О биотопливе

Завод по производству биотоплива

Ко вчерашнему разговору о том, будет ли мировой голод и о биотопливе - комментарий читателя Павла, сотрудника немецкого испытательного центра АПЛ ГмбХ. Павел мне периодически пишет подробные объяснения в почту по определенным вопросам. Публикуется, конечно, с его разрешения.

В странах ЕС по закону все топливо, как дизельное, так и бензиновое, должно содержать биокомпонент, требования за редкими исключениями установлены на уровне 10%. Для дизельного топлива (ДТ) это эфиры пальмового, рапсового или соевого масла, для бензина - этанол.  Украина, кстати, давно уже крупный производитель сырья для биокомпонентов для ЕС, рапс и соя в странах экс-СССР вообще выращивают в больших количествах. Можно использовать и подсолнечное масло, да и оливковое, просто первое обычно в технических целях идет на лако-красочные изделия и олифу, а второе жалко, вкусное и дорогое)) Цифр у меня нет, хотя могу найти статистику при необходимости, но значительная доля посевных площадей Украины использовалась в таких целях. Большие железнодорожные двигатели вообще могут работать на масле, кажется, "Юг Руси", у которых несколько сотен тысяч гектар под технические культуры и были свои тепловозы, проводил такие эксперименты летом. Их тепловозы вполне себе успешно ездили на растительном масле. Правда, отложения в двигателе при работе на чистом масле будут очень велики, а состав выбросов тоже не самый лучший. Про работу на отработанном масле из фритюрниц, полагаю, Вы тоже слышали.

Биодизельное топливо со, скажем, 5% биокомпонента называется В5, а бензин с, например, 10% биотэтанола - Е10. Бывает и Е85, но материалы сальников и других полимеров в двигателях предыдущих поколений не очень хорошо переносят этанол (в составе резин всегда почти есть масла-мягчители или другие нестойкие к спиртам компоненты и вот их-то спирт и вымывает). Уверен, Вы всегда видите эти индексы на заправках, когда заправляете свой автомобиль в Испании или любой стране ЕС.

Сам процесс, кстати, довольно прост, нужна лишь серная кислота и подходящие емкости со слабым подогревом. Эфиры образуются (несколько упрощая) из масла при его контакте с кислотой и вполне себе хорошо горят в цилиндрах. Со спиртом ситуация аналогичная, процесс получения этанола из растительного сырья весьма прост.

Этиловый спирт, как известно, можно получать из чего угодно, хоть из опилок и древесной пыли дерево-обрабатывающих производств (да, это один из видов сырья, хоть и малый!). Вообще можно использовать любые сахаросодержащие растения (кукурузу, сахарный тростник, сахарную свеклу и даже экзотическое сорго), крахамалосодержащие растения (кукурузу, картофель, пшеницу и, не поверите, даже кактусы!) или несъедобные совсем для нас растения с большим количеством целлюлозы и лигнина (отходы сельского хозяйства, древесины). К сожалению, как видите, в дело идет и пшеница, хотя в мировых объемах сырья для биоэтанола она составляет весьма малую долю. Вообще производства биоэтанола из пищевого сырья давало т.н. биотэтанол первого поколения, от которого всемерно стараются отказаться, т.к.это уже привело к резкому росту стоимости продуктов. FYIЖ: начало производства биодизельного компонента в Азии привело к росту стоимости пальмового масла, на котором там все готовят, в два раза и к кризису цен для бедных жителей Азии, для которых расходы на масло это существенная статья расходов. К тому же колебания цен на масла привязались к колебаниям цен на нефтепродукты, которые обычно значительно больше таковых для продуктов питания.

Из чисто химического сырья (простых углеводородов) этанол тоже получают, но в сравнительно небольших количествах.

(прим.- Биодизелем называет и готовое дизельное топливо B10, и биокомпонет для него (эфиры масел), это обычно зависит от контекста).

Биоэтанол т.н. второго поколения производится из непищевого сырья (в принципе хоть из травы!) и на цены продовольствия прямо не воздействует, но вот посевные занимает. Надежды в этом плане есть на бамбук или слоновую траву, которые растут на 30 и 40 см в день. Потенциально это позволит в небогатых южных странах получать большой объем сырья для производства топлива. Конечно, не стоит забывать, что основная масса растений, как и нас с Вами, это вода.

Цель всего этого, как водится, экологическая, заменить невозобновляемое ископаемое топливо возобновляемым. Т.к. двуокись углерода поглощается растениями и идет на рост новых растений, из которых получается снова спирт или эфиры масел, то предполагается, что это снизит выбросы...

Хорошее ли это топливо? Нет, не очень. Этанол отлично набирает влагу из воздуха, что приводит к коррозии в двигателе и топливной системе. У биоэтанола октановое число выше, чем у лучшего бензина, но его нужно больше по объему и весу, чем бензина - ведь в составе спирта есть кислород. Он нужен для горения, только тут мы часть его везем с собой в баке, когда его полно вокруг.

(прим. -Напомню элементарную химию – для сжигания (т.е. окисления) любого соединения или их смеси в реакции, при которой высвобождается энергия, все химические связи в молекулах надо вначале разорвать, потратив на это вначале сколько-то энергии, а потом уже процесс окисления даст нам свою энергию в большем количестве. В бензиновом двигателе для этого есть искра из свечи, а в дизельном – сильное сжатие смеси воздуха и топлива, которая при это нагревается.)

С биодизельным топливом тоже все не очень хорошо. Оно нестабильно и я бы не стал оставлять автомобиль с биодизелем в баке на пару месяцев на стоянке. Биодизельное топливо по нормам требует перемешивание каждые две недели, т.к. расслаивается при хранении - эфиры хуже растворимы в углеводородах. Из-за великого множества видов сырья и изоморфизма растений (даже растущие на одном поле растения могут иметь заметную разницу в соотношении и наборе химических соединений) сам биодизельный компонент также весьма разнообразен по составу и, следовательно, свойствам. Нефти тоже очень различны, но процессы нефтепереработки рассчитаны на усреднение состава и свойств. Биодизельные технологии весьма просты и усреднять тут можно разве что смешиванием.

Биокомпоненты дороже чистых нефтепродуктов, поэтому введение их в топливо закреплено законодательно, просто так производство биотоплива было бы убыточно. Помогает ли это в итоге природе? Кадый решит сам, но, например, вырубание лесов в Азии под пальмовые плантации достигло опасных масштабов...

Кстати, в Бразилии машины уже много десятилетий ездят на этиловом спирте из сахарного тростника, но Бразилия в этом, да и во многом другом, по сути одна такая.

Ну и вот еще достаточно подробная статья в "РБК" - "Как устроено производство биотоплива, и какие проблемы оно решает".