опрос на cleandex
Центр маркетинговой компетенции в области чистых технологий маркетинговой группы «Текарт»
+7 (495) 790 75 91 #133 Оставить заявку

О потенциале биотехнологий в возобновляемой энергетике России

22.06.2015
О потенциале биотехнологий в возобновляемой энергетике России

По оценке экспертов, в России можно создать до 20 тыс. биотехнологических кластеров для переработки разнообразных отходов

В лес – по дрова, на болота – за торфом

По мнению экспертов, как отечественных, так и зарубежных, добыча нефти и природного газа в России после 2020 года станет снижаться. Чтобы осваивать месторождения на шельфе морей Северного Ледовитого океана, у нефтяников нет соответствующего бурового оборудования и технологии.

Президент Союза газонефтепромышленников России Геннадий Шмаль заявил в Госдуме, что «мы не готовы к этому ни технически, ни технологически, и, главное, экономически».

Некоторые месторождения, открытые на Севере, не будут освоены никогда.

Газовики могли бы нарастить объёмы добычи, но ёмкость рынка не даёт. Китай покупает 80 миллиардов кубометров газа в Средней Азии и Казахстане, и большого роста импорта до 2025 года в Поднебесную не ожидается. А на главном рынке – в Европе, спрос на газ может даже снизиться в связи с планами по энергоэффективности, возврату к угольной электрогенерации и развитию альтернативной энергетики. Более того, на энергетической конференции в Стамбуле некоторые спикеры выразили сомнение по поводу осуществимости «Турецкого потока», поскольку Турция не даёт пока разрешения на изыскательские работы на дне Чёрного моря.

Как пишет Михаил Крутихин из консалтингового агентства RusEnergie, немцы на недавнем симпозиуме в Тюбингене заявили: зачем Евросоюзу хаб за пределами Евросоюза, там, где нет сети газопроводов? Но «Газпром» уже заявил о начале строительства, поскольку платит крупные штрафы за простой привлечённых к прокладке итальянских судов-трубоукладчиков. 

Сужается для газовиков и внутренний рынок в связи с переводом котельных в ряде регионов на биотопливо и строительством ТЭС, на которых будут использоваться современные котлы и топливо в виде пеллет, брикетов и торрефицированной древесины. Сейчас, согласно анализу Владимира Качалова из Объединённого института высоких температур (ОИВТ) РАН, озвученному им на международном конгрессе «Биомасса-2015», из 82 миллионов тонн условного топлива, используемого на теплоснабжение в коммунальном хозяйстве, 62 процента составляет газ, 27 процентов – уголь, 7 процентов – мазут, 1,5 процента дрова и древесные отходы, 2,5 процента – электроэнергия, дизельное топливо и торф. Расчёты учёных говорят о том, что в 28 регионах из 41, использующих мазут, его могут полностью заменить древесные отходы, что позволит сэкономить 16 миллиардов рублей в год. И это не удивительно, учитывая, что стоимость производства 1 гигакалории тепла при использовании мазута достигает почти 15 тысяч рублей, природного газа – 5 тысяч рублей, угля – 4420, технологической щепы -1500 рублей, торфа – 1300 рублей. А тарифы на газ будут расти как в этом, так и в следующих годах. 

Светлана Эркенова, эксперт Комитета по энергетике Госдумы, вице-президент Международного экологического движения «Живая планета» обратила внимание на неэффективную теплогенерацию и низкое качество тепла на предприятиях, устаревшее оборудование, из-за чего теряется от 30 до 50 процентов жидкого и твёрдого топлива. Ежедневный ущерб от потерь составляет 210 миллионов рублей. Нужна срочная модернизация теплоэнергетики, чтобы выполнить государственную программу энергосбережения, резко сократить безвозвратные потери бюджетов. 

Ещё 50 лет назад, по данным ОИВТ, в СССР доля торфа в энергетике составляла 21 процент, сейчас – ничтожные 0,27 процента, хотя страна располагает 45–47 процентами мировых залежей торфа, что превосходит по энергетическому потенциалу суммарные запасы нефти и газа. Ежегодный прирост торфа оценивается в 250–280 миллионов тонн, а добывается его только 1,1–1,2 миллиона тонн – 5 процентов от того количества, которое используется в Европе. Меньше, чем в таких небольших странах, как Финляндия, Ирландия, Швеция, Эстония. 

Председатель исполкома концерна «ИнтерБиокон» Владимир Басков говорил, что есть планы разработки 200 торфяников, строительства ТЭЦ мощностью 25 мегаватт в Сергиевом Посаде Московской области. Ещё более крупный проект строительства ТЭЦ осуществляется в Калининградской области. За год здесь будет добываться 500 тысяч тонн торфа, производиться 100 тысяч тонн топливных брикетов для выработки электроэнергии и тепла, 100 тысяч тонн торфогрунтов в качестве удобрений. Инвестиции составляют 4,6 миллиарда рублей, кредит выдаётся под 9 процентов годовых, срок окупаемости 7 лет. Лиха беда начало. Пилотные проекты должны показать экономическую эффективность возврата к забытому биотопливу. 

Так же неэкономно относятся в России, причём почти во всех федеральных округах, к отходам на лесосеках, при деревообработке. При мировых запасах древесины в 23 процента это огромное богатство. Учёные предложили самые разнообразные методы использования таких отходов. Ежегодно их образуется 600 миллионов кубометров. Эта масса позволила бы полностью заменить другие виды топлива для выработки тепловой энергии. 130 экспертов проанализировали использование 42-х видов биоэнергетических технологий и пришли к выводу: в России можно было бы создать 20 тысяч биотехнологических кластеров для переработки разнообразных отходов, обеспечить дешёвой и тепловой электроэнергией не только объекты АПК и лесного хозяйства, но и село, создать дополнительно сотни тысяч новых рабочих мест, в том числе в небольших городках и посёлках, которые особенно страдают от безработицы. 

С учётом значительного возрастания потребности в биотопливе во всём мире производство топливных пеллет из древесных отходов, опилок, соломы, бытовых отходов с полигонов стало уже довольно прибыльной статьёй экспорта. Производство превысило 100 миллионов тонн, из которых 16 миллионов тонн используются в странах ЕС. Из них 4,5 миллиона тонн – в Великобритании, 2,5 миллиона тонн – в Дании, 2 миллиона тонн – в Нидерландах. Наибольшее количество поставок пеллет в Европу – 3 миллиона тонн из США и Канады, 600 тысяч тонн – из России (больше половины в Данию и Швецию). Плюс из нашей страны, в основном с предприятий Хабаровского края, поставляются 300 тысяч тонн пеллет в Южную Корею. На экспорт идут также 100 тысяч тонн топливных брикетов. С учётом выгодности такого бизнеса только в Иркутской области строятся 4 новых завода производительностью 500 тысяч тонн пеллет в год. Фирма «Немецкие пеллеты» сооружает в Нижегородской области крупное предприятие по производству 500 тысяч тонн пеллет. 

Кажется, зачем, если эта фирма имеет в самой Германии 8 заводов. На самом крупном из них мощностью в 1 миллион тонн пеллет в Баден-Вюртемберге я был. Кроме загрузки опилок в бункеры здесь всё автоматизировано. И основной поток топлива идёт за рубеж по ценам, вдвое превышающим те, которые получают российские предприятия. Используя биотопливо из России, немцы смогут продавать больше высококачественной продукции в Италию, Голландию и Швейцарию. Нам надо учиться не только технологии, но и коммерции, обязательно с учётом новых стандартов для пеллет, которые введены в ЕС в 2015 году. 

Древесное сырьё, безусловно, выгоднее перерабатывать на более энергетически ценное топливо. При сжигании пеллет и гранул в современном котельном оборудовании энергоэффективность составляет 80 процентов, а при сжигании древесины на открытом огне – лишь 5 процентов, в дровяных печах– 36 процентов, в котлах по сжиганию древесного угля – свыше 44 процентов. Ещё более эффективным топливом является торрефицированная древесина, или биоуголь, которым можно заменить до 50 процентов каменного угля на электростанциях, удешевить получение энергии. Торрефицированная древесина получается при термической обработке с температурой до 300 градусов без доступа кислорода, её теплотворная способность в полтора раза выше, чем у пеллет. На этом топливе уже работает мини-ТЭЦ в Карачаево-Черкессии, обеспечивая электроэнергией крупнейшую астрофизическую обсерваторию в посёлке Нижний Архыз и принося доходы в местный бюджет. 

Учёные предлагают также вырабатывать из отходов древесины брикеты в смеси с углём, которые на 20 процентов дешевле печного топлива, бионефть, использовать так называемый чёрный щёлок, который получают на целлюлозных заводах, сжигать его в содогенерационных котлах для получения электроэнергии и тепла, что уже делают в Иркутской области по программе «Большой Братск». 

В Архангельской области компания «Бионет» реализует проект по производству 150 тысяч тонн топливных гранул из лигнина. В ОИВТ разработана технология производства пеллет из птичьего помёта и подстилки. Кстати, в Германии уже несколько лет производят такое топливо, как я убедился в Баварском центре ВИЭ. 

Особенно активно реализуются программы по строительству новых и модернизации старых котельных в Тюменской, Архангельской областях, республике Марий Эл, начинается их реализация в Карелии, Московской и Нижегородской областях. В Тюменской области, где, кстати, добывается большое количество природного газа, 62 котельные переводятся на щепу, дрова и пеллеты, в Архангельской области реконструируются на новом котельном оборудовании 43 объекта, строятся две ТЭС на щепе, в Марий Эл переводятся на дрова и пеллеты 10 котельных. В результате этой работы в Архангельской области использование мазута снизилось с 16 до 5 процентов, каменного угля с 37 до 28 процентов, а использование древесного, более дешёвого и экологичного топлива выросло в 2 раза, до 37 процентов. В Ханты-Мансийском округе за счёт доходов от добычи природного газа выделяются дотации на экспорт древесных пеллет за рубеж. 

Оборудование для производства такого биотоплива производится в России, завозится из Европы и Китая. Но по плану импортозамещения можно и нужно организовать выпуск малых и средних автоматизированных котлов нового поколения у себя в стране, субсидируя разработки машиностроительному комплексу. Перевод небольших производственных и социальных объектов, жилья на децентрализованное отопление снизит затраты и негативное воздействие на природную среду, о чём говорит опыт Германии, где свыше 160 коммун и более 400 районов перешли на биоэнергетику. 

40 лет занимается переработкой отходов финская корпорация «Фортум». За последние годы финны инвестировали в энергетику России 2,5 миллиарда евро. Запустили в эксплуатацию первый энергоблок мощной ТЭЦ в Нягани в присутствии президентов обеих стран. И готовы продолжать взаимовыгодное сотрудничество. В том числе строить утилизационные ТЭЦ на полигонах ТБО, как это уже сделано в Швеции, Литве и Монако. В «Фортуме» сравнивают одинаковые по объёму бытовых отходов Челябинск и Монте-Карло. В уральском городе свалка в центре города занимает 70 гектаров земли высотой в 10-этажный дом, мусор и гарь отсюда разносятся далеко вокруг, в Монако бытовые отходы поступают на ТЭЦ тоже в центре города, расположенную рядом со стадионом, и дворцом принца Альбера II. Ни мусора, ни вредных выбросов газов здесь нет. Есть современная технология. 

Если глубже копнуть

На основе глубокой переработки древесины, так называемого био-рефайнинга, можно производить целую гамму полезной и востребованной на рынке продукции с высокой добавленной стоимостью. Это конструкционные, композитные материалы, целлюлоза, бумага, картон, пищевые волокна и микрокристаллическая целлюлоза, пластмассы из неё, мономеры и полимеры, лекарственные препараты и БАДы, биоэтанол и дизельное топливо, угольные волокна и осаждённый лигнин. Строительство предприятий с технологией био-рефайнинга предусмотрено технологической платформой «БиоТех 2030». По данным Международного энергетического агентства: доля ВИЭ в мировом потреблении энергии составила уже 13 процентов (в Германии и Швеции – почти в 2 раза больше). Из всех видов ВИЭ доля твёрдого биотоплива превысила 69 процентов.

Учёные и специалисты из отечественных и зарубежных компаний и НИИ предлагали разные технологии получения биоэтанола и биодизельного топлива. Президент Национальной биотопливной ассоциации Алексей Аблаев считает, что в связи с мировым снижением цен на зерно необходимо создать новые перерабатывающие мощности для его переработки на этанол. Поскольку использовать 5 процентов этанола в бензине можно в стандартных двигателях, то для производства двух миллионов тонн биотопливных добавок достаточно десяти заводов с мощностью по переработке 100 тысяч тонн зерна каждый. В США, Бразилии, Китае постоянно наращивают мощности по производству этанола, общий объём производства которого в мире оценивается в 40 миллиардов долларов. И он будет расти в связи с ростом производства генно-модифицированных кукурузы и пшеницы.

В то же время Владимир Леденёв из Института пищевой биотехнологии считает, что можно сократить затраты, если производить биоэтанол из пищевого сырья на простаивающих спиртовых заводах после их некоторого переоборудования, и используя для денатурирования бензин, керосин, кротоновый альдегид и битрекс. Исполнительный директор австрийской компании Vogelbusch Торстен Шульце убеждён, что можно значительно сократить затраты на инженерную инфраструктуру и логистику, если встроить биоэтанольное производство в структуру зерноперерабатывающих предприятий. Он напомнил, что это не очень сложная технология, которую в США начинали фермерские ассоциации. В таком случае поточные линии можно легко переключать с переработки пшеницы на ячмень, тритикале, кукурузу, побочные отходы, в том числе сахарного производства, как это уже делают немецкая компания СropEnergies и французская Roquette, которые кроме биоэтанола производят на таких комплексах питьевой спирт, крахмал, фруктозно-глюкозные сиропы, клейковину, сухую барду. При этом создаются новые рабочие места. Применение энергосберегающих технологий позволяет сократить выбросы углекислого газа на 60–80 процентов. Сейчас на биоэтанол из валового сбора зерна в Европе в объёме 350 миллионов тонн используется чуть меньше трёх процентов, а всего на промышленную переработку – более шести процентов. Но эти цифры возрастают в связи с созданием новых рынков.

Учёные из ОАО «ВНИПИнефть» предлагают из древесной массы с помощью реакции Фишера-Тропша извлекать синтез газ и бионефть, из которой с применением в качестве катализаторов-высококремнезёмных цеолитов производить различные моторные топлива: биодизель с высоким цетановым числом, отсутствием ароматики, примесей серы и метанола, авиационных керосинов. И дизельного топлива для условий Арктики, на котором можно работать при низких температурах. Управляющий менеджер Фраунгоферовского института из Германии Тим Шульзке также поддерживает идею газификации биомассы путём быстрого, в течение одной секунды, абляционного пиролиза в кипящем слое для получения жидких топлив, в первую очередь, пиролизного масла, его конденсации с низким, до двух процентов, содержанием воды. На нём работают в Голландии газовые турбины.

Для всех этих технологий разработано оборудование, соответствующее европейским и мировым стандартам по экологии. Олег Дьяченко из «Сберинвеста» рассказал о деятельности недавно созданной фирмы «БиоИннова», реализующей программу увеличения сборов семян рыжика посевного (который возделывается и в Липецкой области), и объёмов поставок масла из него в Европу. Между правительством Пензенской области и германской компанией «Lufthanza» подписано соглашение о создании сырьевой базы для производства биокеросина на территории ЕС.

Еврокомиссия решила, что к 2020 году доля биотоплива в авиации должна составить 4 процента, или 2 миллиона тонн, а к 2050 году ёмкость мирового рынка биотоплива только для гражданской авиации составит до 57 миллионов тонн. ЕС включил авиаперевозки в национальную систему торговли квотами на выброс парниковых газов (ETS). За каждую тонну углекислого газа сверх квоты авиаперевозчики станут платить штраф в 100 евро. «Аэрофлоту» придётся заплатить до 2025 года таких штрафов на солидную сумму 800 миллионов евро. Поэтому «БиоИннова» ставит задачу освоить производство авиационного биокеросина на территории России. Японская компания JAL ещё в 2009 году совершила первые коммерческие рейсы на биокеросине, американские военные самолёты испытали такое топливо на год позднее, самолёты Boeing и Lufthanza летают на смесевом топливе с 2011 года. Канадская авиакомпания Porter Airlines, чилийская LAN совершили экспериментальные полёты в 2012– 2013 годах. У нас тоже летали самолёты транспортной авиации на реактивном топливе ЦИАМ, учёные уверены, что рыжиковое масло тоже станут использовать для производства биокеросина в России.

Вот те раз, забыли про газ

Старейший микробиолог страны Евгений Панцхава из комитета по ВИЭ Союза инженерных обществ России напомнил о необходимости вплотную заниматься переработкой сырья и отходов на биогаз. Более того, его заявление можно назвать почти сенсационным: метан – единственное средство сокращения затрат на селе. Да, земли у животноводческих комплексов и ферм, у городов буквально загажены навозом и помётом, многочисленными свалками, а упор в развитии ВИЭ делается на солнечную и ветровую энергетику, которые в мировом энергобалансе возобновляемой энергетики занимают пока чуть более двух процентов. Конечно, их объём будет нарастать повсеместно, это неизбежно.

Но почему у нас стали забывать про биогаз, которым именно в СССР начали заниматься раньше других. Выдающийся микробиолог Сергей Кузнецов впервые в мире разработал технологию метанового брожения для извлечения трудноизвлекаемой нефти. Её на наших месторождениях, можно только поразиться, из-за несовершенства добычи скопилось почти 14 миллиардов тонн. Столько, сколько и добыли за всю историю отрасли.

Разработкой технологии получения биогаза и извлечения метана из него занимались в Институте биохимии имени Баха РАН в Грозном, практически внедрили их в производстве в Крыму, в московском «Водоканале». Биохимики создали также технологию получения витамина В-12 для комбикормовой промышленности. Сейчас можно похвалиться, пожалуй, самой мощной биогазовой станцией «Лучки» ГК «Агро-Белогорье» в Белгородской области. Да ещё несколькими небольшими БГУ в разных регионах. В Европе их численность достигает почти 15 тысяч, из которых 4 тысячи работают в Германии. Большое количество БГУ действует в Великобритании, Швеции и Франции. В Швеции ходит поезд на биогазе, действуют заправочные колонки для автомашин, которые ездят на газе. В Китае более 20 миллионов крестьянских семей обеспечивают свои дома теплом за счёт биогаза. В последние годы активно занимаются строительством биогазовых станций и установок в Венгрии, Польше, Чехии и Словакии. Мы снова отстаём.

Но управлять отходами и заниматься их переработкой нам всё-таки придётся. Сейчас в стране насчитывается 11445 объектов, которые на 99 процентов оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Это отрасли нефтехимии, химии, энергетики, металлургии, ЖКХ, целлюлозно-бумажной промышленности. Все они должны разработать более жёсткие нормативы по выбросам и отходам, внедрять наилучшие доступные технологии (НДТ) и получить соответствующий сертификат соответствия.

С 2016 года начнётся реализация пилотных проектов на принципах софинансирования. За обеспечение технологий на принципах НДТ предусмотрены различные льготы, для тех, кто не перешёл на НДТ, соответствующие экономические санкции. Жаль, что внедрение НДТ затянется надолго. А ведь именно от льгот первопроходцам, подчеркнул Сергей Джуринский из британского венчурного фонда Bright Capital, зависит приход бизнеса и инвестиций в биоэнергетику и развитие биотехнологий в России.

Источник: Липецкая Газета
Все комментарии
Комментировать
Введите число, которое видите на картинке

Чистые технологии: