№10(127) 2012
АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО

Перспективы биотехнологий

В мировой практике биокомпоненты находят все более широкое применение в составе автомобильных бензинов. В России аналогичной тенденции пока не наблюдается, несмотря на имеющуюся в них потребность. В данном материале речь пойдет об опыте и перспективах применения биокомпонентов автомобильных бензинов в России и за рубежом...



Многие цивилизованные страны мира активно используют биокомпоненты в качестве добавок к моторным топливам. Америка и Европа с каждым годом только набирают обороты в применении возобновляемых источников сырья. В частности, пакет законов Совета Европы, принятый в 2009 г., включает в себя так называемые обязательные цели на 2020 г. — это «20/20/20», одной из которых является достижение 20% доли возобновляемых источников энергии в общем энергетическом балансе ЕС. В транспортном секторе возобновляемые топлива должны достичь 10%. Наши украинские соседи также усмотрели в биокомпонентах великое будущее. В июле нынешнего года Президент Украины Виктор Янукович подписал Закон «О внесении изменений в некоторые Законы Украины относительно производства и использования моторных топлив с содержанием биокомпонентов», в котором с 2014 г. устанавливается обязательное содержание в топливе не менее 5% биокомпонентов, а с 2017 г. — не менее 7%.

В США и Европе популярность применения биокомпонентов моторных топлив объясняют несколькими факторами — во-первых, их использование позволяет снизить зависимость от углеводородного сырья, уменьшить выбросы парниковых газов, а также улучшить экологические свойства топлива.

В России же общий объем используемых оксигенатов составляет лишь 1,6% от бензинового фонда. В то время, как в США и Европе аналогичный показатель составляет 8–12% и 10% соответственно. При этом, помимо экологической составляющей, не менее актуальной для нашей страны, возникает проблема повышения октанового числа бензина. В последние годы структура выпуска автомобильного бензина в России существенно изменилась. Суммарная доля высокооктановых бензинов (Аи-92, Аи-95, Аи-98) увеличилась с 56,5% в 2004 г. до 90% в 2011 г. Доля внутреннего потребления в общем объеме производства неуклонно возрастала. Рост потребления высокооктановых бензинов приводил к снижению экспортных поставок и к увеличению импорта. В будущем потребление высокооктанового бензина, особенно Аи-95, продолжит увеличиваться, что приведет к росту среднего октанового числа бензинового фонда с 91,9 (2011 г.) к 93,0 (к 2016 г.). Учитывая запрет на использование антидетонационной добавки N-метиланилина в бензинах класса 5, обязательный переход на который должен произойти с 2016 г., повышение октанового числа бензинового фонда России представляется весьма трудной задачей. Одной из дополнительных мер при ее решении должно стать широкое применение таких биокомпонентов как биоэтанол, этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ) и биобутанол.

Немного истории
Какой же из биокомпонентов наиболее удобен, безопасен и экономически выгоден в использовании? Итак, к биокомпонентам, как известно, относятся биоспирты (метанол, этанол и бутанол), биоуглеводороды (синтетическое жидкое топливо) и биоэфиры (ЭТБЭ).

Самым крупнотоннажным и имеющим наиболее длительный опыт применения в качестве компонента автомобильных бензинов среди всех продуктов биотопливной отрасли является биоэтанол. Его промышленное производство было освоено еще в начале ХХ века, поэтому уже на заре автомобилестроения биоэтанол применялся в качестве компонента моторного топлива. Интересно, что даже первый автомобиль Генри Форда (модель Т) проектировался для работы на чистом этаноле. В период с 1925 по 1945 г. во многих странах выпускались бензины, содержащие значительное количество биоэтанола, который рассматривался как антидетонационный компонент. С развитием нефтепереработки и снижением стоимости нефти на время было приостановлено применение топливного биоэтанола.

Однако с 70-х годов интерес к нему возобновился. В настоящее время биоэтанол занимает около 6% общемирового потребления бензина. Во многих странах производимый высокооктановый бензин содержит в своем составе спирт в различных концентрациях. Помимо США и Бразилии, лидеров по производству и применению спирта, это касается стран Евросоюза, Китая, Индии, Канады, Колумбии и целого ряда других государств (таблица 1).

Только в США объем используемого топливного биоэтанола приблизительно равен количеству потребляемого в России бензина.

Как компонент автомобильного бензина биоэтанол в России не применяется, несмотря на широкие возможности, которые для этого имеются:
• в стране накоплен значительный производственный опыт получения биоэтанола, в том числе на гидролизных заводах по переработке лигноцеллюлозного сырья и отходов;
• кроме того, Россия имеет огромные ресурсные возможности, а именно: богатейший земельный фонд, лесные угодья, отходы сельского хозяйства;
• практически все ведущие производители автомобилей, поставляемых в Россию, одобряют использование до 10% биоэтанола в составе бензинов;
• проведены широкие исследования, которые позволили сформулировать следующие основные положения по применению биоэтанола в качестве компонента автомобильного бензина.
Биоэтанол имеет много преимуществ:
• он обладает высокой антидетонационной эффективностью, которая составляет 2,0–6,0 ед. и.м. при введении от 5% до 10% этанола в бензин с октановым числом 80–95;
• биоэтанол, как 5–10% компонент бензина, может содержать в своем составе до 1% воды при наличии фазовых стабилизаторов, лучшими из которых являются спирты С3—С5 (можно использовать побочные продукты производства этанола, тем самым удешевляя процесс);
• существующие проблемы с коррозионной агрессивностью этанола, как компонента бензина, решаются введением специальных присадок (антикоррозионных или многофункциональных), а также контролем над содержанием в этаноле коррозионно-агрессивных примесей (кислоты и щелочи, ионов хлора, сульфатов).

Акциз — главный враг биоэтанола
На основании проведенных в ОАО «ВНИИ НП» и других организациях исследований были сформулированы и разработаны требования к топливному биоэтанолу (ГОСТ Р 53200-2008 «Денатурированный топливный биоэтанол»), бензину с содержанием этанола до 10% (ГОСТ Р 52201-2004 «Бензанолы»), а также к этанольному топливу Е85 (ГОСТ Р 54290-2010 «Топливный этанол Ed 75-Ed 85»).

Главным препятствием на пути внедрения биоэтанола в качестве компонента моторного топлива в России является высокий акциз на спирт и спиртосодержащую продукцию, который составляет 44 руб./л безводного спирта (с 01.01.2013 г — 59 руб./л). Такая фискальная политика не оставляет возможности для развития производства топливного биоэтанола в России, более того, в результате принятия в 2006 г. Федерального закона №171-ФЗ была остановлена деятельность 5 гидролизных заводов, которые выпускали этанол из отходов лесопереработки и сельского хозяйства.

Современные условия в России оставляют лишь два варианта производства «неподакцизного» топливного биоэтанола: экспорт и внутризаводской выпуск автомобильного бензина с содержанием этанола до 9% об. Такая ситуация не только сдерживает спиртовую отрасль, но и не способствует пополнению бюджета. Интересно отметить, что собираемость акцизов по статье «спиртосодержащая продукция», к которой относится топливный биоэтанол, в 2010 г. составила 3,8 млрд руб., что в 20 раз меньше, чем сборы «пивного» акциза. В данной ситуации необходимо конкретизировать налоговое законодательство в области использования этилового спирта для топливных целей без уплаты акциза. Аналогичная мера уже распространяется на спиртосодержащую парфюмерно-косметическую продукцию и продукцию бытовой химии. В настоящее время вопрос о снятии акциза на топливный биоэтанол вошел в перечень первоочередных мероприятий по реализации «Комплексной программы развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.». Это обстоятельство позволяет надеяться на успешное решение вопроса с акцизом, что, помимо прочего, приведет к увеличению налоговых поступлений в бюджет за счет уплаты акцизов с автомобильного бензина.

Так как использование биоэтанола в России затруднено в связи с высоким акцизом на спирт, то в настоящее время более эффективным решением является введение в бензины биобутанола. Однако большой интерес, обращенный в последние годы к этому виду биотоплива, по-прежнему не выходит за рамки перспективных проектов. Единственной страной, где биобутанол выпускается в промышленном объеме (215 тыс. т/г.), — является Китай. Технология, используемая в Китае, аналогична технологии, по которой работали ацетоно-бутиловые производства в СССР, и не позволяет рассматривать производимый биобутанол в качестве компонента бензина в виду высокой стоимости. Биобутанол в Китае применяется для производства лакокрасочных материалов (ЛКМ) и в качестве мономера в нефтехимическом синтезе. Ведущие зарубежные компании (будущие производители топливного биобутанола (Butamax — совместное предприятие BP и DuPont, Gevo, Cobalt Technologies, Green Biologics) на данном этапе находятся на стадии пилотных и демонстрационных установок на базе биоэтанольных предприятий. Это же касается и российского производителя биобутанола — ОАО «Корпорация Биотехнологии».

Главным сдерживающим фактором коммерциализации биобутанольных проектов является высокая себестоимость биобутанола, которая пока не позволяет рассматривать его в качестве компонента моторных топлив, в частности, автомобильных бензинов.

Исследования, проводимые в ОАО «ВНИИ НП» (таблица 2), показали, что биобутанол, обладая значительными преимуществами перед биоэтанолом по ряду физико-химических свойств, уступает ему по показателю антидетонационной эффективности, что является определяющим фактором, с точки зрения оценки высокооктанового компонента бензина. На основе сравнения качественных характеристик биобутанола и используемых в настоящее время оксигенатов (этанол, МТБЭ, ЭТБЭ) были рассчитаны стоимостные коэффициенты биобутанола относительно бензина. Анализ результатов показывает, что для применения топливного биобутанола, его стоимость должна быть ниже цены на автомобильный бензин и сопоставима со стоимостью этанола. Поэтому главная задача производителей топливного биобутанола — обеспечить соответствующую себестоимость.



Среди всех используемых биотоплив наиболее полно отвечает целям повышения энергетической и экологической безопасности топливо Е85 (смесь 75–85% биоэтанола и углеводородной фракции). Оно получило широкое распространение в США, Бразилии, Швеции. Е85 предназначено для специальных автомобилей с универсальным потреблением топлива (Flexible-fuel vehicle). Подобных машин насчитывается в мире около 20 млн.

В ОАО «ВНИИ НП» были проведены исследования такого топлива, результаты которых показывают, что для производства Е85 возможно использование обводненного этанола (4% об.) вместо обезвоженного, допускается вовлечение побочных продуктов производства этилового спирта (головной фракции, сивушных масел). В качестве углеводородного компонента может быть использована прямогонная или другие низкооктановые фракции.



Применение топлива Е85 в России может способствовать улучшению экологических характеристик автомобильного транспорта в крупных городах, развитию южных регионов РФ, квалифицированному использованию продукции мини-НПЗ (прямогонного бензина).

Обобщая вышесказанное, можно кон­статировать, что в России необходимость в увеличении производства автомобильных бензинов Аи-95 и Аи-98 экологических классов 4, 5 в ближайшем будущем обязательно приведет к использованию таких продуктов как биоэтанол, биобутанол, ЭТБЭ и топливо Е85.

М.А. ЕРШОВ, В.Е. ЕМЕЛЬЯНОВ,
Т.А. КЛИМОВА, Е.С. РЕХЛЕЦКАЯ
ОАО «ВНИИ НП»
На главную страницу | Вывести на печать | Закрыть окно
© «Современная АЗС» 2002-2017. Все права на материалы, опубликованные на сайте, защищены в соответствии с законом об авторском праве. В случае использования текстовых и фотоматериалов ссылка на «Современную АЗС» обязательна! В случае полной или частичной перепечатки текстовых материалов в Интернете ссылка на «Современную АЗС» обязательна! Адрес электронной почты редакции: perov@sovazs.com