Актуальность получения топливного этанола
Актуальность проблемы производства высокооктановых бензинов без токсичных примесей обусловлена увеличением автомобильного парка страны с одновременным повышением требований к качеству топлив и экобезопасности продуктов сгорания. Запрет на использование этилированного бензина способствовала замене тетраэтил свинца другими высокооктановыми добавками к топливу, среди которых наиболее распространенными оказались кислородом компоненты — оксигенатов (ниже спирты С1 — С4 и эфиры на их основе).
Топливный этанол в качестве добавки к бензину позволяет увеличить октановое число и улучшить эксплуатационные характеристики смесевого бензина. Использование бензина с содержанием этанола до 15% не требует изменения конструкции современных двигателей внутреннего сгорания и вспомогательных приборов к ним. Апробирована концентрация этанола в бензине колеблется от 10% (США) и 8% (Канада) до 5-6% (Франция, Польша). Такой этанол имеет различные технические характеристики.
При работе на смесевых бензинов уменьшается концентрация вредных компонентов в выхлопных газах (CO, N_2 O, NO и др.). Например, содержание СО уменьшается на 25%, а углеводородов и (NO) _x на 5%, что особенно важно для уменьшения загрязнения окружающей среды в крупных городах, основным источником которого является автомобильный транспорт. Сжигание этанола, полученного из биомассы, не делает вклада парникового эффекта, потому биомасса является (СО) _2-нейтральной. Кроме того, производство топливного этанола повышает уровень занятости в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности. Установлено, что каждые 3% добавки этанола к смеси обеспечивают повышение октанового числа на единицу. Смесь этанола с бензином снижает токсичность отработанных газов и расход топлива. Использование технического спирта в качестве моторного топлива в ближайшем будущем станет основным фактором потребления этанола.
Производство биоэтанола в разных странах мира
Мировыми лидерами в производстве топливного этанола являются Бразилия и США. В этих странах и Канаде есть государственные программы по производству топливного этанола. В 1999 г. Бразилия произвела 6,5 млрд л топливного этанола, что обеспечило 13% ее общих потребностей в энергоресурсах и 19% потребностей в жидком топливе. На приобретение нефтепродуктов было сэкономлено несколько миллиардов долларов.
Благодаря использованию современных технологий производство этанола из сахарного тростника в Бразилии является рентабельным. С 1990 г. его объем ежегодно возрастал на 4%, а себестоимость снижалась на 3%. Ранее в Бразилии производили в основном безводный этанол в качестве топлива для автомобилей со специальными двигателями. Но в последнее время в стране используются топливные смеси, в которых содержание этанола составляет 26% в бензине и 3% в дизельном топливе. Такие смеси на требуют изменений в конструкции двигателей. Ежегодно правительство Бразилии зависимости от рынка сахара определяет, какой процент топливного этанола добавляется к моторным бензинам. Топливный этанол облагается только подоходным налогом без акцизного сбора.
США также является крупным производителем топливного этанола, что позволяет ежегодно экономить около 1,5 млрд дол. на приобретении нефтепродуктов, обеспечивать стабильную работу сельского хозяйства, создавать новые рабочие места за счет строительства спиртовых заводов и улучшать экологическую ситуацию. В 1988 г. в США был принят «Закон о моторных альтернативные топлива», который начал программы уменьшения расхода бензина новыми автомобилями и программы разработки новых топлив. В частности, было решено произвести 20 тыс. автомобилей, которые потребляют топливо Е85 (85% этанола и 15% бензина), а сейчас в стране эксплуатируется их более 1,5 млн.
В 1990 г. В США принят «Закон о чистом воздухе», по которому бензин должен содержать не менее 2% (по массе кислорода) кислородосодержащих добавок (в основном этанола) для снижения токсичности выхлопа. Поправками к данному закону введен федеральные скидки налоговой ставки, которые составили 0,54 долл.. за 1 галлон 100%-го этанола. С введением в действие «Акта о составе автомобильного топлива в ряде городов США» (1995 г.) и «Программы по топливным окислителях» (1995 г.) указаны скидки в большинстве штатов были дополнены дополнительными субсидиями производителям этанола. В крупных городах (с населением свыше 1 млн.) в зимний период используют только бензин Е10 (или газохол), содержащей 10% этанола.
По сравнению с Бразилией производство топливного этанола из кукурузы в США является менее прибыльным, хотя его себестоимость за последние 15 лет уменьшилось на 2/3. В стране действуют налоговые скидки на топливный этанол, чтобы сделать его дешевым бензина. Первое место в США по производству топливного этанола занимает штат Иллинойс, где размещены два завода, каждый мощностью 1050000 л в сутки. Ожидается производство этого продукта в США 15 млрд л в 2010 г. и 36 млрд л в 2020 г. (в 2020 г. 20% энергии будет потребляется в США, должно производиться из возобновляемых источников энергии).
Страны ЕС ежегодно производят 2 млрд л этанола, но как топливо используются> 10%. Однако 7 ноября 2001 две комиссии ЕС приняли директивы относительно использования биотоплива странами ЕС — так называемые биодирективы об обязательном применении определенной части биотоплива в обычном топливе для транспорта. К восстановительным топлив отнесены биоэтанол и ЭТБЭ (етилтретбутиловий эфир — естеризований биоэтанол). Почти все зарегистрированные в ЕС транспортные средства могут использовать топливо с приложением до 15% биоэтанола или ЭТБЭ.
17-18 апреля 2007 года в Москве прошел второй международный конгресс «Топливный биоэтанол-2007″, организованный Российской биотопливной организацией. В его работе приняло участие около 300 человек — бизнесмены, ученые эксперты и чиновники из России, Украины, Казахстана, Германии, Франции, Швейцарии, Индии, других стран. Конгресс оказался достаточно интересным и заставил о многом задуматься. Представители компании «Ford» показали автомобиль «Ford Focus», который может перемещаться как на чистом бензине, так и на его смесях с содержанием этилового спирта до 80%. Это так называемые flex-fuel автомобили, миллионы которых уже ездят на дорогах Бразилии, США. В последние годы они становятся все более популярными и на дорогах Европы. Для компании «Ford» это не новая продукция, а хорошо забытая старая. Первые модели «Ford» работали на этиловом спирте, а не на бензине. Затем оснащение топливом автотранспорта надолго попало в руки нефтяных компаний. Переход на использование биотоплива позволяет как снизить зависимость от сильно монополизированного нефтяного рынка, так и сэкономить средства. Инвестиции в производство биотоплива идут не на оплату прибыли нефтяных транснациональных корпораций, а на подъем сельского хозяйства. Использование биотоплива довольно привлекательное и в рамках Киотского протокола, поскольку углекислый газ, выбрасываемый при его сгорании вновь поглощается сельскохозяйственными растениями.
Выполнена оценка перспективности и ресурсного обеспечения производства топливного этанола в Республике Татарстан. Показана экономическая необходимость комплексирования производства переработки растительного сырья. Во Франции в 1996 г. принят «Закон о чистом воздухе», обязывающий применять кислородсодержащие добавки к бензинам, прежде этанол и ЭТБЭ. При этом топливный этанол освобождены от внутренних налогов, против чего не возражала комиссия ЕС (1997 г.).
Во Франции недавно допущены к коммерческой продажи биотопливо. Страна планирует открыть 500-600 АЗС для заправки автомобилей биотопливо до конца 2007 г. Топливо, содержащее до 85% этанола и 15% бензина, до октября должно отпускаться на всех классических станциях обслуживания автомобилей. Правления Франции отменит все налоги на биотопливо для повышения конкурентоспособности по отношению к бензина и дизельного топлива. Правления пытается довести долю биотоплива до 5,75% в общем топливном балансе страны в 2008 г. и до 7% — в 2010 г.
Автор статьи: Зайцева О.