В мире обостряется борьба за обладание источниками энергии, прежде всего нефти. Украина в этом плане не может составлять конкуренцию развитым странам. В то же время, она обладает наиболее плодовитыми землями, на которых возможно выращивание сельскохозяйственных культур для получения топлив растительного происхождения, пригодных для использования в двигателях внутреннего сгорания. По оптимистическим прогнозам, в будущем Украина может стать для Европы экспортером экологически чистого топлива.
Жидкие топлива из биомассы является важной составляющей энергетического баланса любой страны, особенно когда она не может полностью сама себя обеспечить энергоносителями. Производство и применение жидких топлив из биомассы не только укрепляет энергетическую безопасность страны, но и влияет на улучшение экологической ситуации, способствует созданию новых рабочих мест, особенно в сельском хозяйстве. Наиболее распространенными жидкими топливами, которые получают из биомассы и которые присутствуют уже на мировом энергетическом рынке, является биоэтанол и биодизель. Биодизельное топливо (биодизель) — это продукт переработки растительных масел (рапсового, подсолнечного, пальмового). Биодизель используется самостоятельно или в смеси с обычным дизельным топливом. Германия, Австрия и Швеция используют 100%-й биодизель. Во Франции биодизель примешивается в количестве 30% в топливо для военно-морского флота и 5% в обычное дизельное топливо. В США биодизельное топливо получают при переработке растительных масел и этанола или минерального дизельного топлива с добавлением 20-25% этанола. В связи с повышением цен на нефтепродукты и нефть и истощением топливных месторождений технический этиловый спирт используется как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Он может быть использован как добавка к бензину в количестве 10 … 20% (газохол).
Этанол производится сбраживанием (ферментирование) сахаров (глюкозы, сахарозы и некоторых других) спиртовыми дрожжами в бескислородной среде. Раньше почти весь этанол, произведенный таким способом, использовался для изготовления алкогольных напитков, и лишь небольшой объем, полученный химическим способом, применялся в промышленности. За последние 25 лет ситуация существенно изменилась. Сейчас более половины мирового производства этанола используется в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания и только 15% для изготовления алкогольных напитков.
Этанол из биомассы, применяется как топливо, называют топливный этанол, или биоэтанол (европейский термин). По сути он является абсолютизированным этиловым спиртом. Топливный этанол не требует его глубокой очистки от примесей, в связи с чем возможно его получения в одноколонному браго перегонном (типа сырцового) аппарате, что позволяет сократить удельные расходы пара во время его получения. Для получения топливной смеси «газохол» (бензин с добавкой до 10% этанола) можно использовать спирт с концентрацией 96% об. при условии добавления к смеси веществ стабилизаторов. Для получения топливных смесей с большим содержанием технического спирта нужно его абсолютуваты (зневодниты) для предотвращения возможного расслоения бензина и спирта.
В 1998 г. в мире производилось этанола около 32 млрд л, из них пищевого — 4 млрд л, для химической промышленности — 8 млрд л, топливного — 20 — млрд л. Лишь 7% этанола было получено химическим синтезом, а 93% дрожжевой ферментацией сахара и зерна. С 1975 г. объемы производства пищевого спирта остаются неизменными, а топливного этанола выросли от 2 до 20 млрд л в 1998 г..
Этанол — экологически чистое топливо, в результате сгорания которого образуется углекислый газ и вода. На значительных посевных площадях предполагается выращивания сельскохозяйственных культур для последующей их переработки в этанол. Но, к сожалению, при этом существует дилемма: продовольствие или энергия. Производство этанола из растительного сырья не безотходное: на каждый литр спирта приходится 12-14 л сточных вод с высокой концентрацией отходов, опасных для природных экосистем. Проблема рациональной их переработки не решена.
Свой первый автомобиль Г. Форд сконструировал на базе двигателя, который работал на этиловом спирте. В условиях дефицита топлива во время второй мировой войны в Германии спирт добавляли к бензину. Однако только в конце ХХ в. были разработаны полномасштабные программы по регулированию использования биоэтанола в качестве топлива для двигателей.
Автор статьи: ст. каф. биотехнологии и БЖД, УГХТУ, Зайцева О.