливное применение, 12 %– техническое и 8 % – пищевое.

Рис. 7–5. Производство биоэтанола в мире, млрд. л. [7–7].

Рис. 7–6. Прогноз мирового потребления биоэтанола, млн. литров [7–8].

В 2009 году мировое производство составило 59.3 млн. т (рост на 10 % по сравнению с 2008 г., на 400 % по сравнению с 2000 г.). В 2009 г. ведущие места по производству этанола заняли США (31.2 млн. т -54 %), Бразилия (19.4 млн. т – 34 %) и ЕС-2.9 млн. т (5 % мирового производства).

19 декабря 2007 года президент США подписал закон о Энергетической независимости и безопасности (EISA of 2007). EISA от 2007 предусматривает производство 132.5 млн. тонн этанола в год к 2022 году. При этом 73 млн. куб. м или 60 млн. т этанола будет производиться из целлюлозы – не пищевого сырья.

Топливные смеси этанола Е5, Е7, Е10 – смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые на рынке.

Рис. 7–7. План типичного американского завода биоэтанола. [7–9].

Топливный баланс этанола равен 1.24. То есть из этанола, произведённого из кукурузы, можно получить на 24 % энергии больше, чем было затрачено при производстве этанола.

Топливный баланс бензина хуже, чем у этанола. Для производства бензина требуется большое количество энергии: для разведки нефти, её добычи, транспортировки (нужно строить танкеры и трубопроводы), переработки, доставки бензина и т. д.

Рис. 7–8. Схема производство этанола из пшеничной муки.[7-10].

Рис. 7–9. Завод по производству этанола в Зап. Бёрлингтоне, шт. Айова, США. [7-11] / Рис. 7-10. Заправочная станция в Бразилии, продающаяэтанол. [7-11].

Топливный баланс этанола, производимого из целлюлозы может достигать 2. Это открывает широкие возможности для России.

Рис. 7-11. Citroen выпускает первый автомобиль на биотопливе [7-56].

Рис. 7-12. GM создал Hummer H3 на биотопливе [7-57]

Рис. 7-13. Внедорожники Hummer будут работать на биотопливе [7-58].

Крупнейшие автопроизводители США Форд и Дженерал Моторс уже создали модели автомобилей, работающих на этаноле. Остается только сделать альтернативное топливо более дешевым и доступным. Автомобиль был припаркован у здания Конгресса США в то самое время, когда там обсуждались проблемы развития производства топлива из биомассы в мае этого года. [7-62].

Рис. 7-14. Елизавета II за «зелёных»: королевский Bentley переводится на биотопливо [7-59].

США в августе 2005 года приняли «Энергетический Билль» (Energy Policy Act of 2005), и «Стандарт возобновляемых видов топлив» (Renewable Fuels Standard). Они предусматривают к 2012 году ежегодное производство 30 миллиардов литров этанола из зерновых и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности и т. д.).[7-12].

7.2.2.Сырьё для производства биоэтанола

Многочисленные виды сырья для производства этанола можно разделить на три типа: а) сахар, получаемый из сахарного тростника, сахарной свеклы или фруктов, который может быть непосредственно преобразован в этанол; б) крахмалы из зерновых культур и корнеплодов, которые должны быть подвержены гидролизу в присутствии ферментов для получения ферментируемого сахара; в) целлюлоза из древесины, сельскохозяйственных отходов и т. д., которая должна быть превращена в сахариды с использованием либо кислот, либо ферментативного гидролиза. [13].

Рис. 7-15. Отходы переработки сахарного тростника (багасса) [7-13].

В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы(США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.

Большим потенциалом обладает маниок. Маниоку в больших количествах производят Китай, Нигерия, Таиланд. Себестоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде – около $35 за баррель нефтяного эквивалента.(22 цента/ литр).

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перу, страны Карибского бассейна. В больших количествах сахарный тростник могут также производить Индонезия и некоторые африканские страны, например, Мозамбик.

Крупнейшие производители биоэтанола в США компании Archer Daniels Midland и Cargill.

Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки и т. д.

Известный с давних времён способ получения этанола – спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действиемферментов дрожжей и бактерий

Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

7.2.3. Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

• подготовка и измельчение крахмалистого сырья – зерна (прежде всего – ржи, пшеници. Картофеля и др.);

• ферментация. На подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено.

Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путем – глюкамилаза, амило-субтилин.

• брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла.

Барда используется для производства кормов.

7.2.4.Гидролизное производство

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу(древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению.

В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространение. В СССР она широко использовалась для производства кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

7.2.5.Энергоэффективность этанола

В декабре 2007 года Университет Северной Дакоты и Центр Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) опубликовали результаты исследования энергоэффективности применения биоэтанола в автомобильном транспорте [12].

В исследовании принимали участие как обычные автомобили, так и автомобили с Flex-fuel двигателями. Исследовали смеси от 2 % до 85 % содержания этанола в бензине.

Рис. 7-16. Производство этилового спирта из гидролитзатов древесины, г. Тавда, Свердловская обл. РФ. [7-14].

Для обычных автомобилей наиболее оптимальной оказалась смесь 30. Потребление топлива снизилось на 1 % в сравнении с бензином. Результат получен на автомобилях Toyota Camry и Ford Fusion. Для flex-fuel автомобилей оптимальной оказалась смесь Е20. Потребление бензина снизилось на 15 %.

Результат получен на flex-fuel модели Chevrolet Impala.

7.2.6.Топливный баланс этанола

В 2005 г. начали появляться исследования, в которых утверждалось, что этанол, производимый из кукурузы, имеет отрицательный энергетический баланс.

В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что этанол имеет топливный баланс 1,24. То есть из этанола, произведённого из кукурузы, можно получить на 24 % энергии больше, чем было затрачено при производстве этанола.

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Топливный баланс этанола, производимого из целлюлозы может достигать 2.

7.2.7.Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Сокращение выбросов диоксида углерода при использовании биоэтанола зависит от используемого растительного сырья, климатической зоны и накладных расходов на его выращивание, транспорт и переработку, поскольку в этих процессах используется ископаемое топливо (агротехнические работы, сушка зерна при закладке на хранение, производство удобрений для восстановления плодородия почв, ректификация спирта и переработка отходов). Снижение выбросов CO₂ при производстве этанола из зерна по состоянию на 2007 г. в США составляло в среднем 19 %, предполагается, что при модернизации спиртового производства и переводе его исключительно на природный газ возможно снижение выбросов углекислого газа на 28–32 %.

Максимальное снижение выбросов CO₂ может быть достигнуто при производстве этанола из целлюлозосодержащих отходов (например, отходов лесной промышленности, 52 %) в качестве как источников целлюлозы, так и топлива в спиртовом производстве; теоретический максимум снижения выбросов – 82 %– может быть достигнут при производстве этанола из целлюлозной биомассы проса Panicum virgatum, однако такие производствав настоящее время (на 2011 г.) отсутствуют [7-12].

Главной проблемой производства биоэтанола из товарной сельско-хозяйственной продукции, в первую очередь из зерна, является сокращение доли земель, занятых под производство кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на продовольствие. Так, по оценкам бюджетного комитета Конгресса США, вклад роста использования зерна для производства этанола в повышении цен на продовольствие составил 35 %[7-12].

Содержащийся в этаноле кислород, позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10 % содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50 %, выбросы СО – на 30 %.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО₂ эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

7.2.8. Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива

В январе 2007 года, в своём ежегодном послании Конгрессу Дж. Буш предложил план «20 за 10». План предлагает сократить потребление бензина на 20 % за 10 лет, что позволит сократить потребление нефти на 10 %. 15 % бензина предполагается заменить биотопливом. 19 декабря 2007 года президент США Дж. Буш подписал закон о Энергетической независимости и безопасности (EISA, 2007). [7-12].

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин; пробег машин, работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Ethanol), на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают на Е10 (некоторые источники утверждают, что можно использовать даже Е15). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. «Flex-Fuel» машины («гибкотопливные» машины). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор Е20 (или Е25) под видом обычного бензина, или «acool», азеотроп этанола (96 % С₂Н₅ОН и 4 % воды; выше концентрацию этанола невозможно получить путём обычной дистилляции). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Переделать обычную машину в «flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Критики применения этанола в качестве автомобильного топлива зачастую заявляют, что под плантации тростника часто вырубаются тропические леса Амазонки. Но сахарный тростник не растёт в бассейне Амазонки.

Более серьёзным является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды. [15].

К 2022 году, автомобили должны сжигать до 106.7 млн. т биотоплива в год, что эквивалентно одной четверти США потребление бензина сегодня (2010). Производство этанола из кукурузы неуклонно растет от 8.85 млн. т в 2005 году до 35.8 млн. т в 2010 году. 10 % этанола смешивается с 90 % бензина Более высокая концентрация этанола может привести к повреждению двигателей. Конгресс планирует ограничить производство топливного этанола из кукурузы до 44.4 млн. т к 2015г

Эксперты США полагают, что в ближайшие годы будут разработаны промышленные технологии получения биоэтанола из целлюлозы – до 415 млн. т в год.

Однако основным тормозом развития этого направления являются высокие стоимости на этанол – до 120 $ за баррель по сравнению с 75$ за баррель нефти. [7-16].

7.2.9. Биоэтанол, производство биоэтанола [7-17]

Этанол в качестве моторного топлива наиболее широко используется в Бразилии, что обусловлено значительными возможностями его производства. Более 90 % автомобилей в стране работают на моторном топливе, содержащем этанол. В 1991 г. была принята программа, предусматривающая обязательное применение 5 % этанола в составе бензина. В 2000 г. содержание этанола было доведено до 20 %. В ближайшие годы этанол будет составлять в среднем около 24 % в топливном балансе страны. Бразилия является крупнейшим в мире производителем этанола (до 16,0 млн т в год). Практически весь этанол в Бразилии получают ферментацией сахарного тростника или черной патоки. Около 240 тыс. т топливного этанола Бразилия импортирует из других стран. Все это стало возможным благодаря национальной программе по широкомасштабному использованию этанола в качестве автомобильного топлива и субсидиям правительства, которые получили соответствующую финансовую поддержку Мирового банка. В последнее время Бразилия использует в качестве топлива смеси, в которых содержание этанола составляет уже 26 % в бензине и 3,3 % – в дизельном топливе.

Огромный опыт производства и использования биоэтанола накоплен США.

В 2006 г. США опередили Бразилию, произведя 18,5 млн т биоэтанола из кукурузы и сорго. Благодаря производству этанола США ежегодно экономят около 1,5 млрд долл. на импорте нефти, несмотря на то что стоимость этанола выше стоимости бензина.

В соответствии с Законом «О возобновляемых топливах для обеспечения энергетической безопасности США» содержание этанола в бензине должно быть увеличено с 1,3 до 5 %. При производстве бензина в количестве 380–400 млн т это потребует производства этанола на уровне 15–20 млн т. В США планируется утроить выработку этанола. По инициативе сената использование этанола должно быть доведено до 54,6 млн. т в год к 2010 г. до 68 млн. т-к 2015 г. и примернодо 168 млн. т-в 2020 г. Таким образом, этанол на 25 % заменит бензин, сейчас его доля в топливе для автомобилей составляет до 10 %. Из валового сбора кукурузы на производство этанола может быть направлено 25 % урожая. При использовании высококрахмалистых сортов кукурузы (при 70 % крахмала в зерне) из 1 т получают 0,38 т биоэтанола.

По экологическим соображениям и для замены нефтепродуктов производство и потребление этанола растет во многих странах мира. В 2005 г. оно составило около 45 млн м³, из них в США и Бразилии – по 36 %, в Азии – 15, в ЕС-б, в прочих – 7 %. Прогноз на 2010 г. составляет 90 млн м³, т. е. удвоение производства, из них ожидается в СШЛ -40 %, в Бразилии – 28, в Азии – 17, в ЕС – 9 %, в Африке – 1 % и в остальных– 5 %.

7.2.10. Национальные программы по производству и использованию биоэтанола

Национальные программы по производству и использованию биоэтанола действуют во многих странах. В 2005 г. производство этанола составило (млн т): в Китае – 3,8, в Индии – 1,7, во Франции – 0,9, в России – 0,75, в Германии – 0,43, в ЮАР – 0,39, в Великобритании – 0,35, в Испании – 0,3.

Бензин и этанол – мировые перспективы.[7-18]. Основные потребители биоэтанола и производители этанолового топлива.

Топливный этанол потребляется нефтеперерабатывающими и нефтехимическими предприятиями, занимающимися производством и реализацией автомобильного топлива в Европе.

Промышленные потребители этанола используют его в качестве сырья в следующих целях: 1. Производство этилового тетрабутилового эфира (ЭТБЭ) и дальнейшее смешивание добавки с бензиновым топливом. 2. Производство топливной смеси с 5-процентным содержанием этанола (Е-5). 3. Производство этанолового топлива с 85процентной концентрацией этанола (Е-85).

Большая часть этанола (90 %) потребляется нефтеперерабатывающими заводами, приспособленными под производство ЭТБЭ. В последние годы в связи с улучшением налогового режима растет интерес производителей к производству Е-5, однако объемы производства и реализации пока несущественны во всех странах, кроме Швеции, а потребление Е-85 наблюдается только в Швеции.

Поставки этанола на нефтеперерабатывающие мощности осуществляются в рамках стратегических соглашений о сотрудничестве и взаимопонимании, заключаемых между крупными нефтяными концернами и производителями биоэтанола. Условия подобных соглашений о сотрудничестве и взаимопонимании являются уникальными в каждом конкретном случае.

Если проследить географию расположения заводов по производству биоэтанола и ЭТБЭ, становится ясно, что производители топливного этанола стремятся строить заводы как можно ближе к нефтеперерабатывающим мощностям. Поскольку ввиду гидроскопичности этанол не может транспортироваться по трубопроводу, транспортировка и логистика являются болезненным моментом для европейских производителей этанола.

В последние несколько лет участились случаи совместного создания нефтеперерабатывающими предприятиями и производителями этанола промышленных объектов по производству ЭТБЭ из биоэтанола. В частности, такие соглашения существуют между французской компанией Total и финской Neste Oil. В Испании подобная система отношений существует с 2004 г. между ведущим производителем этанола Abengoa и крупнейшей испанской нефтеперерабатывающей компанией Cepsa.

Этаноловое топливо с 85-процентной концентрацией этанола (Е-85).

Производством и реализацией Е-85 в Швеции занимаются три крупнейших нефтяных концерна: OK-Q8, Preem и Statoil.

OK-Q8 представляет собой крупнейшую дистрибьюторскую сеть автомобильного топлива Швеции. Е-85 продается конечным потребителям на 176 из 308 АЗС компании. По собственным данным компании, в январе 2006 г. месячный объем реализации Е-85 составил 6,87 млн л, а за сентябрь 2006 г. – уже 16 млн. л.

Preem Petroleum AB – крупная нефтеперерабатывающая компания, на которую приходится около 75 % объемов нефтепереработки в Швеции и около 25 % – в Норвегии. В 1996–1997 гг. Preem приобрела нефтеперерабатывающий бизнес компании Jet's. Примерно половина продукции Preem Petroleum экспортируется по всему миру.

Компания располагает также двумя нефтеперерабатывающими заводами в Финляндии в Готенборге (Gothenburg) и Лисекиле (Lysekil), а также 500 АЗС на территории стран ЕС. За 9 месяцев 2006 г., по собственным данным Preem, на принадлежащих ей АЗС в Швеции было реализовано 580 млн литров Е-85.

Statoil – норвежская нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая компания. По собственным данным компании, Statoil не производит ЭТБЭ и бензиновые смеси с содержанием этанола на собственных мощностях, однако достаточно активно занимается дистрибьюцией топливного этанола и смесей через свою заправочную сеть.

Этиловый тетра-бутиловый эфир (ЭТБЭ).

Этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ) – бесцветная, прозрачная, подвижная, легковоспламеняющаяся жидкость с эфирным запахом.

Практически не растворим в воде, но образует с ней азеотропную смесь. Смешивается со многими органическими растворителями, в том числе с алифатическими и ароматическими углеводородами, этанолом, метанолом, диэтиловым эфиром, хлороформом, четыреххлористым углеродом.

Рис. 7-17. Структурная формула Этил-тетра-бутилового эфира.

M_r 102.18; bp 73 °C; mp -97 °C; d 0.742 g/cm³; nd²⁰ 1.3756;

Крупнейшим производителем ЭТБЭ в ЕС является французская компания Total. Total – фактически единственный производитель ЭТБЭ во Франции и основной промышленный потребитель этанола во Франции.

Переработка этанола осуществляется на трех заводах компании в Дюнкерке, Фезине и Гонфревилле. Впервые производство ЭТБЭ было начато компанией в Фезине в 1993 г. Несколько позже Total заключила соглашение с Французской Национальной Ассоциацией производителей пшеницы и Французской Конфедерацией производителей сахарной свеклы о создании двух совместных компаний, которые займутся созданием и управлением линий по переработке этанола в ЭТБЭ на базе нефтеперерабатывающих мощностей Total в Дюнкерке и Гавре.

По данным компании Total, в 2004 г. совокупный объем производства ЭТБЭ на трех ее заводах составил 190 тыс. метрических т. Поставки этанола на перерабатывающие мощности Total осуществляют преимущественно французские компании Tereos, Cristal Union и SLS.

В конце 2005 г. компании Total и финская нефтеперерабатывающая компания Neste Oil подписали соглашение о взаимопонимании, которое касается перспектив сотрудничества в рамках проекта строительства во Франции нового завода по производству биотоплива (как биоэтанола, так и биодизельного топлива) первого и второго поколения. Neste Oil удалось собственными силами разработать и протестировать уникальную (на сегодняшний день) технологию производства биотоплива из древесных отходов.

Хотя подробности сделки не разглашаются, очевидно, что Neste Oil предоставит для проекта, прежде всего, свои технологии, а Total обеспечит сбыт готового топлива.

Немецкая нефтеперерабатывающая компания PCK Schwedt является одним из основных потребителей этанола как на внутреннем рынке Германии, так и в международной торговле этанолом. В 2004 г. объем производства ЭТБЭ компании PCK Schwedt составил 80 тыс. метрических тонн (информация компании). До введения в 2005 г. в эксплуатацию новых мощностей в Германии PCK Schwedt импортировала большую часть этанола из других стран ЕС.

Капитал PCK Schwedt практически поделен между компаниями Agip, Total, Shell и BP через цепь дочерних компаний Ruhr Gmbh (акционер BP), Shell Deut-schland Oil Gmbh и AET-Raffineriebeteili-gungsgesellschaft (акционеры Agip, Total и ENI). PCK Schwedt ежегодно перерабатывает около 10,5 млн т сырой нефти, большая часть которой импортируется из России.

Австрийская компания OMV AG является лидером в области нефте– и газодобычи и переработки в странах Центральной Европы. OMV AG принадлежат 35 % в капитале Borealis A/S, 10 % – в Hungarian MOL Group, 51 % – в Petrom SA, которая является лидером на рынке Румынии, 45 % – в Bayernoil Raffineriege-sellschaft mbh и пр. OMV AG представляет собой диверсифицированную в географическом и продуктовом аспекте холдинговую группу.

Фактически группа OMV AG контролирует нефтедобычу и нефтепереработку в Венгрии, Румынии, а также в Словакии. Дочерней компании Petrom SA принадлежит контрольный пакет в словацкой компании Slovnafta MOL.

Neste Oil – финская нефтеперерабатывающая компания, располагающая двумя заводами в Финляндии в Пурву и Наантали, а также одним заводом в Португалии в Синесе. ЭТБЭ производится компанией в Пурву и Синесе.

Совокупная производственная мощность завода в Пурву составляет 9,8 млн т условного топлива, линии по производству ЭТБЭ – 112 тыс. т в год. Производство ЭТБЭ было начато Neste Oil в Пурву в 2004 г.

Завод в Португалии был построен в 1992 г. для производства МТБЭ, а в начале 2005 г. был адаптирован для производства ЭТБЭ. Годовая мощность линии по производству ЭТБЭ – 50 тыс. т.

По сведениям Национального доклада Финляндии за 2005 г., Neste Oil импортирует этанол, в основном, из Бразилии, переработка этанола в ЭТБЭ и смешивание ЭТБЭ с бензиновым топливом осуществляются в Финляндии. Конечный продукт затем вновь экспортируется, причем большая часть приходится на страны Скандинавии и Балтии.

Крупным потребителем топливного этанола в Европе является американская химическая компания Lyondell. Штаб-квартира Европейского подразделения находится в Роттердаме, Нидерланды. Компания располагает производственными мощностями во Франции (Фосс-сюр-Мер, Гавр, Понт-де-Кле), в Нидерландах (Ботлек, Маасвлакте), в Великобритании (Стеллинборо), однако оценить хоть сколько-нибудь точно объемы производства ЭТБЭ и величину спроса на топливный этанол не представляется возможным, т. к. Lyondell, являясь одним из крупнейших химических концернов мира, имеет огромную продуктовую линейку и предъявляет спрос на этанол не только для производства обогащающих добавок к бензину, но и для производства иных химических товаров.

В Испании основным производителем ЭТБЭ является компания Cepsa, которой, как уже упоминалось выше, принадлежит совместно с Abengoa Energia завод по производству ЭТБЭ ETBE Huelva. В 2004 г. на заводе было произведено 22,5 млн. литров ЭТБЭ, в 2005 г. – 43,5 млн литров.

Cepsa принадлежит также еще один нефтеперерабатывающий завод в Сан-Роке (Кадис), на котором производственная линия, предназначенная для производства МТБЭ, была перепрофилирована на производство ЭТБЭ еще в 2002 г. Таким образом, Cepsa располагает двумя заводами, снабжение обоих этанолом осуществляет Abengoa Energia.

В рамках группы Cepsa управление мощностями в Кадисе и Уэльве осуществляет компания Petrocepsa.

В Литве, по данным национальных докладов за 2004 и 2005 гг., нефтеперерабатывающая компания AB Mazeiku Nafta в 2004–2005 гг. переоборудовала свои мощности для производства ЭТБЭ, однако объемы производства совсем невелики. Кроме того, на литовском рынке AB Mazeiku Nafta сталкивается с конкуренцией со стороны Neste Oil и других скандинавских компаний.

Снабжение компании этанолом осуществляет завод компаний AB Stumbras – Biofuture в Силюте, а также экспортеры из других стран ЕС.

Mazeiku Nafta была частично приватизирована в 1998 г. В сентябре 2002 г. 53,7 % компании приобрела компания Yukos Finance B.V. – дочернее предприятие российской нефтедобывающей компании "Юкос", 40,66 % акций являются государственной собственностью и управляются Министерством экономики Литвы.

Интересно отметить, что в Великобритании единственным дистрибутором автомобильного топлива с содержанием этанола (до 5 %) является корпорация Tesco – одна из крупнейших сетей розничной торговли в мире. Топливо типа Е-5 продается на 185 АЗС, принадлежащих Tesco и расположенных на юго-востоке и северо-западе Англии. Торговая марка топлива – Tesco 99 Octane. Однако, Tesco не является производителем этанолосодержащего топлива. Снабжение АЗС компании осуществляет Greenergy Fuels Ltd, 25 % капитала которой принадлежат Tesco.

Greenergy Fuels Ltd занимается нефтепереработкой, и на компанию приходится около 50 % британского рынка биотоплива и около 6,5 % рынка автомобильного топлива. Помимо производства смесей Е-5 Greenergy Fuels активно работает на рынке биодизельного топлива.

Некоторые объемы производства ЭТБЭ имеют и крупнейшие европейские нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие компании BP, Shell, Conoco и американская ExxonMobil, однако, в отличие от Total, эти компании достаточно скромно оценивают перспективы развития рынка биотоплива. В своих стратегических планах все крупнейшие нефтяные компании Европы определили биотопливо как один из будущих приоритетов, а BP даже предполагает инвестировать около 500 млн евро в течение ближайших 10 лет в создание научно-исследовательского института, который будет заниматься разработкой био-технологий в области энергетики, и около 8 млрд евро в собственное подразделение, связанное с биотопливом, – BP Alternative Energy. На практике в настоящее время компании ограничиваются участием в капитале специализированных предприятий по производству ЭТБЭ или временными проектами.

PS. Финская компания St1 Oy объявила о покупке норвежской и шведской сетей АЗС, принадлежащих норвежскому концерну StatoilHydro. Как заявил директор-распорядитель компании St1, данная сделка поможет продвижению в этом регионе проекта по биоэтанолу. Компания ппроизводит этанол из отходов пищевой промышленности и намерена продавать его на своих станциях в Норвегии и Швеции. В самой Финляндии у St1 имеется 400 АЗС и три завода по производству топлива Refuel RE85, состоящего на 80…85 % из биоэтанола. Аналогичные заводы St1 намерена построить и в Швеции.

7.2.12.Прогноз развития рынка биоэтанола в Китае [7-19]

Первые партии биоэтанола в Китае были выпущены в конце 2003 г. За три года Китай сумел войти в четверку крупнейших производителей топливного этанола в мире.

В 2007 г. объем производства биоэтанола в Китае достиг максимального показателя. Совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) объемов производства биоэтанола в Китае с 2003 г. по 2007 г. составил 124,2 %. Доля Китая в мировом объеме производства биоэтанола в 2007 г. составила 3,7 %.

В 2007 г. в Китае насчитывалось шесть производителей биоэтанола. Компания Jilin Fuel Ethanol Co. является крупнейшим производителем биоэтанола в Китае. В Китае биоэтанол производят из пшеницы, риса, маниоки и сахарного сорго.

Китай планирует приложить еще большие усилия в развитие возобновляемой энергетики и сократить эмиссию парниковых газов, чтобы поддержать жизнеспособный экономический рост в ближайшие годы.

Согласно Национальной Комиссии Развития и Реформ (НКРР), необходимо инвестировать более 2 триллионов юаней, или 10 процентов валового национального продукта, чтобы достичь поставленной цели по возобновляемой энергии к 2020 году. Среднесрочной и долгосрочной целью страны является развитие индустрии возобновляемой энергии, которая станет играть важную роль в обеспечении развития экономического будущего страны.

НКРР планирует поднять долю возобновляемой энергии в общем потреблении энергии до 10 % к 2010 году и 15 % к 2020 году, по сравнению с 8 % в настоящее время. В настоящее время, уголь составляет ежегодно 70 % общего энергопотребления Китая, оставляя большой потенциал для развития гидроэлектроэнергии, метана, гелио-, ветроэнергетики и других чистых и возобновляемых источников энергии.

Тем временем Китай продолжит развивать ликвидное биологическое топливо согласно предварительному условию по обеспечению безопасности продовольствия. Китай не будет поощрять использование зерна как сырья для биотоплива, но обратится к непродовольственным зерновым культурам, типа батата и

сорго обыкновенного, для производства ликвидного биологического топлива, включая этанол и биодизель. Большинство таких непродовольственных зерновых культур растет на солончаке и бесплодных землях, которые являются неподходящими для того, чтобы выращивать зерно.

В 2006 г. Национальная Комиссия Развития и Реформ Китая опубликовала 5-летний план, в котором была установлена цель – увеличить ежегодное производство этанола до 6 млрд. литров к 2010 г.

Правительство Китая, опасаясь увеличения цен на зерновые, не утвердило план.

Аналитики прогнозируют увеличение до 2016 г. производства этанола в Китае, в основном из кукурузы, до 3,5 млрд. литров. Это в 2,5 раз превышает показатель 2008 г. За аналогичный период потребление кукурузы этаноловой отраслью возрастет в 2,6 раза. Кроме того Китай может еще увеличить производство этанола на 1,5–2,0 млрд. литров, используя маниоку, сорго, рис и другое сырьё.

Согласно оптимистическому прогнозу, совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) объема рынка биоэтанола в Китае с 2008 г. по 2020 г. составит 10,6 %.

Согласно пессимистическому прогнозу, совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) объема рынка биоэтанола в Китае с 2008 г. по 2020 г. составит 8,5 %.

В обоих сценариях внутренне потребление биоэтанола будет полностью обеспечиваться собственным производством.

7.3. Биометанол [7-20]

Рис. 7-18. Объемные формулы метанола

Метанол – CH₃OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. Метанол – это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. С воздухом в объёмных концентрациях 6,72–36,5 % образует взрывоопасные смеси. [7-20].

Формула: CH4O Плотность:791,80 кг/м³

Температура кипения: 65 °C

Молярная масса: 32,04 г/моль

Температура плавления: -98 °C

Классификация: Спирты

Метанол является другим видом спиртового топлива, которое получается из биомассы или угля. Однако в настоящее время метанол производится преимущественно из природного газа и ограниченно используется в качестве топлива для демонстрационных и спортивных целей. Считается, что метанол не обладает всеми экологическими преимуществами, свойственными этанолу? [7-13]

Лауреат Нобелевской премии, датский профессор Ола предлагает получать метанол через газификацию отходов сельского хозяйства и получаемый синтез-газ конвертировать в биометанол.

Тезисы программы Датской ассоциации метанола по переориентации энергетической базы экономики страны на метанол как энергоноситель:

Метанол представляется как идеальный энергоноситель по совокупности свойств, начиная с легкости его производства из любого энергосырья (ископаемого, био и/или их сочетаний), легкости и безопасности хранения и транспортировки, и кончая простотой и дешевизной конвертации непосредственно в топливо;

• Важным преимуществом метанола называется его экологическая чистота во всей цепи от производства до использования;

• Отмечается, что природный газ является самым экономичным и широко применяемым сырьем для производства метанола, однако подчеркивается что технологии газификации биомасс в генераторный газ также являются в настоящее время промышленно зрелыми, а разработка технологий производства метанола из улавливаемого из труб ТЭЦ и др. предприятий CO₂ и электроэнергии приближается к промышленной реализации, в частности, в Исландии;

• Упоминается, что на рынке уже предлагаются технологии производства ДМЭ как из метанола, так и непосредственно из генераторного газа, и что ДМЭ является идеальным топливом для дизельных двигателей;

• Приводятся результаты расчетов о том, что запасов биомассы в Дании теоретически достаточно для замены всего потребляемого в стране бензина и солярки метанолом и ДМЭ;

• Приводится пример Исландско-Американской компании, которая, используя дешевую исландскую геотермальную и гидроэнергию для производства метанола и ДМЭ из утилизируемой CO₂, является прибыльной уже при продаже своего топлива по 50 долл./баррель;

• Приводятся данные о том, что предприятие по переработке лесных отходов в метанол в объеме 100000 т метанола в год, работающее в Швеции, начинает приносить доход при рыночной цене метанола (в солярочном эквиваленте) меньшей, чем цена солярки на шведских заправках;

• Отмечается, что переориентация энергетической базы экономики на метанол позволяет эффективно сглаживать естественные пики и падения в предложении/ спросе на энергию;

• Подчеркивается, что, несмотря на то что прямое сжигание биомассы и нейтрально в отношении СО₂, это чрезвычайно вредно с точки зрения выбросов токсичных продуктов, тогда как использование биомассы как топлива через метанол практически безвредно. [7-21].

Компания ОК, являющаяся одним из ведущих топливных дистрибьюторов Дании и оператором 670 из 2000 автозаправочных станций страны, собирается построить в стране ряд станций заправки метанолом, чтобы поддержать демонстрацию метанолэлектрических автомобилей QBEAK.

Рис. 7-19. Заправка авто метанолом. Дания 2013 г.[7-21].

Датское правительство заявило, что оно хотело бы поэтапно отказаться от ископаемого топлива к 2050 году. Являясь одним из крупнейших дистрибьюторов ископаемого топлива, компания ОК намерена поддержать решение более чистой заправки, которое позволяет использовать существующую сеть станций. Распределение метанола позволяет модифицировать существующие системы заправки жидким топливом, не заменяя их полностью и не вводя каких-либо дополнений, в которых нуждается газообразный водород.

ОК рассматривает биометанол как неископаемое жидкое топливо, и компания была членом проекта метанол-электрических автомобилей EcoMotion, в результате которого был создан новый грузовик на топливных элементах для садоводства. ОК построит станцию заправки метанолом на базе традиционной станции в сотрудничестве с HAMAG, производителем станций, и Serenergy, производителем топливных элементов, устанавливаемых внутри транспортных средств Ecomove QBEAK. [7-22].

7.3.1. Получение метанола из водорослей

В основе этой технологии лежит производство биомассы водорослей, их сбраживание до метана и каталитическая конверсия последнего в метанол.

Основными доводами в пользу использования микроскопических водорослей являются следующие:

• высокая продуктивность фитопланктона (до 100 т/га в год);

• в производстве не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода;

• процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством;

• энергоотдача процесса достигает 14 на стадии получения метана и 7 на стадии получения метанола;

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

7.4. Биобутанол [7-23]

Рис. 7-20. Фигурные формулы бутанола

Бутиловый спирт (н-бутанол) C₄H₉OH – Бесцветная вязковатая жидкость с характерным запахом сивушного масла. Смешивается с органическими растворителями. В отличие от метанола, этанола и пропанола только умеренно растворяется в воде – 7,6 г на 100 г воды. С ней образует азеотроп содержащий 42,5 % по массе бутанола и кипящий при 97,7 °C.

Представитель одноатомных спиртов. Известны нормальный первичный бутиловый спирт СН₃(СН₂)₃ОН и его изомеры: нормальный вторичный бутиловый спирт СН₃СН₂СН(ОН)СН₃, изобутиловый спирт (СН₃)₂СНСН₂ОН, третбутиловый спирт (триметилкарбинол) (СН₃)₃СОН. Ядовит. [7-23].

Бутанол биологического происхождения является первичным спиртом. Основные преимущества бутанола по сравнению с этанолом:

• бутанол содержит на 25 % больше энергии, чем этанол;

• бутанол безопаснее в использовании, поскольку в шесть раз меньше испаряется, чем этанол, и в 13,5 раз менее летуч, чем бензин;

• бутанол – гораздо менее агрессивное вещество, чем этанол, поэтому может транспортироваться по существующим топливным трубопроводам, тогда как этанол должен транспортироваться железнодорожным или водным транспортом;

• благодаря низкому давлению паров, биобутанол легко смешивается с обычным бензином;

• биобутанол может добавляться в более высоких концентрациях, чем биоэтанол, при использовании в стандартных автомобильных двигателях без их переделки.

В настоящее время биобутанол может добавляться в бензин в концентрации до 10 % в Европе и до 11,5 % в США без переделки двигателя.

Он хорошо подходит для современных транспортных средств и двигателей.

В смеси биобутанол может использоваться в более высоких концентрациях, чем этанол, не требуя при этом специально адаптированных транспортных средств. В будущем имеется потенциал для увеличения максимально допустимого использования биобутанола в бензине до 16 % по объему.

В присутствии воды смесь, содержащая биобутанол, не расслаивается, в отличие от смеси «этанол-бензин», что позволяет использовать существующую инфраструктуру дистрибуции без модификации установок для смешивания, хранилищ или заправок.

Как ожидается, в отличие от существующих биотоплив, биобутанол потенциально может быть транспортирован по трубопроводам, то есть он может быстро добавлен к бензину, и это позволит избежать потребности в дополнительной крупномасштабной инфраструктуре поставки.

Бутанол выделяет чистой энергии на рабочий цикл больше, чем этанол или метанол, и примерно на 10 % больше, чем бензин.

В связи с получением новых высокоэкономичных технологий производства биобутанола, в настоящее время получаемый из зерна бутанол привлекает все большее внимание специалистов для применения его в качестве топлива. И не исключено, что в ближайшие 10–15 лет этанол утратит пальму первенства.

Успех обусловливается рядом преимуществ бутанола перед этанолом, среди них: 1. Бутанол содержит на 25 % больше энергии, чем этанол: 6116.5 kkal/l бутанола против 4670.8 kkal/l этанола. Бензин же содержит около 6394.5 kkal/l; 2. Бутанол безопаснее в использовании, поскольку в шесть раз меньше испаряется, чем этанол и в 13,5 раз менее летуч, чем бензин. Упругость паров бутанола по Рейду составляет 0.023g/cm², у бензина это 0.316 g/cm², у этанола – 0.14g/cm². Это делает бутанол более безопасным при использовании в качестве оксигената и не требует особых изменений пропорций смеси при использовании зимой и летом. Сейчас он используется в качестве оксигената в штатах Аризона, Калифорния и др.; 3. Бутанол – гораздо менее агрессивное вещество, чем этанол, поэтому может транспортироваться по существующим топливным трубопроводам, тогда как этанол должен транспортироваться железнодорожным или водным транспортом; 4. Бутанол можно смешивать с бензином; 5. Бутанол может полностью заменять бензин, тогда как этанол может использоваться только как добавка к бензину с максимальным содержанием в смеси не более 85 % и только после существенных переделок двигателя. В настоящее время в мире преобладают смеси с 10 %-ным содержанием этанола; 6. Производство бутанола помогает решить проблемы, связанные с инфраструктурой снабжения водородом; 7. Измененный бутанол имеет более высокий выход энергии (10 Вт-ч/г), чем этанол (8 Вт-ч/г); 8. При горении бутанол не производит окислов серы или азота, что дает существенную дополнительную выгоду с точки зрения экологии.

Рис. 7-21. Общий вид ацетоно-бутилового завода (г. Нальчик)[7 24].

Бутанол начал производиться в 10-х годах XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum. Сырьём для производства являются сахаро– и крахмалосодержащие продукты растениеводства: сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, маниока, а в будущем и целлюлоза.

При ацетонобутиловом брожении из 1 т картофеля можно получить 25 м³ водорода, 340 кг бутанола и 110 кг ацетона, то есть с 1 га картофельных плантаций – 875 м³ водорода, 12 т бутанола и 4 т ацетона, а из 1 т стеблей сорго – 30 м³ водорода, 114 кг бутанола и 40 кг ацетона, или с 1 га плантаций сахарного сорго – 900 м³ водорода, 3.4 т бутанола и 1.2 т ацетона.[25]. В СССР до конца 70-х годов XX столетия в эксплуатации находилось 4 ацетонобутиловых завода: в городах Грозном, Нальчике, Талица (Свердловской области) и Ефремов (Тульской области). К концу 90-х годов остались Грозненский и Ефремовский заводы.

Ефремовский завод производил до 50 т растворителей (бутанол/ацетон/ этанол = 13/4/1) и до 29 тыс. м³ водорода в сутки, или 15 тыс. т растворителей и до 8.7 млн. м³ водорода в год, а Грозненский завод – 74 т растворителей и 43 тыс. м³ водорода в сутки, или до 22 тыс. т растворителей и 12.9 млн. м³ водорода в год [7-25]

Однако, сегодняшняя ситуация на рынке углеводородного сырья заставляет многие компании задуматься о восстановлении утраченных технологий.

В 50-х годах из-за падения цен на нефть бутанол начал производиться из нефтепродуктов.

В США ежегодно производится около 1.39 млрд. литров бутанола.

Две крупнейшие транснациональные корпорации мира – DuPont и British Petrole-um (BP) – объявили об успехе своего трехлетнего сотрудничества над проектом создания нового вида биотоплива – биобутанола. Осуществление проекта началось в 2003 году. В результате в конце 2007 года биобутанол начал производиться и продаваться в Великобритании. Производство в Британии будет налажено совместно с British Sugar. Для этого будет перепрофилирована фабрика по ферментации биопродуктов в этанол для производства биобутанола. Биобутанол по своей сути то же самое, что и биоэтанол, но только более калорийный и менее затратный при производстве. К тому же само производство биобутанола с технической точки зрения значительно проще, чем классического этанола. [7-26].

7.4.1. Экологические Преимущества

В настоящее время компании DuPont и BP проводят детальные расчеты для биобутанола по эмиссионным характеристикам в рамках программ GHG Well-to-Wheel/ Life Cycle Analysis. Предварительные данные говорят о том, что при использовании одинакового сырья биобутанол дает уменьшение эмиссии, по меньшей мере, на том же уровне, что и этанол.

Низкое давление паров биобутанола (ниже, чем у бензина) означает то, что характеристики давления паров не должны приводить к появлению высоких уровней эмиссии ЛОС (т. е. нет необходимости ослаблять давление паров).

Преимущества для сельского хозяйства:

• Биобутанол получают из тех же типов сельскохозяйственного сырья, что и биоэтанол (т. е. из кукурузы, пшеницы и сахарной свеклы/тростника).

• Биобутанол может стать хорошим продуктом для фермеров во всем мире, поскольку он создает новые возможности на рынке для основных продуктов сельского хозяйства, что, таким образом может привести к увеличению нормы прибыли для фермеров.

• Облегчая добавление биотоплив к бензину, либо непосредственно в качестве биобутанола, либо косвенно через синергию биобутанола и этанола, использование биобутанола может привести к расширению рынка биотоплив, а также рынков соответствующих сельскохозяйственных продуктов, что таким образом приведет к увеличению нормы прибыли для фермеров.

Биобутанол также улучшает показатели этаноловых смесей за счет того, что он имеет низкое давление насыщенного пара, что снимает одну из проблем, сдерживающую широкое применение этанола в рамках существующих каналов дистрибуции бензина.

Первоначально производство биобутанола будет базироваться на существующей технологии, что позволит вывести его на рынок в кратчайшие сроки. На втором этапе, будет задействован биотехнологический процесс, разработка которого уже идет, обеспечивающий более высокую степень переработки. Производство сможет работать на широком спектре сырья, таком, как сахарный тростник или сахарная свекла, кукуруза, пшеница, маниока и, в будущем – на целлюлозном сырье из быстрорастущих «энергетических культур», таких как травы, или побочных агропродуктов, таких как солома или кукурузные стебли. Биобутанол обеспечит значительные экологические преимущества по сравнению с топливом на нефтяной основе, включая более низкий уровень выбросов парниковых газов в окружающую среду. [7-27].

Сегодня бутанол используется, прежде всего, в качестве промышленного растворителя. Мировой рынок этого продукта оценивается в 350 млн. галлонов в год, из которых 220 млн. галлонов в год приходится на долю США.

Бутанол в качестве моторного топлива.

Биобутанол более экономичен, чем смесь этанола с бензином, он улучшает топливную эффективность автомобиля и увеличивает пробег на единицу расходуемого топлива.

В начале 21 века профессор Университета штата Иллинойс Hans Blaschek получил новый штамм бактерии Clostridium. В 2004 году Clostridium beijerinkii был выбран Министерством энергетики США для генного картирования. Работа проводилась в Объединенном институте геномов в Калифорнии.

В 2006 г., используя запатентованный им генетически измененный микроорганизм Clostridium beijerinkii, профессор Hans Blaschek успешно преобразовал кукурузу в бутанол. Для инициации процесса ферментации профессор использовал полученную им карту генома микроорганизма. В дальнейшем, используя результаты анализа генома, он планирует вывести второе, еще более эффективное поколение микроорганизма Clostridium beijerinkii.

Кроме того, профессор Hans Blaschek разработал основы технологии получения бутанола путем извлечения из газа. При этом бутанол будет недорогим и без загрязнений, возможных при использовании технологий, основанных на применении мембран.

В планах ученого – масштабировать ферментационный процесс получения бутанола с помощью существующего штамма Clostridium beijerinkii, подобрать эффективное зерновое сырье и тип зерновых волокон для производства бутанола, а также создать второе поколение микроорганизмов.

Чуть позже, объединив в процессе два очередных, новых штамма бактерий и предъявив ряд инженерных решений, компания Environmental Energy заявила о создании полноценной технологии получения биобутанола. Компании был выдан патент США № 5 753 474 «Непрерывный двухступенчатый анаэробный ферментационный процесс получения бутанола и других органических растворителей с использованием двух различных штаммов бактерий. Патент описывает технологию, которая позволяет надеяться на получение эффективного и экономически рентабельного бутанола. Использование компанией сдвоенных биореакторов с иммобилизованными клетками непрерывного действия увеличивает выход бутанола до 13.38 л на 18 кг зерна плюс дополнительных 0.27 кг водорода в качестве побочного продукта.

Оптимизация процесса АБЭ ферментации и получение бутанола посредством масляной кислоты, преобразованной из углеводов, позволило существенно увеличить выход, объемную производительность и концентрацию бутанола. Использование компанией Environmental Energy иммобилизированных культур Clostridium tyrobutyricum и Clostridium acetobutylicum позволяет получить оптимальную производительность бутанола 4,64 г/л/ч и выход 42 % от веса глюкозы, или 13.38 л на 18 кг зерна (15.9 кг крахмала/ лактозы/ сахара) против 5.9 л по сравнению с обычным АБЭ процессом.

Кроме того, новая технология связана с производством побочного водорода, который также является альтернативным топливом. Принимая во внимание попутное производство водорода, новая технология позволяет получить из 18 кг зерна на 42 % больше энергии, чем производится в ходе обычного получения этанола – 25 % этой разницы дает бутанол и 18 % – водород. Важно понимать, что даже в отсутствие технической базы для применения водорода в качестве альтернативного источника энергии – он является ценным химическим продуктом, востребованным во многих подотраслях химической промышленности.

Environmental Energy намерена наладить производство биобутанола для рынка растворителей, а в дальнейшем продавать его как альтернативное топливо.

Таблица. 7-1

Энергетические характеристики бензина и первичных спиртов

7.4.2.Энергетическое содержимое биобутанола и эффект экономии топлива

Бутанол выделяет при сгорании 36 MJ/кг (15,500 BTU/lb). Это может быть выражено объемным способом как 29,2 MJ/литр (104,800 BTU/амер. галлон).

Переключив бензиновый двигатель на бутанол, как результат, можно получить увеличение потребления топлива около 10 %, но бутанольный эффект для пройденного автомобилем расстояния должен быть дополнительно определен научным анализом. Энергетическая плотность для любой смеси бензина и бутанола может быть вычислена, тестирование других спиртовых топлив продемонстрировало, что эффект в экономии топлива не пропорционален изменению энергетической плотности.[28].[

7.4.3.Октановое число бутанола

Октановое число бутанола подобно тому же числу для бензина, но ниже, чем для этанола и метанола. Бутанол имеет RON (Octane number by the Research method или Исследовательское Октановое Число – ИОЧ и) 96 и MON – motor octane number-или МОЧ – моторное октановое число) 78, тогда как трет-бутанол имеет октановое число 105 RON и 89 MON. [7] Трет-бутанол используется как добавка в бензин, но не может быть использован как топливо в чистом виде, поскольку его точка плавления – 25,5 °C. Другими словами, когда холодно, трет-бутанол превращается в гель. [8]Топливо с более высоким октановым числом менее склонно к детонации (чрезвычайно быстрому самовозгоранию от сжатием) и управляющая система любого современного двигателя может иметь преимущество, если перед этим отрегулировать синхронизацию зажигания. Это улучшит энергетическую эффективность, ведущую к лучшей экономии топлива. Увеличивая коэффициент сжатия, увеличивается экономия топлива, мощность и вращающий момент. И наоборот, топливо с более низким октановым числом более склонное к детонации и уменьшит эффективность, поскольку детонация может нанести ущерб мотору.

7.4.4. Воздушно-топливный коэффициент бутанола

Спиртовое топливо, включая бутанол и этанол, частично окислено и следовательно нужно работать с более богатыми смесями, чем бензин. Стандартные бензиновые двигатели в автомобилях могут регулировать воздушно-топливный коэффициент, соответственно изменяя топливо, но только в определенных пределах в зависимости от модели. Если предел двигателя превышен, то работая на чистом бутаноле или бензиновой смеси с высоким процентом бутанола, двигатель работает на бедной смеси, что может повредить его. По сравнению с этанолом, бутанол может быть смешан с бензином с более высоким коэффициентом для использования в существующих автомобилях без необходимости в переделке, поскольку воздушно-топливный коэффициент и энергетическое содержимое – ближе к тому же самому бензину. [7-28]

7.4.5. Специфическая энергия

Спиртовое топливо имеет меньше энергии на единицу веса и объема, чем бензин, но в то же самое время требует более богатой смеси. Чтобы сравнить чистую энергию произведенную за цикл иногда используется мера названная специфической энергией топлива. Она определена как произведенная энергия на воздушно-топливный коэффициент. Чистая энергия произведенная за цикл более высокая для бутанола, чем этанола или метанола и приблизительно на 10 % выше, чем для бензина.

Таблица 7-2

Вязкость бензина, дизельного топлива и первичных спиртов

Название Кинематическая вязкость при 20 °C

Бутанол 3.64 cSt

Этанол 1.52 «

Метанол 0.64 «

Бензин 0.4–0.8 «

Дизель >3 «

Вода 1.0 «

Вязкость спиртов увеличивается с увеличением длины углеродной цепи. По этой причине, бутанол используют как альтернативу для коротких спиртов, – когда желателен более вязкий растворитель. Кинематическая вязкость бутанола в несколько раз выше, чем у бензин и почти такая же, как у высококачественного дизельного топлива.[7-28]

Тепло парообразования бутанола.

Топливо в двигателе должно быть испарено прежде, чем сгорит. Недостаточное парообразование является известной проблемой со спиртовым топливом при холодной погоде. Так как латентное тепло парообразования бутанола – меньше, чем половина того же самого для этанола, то двигатель, работающий на бутаноле, должен легче запуститься при холодной погоде, чем, работая на этаноле или метаноле.[7-28]

7.4.6. Потенциальные проблемы с использованием бутанольного топлива

Потенциальные проблемы с использованием бутанола подобны этанолу:

• Для того, чтобы соответствовать характеристикам горения бензина, использование бутанольного топлива как заменителя бензина требует увеличения топливо-потока.

• Топлива на основе спирта – не совместимы с некоторыми компонентами топливных систем.

• Спиртовое топливо может вызвать ошибочное газовое считывание измерителя в машины с уровнем топлива емкости gauging.

• Вязкость бутанола значительно выше, чем у бензина или этанола, что может иметь отрицательные эффекты в топливной системе.

7.4.7.Возможные бутанольные смеси топлива

Стандарты для стыковки этанола и метанола в бензине существуют во многих странах, включая EU, США и Бразилию. Приблизительные эквиваленты бутанольной смеси могут быть вычислены из отношений между стохометрическим топливом-воздушным коэффициентом бутанола, этанола и бензина. Смеси этанольного топлива с бензином к настоящему времени продаются с дипазоном от 5 % до 20 %. Доля бутанола может быть больше на 60 %, чем эквивалентное содержание этанола, которое имеет дипазон от 8 % до 32 %. «Эквивалент» в этом случае отмечает только способность машин к регулировке топлива. Другие свойства бутанола, как например, энергетическая плотность, вязкость и теплота парообразования может изменить предельный процент бутанола в топливной смеси с бензином.

В присутствии воды смесь, содержащая биобутанол, в меньшей степени склонна к расслоению, чем смеси этанола/бензина, и потому это позволяет использовать существующую инфраструктуру дистрибуции, не требуя модификаций установок для смешивания, хранилищ или заправок.

Как ожидается, в отличие от существующих биотоплив, биобутанол потенциально может быть транспортирован по трубопроводам; т. е. он может быть быстро добавлен к бензину, и это позволит избежать потребности в дополнительной крупномасштабной инфраструктуре поставки.

Биобутанол также улучшает показатели этаноловых смесей за счет того, что помимо прочего, он имеет низкое давление насыщенного пара, что снимает одну из проблем, сдерживающую широкое применение этанола в рамках существующих каналов дистрибуции бензина. [27].

7.5. Диметиловый эфир [7-29]

Диметиловый эфир (C₂H₆O) (метиловый эфир, метоксиметан, древесный эфир) Н₃С-О-СН₃ – широко применяемый на практике простой эфир.

Бесцветный газ с характерным запахом, химически инертный

Температура плавления – (-138,5)°C

Температура кипения – (-24,9)°C

Плотность при нормальных условиях – 2,1098 кг/м³ (в 1,63 раза тяжелее воздуха)

Плотность в жидкой фазе – 0,668 г/см³

Критическая температура – +127,0 °C

Критическое давление – 53 атм

Критическая плотность – 0,272 г/см³

Растворимость в воде – 3700 мл/100 мл при 18 °C

Растворим в метиловом и этиловом спирте, толуоле

Диметиловый эфир (ДМЭ) – C₂H₆O.

Рис. 7-22. Объемная формула ДМЭ.

Может производиться из угля, природного газа, из биомассы. Большое количество диметилового эфира производится из отходов целлюлозобумажного производства. Сжижается при небольшом давлении.

Диметиловый эфир – экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 % содержании в топливе.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу.

В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год.

Департамент транспорта и связи Москвы подготовил проект постановления городского правительства «О расширении применения диметилового эфира и других альтернативных видов моторного топлива».

Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская компания SAIC Motor.

Существует несколько способов получения диметилового эфира. Первый – при давлении 1 – 3 МПа и температуре 800 – 900 °C из синтез-газа получают диметиловый эфир, метанол и метилформиат. Второй способ – получение диметилового эфира из метанола. Именно так поступают в Германии и Японии. В Японии и США построены пилотные установки – мощностью 5 и 4 тонны в сутки. Из синтез-газа ДМЭ получают NKK (Япония) и Haldor Topsoe (Дания). На «Новомосковском Азоте» и ОАО «Щекиноазот» диметиловый эфир производят из метанола, но такой метод с технико-экономической точки зрения не совсем целесообразен, так как цены на природный газ будут неизбежно повышаться.

Диметиловый эфир имеет определенные технологические преимущества перед сжиженным природным газом. По своим физическим свойствам это вещество очень схоже с СУГ (сжиженный углеродный газ) и может являться его заменителем в качестве моторного топлива, топлива для газовых турбин, в коммунальном хозяйстве и быту (приготовление пищи). В сравнении с СПГ он имеет существенно более высокую температуру сжижения (– 24,5 °C), что позволяет хранить ДМЭ в тех же резервуарах, что и СУГ. При его правильном сгорании не образуется сажа, а только вода и углекислый газ. Теплотворная способность ДМЭ (28,4 МДж/кг) только немного ниже низшей удельной теплоты сгорания природного газа. Кроме того, ДМЭ используется для производства аэрозольных красок и в парфюмерной промышленности, т. к. является отличным растворителем и пропеллентом одновременно, и при этом практически полностью разлагается при попадании в атмосферу (не является парниковым газом, в отличие от метана).

Особенность производства ДМЭ и других синтетических жидких углеводородов (СЖУ) (метанол, продукты синтеза Фишера-Тропша и т. д.) на данный момент – это необходимость утилизировать значительные объемы так называемых хвостовых газов, получаемых в процессе синтеза, и перегретого пара высокого давления. Их утилизация возможна в энергоемком процессе производства СПГ, поэтому производство ДМЭ должно хорошо уживаться с производством сжиженного природного газа и/или производством электроэнергии.

Стоит отметить, что что технологические схемы производства СЖУ, основанные на производстве синтезгаза (смесь угарного газа и водорода), в паровых риформерах и последующей конверсии его в жидкие углеводороды позволяют утилизировать углекислый газ из отходных газов турбин газовых компрессоров производства СПГ. Для этого часть пара, подаваемого в риформер, заменяется на CO₂ (СН4 + СО₂ → 2СО+2Н₂). Добавление углекислого газа в процесс риформинга позволяет достичь оптимального соотношения CO/H₂ в производимом синтез-газе, близкого к 2, что увеличивает выход СЖУ при последующем синтезе.

7.5.1.Организация концерна «Volvo Group» [7-30]

Взгляд концерна «Volvo Group» на будущее топливо:

• Природный газ и биогаз будет использоваться регионально;

• ДМЭ имеет перспективу на широкое использование в будущем: Максимальная эффективность переработки и использования энергии «от скважины до колёс» из биологического источника.

• CO₂ является нейтральным, когда ДМЭ производится из биомассы.

ДМЭ в настоящее время промышленно производится дегидратацией метанола в объеме около 150 тыс. тонн в год, и используется главным образом в качестве пропеллента в косметической промышленности. В небольших количествах уже сегодня ДМЭ применяется как дизельное топливо и как топливо для бытовых нужд (вместо СНГ).

[31].

Диметиловый эфир имеет хороший потенциал использоваться в будущем как топливо для электростанций (производства электроэнергии), для автомобиля на топливной ячейке и как промежуточный продукт для синтеза ценных химических веществ и в том числе бензина. ДМЭ можно получать из «бедного» синтез-газа, содержащего до 50 % азота. Такой синтез ДМЭ осуществлен на медьцинк-хромалюминиевом и медьцинкалюминиевом катализаторах при 260–280 °C и 5-10 МПа.

Volvo Trucks активно использует биодиметилэфир!

Рис. 7-23. Трелер Voivo Truck на ДМЭ.[7-32]

Volvo Trucks активно начала использовать биодиметилэфир (ДМЭ) как моторное топливо. Компания Preem, деятельность которой связано с поставками топлива, 7 сентября 2010 г. открыла новую автозаправочную станцию ДМЭ в Стокгольме.

На сегодняшний день первые пять грузовиков с ДМЭ-двигателями компании Volvo уже готовы к эксплуатации на дорогах Швеции. Биодиметил-эфир это разновидность биотоплива, которое производит на 95 % меньше вредных выбросов диоксида углерода по сравнению с привычным дизельным топливом. Для того чтобы у нового топлива были шансы стать конкурентоспособным на рынке, необходимо его отлаженное производство, сеть распределения и адаптация транспортных средств.

Экспериментальный завод компании Chemrec в Питео может производить не более четырех тонн био-ДМЭ в день. Эксплуатационные испытания будут проводиться в течение нескольких лет, цель которых – показать возможности для крупномасштабных инвестиций в производство ДМЭ из биомассы и выявить недостатки нового топлива.

Производство био-ДМЭ будет размещено на заводе компании Chemrec. Volvo Group является одним из владельцев компании Chemrec через свое дочернее предприятие Volvo Technology Transfer. Уже осенью компания Preem открывает дополнительные заправочные станции в Йончопинге, Питео, и Гётеборге.

7.5.2.Важное преимущество ДМЭ

Важное преимущество ДМЭ – это возможность поставлять его в контейнерах, баллонах и цистернах прямо от производителя или с приемного терминала конечным потребителям на заправки и в личные (домашние) коммунальные хозяйства. При этом снижаются затраты на распределение. Возможна транспортировка ДМЭ в контейнерах и лихтерах (судами-контейнеровозами/ лихтеровозами) непосредственно с места отгрузки. При этом контейнеры/лихтеры могут загружаться на судно как уже в заполненном виде (заправленными), так и заполняться непосредственно на судне через специальный распределительный манифольд. Таким образом, ДМЭ – это не только новая транспортная технология, но и готовый продукт для потребителей (бутилированный ДМЭ). ДМЭ имеет высокое цетановое число, что позволяет использовать его в качестве эффективного дизельного топлива.

Возможности химического синтеза альтернативных топлив в настоящее время активно ведутся во многих мировых центрах (США, Японии, Дании, Австрии) а также и в России. Некоторые такие разработки производства синтетических топлив уже находятся в стадии реализации.

Учитывая свойства ДМЭ, современная наука считает его мостом к водородной энергетике третьего тысячелетия.

7.6. Биодизель [7-33]

Биодизель – биотопливо на основе растительных или животных жиров (масел), а также продуктов их этерификации.

7.6.1.Технология производства

Рис. 7-24. Образец биодизеля [7-33].

Растительное масло переэтерифицируется метанолом, реже этанолом или изопропиловым спиртом (приблизительно в пропорции на 1 т масла 200 кг метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60 °C и нормальном давлении.

Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:

После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров должно быть выше 96 %.

Для быстрой и полной переэтерификации метанол берется с избытком, поэтому метиловые эфиры необходимо очистить от него.

Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без предварительной очистки от продуктов омыления недопустимо. Мыло засорит фильтр и образует нагар, смолы в камере сгорания. При этом сепарации и центрифугирования недостаточно. Для очистки необходима вода или сорбент.

Заключительный этап – сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, вызывающих коррозию металлических деталей.

Хранить биодизель более 3 месяцев не рекомендуется – разлагается.

Применение.

Применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с диельным топливом. В США смесь дизельного топлива с биодизелем обозначатся буквой B; цифра при букве означает процентное содержание биодизеля. В2 – 2 % биодизеля, 98 % дизельного топлива. В100 – 100 % биодизеля.

Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель.

Цетановое число.

Для минерального дизтоплива 42–45,

Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.

7.6.2. Сырьё для производства

Сырьём для производства биодизеля служат жирные, реже – эфирные масла различных растений или водорослей. Европа – рапс; США – соя; Канада – канола (разновидность рапса); Индонезия, Филиппины – пальмовое масло; Филиппины – кокосовое масло; Индия – ятрофа, (Jatropha); Африка – соя, ятрофа; Бразилия – касторовое масло.

Рис. 7-25. Блок-схема производства биодизеля [7-34].

Также применяется отработанное растительное масло, животные жиры, рыбий жир и т. д.

Таблица. 7-3

Производство масла из различного сырья с одного гектара земли в год

Таблица. 7-4

Производство биодизеля

Биодизель – топливо будущего.

В зависимости от сырья используется определенная технология производства биодизеля.[7-36].

Возможно применение для производства биодизеля следующих видов сырья: растительное масло (рапсовое, подсолнечное, пальмовое, соевое и пр.); животный жир; водоросли; резина и пластмасса. Получается биодизель, как правило, из растительного масла или водорослей и, поэтому, является долгоживущим источником энергии. Биодизель из рапса (биотопливо из рапса) – достаточно широко используется в настоящее время в Европе.

Рис. 7-25. Производство биодизеля на Заводе Урбудмаш. Биодизельный реактор кавитатор. [7-35].

7.6.3. Биодизель из водорослей [7-37]

Более перспективным источником сырья считаются водоросли.

Представитель компании, производящей биогорючее, подсчитал, что если заменить все дизельное топливо, используемое в США, на биотопливо из водорослей, то потребуется засеять зеленым сырьем всего 0,5 % сельскохозяйственных земель штатов, чтобы получить нужное количество биодизеля. Для производства биодизеля нужны водоросли, содержащие большое количество масла. Эти водоросли можно выращивать как в обычных водоемах (в обычных прудах), так и в специальных биореакторах. Биореакторы занимают маленькую площадь и из них удобнее выбирать водоросли для получения биодизеля.

Помимо этого, от всех других разновидностей растительного сырья водоросли отличаются тем, что потребляют они не специально приготовленные удобрения, а CO₂. При этом водоросли настолько «любят» углекислоту, что набирают свой вес в несколько раз быстрее, именно, на этом питании. Если к тому же тину выдерживать в загрязненной воде, ее объем ежедневно будет возрастать вдвое.

Один из вариантов получения дизельного горючего из водорослей задуман в США. Для производства биодизеля водоросли поглощают углекислый газ и солнечный свет. Установка SolarConverter внешне напоминает солнечную батарею; между пластинами заключен водный раствор, в котором распологаются водоросли. Система не требует сельскохозяйственных угодий и больших посевных площадей. Первый завод по производству биодизельного горючего из водорослей планируют запустить в 2011 году.

Второй вариант предполагает установку, состоящую из большого числа прозрачных стеклянных труб. В них и живут простейшие водные растения. Для быстрого роста необходим свет, углекислый газ, корм и поддержание определённой температуры. Корм включает в себя особый состав химических составляющих и микроэлементов. Для того чтобы снабдить водоросли теплом и углекислым газом, применяется дизельгенератор, работающий на том же биодизеле. Урожай с биореактора собирается через несколько часов, ведь микроорганизмы – самые быстроразмножающиеся растения. При хорошем уходе их масса увеличивается вдвое всего за 40 часов. Из каждой порции продукта, добывается растительный жир, из которого и производится биодизель.

Водоросли применяются специальные – масленичные, с содержанием жира до 80 процентов.

Биодизель может применяться в простых двигателях внутреннего сгорания без изменения их конструкции. Возможно использование биодизеля как самостоятельного вида горючего, так и в смеси с обычным (минеральным) дизельным топливом.

Есть данные, что немецкие и французские компании, выпускающие автомобили, уже выпускают ряд моделей машин, специально приспособленных под смесь биодизеля и традиционного горючего или для использования чистого биодизеля, возможно концерн Audi решится использовать эту технологию в своей новой разработке гибридной Audi А8.[7-38].

В планах Евросоюза довести получение альтернативного горючего к 2015 – до 15 процентов.

VertiGro (Vertical Growth) – экспериментальная установка по производству из водорослей растительного масла, которое затем может стать сырьем для биотоплива, – вышла на этап производства и коммерческого тестирования.

Рис. 7-26. VertiGro (Vertical Growth) – экспериментальная установка по производству из водорослей растительного масла [7-39].

Благодаря тому, что водные растения не нуждаются в прочном стебле и корнях и могут впитывать питательные вещества всей своей поверхностью водоросли способны намного быстрее наращивать биомассу, чем любые сухопутные растения. Как рассказал директор компании Valcent Products Глен Керц, используемый компанией вид одноклеточных водорослей является самым быстрорастущим растением на планете и отличается чрезвычайно высоким массовым содержанием растительного масла – до 50 %. [7– 39].

Компания спроектировала и построила в г. Эль-Пасо, штат Техас, биореактор вертикальной конструкции, которая позволяет осветить максимальный объем водорослей. Дело в том, что в обычном водоеме поверхностные водоросли закрывают лучи солнца находящимся в глубине, в результате свет проникает в толщу растительной массы лишь на 4 см. В процессе разработки биореактора компания также столкнулась с проблемами испарения воды и появления водорослей-сорняков. «На одном акре земельных угодий можно вырастить кукурузу, которой хватит на производство около 18 галлонов горючего в год», – говорит Глен Керц. – «Акр пальмовой плантации даст пальмовое масло для производства 700–800 галлонов биотоплива в год, а ферма на основе биореакторов VertiGro за год произведет липидное сырье для изготовления до 20 тыс. галлонов топлива». Более того, свойства жиров можно варьировать изменением состава культуральной среды в зависимости от того, какой вид горючего планируется производить.

В 2004 году около 80 % европейского биодизеля было произведено из рапсового масла, при этом примерно треть урожая рапса в 2004 года было использовано именно для производства биотоплива.

В странах Евросоюза биодизель начал производиться в 1992 году. К концу первой половины 2008 года в странах Евросоюза было построено 214 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 16 млн тонн биодизеля в год[7-31].

В США на октябрь 2004 года установленные мощности составляли примерно 567 млн. литров в год (150 млн. галлонов). В середине 2008 года в США работали 149 заводов суммарной мощностью примерно 7,669 млрд. литров в год (2029 млн. галлонов). Строилось 10 заводов суммарной мощностью примерно 808,9 млн литров в год (214 млн галлонов).

В Канаде в конце 2006 года работали 4 завода суммарной мощностью примерно 196,5 млн. литров год (52 млн. галлонов).

Стандарты.

Для биодизеля Европейской организацией стандартов разработан стандарт EN14214. Кроме него существуют стандарты EN590 (или

EN590:2000) и DIN 51606. Первый описывает физические свойства всех видов дизельного топлива, реализуемого в ЕС, Исландии, Норвегии и Швейцарии. Этот стандарт допускает содержание 5 % биодизеля в минеральном дизеле; в некоторых странах (например, во Франции) все дизтопливо содержит 5 % биодизеля. DIN 51606 – германский стандарт, разработанный с учетом совместимости с двигателями почти всех ведущих автопроизводителей, поэтому он является самым строгим. Большинство видов биодизеля, производимых для коммерческих целей на Западе, соответствует ему или даже превосходит.

7.6.4.Экологические аспекты применения и производства. Применение

Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр.

Сокращение выбросов CO₂. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьём для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы. Это хорошо с точки зрения экологии.

Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 100 °C, что позволяет назвать биотопливо относительно безопасным веществом.

7.6.5.Производство

Под производство сырья для биодизеля отчуждаются большие земельные площади, на которых нередко используют повышенные дозы средств защиты растений. Это приводит к биодеградации грунтов и снижению качества почв.

С другой стороны, жмых, получаемый в процессе производства растительного масла, используется в качестве корма для скота, что позволяет более полно утилизировать биомассу растения.

Производство биодизеля позволяет ввести в оборот не используемые с/х земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т. д. Например, в России с 1995 г. по 2005 г. посевные площади сократились на 25,06 млн. гектаров. США на свободных землях ежегодно могут выращивать 1,3 млрд. тонн биомассы.

При производстве биодизеля в результате реакции этерификации получается смесь, которой дают отстояться. Легкие верхние фракции продукта и являются рапсовым метилэфиром, или биодизельным топливом. Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, которую часто неправильно называют глицерином. На самом деле до чистого глицерина её ещё нужно «довести», без чего её хранение и утилизация представляют серьёзную проблему из-за повышенной щелочности и содержания метанола. Те же проблемы возникают при использовании для этерификации этанола. Впрочем, биодизель на этаноле производить менее выгодно из-за большей плотности.

Достоинства.

Хорошие смазочные характеристики. Минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя. Это вызвано его химическим составом и содержанием в нём кислорода. Например, грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25 миллиона километров на биодизельном топливе со своим оригинальным двигателем.

Более высокое Цетановое число.

Для минерального дизтоплива 42–45,

Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.

Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60 %. Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель.

Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 150 °C, что делает биогорючее сравнительно безопасным веществом.

Побочный продукт производства – глицерин, имеющий широкое применение в промышленности. Очищенный глицерин используют для производства технических моющих средств (например, мыла). После глубокой очистки получают фармакологический глицерин, тонна которого на рынке стоит порядка 1 тыс. евро. При добавлении фосфорной кислоты к глицерину можно получить фосфорные удобрения.

Недостатки.

В холодное время года необходимо подогревать топливо, идущее из топливного бака в топливный насос, или применять смеси 20 % биодизеля и 80 % солярки марки В20.

Долго не хранится (около 3 месяцев)

Действующие биодизельные программы

В разных странах действуют различные стандарты применения биодизеля:

Таблица. 7-5

Действующие различные стандарты применения биодизеля

7.6.6.Ультразвуковая переэтерификация масел в биодизель [7-40]

Ультразвуковая обработка увеличивает скорость и выход химической реакции при переэтерификации растительных масел и животных жиров в биодизель. Это позволяет изменить режим работы производственной установки с порционного на поточный, а также снизить капиталовложения и эксплуатационные затраты.

Биодизель обычно производится в периодическом реакторе с использованием тепловой и механической энергии для перемешивания. Перемешивание с применением действия ультразвуковой кавитации является одним из альтернативных методов перемешивания, позволяющим достичь лучших результатов при промышленной обработке. Ультразвуковая кавитация обеспечивает необходимую энергию активации веществ для промышленного процесса переэтерификации.

Ультрозвуковая обработка включает следующие этапы:

1. Растительное масло или животный жир перемешивается с метиловым (для метилового эфира) или этиловым спиртом (для этилового эфира) и гидроксидом или метилатом натрия или калия.

2. Данная смесь подогревается, например, до температуры от 45 до 65 °C.

3. Подогретая смесь подвергается ультразвуковой обработке в потоковом режиме.

4. Полученное биодизельное топливо отделяется от глицерина.

5. Преобразованное биодизельное топливо промывается водой.

Чаще всего, ультразвуковая обработка производится при повышенном давлении (от 1 до 3 бар, давление по манометру). При использовании ультразвуковых процессоров мощностью до 16 кВт отсутствуют любые ограничения по масштабу производства или обрабатывающей способности.

Сегодня биодизельное топливо в основном производится в периодических реакторах (порционный режим). Применение ультразвука позволяет осуществлять обработку в потоковом режиме. Ультразвуковая обработка позволяет достичь выхода биодизельного топлива свыше 99 %. Применение ультразвука уменьшает время обработки с 1–4 часов (в порционном режиме) до менее 30 сек. Еще более важно, что ультразвуковая обработка уменьшает время разделения биодизеля и глицерина с 5-10 часов до менее чем 60 минут. Ультразвуковая обработка также помогает уменьшить количество катализатора до 50 % за счет увеличения химической активности веществ посредством кавитации (см. также ультразвуковая химия). При ультразвуковой обработке количество используемого спирта также сокращается. Еще одним преимуществом данного метода является повышение уровня чистоты получаемого глицерина.

Ультразвуковая обработка является эффективным средством увеличения скорости реакции в промышленном производстве. Стоимость ультразвуковой обработки в основном составляет объем затрат на приобретение ультразвуковых приборов, энергию и энергоносители, поставляемые централизованными сетями и техническое обслуживание. Непревзойденная энергоэффективность (таблица справа) ультразвуковых приборов Hielscher позволяет снизить затраты и тем самым сделать данный процесс еще более экологичным.

7.7. Синтетический бензин

Альтернатива нефтяным моторным топливам есть: ученые разработали методы получения высококачественного моторного топлива из природного газа, угля и другого ненефтяного сырья.[41].

(По своему химическому составу нефть – смесь углеводородов (алканов и циклоалканов). Кроме того, она содержит метан и некоторые сернистые и азотистые примеси. Бензин – легкокипящая фракция нефти, содержащая короткоцепочечные углеводороды с 5–9 атомами. Это основной вид моторного топлива для легковых автомобилей и небольших самолетов. Керосины более вязкие и тяжелые, чем бензин: они состоят из углеводородов с 10–16 атомами углерода.

Керосин стал основным видом топлива для реактивных самолетов и ракетных двигателей.

Газойль – более тяжелая фракция, чем керосин. Дизельное топливо для двигателей, установленных на тепловозах, грузовиках, тракторах, содержит смесь фракций керосина и газойля. Вещества, по химическому составу похожие на бензин, керосин или дизельное топливо, вполне можно получить из углеродного сырья ненефтяного происхождения. Химики решили эту задачу еще в 1926 году, когда немецкие ученые Ф. Фишер и Г. Тропш открыли реакцию восстановления монооксида углерода (СО) при атмосферном давлении. В присутствии катализаторов можно синтезировать в зависимости от соотношения водорода и монооксида углерода в газовой смеси жидкие и даже твердые углеводороды, по химическому составу близкие к продуктам фракционирования нефти.

Смесь монооксида углерода и водорода, получившую название "синтез-газ", довольно легко получить из природного сырья: пропусканием водяного пара над углем (газификация угля) или конверсией природного газа (состоящего в основном из метана) водяным паром в присутствии металлических катализаторов. Синтез-газ образуется не только из угля и метана. Очень перспективны биотехнологические методы: термохимическая или ферментативная переработка отходов растительного сырья (биомассы) и конверсия газа, полученного путем разложения органических отходов, так называемого биогаза.

7.8. Керосин. Создание реактивного топлива из биомассы [7-42]

Керосин (англ. kerosene от греч. κηρός – воск) – смеси углеводородов (от Cl₂ до Cl₅), выкипающие в интервале температур 150–250 °C, прозрачная, слегка маслянистая на ощупь, горючая жидкость, получаемая путём прямой перегонки или ректификациинефти.

7.8.1. Свойства и состав

Плотность 0,78—0,85 г/см³ (при 20 °C), вязкость 1,2–4,5 мм²/с (при 20 °C), температура вспышки 28–72 °C, теплота сгорания ок. 43 МДж/кг.

В зависимости от химического состава и способа переработки нефти, из которой получен керосин, в его состав входят:

• предельные алифатические углеводороды – 20–60 %

• нафтеновые углеводороды 20–50 %

• бициклические ароматические 5—25 %

• непредельные углеводороды – до 2 %

• примеси сернистых, азотистых или кислородных соединений.

Получение.

Получается путём перегонки или ректификациинефти, а также вторичной переработкой нефти. При необходимости подвергается гидроочистке.

Применение.

Керосин применяют как реактивное топливо, горючий компонент жидкого ракетного топлива, горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов, в аппаратах для резки металлов, как растворитель(например для нанесения пестицидов), сырьё для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, однако необходимо добавить противоизносные и цетаноповышающие присадки; цетановое число керосина около 40, ГОСТ требует не менее 45. Для многотопливных двигателей (на основе дизеля) возможно применение чистого керосина и даже бензина АИ-80. Допускается добавление до 20 % керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики.

7.8.2. Авиакеросин

Авиационный керосин, или авиакеросин, служит в турбовинтовых и турбореактивных двигателях летательных аппаратов не только топливом, но также хладагентом и применяется для смазывания деталей топливных систем. Поэтому он должен обладать хорошими противоизносными (характеризуют уменьшение изнашивания трущихся поверхностей в присутствии топлива) и низкотемпературными свойствами, высокой термоокислительной стабильностью и большой удельной теплотой сгорания.

7.8.3. Ракетное топливо

Керосин применяется в ракетной технике в качестве углеводородного горючего и одновременно рабочего тела гидромашин. Использование керосина в ракетных двигателях было предложено Циолковским в 1914 году. В паре с жидким кислородом используется на нижних ступенях многих РН: отечественных – «Союз», «Молния», «Зенит», «Энергия»; американских – серий «Дельта» и «Атлас». Для повышения плотности, и, тем самым, эффективности ракетной системы, топливо часто переохлаждают. В СССР в ряде случаев использовался синтетический заменитель керосина, синтин, позволявший поднять эффективность работы двигателя, разработанного под керосин, без существенных изменений в конструкции. В перспективе предполагается замена керосина на более эффективные углеводородные горючие – метан, этан, пропан и т. п.

Технический керосин.

Технический керосин используют как сырьё для пиролитического получения этилена, пропилена и ароматических углеводородов, в качестве топлива в основном при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, как растворитель при промывке механизмов и деталей. Деароматизированный путём глубокого гидрирования керосин (содержит не более 7 % ароматических углеводородов) – растворитель в производстве ПВХ полимеризацией в растворе.

7.9. Бензин [7-43]

Бензин – горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже -60 °C.

Получение.

Бензин получают путем разгонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определенных температурных пределах; до 100 °C – бензин I сорта, до 110 °C – бензин специальный, до 130 °C – бензин II сорта, до 265 °C – керосин («метеор»), до 270 °C – керосин обыкновенный, примерно до 300 °C – производится отбор масляных фракций. Остаток считается мазутом.

7.10. Авиационное биотопливо

Biojet – топливо, получаемое из биомассы и используются вместо или в смеси с керосином для реактивных двигателей самолетов.[7-46].

В отличие от наземного транспорта и энергетики, высокоскоростная авиация не имеет реальных альтернатив для получения жидкого топлива из нефти в обозримом будущем. Это означает, что отрасль остро уязвима к усилению конкурентной борьбы за поставки нефти и волатильности цен на нефть. Соответственно, гражданские и военные покупатели авиационного топлива находятся под усиливающимся давлением включения в авиацию биотоплива в их топливные смеси… Разработка жизнеспособной цепочки поставок biojet будет способствовать интегрированию биотоплива в авиации и диверсификации поставок топлива из непродовольственных культур.

Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что эра дешевой нефти закончилась.

Недавний рост цен на нефть сделали топливо для реактивных двигателей очень дорогим для некоторых авиакомпаний.

Хотя вклад гражданской авиации составляет только 2 % выбросов парниковых газов, эта отрасли стремится к 2020 г. снизить эмиссию углерода и к 2050 г. сократить ее до 50 %.

И биотопливо является ключевым компонентом этой стратегии.

Многие эксперты утверждают, что массовое использование авиационного биотоплива начнется не ранее 2020 г. и это составит не более 15 % рынка.

Какова потенциальная возможность рынка?

Авиация потребляет 12 % топлива, потребляемого всей мировой транспортной отраслью, что эквивалентно, примерно, от 194 до 270 млн. т керосина авиационного топлива в год..

Аналитики проекта полагают, что авиационное биотопливо заменит примерно 1 % от «классического» керосина к 2015 году, 25 % к 2025 году, и 30 % к 2030 году.

НАСА рассчитывает на 50 % снизить объем потребления авиатоплива в рамках программы "авиации нового поколения". В 2008 году крупные коммерческие перевозчики в США потратили 75.5 млн. т авиатоплива, Минобороны – еще 4,6 миллиарда галлонов (174,4 млн. т). При средней цене примерно в 66 центов за литр это обошлось более чем в 70 миллиардов долларов. Сегодня ежегодные выбросы самолетов в США составляют более 250 млн. тонн CO₂-эквивалента.

Кроме того, 40 из 50 крупнейших аэропортов США не соответствуют требованиям Агентства по защите окружающей среды (EPA) к качеству воздуха.

Нидерландский авиаперевозчик KLM для заправки воздушных судов будет использовать новое топливо, изготовленное на основе растительного масла. Предполагается, что топливо на 50 % будет состоять из обычного керосина, а еще на 50 % – из масла. Им будут заправлять самолеты, выполняющие полеты из Парижа в Амстердам и обратно…

ВВС США провели испытания истребителя Lockheed Martin F-22 Raptor, в баки которого было добавлено биотопливо. В ходе испытаний самолет сумел преодолеть звуковой барьер, достигнув скорости в 1,5 числа Маха (1,7 тысячи километров в час. По данным ВВС США, испытания прошли полностью успешно. Программа испытаний F-22 на биотопливе включает в себя серию запуска двигателей в полете, управляемость, а также поведение самолета на разных режимах, высотах и скоростях полета. Максимальная высота полета самолета в ходе испытаний составила 12,1 тысячи метров. Во время испытания также была подтверждена возможность F-22 совершать полеты на крейсерской сверхзвуковой скорости, при которой не используется форсажная камера. В баки F-22 заливают топливную смесь из биотоплива, произведенного из рыжика, и обычного JP-8. В настоящее время ВВС США реализуют программу, направленную на сокращение потребления обычного топлива в два раза. В рамках программы все самолеты на вооружении ВВС США должны получить сертификаты на использование биотоплива к 2012 году. Испытательные полеты на биотопливной смеси выполняют и некоторые другие самолеты ВВС США. Так, испытания уже прошли штурмовик A-10 Thunderbolt II, F/A-18 Super Hornet, MH-60S Seahawk и C-17 Globemaster III. Военные рассматривают несколько вариантов создания биотоплива: из рыжика, угля и животного жира. В настоящее время испытатели склоняются к биотопливу из рыжика, поскольку это растение неприхотливо, а для его выращивания не требуются значительные финансовые вложения. Кроме того, при производстве топлива из рыжика, растительные отходы, в которых содержатся протеин и полиненасыщенные жирные кислоты Омега-3, можно использовать в качестве пищевой добавки для скота. Применение этих отходов уже одобрило министерство сельского хозяйства США.[47].

7.11. Летаем на биотопливе [7-44]

В последнее время ведущие авиастроительные компании, а также крупнейшие перевозчики стали уделять вопросам использования биотоплива на регулярных рейсах гораздо больше внимания. Летом 2011 г. был выполнен первый трансатлантический перелет на грузовом авиалайнере Boeing 747-8F, все двигатели которого работали на биокеросине. Новый самолет американского авиастроительного концерна прибыл на проходящий в Ле-Бурже Международный аэрокосмический салон, одной из основных тем которого как раз и стало использование альтернативных видов топлива. Интерес к данной теме возникает неспроста. Авиационная отрасль уже давно стремится стать более экологичной, однако технологии, связанные с использованием традиционных видов топлива, уже практически исчерпали свой потенциал. Поэтому конструкторы и авиакомпании постоянно ищут новые пути, направленные на снижение вредных выбросов в атмосферу при эксплуатации коммерческих авиалайнеров. Был открыт еще один путь для использования биотоплива в коммерческой авиации. В частности, американский комитет по стандартизации ASTM Intemational выдал официальное одобрение на коммерческое использование реактивного топлива, изготавливаемого на основе растительных масел и животных жиров. 1 июля 2011 г. ASTM внесла поправки в стандарт D7566, что формально дает возможность авиакомпаниям использовать для выполнения коммерческих рейсов гидрированное возобновляемое авиационное топливо (HRJ), которое на 50 % состоит из биологического топлива. Биодобавки для этого вида топлива могут изготавливаться из морских водорослей или из рыжиков и ятрофы. Кроме того, разрешается изготовление биологических добавок из масел животного происхождения.[7-44]. Предыдущая редакция стандарта D7566 разрешала коммерческое использование топлива, изготавливаемого из угля, природного газа или биомассы посредством процесса Фишера-Тропша. В Федеральном управлении гражданской авиации США (FAA) отмечают, что топливо HRJ по своим характеристикам ничем не отличается от традиционного авиационного керосина и подходит для повседневного использования. Первый трансатлантический перелет лайнера Boeing 747-8F был выполнен на топливе, которое на 15 % состояло из биодобавок, произведенных из рыжика. Эти растения могут выращиваться на пшеничных полях в тот период, когда они остаются пустыми. Благодаря этому удается избежать роста цен на продовольствие, несмотря на использование сельскохозяйственных полей. Кроме того отсутствует необходимость подготовки дополнительных полей, например, как в случае с культивированием пальмового масла в Юго-Восточной Азии, когда приходилось производить вырубку леса под новые поля. Еще до момента официального внесения поправок в стандарт D7566 крупнейшие авиакомпании стали выполнять регулярные рейсы с использованием биотоплива. Так, авиакомпания KLM 29 июня 2011 г. выполнила первый рейс по маршруту Амстердам – Париж на самолете Boeing 737800, двигатели которого работали на топливе, на 50 % состоящем из обычного керосина и на 50 % из биотоплива, изготовленного из отработанного кулинарного масла. Руководство авиакомпании отмечает, что KLM открыта для использования биотоплива, производимого и из других альтернативных источников. В будущем голландский перевозчик рассчитывает полностью заменить биотопливом традиционный для авиаперевозок керосин. Начиная с сентября 2011 года KLM начала выполнять регулярные рейсы из Амстердама в Париж и обратно с использованием биотоплива. Было выполнено более 200 таких перелетов между этими городами на самолетах Boeing 737–800.

Первый демонстрационный полет на биотопливе KLM выполнила еще в ноябре 2009 г. на лайнере Boeing 747–400. Тогда в качестве биологических добавок использовалось топливо из рыжиков.

По словам руководства KLM, сырье для биотоплива может быть любым, лишь бы оно отвечало основным предъявляемым критериям – существенное сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу и минимальное воздействие на биосферу и продовольственные запасы. Немецкая авиакомпания Lufthansa пошла еще дальше, запустив шестимесячную программу регулярных рейсов по маршруту Франкфурт-на-Майне – Гамбург на самолете Airbus A321 с регистрационным номером D-AIDG, оснащенный двумя двигателями International Aero Engines V2500. Правый двигатель авиалайнера работал на топливной смеси, состоящей из керосина и биотоплива в пропорции 50/50, тогда как левый двигатель работал на традиционном керосине. Биотопливо для Lufthansa изготавливается финской компанией Neste Oil из ятрофы, рыжиков и масел животного происхождения. По информации немецкого перевозчика, в настоящее время производство биотоплива обходится в два раза дороже, чем производство обычного керосина, но использование альтернативных видов горючего – жизненная необходимость для авиации, поскольку со временем стоимость керосина, изготавливаемого из нефтепродуктов будет увеличиваться, тогда как биотопливо будет дешеветь. Основное преимущество биотоплива заключается в том, что по своим характеристикам и свойствам оно практически не отличается от обычного керосина, в результате его можно использоваться без внесения конструктивных изменений в самолеты и двигатели. По оценкам авиакомпании Lufthansa, стоимость программы испытаний составила примерно €6,6 млн, из которых €2,5 млн было оплачено Министерством экономики Германии в рамках программы FAIR, целью которой являлось исследование возможности использования биотоплива и сжиженного природного газа в авиации. Финская авиакомпания Finnair 20 июля 2011 г. выполнила свой первый полет на биотопливе по маршруту Амстердам – Хельсинки на самолете Airbus A319. Биотопливо из отработанного кулинарного масла также, как и для авиакомпании KLM, было изготовлено консорциумом SkyNRG. Мексиканская авиакомпания Interjet выполнила первый коммерческий перелет с использованием биотоплива по маршруту Мехико – Тукстла Гутиеррез на самолете Airbus A319. В качестве топлива для авиалайнера использовалась смесь, на 27 % состоящая из биокеросина на основе ятрофы и на 73 % из традиционного керосина. В общей сложности за время перелета "туда и обратно" было израсходовано 12716 литров биотоплива. Растения рода "ятрофа", которое используется для изготовления топлива для авиакомпании Interjet, выращивается непосредственно в Мексике. Собранный урожай отправляется на завод американской компании Honeywell, где на основе ятрофы производится готовый биокеросин. В ближайшее время Interjet планирует выполнить множество рейсов на биотопливе, однако запасы доступного горючего ограничены.

Мексика в будущем видит себя лидирующим поставщиком биотоплива на мировой рынок, в стране есть все необходимые условия для его промышленного производства. К 2020 г. эта латиноамериканская страна планирует производить до 700 млн литров биотоплива ежегодно, что будет соответствовать примерно 15 % внутреннего спроса на этот вид горючего. Американская биоэнергетическая фирма Solena ежедневно будет поставлять авиакомпаниям до 132 т биотоплива, которое будет изготавливаться из городских и сельскохозяйственных отходов. Все полученное топливо будет разделено между 10 перевозчиками в пропорциях, соответствующих размерам самих авиакомпаний. Полученное биотопливо будет смешиваться с авиационным керосином в пропорции 50/50, а готовая смесь будет заправляться в самолеты. В будущем планируется подписание отдельных контрактов на поставку биотоплива между указанными авиакомпаниями и фирмой Solena. В это время компания Airbus объединила свои усилия с Комиссией Евросоюза, рядом европейских перевозчиков и производителями биотоплива, чтобы разработать план действий, направленный на ежегодное производство до 2 млн тонн биотоплива для нужд авиационной отрасли к 2020 г. В рамках проекта, получившего название Bioefuel Flightpath, планируется создание первого европейского предприятия промышленного масштаба, которое займется производством биотоплива для авиационной отрасли. Авиастроительные компании Boeing и Embraer договорились о совместном финансировании исследований, целью которых является изучение возможности использования в авиации биотоплива, изготавливаемого из сахарного тростника. Дополнительные инвестиции в этот проект согласился направить банк IDB. Независимым консультантом будет выступать Всемирный фонд дикой природы. Такое повышенное внимание к альтернативным видам топлива в последнее время говорит об их востребованности авиационной отраслью.[7-60].

7.12. Первый полет на биотопливе в латинской америке [45]

Авиакомпания TAM совместно с Airbus провели первый тестовый полет на биотопливе, полученном из ятрофы.

Вылетев из международного аэропорта Galeao Antonio Carlos Jobim (Рио-де-Жанейро), А320 совершил 45-минутный полет, вернувшись в аэропорт отправления. "Airbus и TAM сделали важный шаг на пути к получению биотоплива, которое бы являлось одновременно конкурентоспособным и возобновляемым. Этот полет свидетельствовал о готовности авиационной отрасли сохранить нейтральный прирост объема вредных выбросов с 2020 года, а также сократить выбросы CO₂ на 50 % к 2050 году.

Исследования показывают, что использование в авиации биокеросина, полученного из ятрофы, вместо традиционного керосина позволит уменьшить "углеродный след" почти на 80. Тестовый полет был одобрен Европейским агентством по авиационной безопасности в Европе (EASA), а также авиационными властями Бразилии (ANAC). В рамках стратегии по защите окружающей среды Airbus разработал уникальную программу, направленную на изучение и использование альтернативных видов топлива в авиации. В феврале 2008 г. лайнер A380 совершил первый в истории гражданской авиации полет, используя в качестве топлива GTL (синтетическое топливо на основе природного газа). В октябре 2009 г. Airbus совместно с авиакомпанией Qatar Airway организовали первый коммерческий рейс, в рамках которого самолет использовал в качестве топлива смесь авиационного керосина и GTL в пропорции 50:50, сообщает пресс-служба Airbus.

7.13. Флора, продуцирующая природные углеводороды – сырье для производства моторного топлива

Ятрофа является самым эффективным источником биотоплива[7-48].

Название происходит от др. – греч. iatros – врач и trophe питание.

Естественным ареалом ятрофы является Центральная Америка, но сегодня произрастает во многих тропических и субтропических районах, в том числе в Индии, Африке и в Северной Америке. Из Карибского бассейна ятрофа распространилась в качестве ценного растения для живых изгородей в Африке и Азии португальскими торговцами.

Ятрофа (лат. Jatropha) – род семейства Молочайные. Состоит примерно из 150–175 видов суккулентов, кустарников и деревьев.[7-49].

Как и многие другие представители молочайных, ятрофа содержит соединения, которые являются весьма токсичными.

Ятрофа устойчива к засухе и вредителям, при этом её семена содержат до 40 % масла. Переработанное масло семян ятрофы может использоваться в качестве топлива в обычных дизельных двигателях, в то время как остатки могут быть обработаны в биомассу. Растение стало широко известным после того, как Голдман Сакс указал на ятрофу, как на один из лучших кандидатов для будущего производства биодизеля. Многие страны, в том числе Индия и Китай, начали широкомасштабные посадки ятрофы (900 000 гектаров на 2008 год с планами посадки на 12,8 миллиона гектаров на 2015 год). Однако, некоторые современные исследования показывают, что ятрофа не оправдывает ожиданий как источник энергии.[7-49].

Ятрофа является главным кандидатом для крупномасштабного производства биодизельного топлива.

С одного гектара ятрофы возможно вырабатывать 15 тонн биодизеля ежегодно. Бесполезный сорняк в качестве альтернативного источника энергии способен превзойти даже кукурузу.

Ятрофу можно выращивать в условиях, непригодных для сельскохозяйственных культур. Это значит, что обеспечение продовольствием развивающихся стран от этого абсолютно не пострадает.

Ятрофа – растение, естественным ареалом которого является Центральная Америка, но в настоящее время ее выращивают также в Индии, Африке и других районах

Плоды ятрофы непригодны в качестве пищи для людей и животных, но масло, которое в них содержится, является превосходным источником биотоплива.

Ятрофа действительно является достаточно неприхотливым растением.

Но, чтобы использовать ее плоды для производства биотоплива, требуются большое количество воды, удобрений и должная степень ухода при выращивании, что снижает экологическую выгоду… Но последняя требует значительно меньше воды по сравнению с сахарным тростником или кукурузой.

Планы и реальность.

Компании проявляют большой интерес к возможности смешивания биотоплива, произведенного из плодов ятрофы, с бензиновым и дизельным. Таким образом, существенно сокращается негативное воздействие на окружающую среду при их использовании. Международные авиалинии уже провели успешные испытания, в которых топливо для реактивных двигателей на 50 процентов был заменено биотопливом из ятрофы.

Также в африканских районах, где нет электричества, благодаря ятрофе может стать возможной локализованная добыча нефти с последующим запуском местных небольших электростанций. Другие эксперименты ведутся в Бразилии, Китае, Индии, Малайзии и на Филиппинах. В результате биотопливо может стать настолько же доступным и привычным для автомобилистов, как и солярка или высокооктановый бензин.

Кроме этого, несколько лет назад компания из города Ставангер (этот город считается нефтяной столицей Норвегии) получила право на культивирование ятрофы в Гане на участке земли площадью почти в два раза больше Люксембурга. Планируется, что она будет производить 20 000 баррелей нефти в день и, в конечном счете, станет вторым по величине производителем нефти в Норвегии (первое место занимает компания Statoil).[7-50].

Менеджмент инвестиционного банка Gö1dman Sachs считает, что ятрофа является главным кандидатом для крупномасштабного производства биодизельного топлива.

Ятрофа – Jatrofa curcas – засухоустойчивый кустарник, семена содержат до 40 % масла, потенциал разведения – огромные пространства полузасушливых земель в Индии, Китае, Австралии, Африке (от Марокко до ЮАР).

Камелина – (рыжик, рыжей) масличная однолетняя трава Camelina sativa, может расти в засушливых местах, предгорьях, нижнегорный пояс.[7-51]. Выход масла с 1 га 490 кг (583 л).

Рис. 7-27. Растение Камелина [7-52]

Если занять под камелину 1 млн. га неудобий из МЗР – потенциальный выход биодизеля составит 0,5 млн. т.

Рыжик (лат. Camelina) – род травянистых растений семейства Капустные (Brassicaceae). Рыжики – однолетние травы, покрытые сидячими, сердцевидными листьями.

Цветки бледно– или золотисто-жёлтые, собранные в конечные кисти.

Стручки несколько вздутые, грушевидные, створки с плоским краем, гнёзда многосемянные; семена мелкие, богатые маслом, благодаря чему виды рыжика возделываются как масличные растения.

Известно около восьми видов, растущих в средиземноморской области, в Центральной Азии и в Средней Европе.

В европейской части России дико растут три вида рыжика:

Camelina alyssum (MILL.) THELL. – Рыжик льняной [syn. Camelina dentata PERS.]

Camelina microcarpa ANDRZ. EX DC. – Рыжик мелкоплодный – растёт по известковым склонам, песчаным местам и в посевах;

Camelina sativa (L.) CRANTZ – Рыжик посевной – техническая культура, возделываемая для производства рыжикового масла. Произрастает и как сорное растение, на полях и при дорогах.

Из них наиболее часто встречаются два последних. Различаются эти два вида тем, что у первого стручки немного сжаты со стороны створок, плоский край створок широкий; столбик вдвое короче стручка, тогда как у Camelina sativa столбик в 4–6 раз короче стручка.

Большинство видов рыжика – медоносы

Из семян рыжика посевного (Camelina sativa) изготавливается рыжиковое масло.

Биомасса растений может использоваться в качестве сырья при производстве биотоплива второго поколения.

Рыжиковое масло – растительное масло, получаемое из семян масличной культуры – рыжика посевного (Camelina sativa),[7-53].

Свойства.

Рыжиковое масло добывается из семян рыжика прессованием. Содержание масла в семенах 32,6—42,6 %. Выход масла при холодном прессовании составляет 18.. 20 %, при повторном горячем прессовании выходит ещё 5.7 %. Рыжиковое масло, получаемое методом холодного прессования, – золотисто-жёлтого цвета, масло повторного горячего прессования – зеленовато-коричневого или жёлтокоричневого цвета.

Рыжиковое масло отличается высоким содержанием каротиноидов (0,5–2,0 мг %), витамина Е (40—120 мг %), а также фосфолипидов (0,8 %)^[1]. Благодаря этому, неочищенное масло превосходит по стойкости к окислению другие растительные масла с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот. Основная ценность рыжикового масла заключается в высоком содержании полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК): линоленовой (Омега-3) и линолевой (Омега-6)..

Масло также используют в производстве биодизеля, парфюмерии и косметике, пищевой промышленности, лакокрасочном производстве.

F-22 преодолел звуковой барьер на топливе из рыжика.

7.13. Биотопливо в авиации: демонстрация озабоченности [7-54]

B конце марта 2011 г. президент США Барак Обама сделал важное заявление: к 2025 г. импорт нефти должен сократиться на треть, достичь чего можно только за счет развития производства биотоплива. И хотя эта инициатива президента диктуется в первую очередь соображениями национальной безопасности и стремлением к энергетической независимости, она напрямую затрагивает сектор гражданской авиации. Обама подчеркнул, что необходимо работать над переводом на биотопливо не только военной авиации, но и коммерческих перевозчиков. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) США разработала технологию получения бензина из синтез-газа через метанол. Мощность по обработке 2000 т/сутки биомассы.[55]

Стоимость сухой биомассы – 50 долл. США/т или влажной не более 35 долл. США/т.

В качестве биомассы используется быстрорастущий тополь. При урожае 3.5 т на акр в год… Выход бензина 53 литра на тонну тополя или 185.5 л на акр в год или 213.6 л/га.

Биомассу тополя размалывают и нагревают при температуре в диапазоне 400 – 600 градусов Цельсия в точение 2 секунд с последующим быстрым охлаждением. Продукты реакции включают газы, уголь и жидкое биомасла. Последнее состоит из воды, кислорода и продуктов термического разложения целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Биомаслосмесь более 300 веществ. Команда Джорджа Хубера в новой работе показала, что чистое сырье (сахар) может быть преобразовано в определенные компоненты бензина в один этап… При добавлении цеолит – катализатора и твердого катализатора, состоящего из алюминия и кремния, в процессе пиролиза, целлюлоза может быть напрямую преобразованы в ароматические соединения, которые составляют четверть химических компонентов, найденных в бензин

Рис. 7-28. Технологическая схема получения биобензина (газолина) из биомассы.[7-55].

При дальнейшем фракционировании жидкость может быть преобразована в бензин.

Сейчас команда разрабатывает катализаторы специально для конверсии биомассы.". "Наша цель, чтобы иметь возможность есть процесс, который может производить 50 галлонов ароматических от 1 тонны биомассы", говорит Хьюбер."." "Мы ожидаем, что эта технология будет значительно ниже, чем капитальные вложения целлюлозный этанол и синтез-газа конверсионных технологий". Доктор Д. Хубер полагает, что эта новая технология позволит получать в год из древесины до 127 млн. тонн биобензина… Опытный химический минизавод, который, возможно, в будущем заменит нефтеперерабатывающее производство.

"Благодаря этому открытию, мы можем производить сырье для химической промышленности исключительно за счет пиролиза, – говорит профессор химической инженерии Джордж Хубер (George Huber). – Мы делаем из биомассы те же молекулы, которые в настоящее время производятся из нефти, т. е. изменение производственной инфраструктуры не потребуется. Новая технология положительно повлияет на экономику, поскольку пиролитические биомасла в настоящее время есть в продаже, но в отличие от их производителей мы используем возобновляемое сырье, что снижает зависимость от нефтяных месторождений, и к тому же фермеры получат дополнительный источник дохода".

Технология основана на производстве олефинов, таких как этилен и пропилен, – "строительных блоков" многих пластмасс и смол – и ароматических соединений (в частности, бензола), которые есть в красках, пластмассах, полиуретанах. Используется двухстадийный каталитический процесс: гидрогенизация и каталитическая реакция цеолитов. Цеолит-катализатор имеет особую структуру пор и активных центров для преобразования молекул биомассы в ароматические углеводороды и олефины.

Используя новую технологию, также можно управлять выходом углерода из биомассы для обеспечения оптимального сочетания водорода и пиролитического масла с целью получения продукта высочайшего качества при минимальных затратах.

В настоящее время на территории кампуса Университета Амхерст запущен опытный завод, который производит литры химических веществ из растительной биомассы.

Литература

7-1."Добыча, запасы и потребление нефти" forex-baza.com.

7-2. Министерство энергетики США выяснило, что электромобили не станут популярными даже в 2040 году., www.eia.gov.

7-3.(The projections in the U.S. Energy Information Administration's (EIA's) Annual Energy Outlook 2013 (AEO2013)

7-4. Газета. т, 27 декабря 2013 г.

7-5.Карта-схема Крупнейших производителей биотоплива в мире.2008 г. archive.kontrakty.ua.

7–6.Этанол, Википедия – свободная энциклопедия, ru.wikipedia.org.

7-7.Производство биоэтанола в мире., www.gidra-fire.com.ua

7-8.Прогноз развития мирового рынка биоэтанола., www.cbio.ru.

7-9.Сухой процесс, KyKypy3a.,www.bioethanol.ru.

7-10. Схема производство этанола из пшеничной муки. www.google.ru.

7-11а. Топливо двойного нaзнaчения. www.vokrugsveta.ru.

7-12.БИОЭТАНОЛ, Википедия – свободная энциклопедия, ru.wikipedia.org.

7-13.Биомасса(энергия биомассы)

7-14.Гидролиз древесной целлюлозы для получения этанола., sergey-osetrov.narod.ru.

7-15.Killing Biofuels | The Resilient Earth., www.theresilientearth.com.

7-16. Гетис: Создание и продвижение сайтов в Казани., www.getis.ru.

7-17.Биоэтанол, производство биоэтанола, технология производства биоэтанола. www.agrogold.ru.

7-18.Бензин и этанол – мировые перспективы – рынок топлива,

www.samoupravlenie.ru.

7-19. Прогноз развития рынка биоэтанола в Китае., www.abercade.ru.

7-20.Метанол – Википедия., ru.wikipedia.org.

7-21. Дания рассматривает метанол как будущее топливо страны: Экономика, 7-7-22 октября 2013 www.news.day.az.

7-22..Ecomove QBEAK., news.day.az.

7-23. Биобутанол, www.bioethanol.ru

7-24. Бутанол.,

7-25. Панцхава Е.С. и др., Биогазовые технологии., МГУИЭ, М., 2008. 217 стр.

7-26. Биотоплива второго поколения., www.bioethanol.ru.

7-27. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология».,

www.cbio.ru.

7-28. Бутанол может быть использован как топливо в двигателе внутреннего сгорания., www.sergey-osetrov.narod.ru.

7-29. Диметиловыйэфир., ru.wikipedia.org.

7-30. Volvo – лидер по использованию альтернативного топлива в мире

www.auto60rus.com.

7-31. Прямой синтез диметилового эфира из синтез-газа и его…

gr.neftegaz.ru.

7-32. Трелер Voivo Truck на ДМЭ., www.trans-port.com.ua.

7-33. Биодизель., ru.wikipedia.org.

7-34. Блок-схема производства биодизельного топлива.,

www.biodiesel.com.ua.

7-35. Биодизельный реактор кавитатор., biodieselmach.com.

7-36. Биодизель (biodiesel)., www.shkolazhizni.ru.

7-37. Биодизель Из Водорослей – Топливо Будущего., www.rusarticles.com.

7-38. Немного об авто: Март 2011., www.shipohan.blogspot.com.

7-39. Биодизель из водорослей, VertiGro, водоросли – Биодизель… www.374.ru.

7-40. Ультразвуковая переэтерификация масел в биодизель., -46. What are aviation biofuels?., en.wikipedia.org.

7-47. Наука и техника: F-22 преодолел звуковой баwww.biodm.ru.

7-41. Академик Н. А. Платэ «Некоторые аспекты создания экологически чистых топлив XXI века»., www.autofixa.ru.

7-42. Керосин., ru.wikipedia.org.

7-43. Бензин ru.wikipedia.org.

7-44. Летаем на биотопливе.,

7-45. Первый полет на биотопливе в латинской америке., www.aex.ru.

7-46. Курьер на …,www.lenta.ru.

7-48. Энергоэффективность: польза для предприятий -

FacePla.net

www.facepla.net.

7-49. Ятрофа., ru.wikipedia.org.

7-50. Ятрофа является самым эффективным источником биотоплива. www.facepla.net.

7-51. Рыжик посевной – camelina sativa., grainboard.ru.

7-52. Analysis: Central Asian biofuel potential.,

753. Рыжиковое масло., ru.wikipedia.org.

7-54. Биотопливо в авиации: демонстрация озабоченности., www.ato.ru.

7-55. Gasoline from wood via integrated gasofication, synthesis, and mwthanol-to-gasoline technologies. www.nrel.gov.

7-56. Citroen выпускает первый автомобиль на биотопливе., auto.newsru.com.

7-57. GM создал Hummer H3 на биотопливе., www.autoblog.ru.

7-58. Внедорожники Hummer будут работать на биотопливе., www.autonavigator.ru.

7-59. Елизавета II за «зелёных»: королевский Bentley переводится на биотопливо iphone.luxurynet.ru.

7-60. Екатерина Гафыкина, аналитик ИАЦ "Кортес"., ato.ru.

Глава 8. Третье поколение биотоплив – получение биотоплива из водорослей