Змеевик вместо качалки

Наталья Олешкевич

Мечта всего прогрессивного человечества — избавиться от традиционной энергозависимости в образе нефти, газа и стран, их добывающих, впервые реализовалась еще в середине семидесятых годов прошлого века в Бразилии. Здесь первыми в массовом порядке стали производить из сахарного тростника биотопливо — обычный этиловый спирт, или этанол, оказался пригодным для употребления внутрь не только живыми особями, но и миллионами автомобилей.

Биотехнологии смекалистые люди, в отличие от вполне современных методов добычи нефти и газа, освоили в незапамятной древности. Ученые полагают, что случилось это не менее шести тысячелетий тому назад в Древнем Вавилоне и Древнем Египте. Уже тогда, выражаясь языком химии, сахара (глюкозу, сахарозу и другие) научились сбраживать в бескислородной среде хлебопекарными (спиртовыми) дрожжами и получать этанол. Еще полвека назад его использовали главным образом для производства алкогольных напитков. Так называемый технический спирт, полученный с помощью химических технологий, применялся в промышленности, но в достаточно ограниченных масштабах. Идея использовать этанол в качестве автомобильного топлива воспринималась как изобретательская блажь, несерьезная и несущественная на фоне больших нефтегазовых игр.

«Лед тронулся», когда после очередного большого кризиса на Ближнем Востоке в 1973-м резко вздорожали традиционные виды топлива. Пока остальной мир приходил в себя, бразильцы, обладавшие на тот момент далеко не самой совершенной экономикой, обратились к своим природным богатствам. Проведя серьезные исследования на предмет использования спирта в традиционных бензобаках еще в середине семидесятых, власти — отведя для этого специальные средства в федеральном бюджете — запустили масштабную программу по использованию этанола. Во-первых, были подвергнуты серьезной корректировке технические требования, предъявляемые к топливу (то, о чем в Европе задумались гораздо позже, создав стандарты «Евро-1», «Евро-2», «Евро-3» и т. д.). Во-вторых, хозяйства, поставлявшие растительное сырье для перегонки в спирт, получили значительные преференции и твердые гарантии приобретения полученного урожая по цене, не ниже установленной властями. В-третьих, федеральное правительство, бывшее одним из инициаторов привлечения в страну инвестиций для производств по сборке иномарок (прежде всего легендарного «жука» Volkswagen), договорилось с концерном о проведении соответствующей рекламной кампании. Впрочем, таковая по большому счету была не особо нужна — «сахарный самогон» изза дешевизны сырья и рабочей силы на фоне тогдашних цен на бензин смотрелся крайне выигрышно.

В результате всего за пять лет, к концу 1980 года, Бразилии удалось перевести на спиртовую тягу 5 млн автомобилей, еще 9 млн — на газохол (20–22процентную смесь этанола с бензином).

Но отпраздновать окончательную победу спирта над нефтью не пришлось. В восьмидесятых полезли вверх мировые цены на сахар, конструкции новых автомобилей требовали более чистого спирта, и, бурно начавшись, переход автотранспорта на биотопливо резко затормозился, а затем и вовсе пошел на спад— к 1997 году на чистом этаноле в Бразилии уже никто не ездил. Оптимальным к началу XXI века бразильцы сочли такой вариант: автомобиль потребляет смесь из четверти этанола и трех четвертей бензина. В итоге сегодня Бразилия ежедневно замещает этанолом до 250 тыс. баррелей нефти и вышла на 20-процентое использование этанола в общей структуре автомобильного топлива. Результат: уже более половины продукции мирового спиртопроизводства используется в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания (бензина) и лишь около 15 % — для изготовления алкогольных напитков. В 1998 году общее мировое производство спирта составляло 31 млрд литров, из них пищевого спирта — около 4 млрд литров, технического — 8 млрд, а топливного — около 20 млрд литров. При этом спирт именно гонят — лишь 7% его было получено путем химического синтеза, а 93% — с помощью дрожжевой ферментации (биотехнологического синтеза). Около 60% выгона приходится на сахар, остальное — на зерно. Любопытно, что пить человечество больше не стало — объемы производства пищевого спирта остались неизменными с 1975 года, тогда как потребление топливного спирта возросло с тех пор более чем в десять раз.

Питейный бензин

Этанол и его ядовитый собрат метанол кажутся современному человеку практически идеальным топливом. Сжигание в автомобильных двигателях уменьшает выбросы углекислого газа и других вредных веществ в атмосферу, а значит, по мнению многих, ослабляет угрозу глобального потепления. Параллельно может существенно увеличиться срок службы автомобильных двигателей — применение этанола приводит к значительному уменьшению нагара на деталях двигателя. К тому же в сильный мороз двигатель на спирте заводится намного лучше, чем на бензине.

Осталось только экологически чистую сказку по производству топлива из возобновляемых ресурсов (соломы, кукурузы, сахарной свеклы или тростника, древесины, древесных опилок) сделать былью — к этому стремятся во многих странах мира. Бразильцев в последние годы активно пытаются догнать и перегнать США, их опыт перенимают соседи из Аргентины и Чили, энтузиасты из Кении, Зимбабве и Малайзии, параллельно в Китае и Индии, а также в странах Северной Европы пытаются найти свой вариант использования эффективных биотопливных технологий.

Бразильцы в автоспиртовом вопросе по-прежнему удерживают лидерские позиции, но в последнее время — уже с очень большим трудом. Так, в 2003-м специалисты прогнозировали, что годовое потребление автомобильного спирта достигнет 20 млрд литров в Европе к 2010 году, а в США — только к 2014-му, но в последние годы спиртовая индустрия Соединенных Штатов стала стремительно наращивать темпы. Те самые 20 млрд литров она выдала на-гора уже в 2006-м, увеличив за год объемы производства сразу на 4 млрд литров и оставив бразильцев с их 17 млрд на втором месте по объемам валового производства.

На сегодняшний день более половины мирового производства спирта идет в качестве добавки к топливу для двигателей внутреннего сгорания и лишь около 15% - для изготовления алкогольных напитков

Землякам Пеле остается утешаться тем, что у них на автомобильные нужды идет больше этанола, а качество бразильского тростникового спирта существенно выше, чем американского, производимого по большей части из кукурузы и сорго, да и по себестоимости бразильское биотопливо вполовину дешевле. Бразильцы вынашивают весьма амбициозные планы: к 2010–2011 годам они намерены расширить площади посевов сахарного тростника на 60%, объем экспорта спирта довести до 8,5 млрд литров, а доходы от этих поставок — до 1,3 млрд долларов (против 600 млн долларов в 2005 году).

Американский «спиртпром» намерен шагнуть еще дальше. Уже сейчас этанол производится в 21 штате, газохол составляет 10% топливного рынка США и используется более чем в 100 млн двигателей. Затем планируется прорыв в стиле советских пятилеток. «Энергетический билль», подписанный президентом Джорджем Бушем в августе 2005-го, рассчитан на 20-процентное снижение потребления нефти в течение ближайших десяти лет, для чего в 2012 году планируется ежегодный выгон 8 млрд галлонов (свыше 38 млрд литров) зернового спирта и еще 1 млрд галлонов (4,5 млрд литров) из целлюлозы. Особое внимание, как и положено при плановой экономике, уделяется себестоимости. Министерство энергетики США планирует гнать спирт из биогидролизатов (путем ферментного расщепления целлюлозы), снизив его стоимость к 2030 году до 56 центов за галлон (14 центов за литр), а увеличить спиртовое производство все к тому же 2030-му — аж до 85 млрд литров.

Сырьем для 60% мирового производства спирта, получаемого путем перегонки служит сахарный тросник

Специалисты, впрочем, сомневаются в осуществимости этих глобальных планов. По подсчетам исследователей из американского Университета Миннесоты, даже если перегнать всю американскую кукурузу в спирт (сейчас на эти цели идет 20,5% кукурузного урожая и 15% — урожая сорго), этого количества хватит, лишь чтобы покрыть 12% объема рынка горючего в США — то есть не будет выполнена даже задача, поставленная Бушем в 2005 году.

Правда, новые инициативы в спиртовой отрасли экономически обоснованы. В 2006 году реализация планов Джорджа Буша дала Штатам 160 тыс. новых рабочих мест, принесла производителям спирта доход в размере 6,7 млрд долларов и еще 5 млрд — в виде федеральных и местных налогов. Неудивительно, что американцы развернули строительство еще 73 новых спиртзаводов, что позволит им к 2009 году стать безусловным мировым лидером.

Применение спирта как биотоплива становится мировой тенденцией. Китай планирует переходить с бензина на этанол в национальных масштабах, делая ставку на выгон из зерна и намереваясь улучшить экологическую ситуацию накануне Олимпиады-2008 в Пекине.

Активно поддерживают переход на биотопливо многие мировые автоконцерны — Volkswagen, FIAT, Ford, General Electric постоянно разрабатывают новые модели двигателей. Перспективным считается гибридный вариант — двигатель Flex-Fuel, способный работать и на обычном бензине, и на этанольной смеси, и на этаноле марки Е 85. В 2006 году в США эксплуатировалось 6 млн таких машин (правда, весь американский автопарк составил 230 млн автомобилей). А бразильский авиаконцерн Embraer активно разрабатывает авиадвигатель на этаноле: пока летают только самолеты класса «кукурузник», но в перспективе спирт планируется использовать и для заправки больших лайнеров.

Горючее из мусора

Иными видами биотоплива в мире также интересуются активно.

Коммерчески оправданное производство биодизельного топлива из рапса уже начато в Австрии, Франции, Италии. В США создан специальный национальный биодизельный совет, который планирует на 20% заменить обычное дизтопливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и в малом бизнесе. Но этот рынок пока ограничен из-за высоких цен и спецтребований к растительным пищевым маслам. Полагают, впрочем, что уже скоро, когда разработают более эффективные технологии очистки растительного масла и приспособления его к дизельным двигателям, биодизель сможет играть важную роль в топливном балансе сельских районов развитых стран.

Сегодня Бразилия ежедневно замещает этанолом до 250 тыс. баррелей нефти - это значит, что каждый пятый литр, сжигаемый в двигателях бразильских автомобилей, приходится на этанол

Еще более перспективной считается переработка для спиртовых нужд разнообразных органических отходов, сегодня гниющих безо всякой пользы для дела. Главное препятствие для полной и окончательной победы биотоплива — это неизбежное удорожание растительного сырья в случае его массового использования под перегонку спирта (кстати, уже в нынешнем году, когда объявленные Джорджем Бушем планы стали претворяться в жизнь, цена кукурузы и рапса на мировых биржах достигла 15-летнего максимума; урожая этих культур попросту перестало хватать для одновременного решения таких разных задач, как обеспечение кормами животноводства и выпуск «спиртобензина»). Возможное решение этой проблемы — так изменить технологии алкогольной ферментации, чтобы можно было получать спирт из любого подходящего органического мусора. Если это случится, то вместо зерен злаков для выгонки спирта будет использоваться вся биомасса растений (и травянистых, и древесных), а также отходы сельского хозяйства, деревообрабатывающей промышленности и даже твердые коммунальные отходы. Использование таких нетрадиционных материалов сырья делает сырьевую базу для спиртпрома практически неисчерпаемой. Американцы уже подсчитали, что использование для производства топливного этанола только отходов сельского хозяйства, деревообработки и коммунального мусора позволило бы США заменить спиртом 40% бензина. Дальше еще более заманчиво — засадив большие площади деревьями типа ольхи и осины, а также сорго, можно в принципе и весь громадный американский автопром перевести на спирт. А это значит, что изобретенная Ильфом и Петровым «табуретовка» победит в международном масштабе.

статья из журнала № 7-8 [18] Июль-Август 2007