С приставкой «био»
Зеленая альтернатива традиционным бензину и дизелю — биотопливо пока сравнительно дорого, однако всеобщая обеспокоенность климатическими проблемами и растущие налоги на выбросы парниковых газов играют на руку его производителям. Попробуем разобраться, угрожает ли нефтегазовому сектору конкуренция со стороны сельского хозяйства и какие возможности для заработка на растущем рынке есть у российских компаний
Хотя продажи электромобилей в мире растут, полный отказ от жидкого моторного топлива и перевод всего транспорта на электроэнергию случится, по-видимому, еще не скоро. Однако традиционные двигатели с минимальными доработками можно заправлять биотопливом, а это — та же энергия солнца, только преобразованная не в электричество, а в энергию связей органических веществ.
Биотопливо, то есть спирт и растительное масло, пробовали использовать в двигателях внутреннего сгорания еще на самом раннем этапе их разработки, но достаточно быстро его вытеснила нефть. Новая история биотоплива началась в в Бразилии и США. Эти страны и сегодня остаются мировыми лидерами по объемам его производства, значительно обгоняя ближайших конкурентов — Индонезию и Германию.
Резкий рост производства биотоплива в мире произошел в и был связан с ростом обеспокоенности изменением климата. Благодаря политической поддержке и росту цен на нефть в период с 2000 по 2007 год мировое производство этанола из растительного сырья утроилось и достигло 62 млрд л, а производство биодизеля выросло более чем десятикратно, превысив 10 млрд л. Это привело к заметному дисбалансу на рынке сельхозпродукции и стало одним из факторов резкого роста цен на продовольствие. Однако рост продолжился и в последующие годы. В период с 2010 по 2019 год объемы производства биотоплив выросли на 63% (для сравнения: рост добычи нефти за тот же период составил только 8,6%).
Ковид ударил не только по нефтяникам, но и по производителям биотоплива. По данным Международного энергетического агентства, в 2020 году под воздействием пандемии и мирового кризиса производство жидкого биотоплива снизилось впервые за 20 лет. Причина — в резком сокращении мобильности, в первую очередь персональной. Падение составило 11,6% по сравнению c 2019 годом. Как ожидается, производство может восстановиться в прежних объемах к 2022 году.
Каким бывает биотопливо?
Основные виды жидкого биотоплива — биоэтанол и биодизель. Биоэтанол — этиловый спирт, произведенный из растительного сырья. Его используют в качестве замены бензина (в смеси с ним). В Бразилии этот вид топлива производят в основном из сахарного тростника, в США — из кукурузы. Сырьем могут служить и другие культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.
Биодизель представляет собой смесь жирных кислот, которая используется как альтернатива дизельного топлива. Для его производства подходят богатые маслами культуры, в первую очередь соя и рапс. Вообще же для производства биотоплива используют растения, которые быстро растут, производя максимум биомассы за минимум времени.
Сегодня идет поиск новых источников сырья для биотоплива. Большие перспективы связывают с гидрированным растительным маслом (HVO). Это так называемое биотопливо второго поколения. Для его производства используют отработанное растительное масло. Применяются и другие виды отходов: животный жир, различные отходы сельского и лесного хозяйства. Идут исследования возможностей получения топлива из водорослей (биотопливо третьего поколения). Водоросли способны очень быстро увеличивать свою массу, однако требуют особых условий, и пока производство в промышленных масштабах организовать не удалось.
Себестоимость производства биотоплива и ее отношение к себестоимости традиционных дизеля и бензина могут заметно различаться от страны к стране. Так, например, по данным за 2017 год, производство биоэтанола в Бразилии обходилось примерно во столько же, сколько и производство бензина (одна из причин низкой стоимости первого — дешевая рабочая сила в сельскохозяйственном секторе). В тот же период в США себестоимость биоэтанола была примерно на четверть выше бензина. Разница стоимости традиционного и биодизеля более существенна, может достигать двух и более раз.
Производство биотоплива в мире, тыс. баррелей в день
Для автомобилей и самолетов
Биотопливо, как правило, используется в смеси с традиционными видами топлива: бензином, дизельным топливом или авиационным керосином. В России ГОСТ разрешает добавлять в автомобильное топливо до 5% биодизеля и до 10% биоэтанола. Аналогичные нормы действуют и в Европе. Более высокий процент содержания этанола требует некоторой модернизации двигателей. В кукурузных штатах США процент содержания биоэтанола в топливе может достигать 85%, а в Бразилии даже 95% (и не менее 25%). Двигатель на таком топливе трудно запустить в холодную погоду, но для Бразилии это как раз не проблема.
Биодизель по своим характеристикам практически ничем не отличается от обычного дизеля, однако в зимнее время требует дополнительного подогрева, так как он более вязкий и быстрее загустевает на морозе. Без подогрева можно обойтись, если использовать не более 20% биотоплива в смеси.
Большие перспективы у биотоплива в авиации. Впервые его смесь с авиационным керосином в пропорции 1 к 4 в 2008 году использовала авиакомпания Virgin Atlantic. С тех пор подобные смеси опробовали и многие другие авиакомпании. Производством авиационного биотоплива в Европе занимаются Neste Oil, Biomass Technology Group и UOP. К 2030 году американская аэрокосмическая корпорация Boeing планирует начать поставки самолетов, которые будут летать на 100% биотопливе. Это потребует усовершенствования двигателей и получения необходимых разрешений.
На коммерческие авиарейсы приходится около 2% всех выбросов парниковых газов и 12% всех выбросов в сфере транспорта
Преимущества и недостатки
Основные преимущества биотоплива связаны с его экологическими характеристиками. Оно относится к возобновляемым источникам энергии и позволяет снизить углеродный след от использования транспорта. Углерод, который в виде углекислого газа высвобождается при его сжигании, был поглощен из атмосферы лишь недавно, в процессе роста растений, из которых было изготовлено топливо, а не миллионы лет назад, как при использовании ископаемого топлива. И затем может снова быть поглощен растениями, то есть получается замкнутый цикл.
При сгорании биоэтанола не образуется никаких вредных соединений. Биодизель, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя.
В качестве недостатка биоэтанола называют более низкую, чем у бензина, теплотворную способность. Из-за этого повышается расход топлива.
Среди недостатков биодизеля, помимо загустевания при низких температурах, — нестабильное качество, обусловленное разнообразием используемого сырья. Кроме того, он не предназначен для длительного хранения, так как со временем портится. Расход биодизеля также несколько выше.
Производство биотоплив позволяет поддержать сельскохозяйственное производство там, где оно становится невыгодным из-за перепроизводства. Однако у этого есть обратная сторона: повышенный спрос на топливо может вызвать сокращение производства продовольствия и рост цен на него.
Впрочем, главным недостатком биотоплив остается их высокая себестоимость, поэтому без поддержки государства конкурировать с традиционными бензином и дизелем они не могут.
Что в России?
В России жидкое биотопливо пока не получило сколько-нибудь заметного распространения. Среди причин можно назвать достаточное количество собственного углеводородного сырья, отсутствие реальной господдержки, холодный климат, неготовность потребителей. Однако в России есть все условия для выращивания необходимой для его производства биомассы. Не исключено, что риски перепроизводства традиционной сельхозпродукции и рост мирового спроса на зеленые энергоносители в конечном счете приведут к тому, что Россия может стать заметным игроком на рынке биотоплива.
В конце 2018 года в ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции. » были внесены поправки, затрагивающие среди прочего производство топливного биоэтанола. По мнению экспертов, это открывает новые возможности для развития отрасли. Сейчас в качестве возможного сырья для производства такого топлива в России рассматривают мискантус. Это неприхотливое травянистое растение предпочитает теплый и влажный климат, но некоторые сорта неплохо себя чувствуют и в средней полосе России. О планах по культивированию мискантуса уже заявили в нескольких регионах страны.
Нефтянка и биотопливо
Некоторые нефтяные компании рассматривают биотопливо как возможность для выхода на новые рынки низкоуглеродной энергетики, но с более привычным для себя продуктом и уже существующей инфраструктурой дистрибуции. Ряд проектов в этой области есть у таких нефтегазовых компаний, как Shell, BP, Total, Marathon, Valero и других. В 2014 году компания Eni реализовала первый в мире проект по конверсии нефтеперерабатывающего завода в производство биотоплива. С тех пор для многих старых и низкоэффективных НПЗ в Европе и США это стало реальной альтернативой закрытию.
Альтернативное топливо HVO гарантирует снижение эксплуатационных расходов и помогает сократить выбросы до 85 проц.
Sandra Sofija Zinkevičė
Партнёр по маркетингу, Girteka Logistics
Альтернативные виды топлива обеспечивают значительное уменьшение количества выделяемых вредных выхлопных газов. Уменьшение выделения таких экологически вредных газов как: углекислый и угарный газ, твердых частиц, двуокиси серы. Помимо экологических преимуществ, также необходимо учитывать угрозу запрета ископаемого топлива и тенденция на спад применения традиционных видов топлива. Это в свою очередь обусловлено истощением запасов невозобновляемых энергоресурсов.
Альтернативные виды топлива
Существуют многие альтернативные виды топлива, но в настоящее время Girteka Logistics заинтересована в применении топлива HVO, производимого из возобновляемого сырья. Это позволяет значительно снизить выбросы CO2 в атмосферу.
С другой стороны, биодизель – известный как метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) – не обладает некоторыми свойствами как HVO. К примеру, МЭЖК нельзя смешивать с дизельным топливом в высоких концентрациях без существенного риска для качества горючего при более низких температурах. Кроме того, тягачи, работающие на МЭЖК, требуют более частого технического обслуживания.
Что такое топливо HVO?
HVO производят при помощи гидроочистки растительных масел (без пальмового), что в результате гарантирует получение высококачественного топлива, химическая структура которого практически идентична обычному дизельному топливу. Качество исходных материалов для изготовления HVO может быть равноценным или даже намного ниже, чем качество сырья, используемого в производстве обычного биодизеля. Тем не менее готовый продукт по своим свойствам намного превосходит биодизельное топливо.
Преимущества топлива HVO
Данные виды топлива используются для всех тяжелых транспортных средств ведущих производителей двигателей, например: Scania, Volvo, Mercedes, MAN и т.п. Girteka Logistics использует HVO100 HVO, которое одобрено и широко применяется многими производителями комплексного оборудования и двигателей. Данное топливо уже применяется в некоторых отраслях промышленности, включая обрабатывающее производство, строительство и сельское хозяйство.
Другие альтернативные виды топлива могут повлечь за собой дорогостоящие затраты на внедрение, например: станции подзарядки аккумуляторов, особый резервуарный парк, специализированные заправочные колонки, дорогостоящее техническое обслуживание двигателя и обучение персонала.
HVO не требует каких-либо дополнительных необходимых условий или настроек. Кроме того, сертификаты сокращения выбросов CO2 как, «Proof of Sustainability» (Свидетельство экологичности), можно приобрести у поставщиков топлива для тех компаний ЕС, которым необходимо доказательство, что они придерживаются климатической нейтральности.
Влияние на работу тягачей
Технологический процесс гидроочистки позволяет полностью удалить все примеси, это в свою очередь гарантирует снижение эксплуатационных расходов и стабильность топлива, а также его повышенную безопасность в применении и хранении.
В настоящее время существует немало «зеленых» и экологичных решений в области транспорта, при этом выбор наиболее оптимального для каждого маршрута усложняет управление цепочкой поставок. Свойства топлива HVO, позволяющие использовать его взаимозаменяемо с дизельным топливом, способствуют сделать планирование более гибким. HVO можно использовать в дополнение к другим выбранным экологичным решениям в области грузоперевозок. Это, в свою очередь, послужит еще одной ступенью на пути к транспорту с нулевым уровнем выбросов.
Фот. Girteka Logistics
Автор статьи: Сандра Зинкевичене, Партнёр по маркетингу, Girteka Logistics
Биодизельное топливо [история, из чего делают, состав, плюсы-минусы]
Биодизель в автомобиле – экологически чистый альтернативный источник топлива, наступающий на пятки продуктам нефтепереработки
В общем новостном фоне теряется информация об альтернативном источнике топлива, создаваемом из биологических компонентов — биотопливе.
Биотопливо бывает жидкое (например биодизель, этанол, метанол), твёрдое (дрова, топливные гранулы, щепа, солома) и газообразное (синтез-газ, биогаз, водород). Исходные компоненты, из которых создают биотопливо, стартуют от кукурузы до соевых бобов и животного жира, в зависимости от типа топлива и способа производства.
В статье подробно обсудим один из видов жидкого биотоплива, применяемого в автомобилях — биодизельное топливо. Чтобы лучше понять материал, почитайте, как работают автомобильные двигатели и почему дизельные двигатели эффективней бензиновых. Поняв принцип работы двигателя внутреннего сгорания, возвращайтесь к статье, и вместе с редакцией Zap-Online.ru разберемся в теме биодизеля.
История биологического дизтоплива
Текущее производство биодизеля в США в основном строится на соевых бобах или переработанном растительном масле из ресторанов
Идея создания биотоплива на удивление стара. Рудольф Дизель, чье изобретение теперь носит его имя, рассматривал растительное масло в качестве источника топлива для своего двигателя. Большая часть его ранних работ вращалась вокруг применения биотоплива. Например, в 1900 году на Всемирной выставке в Париже, Франция, Дизель продемонстрировал свой двигатель, запустив его на арахисовом масле. Точно так же Генри Форд ожидал, что его Модель Т будет работать на этаноле, кукурузном продукте. Закончилось все тем, что, как в случае с дизелем, так и с фордом, нефть оказалась самым логичным источником топлива. Такой выбор основывался на предложении, цене и эффективности нефти, в отличие от альтернативных источников топлива в те годы, когда технологии отставали от современных. Хотя это не было обычной практикой, растительные масла уже использовались как дизельного топливо в 1930-х и 1940-х годах.
В 1970-х и 1980-х годах, после прохождения Закона о чистом воздухе в 1970 году, идею применения биотоплива вновь рассмотрели в США. Это позволило Агентству по охране окружающей среды США (EPA) тщательней регулировать нормы выбросов загрязняющих веществ автомобилями. Автоконцерны начали ломать голову над тем, как снизить в выбросах уровень диоксида серы, оксида углерода, озона и оксида азота (NOx). Это заложило основу для разработки более чистых видов топлива и устанавливало экологические требования для присадок к топливу.
События за рубежом, такие как арабское нефтяное эмбарго 1973-1974 годов и иранская революция 1978-1979 годов в сочетании со снижением добычи нефти внутри страны, стали катализатором роста цен на «черное золото». По данным Управления энергетической информации Министерства энергетики США, импорт сырой нефти из США сократился на 30% во время эмбарго. Мировые цены на сырую нефть подскочили примерно с 14 долларов за баррель в начале 1979 года до более чем 35 долларов за баррель в январе 1981 года, когда наметилась стабилизация. Цены существенно не падали до 1983 года, когда мировая цена закрепилась между 28 и 29 долларами за баррель.
С ростом цен на нефть начался поиск других источники топлива. В августе 1982 года в Фарго, Северная Дакота, проведена первая Международная конференция по растительным и овощным маслам. На этой конференции рассматривались вопросы от цены на топливо до влияния растительного масла на топливные добавки и методы экстракции.
В 1990 году в Закон о чистом воздухе внесли поправки, включающие строгие ограничения на выбросы автотранспортных средств. Поправки ввели положения о повышенном содержание кислорода в бензине (что снижает выбросы окиси углерода) и пониженном содержании серы в дизельном топливе.
В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США приняло Закон об энергетической политике или EPACT. Целью закона было увеличение количества альтернативного топлива, на котором передвигался бы транспортный парк правительства США, чтобы уменьшить зависимость от иностранной нефти. Поправка EPACT 1998 года предписывала правительственным организациям использовать биодизельное топливо в существующих правительственных дизельных транспортных средствах. Поправка была нацелена на исключение траты дополнительных финансов на покупку транспорта на альтернативном топливе, как это предусматривал первоначальный EPACT.
С учетом этих правил и положений любая жизнеспособная нефтяная альтернатива сможет быстро найти свое место в экономике государства. Но наряду с достоинствами биодизель имеет и недостатки, понижающие его преимущество над бензином.
Что такое биодизельное топливо
Биодизель это или альтернатива дизельному топливу или добавка к нему. Изготавливают этот вид топлива из биологических ингредиентов (растительные масла или животный жир) вместо сырой нефти, путем ряда химических реакций. Он не токсичен, не возобновляем. Поскольку биодизель в основном создается из растений и животных, источники могут пополняться за счет сельского хозяйства и переработки.
Такое биотопливо как этанол из кукурузы и биодизель из соевых бобов, помогают стимулировать развитие сельского хозяйства.
Формальное техническое определение биодизеля следующее: топливо, состоящее из моноалкиловых эфиров длинноцепочечных жирных кислот, полученных из растительных масел или животных жиров, обозначенное как B100 и отвечающее требованиям ASTM D 6751. Это определение документально утвердил Национальный совет по биодизелю (US National Biodiesel Board или NBB) США и признала ASTM International.
Жиры и биодизель. Как это связано
Основной плюс биодизеля в том, что его можно делать из разных природных источников, например из животного жира. Растительное масло (крупнейший источник биодизеля), подходящее для производства биодизеля, выжимают из сои, рапса, пальмы, хлопка, подсолнечника и арахиса. Биодизель делают даже из переработанного растительного масла, на котором жарили картошку!
Объединяет все источники биодизельного топлива то, что все они содержат жир в той или иной форме. Масла — это простые жиры, которые при комнатной температуре принимают жидкую форму. По-научному эти жиры называют триацилглицеролы, триглицериды или нейтральные жиры — сложные эфиры образованные спиртом, глицеролом и жирными кислотами. Триглицериды состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, связанных вместе и расположенных в определенном порядке. Эти триацилглицеролы довольно распространены. Кроме домашнего растительного масла, они также содержаться в сливочном масле, сале, крови, откладывающейся жировой ткани человека.
Теперь о том, как эти триацилглицеролы попадают в машину, грузовик или лодку
Достоинства и недостатки биодизеля
Плюсы
Раскроем каждый из плюсов
Основной плюс биодизеля — экологичность. От биодизеля меньше выбросов, чем у стандартного дизельного топлива, он биоразлагаем и является возобновляемым источником энергии.
Возобновляемая, или регенеративная, «зелёная», энергия — энергия из энергетических ресурсов, которые возобновляемы, или неисчерпаемы, по человеческим масштабам.
Контроль выбросов центральный в аргумент в пользу биодизеля. Сера, окись углерода и углекислый газ, содержащиеся в выбросах обычного дизельного топлива, очень вредны и вызывают обеспокоенность у ученых, законодателей и обычных людей.
Вред от вредных веществ, содержащихся в дизельном топливе:
Есть также несколько менее известных соединений, которые вызывают беспокойство в отношении здоровья людей:
Биодизель и в правду уменьшает вредные выбросы. В нем либо нет вышеперечисленных вредных веществ, либо содержаться в малом количестве. Из нынешних видов биотоплива биодизельное топливо единственное, успешно прошедшее испытания на выбросы и соответствует Закону о чистом воздухе в США.
Кроме того, по информации Национального совета по Биодизелю США и Управления транспортных технологий Министерства энергетики США, B100 может сократить выбросы CO2 на 78 процентов и снизить канцерогенные свойства дизельного топлива на 94 процента.
Плюс в копилку биодизеля в том, что он биоразлагаемый, т.е. может разлагаться в результате природных агентов, например бактерий. По информации EPA, биодизель разлагается со скоростью в четыре раза быстрее, чем обычное дизельное топливо. Поэтому в случае разлива очистка будет проще, а последствия не будут такими страшными. Это также относится к биодизельным смесям.
Переход на биодизель снизит зависимость экономики государств от импортируемой нефти и повысит энергетическую безопасность. В США большая часть биодизеля производится из соевого масла — часть аграрной культуры Америки. С ростом спроса на нефть и сокращением мировых поставок, биодизель снизит потребности государства в энергии. Не ободряюще звучит для России, но эту тему развивать не будем. Редакция Zap-Online.ru хочет разобраться в вопросе альтернативного источника топлива. Прогнозировать, куда пойдет государство, если нефть потеряет цену, мы не собирались.
Биодизель лучше смазывает внутренние части двигателя, облегчая движение механизмов и уменьшая риск их скорого износа. Еще биодизель действует как растворитель, который помогает разрыхлить отложения и другую грязь из внутренних частей двигателя, которые могут вызвать засорение. Поскольку чистый биодизель не оставляет отложений, это увеличивает срок службы двигателя. Управлением транспорта США подсчитано, что если дизельное топливо содержит всего 1% биодизеля, смазывающая способность увеличивается на целых 65%.
Биодизель безопаснее — он нетоксичен (примерно в 10 раз менее токсичен, чем поваренная соль) и имеет более высокую температуру вспышки, чем обычное дизельное топливо. Более высокая температура вспышки биодизеля снижает вероятность случайного возгорания. Это облегчает соблюдение правил безопасного перемещения и хранения.
Минусы биодизельного топлива
Главный минус биодизельного топлива в увеличении выбросов NOx.
NOx — оксиды азота (NO и NO2), образующиеся при горении.
Часто при производстве дизельного топлива, когда уменьшается количество твердых частиц в выбросах, увеличивается уровень оксидов азота, которые образовывают смог. Снизить уровень выбросов оксида азота можно путем установки каталитических нейтрализаторов и фильтров, но проблемы это не решает. Ученые уже ломают голову над технологиями, сокращающими количество NOx в выбросах биодизельного топлива.
Другая проблема — поведение биодизеля как растворителя. Хотя это свойство полезно, но и имеет противоположные свойства. Старые дизельные автомобили (например, выпущенные до 1992 года) засоряются при работе на топливе с высокой концентрацией биодизеля. Способность биодизельного топлива разрыхлять отложения, накапливающиеся в двигателе (такие отложения могут содержаться в старом дизельном топливе), может засорить топливный фильтр вновь освобожденными отложениями.
Производители биодизеля предлагают заменять топливный насос после перехода на высококонцентрированные смеси биодизеля, так как компоненты в старых топливных система также могут забиться освобожденными отложениями. Кроме отложений в топливной системе, биодизель также разрушает резиновые компоненты. Некоторые детали в старых системах (топливопроводы, уплотнения топливных насосов), приходят в негодность из-за резинового или резиносодержащего состава. Обычно это исправляется путем замены таких компонентов. Хотя многие производители включили в список гарантийных поломок ремонт недочетов, которые создает биодизельное топливо, опасность неисправности, которую обывателю придется чинить за свой счет, сохраняются.
Кроме того, в некоторых двигателях может наблюдаться снижение экономии топлива и мощности, примерно на 10 процентов. То есть 11 литров биодизеля, будет равняться 10 литрам стандартного дизельного топлива.
Цена биодизеля
Другой, возможно, более важный вопрос-это количество и доступность. Сейчас купить биодизельное топливо можно непосредственно у поставщика, у дистрибьютора нефти или на обычной заправке. В Соединенных Штатах, в Национальном совете по Биодизелю (US National Biodiesel Board), состоит 19 производителей реализующих биодизель.
Так сколько биодизеля производит США? Учитывая количество разношёрстных производителей (то есть, федеральных, частных, промышленных) и источников урожая (бобы, кукуруза, соя), трудно привести точную цифру. По информации Национального совета по биологическому дизтопливу в США производится около 75 миллионов галлонов биодизеля в год.
Кто сегодня использует биодизель в автотранспорте
Крупнейший рынок биодизеля автопарк. По данным Национального совета по биодизелю, в Соединенных Штатах более 100 парков заправляющихся биологическим дизтопливом. В их числе федеральные и государственные организации:
Многие службы общественного транспорта стремятся использовать биодизельное топливо. Например, городские автобусы Cincinnati Metro передвигаются на биодизеле. В проекте применение биодизельного топлива в морской отрасли, сельском хозяйстве, в отоплении домов.
По мере роста осведомленности общественности биодизель и биотопливо становятся обычной темой рядовых граждан в разговорах за ужином. С принятием соответствующего законодательства, например поправки EPACT 1998 года растет и политическая поддержка, что дает биодизелю дорогу в будущее.
