Журнал «Вокруг Света» №03 за 2007 год
Шрифт:
По улицам европейских городов ездит немало машин, «питающихся» рапсовым или подсолнечным маслом
Вспомнить о них спустя почти 30 лет помогла нефтяная «война», начавшаяся в 1973 году. После невиданного скачка цен на нефть правительство США, главной страны импортера, приняло несколько законов, поощрявших производство и применение автомобильного спирта и биодизеля. Впрочем, американцы и сами быстро разобрались что почем и начали спешно закупать европейские дизельные автомобили, которые могли работать на дешевом рапсовом, соевом и кукурузном масле. Если в начале 1970-х в Штатах не было ни одного предприятия, производившего автомобильный этанол (прочие спирты в основном импортировались), то к 1980 году их стало уже 10, а к 1984-му — 160. Однако в 1985-м война окончилась полным фиаско для стран ОПЕК, цены на бензин опять упали, а половина этаноловых заводов закрылась.
Ныне самое время о них вспомнить, ведь даже оптимистично настроенные аналитики считают, что цены на нефть не опустятся ниже 40 долларов за баррель. И, значит, биологическое, выращенное на полях топливо вновь станет экономически выгодным.
А «неэкономически» оно было выгодно всегда. Биотопливо относится к возобновляемым энергоисточникам и этим принципиально отличается от нефти, газа и угля, запасы которых на нашей планете конечны. Кроме того, биотопливо экологически относительно чисто. Ведь при его сжигании в атмосферу выбрасывается не больше углекислоты, чем потребили растения, из которых оно было выработано. Была тонна углекислого газа, ее за время своего роста «съела» высаженная на поле кукуруза, кукурузу перегнали в спирт, спирт сожгли, и эта самая тонна вернулась туда, откуда ее на время извлекли, — в атмосферу. Следовательно, общее содержание этого газа, который многие климатологи считают основной причиной «глобального потепления», не увеличивается. Экологи называют такое положение вещей «нулевой эмиссией СО sub 2 /sub ».
Мотосамогон
Самым распространенным видом биотоплива считается этанол и различной крепости его смеси с бензином, основными из которых являются E10 и E85.
С процессом производства этанола знаком каждый, кто хоть раз в жизни гнал самогон либо видел, как его гонят. В сущности, известный многим чистый «первач», если очистить его от посторонних примесей и довести «крепость» с максимальных 96 до 99 градусов, и есть «этанол». В качестве сырья подходят практически любые виды растений. Рожь, кукуруза, свекла, картофель, рис, просто древесина, тростник — все, чем богато местное сельское хозяйство. Сырье собирается, перемалывается и закладывается в бродильный чан. Туда же добавляются вода, дрожжи и специальные ферменты, облегчающие и ускоряющие процесс. Процесс брожения, в результате которого дрожжевой грибок разлагает содержащийся в бывших растениях сахар на свободно улетучивающуюся углекислоту и спирт, продолжается несколько дней. Когда содержание спирта в браге достигает 15%, брожение прекращается, брагу фильтруют и заливают в специальный бойлер, в котором ее доводят до температуры 80–90 градусов. Спиртовой пар прогоняют через охлаждающий дистиллятор (змеевик). В получившемся спирте еще содержится 4% воды. Для того чтобы от нее избавиться, «огненную жидкость» пропускают через специальные «молекулярные сита» — абсорбенты, вытягивающие лишнюю воду и доводящие «крепость» конечного продукта до 99,6 градуса. Из тонны ржи получается 375 литров спирта, из тонны кукурузы — 410 литров, из тонны проса — 510. Средний современный биозавод по производству этанола может производить до 150 миллионов литров топлива в год. Производительность крупных биозаводов уже сейчас достигает миллиарда литров в год (этого хватит примерно на 700 000 автомобилей).
Король Таиланда Пумипон Адульядет — активный сторонник возобновляемых источников энергии. Оранжевая мякоть пальмовых плодов идет в стране на производство биодизеля
Заливать чистый этанол в бак обычного автомобиля не рекомендуется, поскольку он является прекрасным растворителем и окислителем. Следовательно, все соприкасающиеся с ним детали должны быть изготовлены либо из нержавеющей стали, либо из пластика. Зато в переделанную под него машину с одинаковым успехом можно заливать и бензин, и этанол, и любые его смеси. Сейчас разными компаниями в мире уже разработаны 34 модели автомобилей, как легковых, так и грузовых, с «совмещенной» системой заправки, они называются Flexible-Fuel Vehicle (FFV). Только по дорогам Соединенных Штатов уже ездят более 6 миллиoнов таких автомобилей. Специально для них в 36 штатах на заправках продается спирто-бензиновая смесь E85 (85% этанола и 15% бензина). Бензин в нее добавляется исключительно для того, чтобы двигатель лучше заводился в холодную погоду. В Швеции такая смесь в обязательном порядке должна быть на любой крупной заправочной станции, а автомобили, работающие на этаноле, могут бесплатно въезжать в центр Стокгольма и освобождаются там от платы за парковку, а для их владельцев снижен автомобильный налог. Так поощряется внедрение автомобилей с переделанным под этанол двигателем.
А вот для того чтобы использовать в качестве топлива популярную на Западе смесь Е10 (10% этанола на 90% бензина), никаких изменений в двигателе не требуется. Более того, специалисты бразильской компании Petrobas утверждают, что даже 20-процентная этаноловая добавка никакого вреда автомобилю не причинит. Но о Бразилии разговор особый. Эта страна не слишком богата нефтью, зато богата сахарным тростником, из отходов которого только в прошлом году бразильцы «выгнали» 16,5 миллиарда литров этанола. А это 45% мирового производства. Как результат, цена на спиртовое топливо в этом «этаноловом эмирате» опустилась уже ниже полудоллара за литр (при себестоимости 15–20 центов), а на спирту здесь теперь не только ездит 40% автомобилей, но и летают самолеты, производимые компанией Embraer (Empresa Brasileira de Aeronautica).
Даже 10-процентная добавка этанола уже на многое способна. Она снижает выбросы парниковых газов почти на 20%, так как этанол способствует более полному сгоранию топлива и изменению процентного состава выхлопа в сторону менее опасных газов — углекислый газ СО sub 2 /sub вместо угарного CO (по данным Argonne National Laboratory — от 12 до 19%). Добавка увеличивает октановое число топлива на 3 единицы, почти вдвое снижает токсичность выхлопа, увеличивает температуру воспламенения топлива с 290 до 425 градусов, что уменьшает вероятность пожара, скажем, при протечке в топливной системе. Эффект от использования смеси Е10 в 2005 году только в США был сравним, по подсчетам экологов, с сокращением автомобильного парка страны на 1 000 000 машин.
Доходы из отходов
Не менее перспективным топливом считается биогаз. Плюс его заключается в том, что получать его можно из любой органики. В дело идут шелуха от семечек, сухие листья, навоз, птичий помет, пищевые отходы... Производство биогаза предельно просто. Сырье для него закладывается в особый герметичный реактор, где оно и разлагается в отсутствие кислорода при постоянном подогреве и перемешивании. Помогают ему в этом особые анаэробные бактерии. В процессе брожения не только вырабатывается необходимый биогаз, но и убивается вся вредоносная микрофлора, а также устраняются неприятные запахи. В результате на выходе получается не только топливо, но и идеальное удобрение, более эффективное, чем простой навоз. От одной коровы можно получить до 2,5 кубометра биогаза за сутки. Такого количества легковому автомобилю хватит для 30-километрового пробега. Примерно такой же производительностью обладают 5 телят на откорме, 8 свиней, 15 человек или 300 кур.
История биогаза начинается еще в начале XVII века, когда бельгийский доктор Ян Баптист ван Гельмонт заметил, что выделяющийся из разлагающейся биомассы «воздух» хорошо горит. Именно Ян Баптист предложил называть летучие воздухоподобные субстанции «газом» вместо слишком уж общего применявшегося до того греческого термина «хаос». Полтора столетия спустя, в 1776 году, Алессандро Вольта, исследуя «животное электричество», пришел к выводу о несомненной связи количества биомассы и количества выделяемого ею газа. Это сейчас нам такое наблюдение кажется банальным, а во времена, когда люди считали, что метан — это просто испорченный при прохождении через мертвую органику воздух, открытие Вольта было воспринято как сенсация. Сам метан в биогазе обнаружил английский химик Хэмфри Дэви в самом начале XIX века, а первая установка по его промышленному получению была создана в Индии , в Бомбее, еще в 1859 году.
Идея использования биогаза весьма нравится экологам, поскольку она позволяет утилизировать уходящий пока большей своей частью в атмосферу метан. А это второй по значимости после углекислоты парниковый газ. Например, в Новой Зеландии метановый «выхлоп» тамошних овец превосходит общие выбросы всех местных предприятий и автомобилей.
Британский химик Пол Дэй с образцом топлива Aquafuel (справа), полученного смешиванием воды и дизельного топлива с добавлением касторового масла
Дизель маслом не испортишь
В одном из ранних выпусков передачи «Сам себе режиссер», в рубрике «Слабо!», показывали умельца, заливавшего в топливный бак своей машины масло из фритюрницы. После чего машина заводилась и довольный хозяин лихо колесил на ней вокруг дома. Пораженным зрителям было невдомек, что ничего необычного в этом трюке не было.
Для дизельного двигателя, а именно им была оборудована машина лихача, нет почти никакой разницы, заливают в него солярку или подсолнечное масло. Более того, биотопливо сгорает в двигателе значительно лучше, чем солярка, и делает выхлоп в четыре раза более чистым. Иначе говоря, четыре биодизельных грузовика «дымят» так же, как один дизельный.