CC BY
103
ТЕRRА ECONOMICUS (Экономичeский вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 3 (часть 3)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ (УТИЛИЗАЦИИ) БИОЭТАНОЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Э.Ю. АШХОТОВ
Центр инноваций в энергетике Института энергетических исследований РАН, доктор экономических наук 117333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2
Р.К. БЕВОВ
Центр инноваций в энергетике Института энергетических исследований РАН, кандидат физико-математических наук, руководитель Центра 117333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2
Е.В. ГЛАДКОВА
Российский государственный аграрный заочный университет,
кандидат технических наук 143900, г. Балашиха-8 Московской области, ул. Юлиуса Фучика, 1.
Статья посвящена вопросу разработки методических подходов к выбору технологии переработки основного отхода производства биоэтанола, спиртовой барды.
Рассмотрены экологические и экономические аспекты выбора технологии, определены критерии оптимальности и ограничения при экономико-математическом моделировании процесса выбора.
Обозначены задачи экономической науки на современном этапе, заключающиеся в анализе сложившегося положения, разработке адекватных методик выбора приемлемых (по принятым критериям и ограничениям) технологий переработки (утилизации) спиртовой барды, а также разработке механизмов финансирования таких проектов.
Ключевые слова: биоэтанол; спиртовая барда; экология; экономико-математическое моделирование; критерии оптимальности; технологии переработки.
Коды классификатора JEL: Q55, Q57.
В последнее время во всем мире (по крайней мере, в той его части, представители которой называют себя «цивилизованной»), резко усиливаются требования к защите окружающей среды.
В этом направлении двигается, пусть и медленно, и Российская Федерация.
Одним из свидетельств повышенного внимания к экологическим проблемам является требование об обязательной переработке (утилизации) одного из самых вредных отходов производства спирта и биоэтанола — спиртовой барды.
В процессе производства спирта крахмал и сахара, содержащиеся в первоначальном сырье (зерно, картофель и т. п.) в результате различных физико-химических реакций превращаются в спирт, а оставшиеся вещества (клетчатка, белки и жиры и т. д.) переходят в барду.
Так, как крахмала в зерне примерно 52% и более, сахара — 3%, а влажность зерна — 13%, то в барду переходят более 30% остальных сухих веществ, содержащихся в зерне (клетчатка, пектиновые вещества, азотистые вещества (белки), жиры, витамины и др.). В барду переходят и дрожжи, участвовавшие в сбраживании сахаров.
«Свежая» барда представляет собой желтую (светло-коричневую) жидкость, состоящую из воды и оставшихся от первоначального сырья взвешенных (2-5%) и растворенных (до 5-6%) веществ, со слабым запахом сырья (например, зерна).
Необходимость переработки (утилизации) барды вызвана чрезвычайно высоким ущербом, который она способна нанести окружающей среде.
Суммарная величина показателей химического потребления кислорода (ХПК) и биологического потребления кислорода (БПК) барды достигает величины 80 000 мг О2 /л, что в сотни раз превышает соответствующие показатели бытовых канализационных стоков.
Свежая барда в атмосферных условиях очень быстро сгнивает (менее чем за сутки), поэтому технологические требования предусматривают полную переработку (утилизацию) в течение 12 часов.
Длительное хранение (особенно при доступе кислорода) свежей барды практически невозможно, так как при гниении барды в ней образуются опасные токсины.
Перевозка свежей барды на какое-либо расстояние, даже с целью дальнейшей переработки, очень невыгодна: высокая начальная температура барды (более 60°С), малое содержание полезных веществ, высокая скорость гниения делают транспортировку очень затратной.
Кроме того, из-за высокой начальной температуры свежей барды ее нельзя просто «сбрасывать» в водоем, так как происходит так называемое «тепловое загрязнение»: резко изменяется термический режим водоема, что самым неблагоприятным образом влияет на его флору и фауну.
Культура любого «активного» ила незамедлительно погибает при взаимодействии со «свежей» бардой.
В связи с этим барда должна быть переработана (утилизирована) «на месте».
© Ашхотов Э. Ю., Бевов Р. К., Гладкова Е. В., 2009
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ.
155
Именно эти обстоятельства и Служили причиной включения в 2005 г. в Федеральный закон № 18-РФ от 07.01.1999 «О госрегулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» категорического (под угрозой отзыва лицензии) требования о 100%-й переработке (утилизации) барды (ФЗ № 102-ФЗ от 25.07.2005).
Надо отметить, что срок введения требований закона об обязательной переработке барды под влиянием «спиртового» лобби уже четырежды откладывался (с 1 января 2007 г. последовательно на 1 января 2008, 2009 и 2010 гг.), но сомнений в том, что закон в конце концов вступит в силу, нет.
Дело в том, что острота проблемы до сих пор не снята, «спиртовики» под самыми различными предлогами (самый главный — «нет денег», второй — нет «подходящих» технологий) в добровольном порядке за ее решение не берутся, что грозит в перспективе коллапсом отрасли из-за массовых остановок заводов. Это — не теоретические размышления, на временную остановку ряда спиртзаводов, не оборудованных участками для переработки барды, уже пошли в ряде регионов, например, в Республике Северная Осетия-Алания, в Кабардино-Балкарской Республике и др.
В связи с этим разработка методических подходов обоснованного выбора технологии переработки (утилизации) барды становится актуальной проблемой.
Для выработки единой терминологии, исключающей произвольные толкования различных аспектов рассматриваемой проблемы, дадим (пусть и «не строгим» образом), определения нескольким ключевым понятиям.
Вторичное сырье — любые продукты (продукцию), полученные в результате производственного процесса и предназначенные, по тем или иным причинам, для дальнейшей переработки.
Переработка вторичного сырья — получение из него продуктов, имеющих потребительскую стоимость и реализуемых в дальнейшем каким-либо покупателям.
Отходы — конечные продукты производства, не имеющие дальнейшей потребительской стоимости.
«Утилизация» отходов — перевод отходов в состояние, по комплексу свойств (физических, биологических, химических) отвечающее нормативным требованиям экологической безопасности.
Принципиальным моментом здесь является наличие потенциальной потребительской стоимости у вторичных отходов, что позволяет ставить в дальнейшем вопрос об окупаемости вложений в их переработку.
В противоположность этому утилизация отходов для их производителя принципиально не окупаема.
Кажущееся противоречие между этим утверждением и наличием прибыли у фирм, утилизирующих отходы на коммерческой основе, таковым не является, так как получаемые ими средства являются своеобразным налогом («платой за захоронение») на производителя отходов (промышленные предприятия, население и т. д.).
Понятно, что, говоря о переработке барды, мы считаем ее «вторичным сырьем», а говоря об утилизации — «отходами».
Выбор технологии переработки (утилизации) определяется двумя важнейшими показателями:
• соответствием «экологическим» требованиям;
• экономической «эффективностью».
«Экологические» требования не случайно поставлены на первое место.
Дело в том, что экономические плюсы от переработки вторичного сырья не всегда очевидны, очень часто любая переработка (утилизация) просто убыточна.
Во многих случаях проще и дешевле тем или иным способом «избавиться» от вторичного сырья, например, назвав «отходами», вывезти на свалку и выбросить, спустить в пруд-накопитель и «забыть» и о них самих, и о проблемах экологии.
Однако пруды и свалки переполняются, требования населения и экологов — ужесточаются, отходы переводятся в категорию вторсырья или утилизируются.
Экологическое требование можно сформулировать следующим образом: в результате переработки вторичного сырья (утилизации отходов) получить «финальные» отходы, по комплексу свойств (физических, биологических, химических и т. д.) соответствующие законодательно установленным (нормативным) требованиям экологической безопасности.
Требование о наличии нормативных (предельно допустимых) показателей экологического вреда понятно и логично.
Несмотря на то что в ряде случаев можно добиться и более высоких экологических показателей (например, за счет увеличения глубины переработки вторичного сырья, внедрения более совершенных технологий утилизации отходов), зачастую это экономически нецелесообразно.
Особенно это важно в случаях, когда речь идет об убыточных технологиях переработки (утилизации), когда их использование обусловлено только экологическими требованиями.
Наличие формализованных экологических требований необходимо и в качестве ориентира для разработчиков технологий, так как именно величина нормативов определяет и применяемые методы, и стоимость оборудования.
При переработке (утилизации) спиртовой барды экологическое требование формулируется следующим образом:
• исключить попадание как самой барды, так и отходов от ее переработки (утилизации), с содержанием «вредных» веществ выше нормативных значений в окружающую среду.
Многочисленные» ссылки «спиртовиков», на то что нормативы обеззараживания для барды не определены, являются несостоятельными. В РФ существуют, например, санитарные правила и нормы (СанПиН 2.1.4.1175-02), определяющие гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения, им и должны отвечать показатели отходов спиртового производства.
Экологическое требование является императивным, т. е. категорическим и не допускающим двойных толкований.
ТЕRRА ECONOMICUS (Экономичeский вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 3 (часть 3)
ТЕRRА ECONOMICUS (Экономичeский вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 2
156
Э.Ю. АШХОТОВ, Р.К. БЕВОВ, Е.В. ГЛАДКОВА
Императивное требование исключает и какие-то паллиативные меры (типа «частичной» переработки барды, устройства «временных хранилищ» и т. п.), не отвечающие нормативным требованиям.
С точки зрения экологии наиболее приемлемым вариантом может быть, по-видимому, извлечение из барды всех содержащихся в ней веществ и обеспечение замкнутого кругооборота применяемой в основном производстве воды.
Проблема выбора заключается в том, будет ли это решение оптимальным с точки зрения экономики.
Экономические принципы Выбора технологии переработки Вторичного сырья (утилизации отходов)
Окончательный выбор технологии переработки (утилизации) спиртовой барды определяется ее экономическими показателями.
Понятно, что задача может решаться и путем последовательного перебора (с соответствующими расчетами) всех возможных вариантов, однако решение значительно облегчается при минимальной формализации задачи и применении методов экономико-математического моделирования.
Выбор технологии производится на основании результатов оптимизации модели по принятому критерию оптимальности.
Экологические требования учитываются в модели в виде ограничений к условиям задачи.
Выбор критерия оптимальности для нашего случая довольно прост и в длительных теоретических выкладках не нуждается.
В общем случае выбор технологии и оборудования для ее реализации сводится к классической задаче оптимизации с критерием максимизации прибыли (минимизации убытков).
Так как при одинаковых параметрах эффективности (одинаковые для различных вариантов расчета цены на продукцию и величина отдельных расходов, рентабельность и т. п.) принцип максимизации прибыли тождествен принципу минимизации затрат, то в качестве критерия оптимизации может быть принят критерий минимума приведенных затрат на переработку вторичного сырья.
На условие задачи может накладываться (по отдельности или вместе) ряд ограничений:
♦ соответствие экологическим требованиям к отходам, полученным в результате переработки (утилизации);
♦ ограничение по максимальному размеру капитальных вложений в оборудование для переработки;
♦ ограничение по обязательному получению определенных продуктов (например, кормов, удобрений и т. п.) в результате переработки;
♦ ограничение по максимальной стоимости оборудования для переработки;
♦ ограничение по величине энергозатрат на переработку (утилизацию) либо наличию энергетических мощностей;
♦ ограничение по численному составу работников;
♦ ограничение по обязательному обеспечению кругооборота воды в производственном цикле;
♦ получение товарного продукта с максимальной ценой реализации и т. п.
Суть этих ограничений понятна без дополнительных расшифровок.
Ограничения могут выступать и в качестве отдельных критериев оптимальности, используемых как самостоятельно, так и вместе с другими критериями, например, в многокритериальных моделях.
Очень важным критерием оптимальности может стать на практике максимальный размер капитальных вложений в оборудование для переработки барды, так как именно недостаток средств является основным препятствием в решении вопросов переработки (утилизации) барды.
Большинство «спиртовиков» России в настоящее время не имеют возможности вложения значительных ресурсов (даже для «среднего» спиртзавода производительностью 3000-5000 ДАЛ/сутки требуется несколько миллионов евро) в строительство участков по переработке барды и предпочли бы просто «избавиться» от нее.
Игнорирование этого обстоятельства приводит к тому, что научные разработки в области переработки барды уже длительное время не внедряются в практику, а отсутствие четко сформулированного интереса со стороны производственников снижает и активность науки.
Кроме того, тормозом в решении проблемы полной переработки (утилизации) барды является и невнятная политика российских властей по отношению к отрасли, с одной стороны, постоянно допускающая ненужные послабления, а с другой стороны, игнорирующая реальные экономические трудности производственников.
При выборе технологии переработки необходимо также уделить повышенное внимание вопросам дальнейшей реализации продуктов переработки — сухой гранулированной барды, кормовых дрожжей и т. п.
Реализация продукции, полученной в результате переработки, требует дополнительных усилий от маркетинговых и сбытовых подразделений основного предприятия, организации рекламных компаний и т. п. Все это, естественно, удорожает готовый продукт.
В еще большей степени касается это каких-то «новых» продуктов, особенно при попытках реализации их по «рыночным» (не бросовым) ценам.
Задачей экономической науки в настоящее время является анализ существующего положения в отрасли, разработка адекватных методик выбора приемлемых (по принятым критериям и ограничениям) технологий переработки (утилизации) спиртовой барды, а также разработка механизмов финансирования таких проектов.
Разработка же самих технологий переработки (утилизации) барды является задачей профильных специалистов, как в пищевой отрасли, так и в других отраслях, например там, где решаются вопросы очистки сточных вод различных производств или канализационных стоков.
