Іван ШУВАР,
Переваги біодизелю
Частка відновлювальної енергетики в паливному балансі України сьогодні становить 0,8%. До 2015 року має бути збільшена до 20%. Енергія біомаси становить 60% відновлювальних джерел енергії.
Основною відмінністю та екологічною перевагою біодизельного палива є його біорозкладання, відновлювання, екологічна чистота, біологічна нешкідливість, очищення ґрунтів від радіонуклідів та ін. Відходи виробництва ріпакової олії також використовують на корми для тварин. Однією із властивостей такої культури як ріпак є те, що 1 га ріпаку у фазі росту може поглинати близько 20 т вуглецю за сезон.
Рейтинг країн ЄС, у яких успішно розвивається відновлювальна енергетика, представлено такими країнами, як Фінляндія, Швеція, Австрія, Франція, Німеччина. Водночас, серед виробників рідкого палива (біодизелю та біоетанолу) у ЄС першість отримують Німеччина, Італія, Франція та Чехія. Усього у цих країнах Західної Європи було вироблено 4,23 млн т. біодизельного палива. Європейська економічна комісія ухвалила резолюцію про переведення до 2020 р. 20 % європейського автотранспорту на біопаливо.
Низка українських компаній у Вінницькій, Чернівецькій, Тернопільській, Львівській областях випускають дослідні партії біодизелю. Однак процес не набув ще промислового характеру. Хоча біодизель і має низку переваг перед традиційними енергоносіями, він має і недоліки:
1. Для виробництва біодизелю придатні всі рослинні олії, що не висихають.
2. Витратна ефіризація олії.
3. Посівні площі ріпаку обмежені і продуктивність його ще не висока. Біопаливо виробляють із рослинної сировини, кількість якої обмежується зростаючими потребами харчової промисловості.
4. Із-за наявності в біодизельному пальному кисню воно має гірші енергоємні характеристики порівняно з його вуглеводневим аналогом. Це позначається на ефективності використання біопалива, особливо в холодну погоду.
5. Використання біодизельного палива не дає гарантії зменшення викидів в атмосферу токсичних і парникових газів. Викиди від згоряння біо-палива, виготовленого з кукурудзи або насіння ріпаку, є більш руйнівними для атмосфери планети, ніж викиди від згоряння аналогічної кількості нафти і газу. Біопаливо створює від 50% до 70% парникових газів, які призводять до нагрівання атмосфери.
6. Гомогенна технологія виробництва біодизелю має недоліки. Отриману суміш продуктів необхідно розділяти, нейтралізувати і ретельно промивати. Технологія передбачає утворення великої кількості солей, мила і стічних вод, які необхідно утилізувати. Гліцерин — побічний продукт виробництва біодизелю пропонують або закопувати в землю (як добриво) або спалювати.
7. Проблеми зі збутом гліцерину. Споживачів гліцерину в Україні майже немає, а західним ринкам такий гліцерин потрібний лише після очищення. Метиловий ефір, що міститься у гліцерині, може потрапити в ґрунтові води або атмосферу. Все це підвищує собівартість біодизелю, що зменшує конкурентоспроможність цієї технології.
8. Олія з ріпаку має показник свіжості — «кислотне число», — міра згірклості. Термін зберігання біодизелю — не більше 3 місяців, що обмежує його використання.
9. Біодизель не можливо транспортувати трубопроводом, і тому сировину можна транспортувати в точку продажу за допомогою залізничних вагонів або вантажних автомобілів. Це підвищує вартість, а також загальний попит на транспортну систему.
10. Підвищена витрата (до 9%) порівняно зі споживанням палива, виробленого з нафти.
11. Біодизель є дорожчим за звичайний бензин. Взимку, за мінусових температур, у чистому вигляді біодизельне паливо перестає текти по трубах і шлангах, може засмітити двигун, насоси і фільтри.
Крім людей, ріпак є корисним і для грунту: він збагачує його органічними речовинами, глибока коренева система стрижневого типу покращує його повітро- і водопроникність, уможливлює використання ресурсоощадного обробітку грунту. Більш того, ріпак добрий попередник для інших культур.
Недаремно деякі фахівці називають ріпак сонячною культурою, аргументують це коренем слова «ра» — так називали бога сонця в Стародавньому Єгипті.
Солому ріпаку успішно використовують для виробництва целюлози, картону, паперу тощо. Так, з соломи на площі 1 га можна отримати близько 2 т паперу. Важливо, що вихід соломи становить приблизно 2-6 т/га. І багато європейських країн надають великого значення цьому виду сировини. Важливо зауважити, що близько 10% целюлози у світі отримують з альтернативних джерел!
Таким чином, на сьогодні ріпак має гарантовані ринки збуту, його експортують у великих обсягах, тому що попит на технічну і продовольчу рослинну олію з нього завжди високий. Природно, це відображається на прибутках компаній, які займаються його вирощуванням, — рентабельність цього бізнесу не менше, ніж 50%, так як у компаній завжди є можливість продавати продукти ріпаку за високою ціною.
Іншим важливим чинником, що викликає підвищений інтерес до біодизельного палива, є його екологічність, тобто менші викиди шкідливих сполук у навколишнє середовище. Біодизельне паливо не є абсолютно екологічно чистим, але, порівняно з нафтовим, воно все ж чистіше. Про це свідчать виконані дослідження. Так, у продуктах згоряння біопалива на 8-10% менше окису вуглецю, майже на 50% менше сажі й значно менше сірки (0,005% проти 0,2% у звичайного дизельного палива). І тільки через високий вміст кисню у біопаливі продукти його згоряння містять приблизно на 10% більше окису азоту порівняно з нафтовим дизельним паливом.
Біодизельне паливо відзначається високим цетоновим числом, що дає можливість використовувати його на дизельних двигунах без додаткових речовин, які б забезпечували краще запалювання, особливо під час запуску двигуна.
У найближчій перспективі звичайні мінеральні олії, що використовували для технічних потреб, будуть замінювати на більш якісні олії рослинного походження, у тому числі виготовлені з ріпакової олії. Охорона навколишнього природного середовища вимагає повної заміни мінеральних олій рослинними. Останні біологічно швидко розкладаються і не завдають шкоди навколишньому середовищу. У грунті вони розкладаються через 7 діб на 95% (мінеральні олії — тільки на 16%).
У разі попадання у грунт або воду біодизельне паливо впродовж 25-30 днів практично повністю розкладається і не завдає екологічної шкоди, тоді як один кілограм мінеральних нафтопродуктів може забруднити майже мільйон літрів питної води, знищуючи в ній всю флору й фауну.
Біопаливо характеризується високими мастильними властивостями. Сприяє цьому особливий хімічний склад та високий вміст кисню. Внаслідок змащення рухомих деталей двигуна, який працює на біопаливі, міжремонтний термін його експлуатації збільшується приблизно на 50%. Але найважливішим є той факт, що переходячи на біодизельне паливо, не потрібно додатково переобладнувати ні сам двигун, ні інші його системи.
Біодизель як моторне паливо має низку цінних властивостей. Його застосування істотно продовжує тривалість «життя» двигуна, бо таке паливо має кращу змащувальну здатність, ніж пальне з нафти. При цьому на 90% зменшується ризик ракових захворювань у населення. Унаслідок того, що біодизель містить 11% кисню, кількість вуглекислого газу зменшується на 80%, чадного газу — 35%, окисів сірки — 100%, аерозолів (димових частинок розміром менше 10 мікрон) — 32%. Очевидно, що ці вражаючі показники мають першочергове значення для поліпшення екологічного стану довкілля.
Біодизель має приємний запах попкорну чи смаженої картоплі. Його можна використовувати у чистому вигляді (марка У 100) або в суміші зі звичайним дизельним паливом. Найпоширеніший склад В 20 відповідає 20% біодизелю та 80% звичайного палива. Біодизель успішно застосовують у Європі вже 20 років і всебічно випробуваний у США, де з його використанням загальний пробіг транспорту досяг 50 млн км. Існують також американський і європейський стандарти на біодизель (ASTM,2003; DIN EN 14214,2003 відповідно). Враховуючи ситуацію, яка склалася нині на енергетичному ринку України, організація виробництва біодизелю в нашій країні видається вельми актуальною.
Які біодизельному паливу властиві недоліки
Як відомо, біодизельне паливо агресивніше щодо гумових та полімерних деталей двигунів, ніж звичайне нафтове; внаслідок потрапляння на лакофарбове покриття кузова біопаливо треба якнайшвидше витерти, бо воно досить швидко роз’їдає його верхній шар.
Крім цього, біопаливо дещо змінює техніко-експлуатаційні параметри роботи дизельних двигунів. Потужність двигуна під час роботи у номінальному режимі з використанням біопалива знижується на 6-8%. Разом з цим витрата палива зростають приблизно на 5-8%. Біодизельне паливо досить широко використовують у багатьох країнах Європи та світу. Його використання у чистому вигляді потребує чималих додаткових капіталовкладень. Тому в більшості країнах практикують змішування нафтового дизельного палива з ріпаковою олією або ж використовують як добавку (від 5 до 30 %) до традиційного дизельного палива.
З 2009 року всі країни Європейського Союзу зобов’язуються виробляти й використовувати біодизельне паливо. А до 2020 року ЄС планує не менше 20% транспорту заправляти біопаливом.
Відповідно до програм розвитку галузі біоенергетики у ЄС для виробництва біопалива використовують третину врожаю ріпаку. Площа під цю культуру досягла 4 млн га при середній урожайності — 24-26 ц/га. Серед інших енергетичних культур для виробництва рідкого біопалива використовують соняшник, пшеницю, картоплю, цукрові буряки та ін. Вихід енергії з одного гектару коливається від 26 ГДж (з цукрових буряків) до 145 ГДж (з соняшнику).
Саме неготовність України до розвитку біоенергетики призводить до нарощування неконтрольованого експорту сировини. Це негативно впливає на економічний розвиток держави, є загрозою стати сировинною базою для забезпечення постійно зростаючих потреб країн ЄС у цьому виді продукції.
Використання біопалива дає можливість частково зменшити споживання обмежених запасів природної нафти і послабити навантаження СО2 на навколишнє середовище.
Нині визначено три основні напрями використання насіння ріпаку як поновлюваної сировини для технічних і енергетичних потреб: виробництво палива, виробництво мастильних засобів і застосування як вихідного матеріалу для синтезу в олієхімічній і фармацевтичної промисловості. В останні роки в Європі, особливо в Німеччині, значно розширено використання ріпакової олії, насамперед як пального.
Для виробництва біодизелю з рослинних олій необхідний спирт. В основному використовують метанол, який виробляють хімзаводи з природного газу, запаси якого в Україні також обмежені, як і запаси нафти. Для виробництва біодизелю належної якості потрібна потужна система фільтрації від механічних домішок і очищення від продуктів обмилення, гліцерину і залишкового метанолу. Таким чином, виробництво біодизелю вимагає істотних інвестицій.
