Биоэтанол, производство биоэтанола, технология производства биоэтанола.

Биоэтанол, производство биоэтанола, технология производства биоэтанола.

Биоэтанол - жидкое спиртовое топливо, пары которого тяжелее воздуха. В отличие от спирта для изготовления алкогольных напитков топливный этанол не содержит воды и производится методом укороченной дистилляции (две ректификационные колонны вместо пяти), поэтому содержит метанол и сивушные масла, а также бензин, что делает его непригодным для применения в пищевых целях.

Вместе с тем этанол не загрязняет окружающую среду, грунтовые воды, он растворим в воде, разлагается естественным образом при разливе топлива быстрее других его составляющих.

Для производства биоэтанола, предназначенного для добавления в бензин или потребления в чистом виде, традиционно применяют следующие основные виды сырья: в Бразилии - сахарный тростник, в США, Европе - кукуруза, сорго.

Для производства биоэтанола оптимальными культурами для России являются пшеница, ячмень, рожь, а также кукуруза, сахарное сорго, сахарная свекла, топинамбур. Однако наиболее перспективным в России сырьем для производства этанола является целлюлозосодержащая продукция (древёсина, солома, отходы обработки зерна и др.).

При использовании зерна, сахарной свеклы (патоки, сахара) с сырья, выращенного на 1 га, можно получить в среднем 2560 л этанола по цене 0,5-0,6 евро за 1 л. Топливный эквивалент 1 л этанола равен 0,65-0,66 л бензина. Характеристика этанола по сравнению с бензином приведена в табл. 146.

Этанол в качестве моторного топлива наиболее широко используется в Бразилии, что обусловлено значительными возможностями его производства. Более 90% автомобилей в стране работают на моторном топливе, содержащем этанол. В 1991 г. была принята программа, предусматривающая обязательное применение 5% этанола в составе бензина. В 2000 г. содержание этанола было доведено до 20%. В ближайшие годы этанол будет составлять в среднем около 24% в топливном балансе страны. Бразилия является крупнейшим в мире производителем этанола (до 16,0 млн т в год). Практически весь этанол в Бразилии получают ферментацией сахарного тростника или черной патоки. Около 240 тыс. т топливного этанола Бразилия импортирует из других стран. Все это стало возможным благодаря национальной программе по широкомасштабному использованию этанола в качестве автомобильного топлива и субсидиям правительства, которые получили соответствующую финансовую поддержку Мирового банка. В последнее время Бразилия использует в качестве топлива смеси, в которых содержание этанола составляет уже 26% в бензине и 3,3% - в дизельном топливе.

Огромный опыт производства и использования биоэтанола накоплен США. В 2006 г. США опередили Бразилию, произведя 18,5 млн т биоэтанола из кукурузы и сорго. Благодаря производству этанола США ежегодно экономят около 1,5 млрд долл. на импорте нефти, несмотря на то что стоимость этанола выше стоимости бензина.

В соответствии с Законом «О возобновляемых топливах для обеспечения энергетической безопасности США» содержание этанола в бензине должно быть увеличено с 1,3 до 5%. При производстве бензина в количестве 380-400 млн т это потребует производства этанола на уровне 15-20 млн т. В США планируется утроить выработку этанола. По инициативе сената использование этанола должно быть доведенодо54,бмлнтвгодк20i0г.,доб8млнт-к2015г.ипримернодоiб8млнт-в 2020 г. Таким образом, этанол на 25% заменит бензин, сейчас его доля в топливе для автомобилей составляет до 10%. Из валового сбора кукурузы на производство этанола может быть направлено 25% урожая. При использовании высококрахмалистых сортов кукурузы (при 70% крахмала в зерне) из 1 т получают 0,38 т биоэтанола.

По экологическим соображениям и для замены нефтепродуктов производство и потребление этанола растет во многих странах мира. В 2005 г. оно составило около 45 млн м3, из них в США и Бразилии -по 36%, в Азии - 15, в ЕС-б, в прочих - 7%. Прогноз на 2010 г. составляет 90 млн м3, т. е. удвоение производства, из них ожидается в СIIIЛ - 40%, в Бразилии - 28, в Азии - 17, в ЕС - 9%, в Африке - 1% и в остальных- 5%.

Национальные программы по производству и использованию биоэтанола действуют во многих странах. В 2005 г. производство этанола составило (млн т): в Китае - 3,8, в Индии - 1,7, во Франции - 0,9, в России - 0,75, в Германии - 0,43, в ЮАР - 0,39, в Великобритании - 0,35, в Испании - 0,3.

В России до последнего времени вопрос о значительном производстве жидкого биотоплива остро не стоял. Вместе с тем, по оценкам экспертов, с сырьем для производства биоэтанола могут использоваться ресурсы (сверх потребностей на продовольственные и кормовые цели) таких культур, как пшеница, рожь, сахарное сорго, сахарная свекла, картофель, патока, отходы зерновые, а также опилки, солома и др.

По оценкам экспертов, потребность в этаноле, который бы использовался в качестве добавок к бензину, согласно действующим стандартам составляет около 320 тыс. т, или около 1% объема производства бензина, в том числе 200 тыс. т этанола гидролизного и 120 тыс. т - синтетического.

Известно, что Россия располагает значительным резервом посевных площадей, которые можно использовать для посевов технических культур, направляемых для производства биоэтанола. Выбор таких культур весьма широк, так как этанол можно производить из любой биомассы. Однако выход этанола из 1 т биомассы будет разным: из картофеля - 100 л, из овса - 320, из ячменя - 380, из пшеницы и ржи - 400, из кукурузы - 420, из риса - 456, из сахарного сорго - 500 л.