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 1970-х 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 2000-х 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.
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.
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.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».
