CC BY
12В ENERGY BULLETIN
Биотопливная политика США и ЕС в сфере транспорта и перспективы внедрения в Южной Европе новой американской модели производства биоэтанола
I ТВ V* г
Л
Спирос Киритсис (Spyros Kyritsis), Президент Академии сельского хозяйства Греции
Профессор Спирос Киритсис в течение восьми лет занимал пост вице-президента Европейского комитета Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО). Он является признанным экспертом в области использования возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве.
1. Расход биотоплива на транспорт во всем мире
В последние годы во всем мире наблюдается значительное увеличение производства/потребления биотоплива для автодорожного транспорта (см. рис. 1), и, по прогнозам МЭА,1 до 2030 года произойдет значительное увеличение данного показателя (см.рис. 2). Сегодня на долю биотоплива приходится 3,0 процента от мирового потребления автотранспортного топлива[15]. Однако некоторые страны демонстрируют более высокие показатели, а именно: Бразилия - 21,4 процента, США - 4 процента и ЕС - около 3 процентов.
Ожидаемое развитие передовых технологий в этой сфере получит огромное значение в ходе реализации энергетического
1 Международное энергетическое агентство
сценария МЭА «Голубая карта»[22] в течение последующих десятилетий. Данные технологии связаны с производством целлюлозного этанола, преобразованием биомассы в дизельное топливо, производством биосинтетического газа и другими инновационными процессами преобразования.
Биоэтанол безусловно является наиболее часто используемым видом транспортного топлива в мире. Лидирующие позиции занимают здесь США, где объем производства и потребления этого топлива в 2001 году составлял 50,70 и 49,50 миллиона кубометров соответственно^, в то время как в ЕС за данный период произвели лишь 10 процентов от объема производства данного вида топлива в США, включая увеличение его потребления на 26,1 процента в период с 2009 по 2010 год.
Производство и потребление биодизельного топлива в США в 2011 году составляло 2000/2 640 миллионов тонн[23] соответственно. В ЕС этот показатель составлял 8,791/ 10,869 миллиона тонн[23].
Рис. 1: Производство биотоплива в мире[16]
Источник: отчет агентства «F.O. Licht» (2011г.)
Рис. 2: Динамика спроса на биотопливо в разных регионах мира по данным МЭА[15] (Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР)).
3,0-------------------------------------------------------------------------------------------------
ОЭСР Северная Америка ■ Латинская Америка Азия ■ ОЭСР Европа
Остальные страны мира Примечание: на основе энергетического эквивалента
2. Биотопливная политика США в сфере транспорта
По данным компании Bio Economic Research Associates (сокр. Bio-ERA),[17] приоритетами США в области производства и потребления биотоплива являются:
2.1. Энергетическая безопасность в части обеспечения моторным топливом - приоритет №1;
2.2. Создание новых рабочих мест - приоритет №2;
2.3. Поддержка национальной экономики -приоритет №3.
Цели биотопливной политики США
в сфере транспорта
Согласно исследованиям компании Бю-
ЕЯА (17):
• совокупное производство биотоплива в 2030 году составит 227 миллионов кубометров.
• При этом 57 миллионов кубометров будут составлять виды биотоплива первого поколения, а 170 миллионов кубометров -усовершенствованные виды биотоплива. Таким образом, к 2030 году в США предполагается заменить 22 процента бензина биотопливом, а объем сырья, необходимый для данного производства, достигнет 470 миллионов тонн.
• Данное сырье предполагается получать из лесосечных и сельскохозяйственных отходов.
• Предполагаемая стоимость усовершенствованных видов биотоплива составит 0,50 доллара за литр.
• В среднесрочной перспективе предполагается, что в 2022 году уровень потребления всего биотоплива достигнет 136,8 миллиона кубометров в год, заменив тем самым использование ископаемых видов топлива в сфере транспорта на 20 процентов. Причем доля усовершенствованных видов биотоплива будет составлять 80 миллионов кубометров от общего объема.
• С целью защиты качества воздуха был разработан ряд строгих правил в отношении биотоплива.
• Агентство по охране окружающей среды предложило новую программу под названием «Стандарт возобновляемого топлива», в которой также обозначено косвенное влияние на среду вследствие изменения устройства сельскохозяйственных земель.
• Правительство США предоставляет фермерам денежные средства для выращивания других культур, а не только кукурузы,
20
15
10
Рис. 3: Производство усовершенствованных видов биотоплива по программе «Стандарт возобновляемого топлива» (имеется в виду биотопливо - прим. ред.). Предполагаемая цена 0,50 доллара за литр (Источник: исследования компании Вю-ЕРА, 2009 год)!171
все усовершенствованные виды биотоплива
Целлюлозное биотопливо
Усовершенствованные виды биотоплива, не оговорённые техническими условиями
дизельное топливо на основе биомассы
2009
2011
2013
2015
2017
2019
2021
ляет 6 миллиардов гектаров). (В наши дни все биотопливо производится на пахотных землях, предназначенных для производства продуктов питания)
• Правительство США на 30 процентов субсидирует расходы, связанные с инфраструктурой производства усовершенствованных видов биотоплива как в экспериментальных, так и в коммерческих проектах и предоставляет налоговые льготы. правительство также облагает налогом на импорт биоэтанола в размере 0,142 доллара за литр и предоставляет финансовую поддержку местным производителям биоэтанола в размере 0,119 доллара за литр.
• Правительство США финансирует научно-исследовательскую деятельность в области биотоплива (производство исходного сырья, переход на биотопливо, а также технологии производства новых автомобилей).
Рис. 4: В 2030 году для производства 70 миллионов кубометров усовершенствованных видов биотоплива понадобится 470 миллионов тонн сухой биомассы. (Источник: исследования компании Вю-ЕРА, 2009 год)!171
60% Сельскохозяйственные культуры, используемые в качестве энергетического сырья
25% Лесосечные отходы
15% Сельскохозяйственные отходы
которая на данный момент используется больше всего при производстве этанола. Такие меры принимаются, во-первых, по экологическим причинам, а во-вторых, в связи с проблемой ценообразования на продукты питания. (Установлено[25], что в 2050 году на долю зерновых культур во всем мире будет приходиться от 3 до 4 процентов сельскохозяйственных угодий, площадь которых на сегодняшний день состав-
На рисунках 3, 4, 5, 6, а также в таблице 1 представлены некоторые целевые показатели роста биотопливного сектора США в среднесрочной перспективе.
3. Биотопливная политика ЕС в сфере транспорта
Биотопливная политика ЕС направлена на:
- снижение выбросов парниковых газов,
- создание новых рабочих мест, поддержку экономики 27 стран ЕС, а также
- создание запасов топлива.
С целью реализации данной политики ЕС издал (среди прочих недавних постановлений) две директивы: Директиву 2009/28/ЕС, касающаяся внедрения возобновляемых источников энергии в энергетику 27 стран ЕС, и Директиву 2009/30/ЕС, касающуюся качества биотоплива.
Директива ЕС 2009/28/EC о Развитии использования возобновляемых источников энергии [18]
Краткое содержание настоящей директивы может быть изложено следующим образом.
- увеличение энергоэффективности на 20 процентов:
5
0
Рис. 5: Количество новых рабочих мест, напрямую связанных с производством усовершенствованных видов биотоплива, которые будут созданы к 2022 году. К этому времени планируется создать 400 000 новых рабочих мест (Источник: исследования компании Бю-ЕОД 2009 годН171
150
50
2009
2011
2013
2015
2017
2019
2021
Строительство ■ Научно-исследовательская деятельность Операционная деятельность Исходное сырье
Деятельность по распространению
Таблица 1. Дополнительные экономические показатели, достижение которых предполагается в США к 2030 году от производства 170 миллионов кубометров усовершенствованных видов биотоплива (Источник: исследования компании Бю-ЕОД, 2009 год)[17]
Прибыль от Миллиард % деятельности в области долларов
Строительство и оборудование 11,5 10,2%
Научно-исследовательская деятельность + авторские гонорары 3,2 2,9%
Производство, сбор и распределение биомассы 23,7 21,0%
Деятельность предприятия по переработке 65,3 57,9%
Распределение биотоплива 9.0 8,0%
Совокупный прямой экономический результат 112,6
Общий дополнительный экономический показатель 299,6
- снижение выбросов парниковых газов (С02, СН4 и Ы20) на 20 процентов;
- доля энергии, получаемой из возобновляемых источников, к 2020 году должна составить 20 процентов от всего объема потребляемой энергии;
- к 2020 году транспортное топливо на 10 процентов будет состоять из биотоплива.
Статьи 17-21 Директивы 2009/28/СЕ касаются биотоплива, а Директива 2009/30/ЕС в основном сконцентрирована на вопросах качества биотоплива.
Вне зависимости от того, выращивается сырье на территории ЕС или за его пределами, приниматься в расчет и получать финансовую поддержку будет программа развития того биотоплива, сырье для которого соответствует следующим критериям экологичности.
Основные критерии экологичности ЕС для биотоплива
Исходное сырье. В расчет принимается только то исходное сырье, которое выращивается для производства биотоплива как в пределах, так и за пределами ЕС и которое соответствует критериям устойчивости.
1. Уровень выброса парниковых газов. Снижение уровня выброса парниковых газов при использовании биотоплива должно составлять не менее 35 процентов, а 1 января 2017 года данный показатель должен составлять не менее 50 процентов, а для биотоплива, производимого на агрегатах, работающих с 1 января 2017 года, уровень выброса парниковых газов должен быть снижен до 60 процентов к 1 января 2018 года. Что касается биотоплива, производимого на агрегатах, работающих с 23 января 2008 года, соответствующие обязательства вступают в силу с апреля 2013 года.
2. Запрещается производить биотопливо из сырья, получаемого на территориях с высоким биологическим разнообразием, то есть на территориях, обладающих одним из нижеследующих статусов с января 2008 года, независимо от того, продолжает ли та или иная территория обладать таким статусом:
200
100
0
Рис. 6: Распределение по отраслям новых рабочих мест, напрямую связанных с производством усовершенствованных видов биотоплива к 2030 году. (Источник: исследования компании Вю-ЕРА, 2009 год).171
11,3 Транспортировка и распространение
80 Производство исходного сырья (лесосечных отходов)
70 Производство исходного сырья (сельскохозяйственных отходов)
a) девственные леса или иные земли лесного фонда аборигенных видов, не имеющие очевидных признаков деятельности человека, и в которых не происходило существенного вмешательства в экологические процессы извне;
b) территории, охраняемые:
(I) в соответствии с законом или соответствующим природоохранным органом;или
(II) с целью защиты редких либо вымирающих экосистем, или видов, признанных таковыми международными соглашениями или включенных в списки межправительственных организаций или Международного союза охраны природы;
c) луга и пастбищные угодья с высоким биологическим разнообразием:
(I) естественные, то есть луга и пастбищные угодья, которые останутся таковыми без человеческого вмешательства;
(II) неестественные, то есть луга и пастбищные угодья, которые перестали бы быть таковыми.
Комиссия ЕС должна установить критерии и географическую область для определения лугов и пастбищных угодий, относящихся к категории (с).
3. Запрещается производить биотопливо из сырья, получаемого на территориях с высоким содержанием углерода, то есть на территориях, обладавших одним из ни-
60 Проектирование, закупки и строительство
11,7 Научно-исследовательская деятельность
42,5 Обрабатывающая промышленность
117,6 Производство исходного сырья (сельскохозяйственные культуры, используемые в качестве энергетического сырья)
жеследующих статусов с января 2008 года, но не обладающих им в настоящее время: (а) заболоченные территории, (Ь) лесные массивы, а также (с) территории площадью более одного гектара, на которых имеются деревья выше пяти метров и лесной покров, составляющий 10-30 процентов от общей территории.
4. Запрещается производить биотопливо из сырья, получаемого на территориях, классифицирующихся как заболоченная местность на январь 2008 года.
5. Директива ЕС 2009/28/EC не должна противоречить Директиве о качестве топлива 2009/30/ЕС.
Ниже приведены некоторые статьи данной Директивы.
- Запрещается производить биотопливо на территориях с высоким содержанием углерода, а также на территориях с высоким биологическим разнообразием. ЕС следует сообщать о соблюдении критериев экологической и социальной устойчивости основных стран-экспортеров биотоплива.
- премия в 29 г углекислого газа на один мегаджоуль в биотопливе, полученном из загрязненных территорий.
- Относительно показателей использования энергии возобновляемых источников в транспортных целях к биотопливу, полу-
Рис. 7: Предполагаемая доля биотоплива в совокупном объеме транспортного топлива 27 стран ЕС!191
25000
Биоэтанол Биодизель
400
300
пользующих бензин E5 "Protection Grade") и изменения давления топливных паров в случае одобрения ЕС.
- Увеличение допустимого содержания биодизеля в топливе (B7) до 7 процентов в зависимости от объема с возможностью увеличения содержания выше 7 процентов.
- Внедрение механизма, сообщающего о парниковых выбросах и снижающего их жизненный цикл в топливе.
На рисунках 7, 8, 9 представлены некоторые показатели роста биотопливного сектора ЕС в среднесрочной перспективе
4. Биотопливо - крайне важная дилемма
2005 2010 2020 eQ
4.1. Проблемы рационального использо-
Рис. 8: Данные Европейского совета по в°з°б- вания биоресурсов
новляемой энергетике относительно спроса на _ г л-
биотопливо в сравнении с совокупным спросом на Современные евр°пейские н°рмЫ
топливо в ЕС (в миллионах тонн) Источник: ЕСВЭ™ исключают использование сни-
■ Электроэнергия, произведенная жающего выбросы углекислого газа менее из возобновляемых источников чем на 35 проЦентов. Таким обPазом, ожи-
■ Прочая электроэнергия Биотопливо дается, что расчет содержания углекислого _________________________________________________________________________________________________ газа согласно правилам ILUC (Indirect Land
Use Change)1 позволит увеличить вышеуказанный процентный показатель для ключевых видов исходного биотопливного сырья (пальмовое масло, соевое масло и рапсовое масло). Данные виды исходного сырья являются не только самыми дешевыми при производстве, но также и наиболее энергосберегающими (см. таблицу 2).
МЭА ожидает рост спроса на дизельное топливо с 42 процентов в 2011 году до 44 процентов в 2016. Кроме того, ожидается, 2050 что к 2020 году в ЕС на долю биодизельно-
го топлива будет приходиться 2/3 спроса на чаемому из отходов, непищевого целлю- биотопливо; а такие компании, как Neste, лозного и лигноцеллюлозного материала, Cargil, Софипротеол и Abengoa, уже инве-применяется двойной подсчет, то есть стировали 13 миллиардов евро в производ-данный вид биотоплива вдвойне эффек- ство биодизельного топлива. Таким образом, тивен, нежели какой-либо иной вид биото- если ЕС исключит из списка биодизельное плива. топливо, получаемое из исходного сырья,
27 стран-участниц ЕС обязались внедрить содержащего высокий уровень углеродного положения статей настоящей директи- следа (по словам представителя Еврокомис-вы в свои законодательства к декабрю сии Марлен Хольцнер, «в то время как США 2010 года. используют биотопливо в целях энергетиче-
■ Возможность более широкого использова- ской безопасности, в Европе использование ния этанола в бензине (E10) и временные нормы для более старых автомобилей (ис
2020
2030
1 Правила косвенного изменения характера землепользования (далее «Правила
21575
20000
15000
10000
5000
0
200
100
0
Рис. 9: Данные по занятости в секторе возобновля- процентов или около 15 миллионов m3), при
емой энергетики стран к1191. этом все топливо по существу производится
Океанские электростанции из сельскохозяйственных культур, для воз-
■ Электростанции концентрированной солнечной энергии делывания которых имеется не такуж много
■ Тепловые солнечные электростанции места121. На последней встрече лидеров в об-
■ Геотермальные электростанции ласти биоэнергетики, состоявшейся в октя-
■ Биоэнергетика бре 2012 года в Лондоне, было предложено
■ Фотоэлектрические электростанции новое направление использования биоэнер-Гидроэлектростанции -
„ ^ ^ гии, ограничивающее объем биотоплива, ос-
Ветровые электростанции
новным сырьем для которого являются годные к употреблению в пищу продукты, всего лишь до 5 процентов1241. Согласно методике RCA (Responsible Cultivation Area) существует три варианта для удовлетворения спроса на исходное сырье для биотоплива:
- расширение производства энергетического сырья на основе сельскохозяйственных культур на «неиспользуемой земле» с низким биологическим разнообразием и низ-
1 ким содержанием углерода;
2V2V 2VJV 2V5V
- расширение производства путем увеличения урожайности существующих сельско-
биотоплива стимулируется в экологических хозяйственных культур; или целях»), то большая часть этих инвестиций - расширение производства путем интег-будет потрачена впустую, а увеличение про- рации сельскохозяйственных культур, ис-изводства и импорта биоэтанола вряд ли пользуемых для производства энергетиче-полностью восполнит эту потерю. ского сырья и в продовольственных целях.
Таким образом, гораздо легче производить чистый биоэтанол для замены бензина, чем чистое биодизельное топливо161.
Внимание! При использовании этанола на основе зерновых возникают аналогичные, но менее серьезные, экологические проблемы; в данной ситуации все зависит от используемого теплового источника (нефть, природный газ или остатки биомассы).
4.2. Проблема продовольственной безопасности
Существенные изменения спроса на продовольствие во всем мире обязывает ЕС и США пересмотреть свои программы по производству энергии на землях сельскохозяйственного назначения, а это значит, что к 2020 году ЕС, вероятно, перестанет субсидировать производство биотоплива из сельскохозяйственных культур[2]. В настоящий момент на долю биотоплива приходится 4,5 процента от всего спроса на транспортное топливо в ЕС (ожидается, что к 2020 году данный показатель достигнет 10
Критический анализ методики RCA
- Расширение производства энергетического сырья на основе сельскохозяйственных культур на «неиспользуемой земле» на сегодняшний день является реально достижимой целью, если принимать в расчет следующие условия:
a. производство водорослей там, где в краткосрочной перспективе ожидается ежегодный рост рынка на 43 процента, объем которого увеличится с 271 миллиона долларов в 2010 году до 1,6 миллиона долларов к 2015 году.
b. Большой прогресс, который уже достигнут нами в США и ЕС в сфере производства усовершенствованных видов биотоплива из древесных материалов. Однако в данной сфере существует две проблемы:
b1. Низкая продуктивность исходного материала с учетом того, что один гектар зерновых дает 4,7 м3 топлива и 3,26 тонны корма для скота, одна-
Рис. 10: Благодаря применению технологий по возобновлению энергии удалось избежать затрат, связанных с С02. Источник: ЕСВЭ[9] . Исходя из расчета 42 евро за 1 тонну С02 в 2020 году, 45 евро за тонну в 2030 году и 100 евро за тонну в 2050 году.
4000
3500
3000
о 2500
<и
i 2000
£
1500
1000
500
0
2020
2030
2050
Источник: Европейский совет по возобновляемой энергетике
Таблица 2: Показатели выброса углекислого газа для различных видов топлива (с учетом правил 1ШС) (Показатели выброса углекислого газа в процентах в сравнении с их бензиновыми эквивалентами).
Битуминозный песок 107,0
Сырая нефть 87,5
Пальмовое масло 105,0
Соя культурная 103,0
Семена рапса 95,0
Подсолнечник 86,0
Пальмовое масло с захватом метана 83,0
Пшеница 35-64
Зерновые 43,0
Сахар 34-36
Второе поколение целлюлозного этанола 9-32
Второе поколение целлюлозного биодизеля 9-21
Источник: EC, EurActive161
ко с одного гектара непищевых посевов получается 1,12 м3 топлива и несъедобных продуктов. Ь2. Крупные инвестиции и высокая окончательная стоимость производства этанола или древесного дизеля.
с. На мой взгляд, использование в качестве исходного сырья таких растений, как мальва болотная, агава и др. - эффективность которых сейчас изучается - не сможет полностью решить проблему.
- Расширение производства путем увеличения урожайности существующих сельскохозяйственных культур также представляется реализуемым вариантом, поскольку существует возможность для дальнейшего увеличения урожайности до определенного уровня (например, гибрид пеннисе-тум (Китай), гибриды сорго медвяного из Сериса (Бразилия)171, гибриды Ятрофа и т.д.). Однако удовлетворить в будущем огромный спрос на биотопливо во всем мире только таким способом не представляется возможным.
- Расширение производства путем интеграции сельскохозяйственных культур, используемых для производства энергоносителей и в продовольственных целях, также является в известной мере возможным вариантом. Определенную работу в этом направлении ведут такие организации как индийская некоммерческая компания !СВ!БАТ[211, которая производит из семян сорго продовольствие, а из стебля -сахарный этанол. Также неплохие результаты дали исследования, проводившиеся в Университете штата Небраска: за один год там удалось произвести этанол из сладкого сорго и горошка мохнатого, используемого в качестве корма для скота, и выполнить требования относительно питательных веществ и удобрений при культивации сладкого сорго.
- Помимо вышеизложенных рекомендаций, мы предлагаем еще один вариант, а именно: расширить сферу использования твердых муниципальных отходов и части сельскохозяйственных отходов для использования их в качестве исходного материала при производстве усовершен-
64
возобновляемые источники ЭНЕРГИИ
В ENERGY BULLETIN
ствованных видов биотоплива. Согласно исследованию аналитической компании Bloomberg New Energy Finance, опубликованному в январе 2012 года[81, для удовлетворения будущего спроса на усовершенствованный биоэтанол было бы достаточно лишь небольшой части существующих сельскохозяйственных отходов.
5. Потенциал для производства экологически устойчивого и дешевого биотоплива в Южной Европе
В связи с тем, что:
a. Стоимость производства биоэтанола в ЕС (особенно странах Центральной и Северной Европы) будет оставаться высокой по сравнению с международной стоимостью (450 евро за кубометр в ЕС по сравнению с 300 евро за кубометр в США и 200 евро за кубометр в Бразилии) по этой причине биоэтанол приходится импортировать в Европу из США и Бразилии.
b. Производимый в Европе биоэтанол получают из продовольственного сырья, выращиваемого на сельхозугодьях (злаки, зерновые, сахарная свекла).
c. Целлюлозный этанол и биотопливо, преобразованное в жидкость с целью соблюдения критериев экологической устойчивости, поскольку они производятся на землях несельскохозяйственного назначения, требуют огромные инвестиции в данную отрасль. Стоимость такого топлива будет выше стоимости биотоплива первого поколения (по крайней мере в первые годы производства).
Ученые ищут альтернативные решения, параллельно пытаясь снизить стоимость усовершенствованных видов топлива.
Цель этих исследований - сосредоточиться на новых видах и гибридах сельскохозяйственных культур, а также на переработке новых видов исходного сырья с целью производства дешевого и экологически устойчивого транспортного топлива, чтобы стать конкурентоспособным на мировом рынке.
Похоже, что на данный момент среди прочих видов исходного сырья самыми перспективными являются сладкое сорго и его гибриды, агава и ее гибриды, пеннисетум
красный, некоторые виды арундо тростникового, а также виды эвкалипта. Кроме того, этот список далеко не полный.
Данные виды исходного сырья могут дать хорошие результаты только в некоторых регионах Южной Европы. Некоторые виды исходного сырья, производимые также и в Центральной и Северной Европе, обладают малой продуктивностью по сравнению с теми же самыми культурами южной Европы (напр., виды ивы и ее гибриды, сладкое сорго и другие).
В качестве примера можно привести недавние результаты сравнительного исследования, проведенного в Германии (на 52-ой параллели) и Италии (на 42-ой параллели) с шестью различными видами сладкого сорго. В ходе исследования выяснилось, что показатели производства биомассы и содержания сахара были в два раза выше в Южной
Европе[11].
5.1. Чего ждать от сладкого сорго в Южной Европе?
- Производство биоэтанола в объеме более шести тонн на гектар.
- Обработка семян для производства продуктов питания или этанола.
- Производство корма из мотыльковых растений (напр. горошек мохнатый), продуктов ферментации и сахарного силоса.
- Обогащение почвы азотом с целью удовлетворения ежегодного спроса на сладкое сорго (50 единиц благодаря азотным бактериям).
- Использование 50 процентов объема оросительной воды, применяемой для производства зерновых.
- Стоимость биоэтанола от 200 до 250 евро за кубометр.
- Производство электроэнергии и тепла из отходов (тариф за электроэнергию в Греции составляет 150 евро за 1 МВтчас, а в Италии еще выше) и усовершенствованного этанола из целлюлозы (5-6 тонн на гектар).
5.2. Производство биоэтанола из различных видов агавы
Выращивать различные виды агавы можно только в некоторых регионах Южной Ев-
Рис. 11: Характеристики энергетической производительности агавы голубой.121
Агава голубая
Наш усовершенствованный культурный
сорт растения способен производить:
• в три раза больше сахара, чем сахарный тростник, а именно до 42 градусов по шкале Брикса;
• в восемь раз больше целлюлозы, чем в самом быстрорастущем дереве - 64,9 процента его сухой биомассы составляет целлюлоза;
• в четыре раза больше сухой биомассы, чем в дереве генетически модифицированного тополя или в просе;
• в два раза больше фруктозного сиропа, чем в зерновых;
• в два раза больше инулина, чем в лакрице;
• впитывает в четыре раза больше углекислого газа, чем какое-либо дерево;
• другие виды агавы могут обладать характеристиками, в два раза превышающими вышеуказанные показатели
ЩШшжгШё-
KV v Г wJy^-^ ' А - -
■■.жГщ. JI-.тЗяйй-
Ш m
ропы, а также на окраинных землях, орошаемых дождевой водой.
Некоторые виды агавы обладают большой продуктивностью этанола (из сахара и целлюлозы) на один гектар необрабатываемой земли, чем способствуют уменьшению выделения углекислого газа в два с половиной раза в сравнении с зерновыми культурами[121.
На рисунке 11 показаны характеристики энергетической производительности агавы голубой.
6. «Новая модель» экологически устойчивого и дешевого производства биоэтанола, разработанная на юге США
В некоторых районах на юге США фермеры освоили новый способ производства биоэтанола из сладкого сорго, предложенный Университетом штата Оклахома[261. Согласно исследованию университета данный
способ является более экономичным и позволяет производить биоэтанол в условиях собственной фермы, а именно: позволяет производить исходное сырье, выделять сок, производить ферментацию сахара для биоэтанола, дренирование и дистилляцию биоэтанола. Традиционное производство биоэтанола в условиях собственной фермы позволяет осуществлять только приготовление исходного сырья, а все остальные этапы осуществляются в промышленных условиях (см. рис. 12, 13, 14, 15).
6.1. «Традиционный» или «классический» способ получения биоэтанола на крупном производстве для создания усовершенствованного биоэтанола
- На сегодняшний день общая стоимость получения этанола на производстве обычно составляет 2,64 доллара за литр.
- Высокая стоимость транспортировки исходного сырья от места его производства до соответствующего промышленного объекта, которая зависит от расстояния между ними.
6.2. «Новая модель» производства сырья и переработки этанола в условиях фермы
В США поддержку новой модели производства этанола оказывают такие организации, как the National Sorghum Producers (NSP) и the Sweet Sorghum Ethanol Association (SSEA). Новая модель олицетворяет рост производства этанола в США, получаемого из сладкого сорго на 8 миллиардов литров в год, что, по мнению организации the National Sorghum Producers, является значительным прогрессом.
Преимущества новой модели интегрированного производства этанола в условиях фермы
Преимущества фермера:
• стоимость инвестиций для обработки этанола составляет 0,264 доллара за литр;
• обработка этанола приносит прибыль семье фермера.
• в 2-3 раза больше рабочих мест, не считая рабочие места при производстве исходного сырья.
Преимущества компании McClune Industries (13, 14):
• новая модель интегрированного производства этанола в условиях фермы известна в США под различными названиями, SORGANOL Company McClune Industries -одно из них. SORGANOL использует новые гибриды сорго медвяного, которые увеличивают продуктивность получения этанола более чем на 9 кубометров с гектара. Они также используют уборочные машины Sor-Cane Harvester, осуществляющие сбор сока и его фильтрацию во время уборки сырья.
• Стоимость производства этанола составляет 0,132 доллара за литр.
• Стоимость возделывания сладкого сорго составляет примерно 1/4-1/3 от стоимости возделывания зерновых культур.
• Срок возделывания составляет от 100 до 120 дней для первого урожая и 60 дней для второго (в южных регионах).
• Новая модель дает возможность получать следующие объемы прибыли от производства биоэтанола на гектар.
• Зерновой этанол: (10 000 кг на гектар x 0,189 доллара на кг = 1,900 доллара на гектар - стоимость производства 1,400 доллара на гектар) = 494 доллара на гектар.
• СОРГАНОЛ: (7,496 литра на гектар x 0,63 доллара на литр = 4,750 доллара на гектар - 790,7 доллара на гектар стоимость производства) = 3,959 доллара на гектар.
Прибыль от экологически устойчивой деятельности, связанной с меньшими выбросами С02 на гектар.
Существенные изменения спроса на продовольствие во всем мире обязывает ЕС и США пересмотреть свои программы по производству энергии на землях сельскохозяйственного назначения, а это значит, что к 2020 году ЕС, вероятно, перестанет субсидировать производство биотоплива из сельскохозяйственных культур. В настоящий момент на долю биотоплива приходится 4,5 процента от всего спроса на транспортное топливо в ЕС (ожидается, что к 2020 году данный показатель достигнет 10 процентов или около 15 миллионов т3).
Рис. 12: Принципы традиционной обработки!261 В условиях фермы
Сахарный тростник
Центральное помещение \ /
Пресс
Выжимки J
3Z
t Сок 3
Г Тепловая | энергия J
JZ
^Ферментация^]
Дистилляция и дренирование
Рис. 13: Принципы полевой обработки.261 Потенциальная полевая обработка
Сорго
Ж
Пресс
4=
Выжимки J
с
3Z
( Сок 3
Тепловая энергия
У
с
Ферментация
Отходы
Силос
)
Обезвоживание/дистилляция
Центральное помещение
Дегидратация
• Зерновой этанол: выбросы составляют 58 кубических метров на гектар.
• СОРГАНОЛ: выбросы составляют
6,92 кубических метра на гектар.
Таким образом, СОРГАНОЛ выделяет на 8,4 раза меньше С02 на квадратный метр.
7. Заключение и рекомендации
Даже несмотря на возможное появление усовершенствованных видов топлива или прямого получения жидкого топлива из биомассы, у некоторых стран Южной Европы есть относительное преимущество производства транспортного биотоплива при более конкурентоспособных ценах.
ЕС, который импортирует на сегодняшний день биоэтанол из США и Бразилии, производя его, мог бы получать большую выгоду, а также обеспечивать экологическую устойчивость и топливную безопасность, создавать новые рабочие места в регионах с высоким уровнем безработицы. Производство биоэтанола экономически выгодно для стран Южной Европы.
Многие южноевропейские регионы могли
бы перенять позитивный опыт США в производстве биоэтанола в условиях фермы с использованием в качестве сырья сладкого сорго или иных перспективных исходных материалов.
фермерские союзы стран Южной Европы должны убедить правительства своих стран оказать содействие в области исследований и инвестиций в данный сектор, в котором у них имеется относительное преимущество.
Библиография
1. SBI Bulletin. 006/2012. "Algal Biofuels Technologies - Global Market and Product Trends". www.sbireports.com
2. Jim Lane.09/2012. "Is the EU Abandoning Biofuels?" Renewable Energy World. Com.10/2012
3. World of Bioenergy.com. 10/2012. "The demand for biofuels is expected to grow approximately 7% a year in the EU and to reach 10% the year 2020 in EU"
4. World of Bioenergy.com. 10/2012. "More bio-energy than oil in Sweden".
5. I mke Luebbeke. 01/2011. "Closing the Sus-tainability Gap to ensure a sustainable fu-
B ENERGY BULLETIN
ture for biofuels". WorldofRenewables.com/ renewablesnews/bioenergy/closing the sus-tainability 01/2011.
6. Jeremy Bowden. 08/2012. "Bioethanol vs Biodiesel. Europe hesitates over indirect impact of green fuel". Renewable Energy World, 08/2012. www.renewableEnergyworld.com.
7. Ceres, Inc. 08/2010. "Ceres opensBrazil Subsidiary to support Sweet sorghum Busines". www.ceressementes.com.br.
8. Bloomberg. 2012. "Moving Towards a next-generation ethanol economy". Bloomberg New Energy Finance 2012.
9. Zervos, A., Lins, C., Muth, J., 04/2010. "REthinking 2050. A 100% Renewable Energy Vision for the European Union". EREC 2010.
10. Taylor p., 2008. "Scenarios and Strategies to 2050'. Energy Technology Perspectives 2008. IEA/OECD.
11. Ruggeri, R.,Rossini, F., Provenzano, M.E., Del Puglia I.L.M. 2012. "Sweet sorghum Potentials as biofuel feedstock in two European growing areas". 20th. European Biomass Conference, Milano 2012.
12. http//www.greenoptimistic.com/2011/08/09/ agave.
13. www.COPrAHOil.com/, www.Sorghumgrow-ers.com.
14. McClune Industries presents Sor-cane Harvester and COPrAHOi Biofuel Innovations. LLC; 7 Potterville Main st. Reynolds, GA 31076D/B/A/ McCLUNE Industries.
15. IEA, 2009. "Biofuels outlook". World Energy Outlook. IEA 2009, p.88
16. Bioethanol Report, 05/2011. "The fuel of the future". www.Crop-energies.com.
17. Bio Economic Research Associates,2009. "US Economic Impact of Advanced Biofuels
Production: Perspectives to 2030".
18. EU Directive 2009/28/EC.
19. AEBIOM, 2011. "Annual Statistical Report". 2011.
20. University of Nebraska, 2008. "Sweet Sorghum Research "http://www.agronomy.unl. edu/newsfacultystaff/research/sweetsor-ghum.html.
21. Belan VS Reddy, Ramesh,, S., et all, 2009. "Sweet Sorghum, food, Feed, Folder and
Fuel crop".ICRISAT 2009. www.icrisat. org(Biopower)Index.html.
22. IEA, "Biofuels road map".
23. F.O.Licht's, 2011. "World Ethanol and Biofuels Report".
24. Michael Chaplin, 10/2012. "EU announces new plans to support domestic second generation and advanced biofuels production". RENEWABLE ENERGY WORLD.COM 17/10/2012.
25. EA, 2008. "Energy Technology Status and Outlook 2008"
26. Bellmer, D., Huhnke, R. 2010 "Sweet Sorghum Ethanol" In - Field Fermentation Issues" Oklahoma State University 2010. www.bioenergycenter.okstate.edu
