Научная статья на тему 'ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ ТРЕБУЕТ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОМАССЫ, БОЛЕЕ СОВЕРШЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ КОНЕЧНЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ'

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ ТРЕБУЕТ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОМАССЫ, БОЛЕЕ СОВЕРШЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ КОНЕЧНЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
17
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОТЕХНОЛОГИИ / ПЕРЕРАБОТКА БИОМАССЫ / БИОЭНЕРГЕТИКА / БИОТОПЛИВО / БИОГАЗ / БИОДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО / БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ / УСТОЙЧИВОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Киритсис Спирос

Биомасса будет играть ключевую роль в достижении устойчивого энергетического развития человечества, но для этого нужно прилагать усилия для поддержки исследований и разработок в сфере эффективного производства и использования биомассы. В статье рассказывается о стимулирующих мерах по разработке и коммерческому применению новых технологий биоэнергетики, перспективных исследований в сфере биотехнологии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Киритсис Спирос

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ ТРЕБУЕТ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОМАССЫ, БОЛЕЕ СОВЕРШЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ КОНЕЧНЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ»

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ ТРЕБУЕТ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОМАССЫ, БОЛЕЕ СОВЕРШЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ КОНЕЧНЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ*

Академия сельского хозяйства Греции является некоммерческим учреждением, находящимся в подчинении Министерства аграрного развития и продовольствия страны. Задача академии состоит в том, чтобы способствовать прогрессу в области сельскохозяйственных наук и аграрного производства, уделяя особое внимание различным научным, техническим, экономическим, правовым и культурным аспектам. Профессор Спирос Киритсис в течение восьми лет занимал пост президента и вице-президента Европейского комитета Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (FAO). Он является признанным экспертом в области применения возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве.

II. Стимулирующие меры по разработке и коммерческому применению новых, более эффективных технологий биоэнергетики.

1. Исследования в целях получения повышенной плотности энергии в жидком биотопливе.

Для того чтобы стать оптимальной заменой дизельному топливу и бензину, жидкое топливо на основе биомассы должно быть дешевле и иметь большую плотность энергии1161.

В настоящее время биоэтанол, помимо его экологических преимуществ перед продуктами ископаемой нефти, не соответствует требуемым характеристикам, поскольку имеет куда

Спирос Киритсис (Spyros Kyritsis),

профессор Афинского сельскохозяйственного университета, вице-президент Академии сельского хозяйства Греции skir@aua.gr

Аннотация: Биомасса будет играть ключевую роль в достижении устойчивого энергетического развития человечества, но для этого нужно прилагать усилия для поддержки исследований и разработок в сфере эффективного производства и использования биомассы. В статье рассказывается о стимулирующих мерах по разработке и коммерческому применению новых технологий биоэнергетики, перспективных исследований в сфере биотехнологии.

Ключевые слова: биотехнологии, переработка биомассы, биоэнергетика, биотопливо, биогаз, биодизельное топливо, биохимические методы переработки сырья, устойчивое энергетическое развитие.

* Первая часть этой статьи опубликована в 19-м номере «Энергетического вестника». В ней содержится обзор состояния вопроса производства биомассы в мире и отдельных странах, как сырья для биоэнергетики, а также формулируются научно-технические задачи по его увеличению. В завершающей части статьи, напечатанной в настоящем номере, даётся анализ существующих технологий биоэнергетики и ведущихся разработок в данной области. Приводимый здесь список литературы относится к обеим частям статьи.

Дизельноетопливо

Дизельное топливо, полученное в процессе Фишера-Тропша

Дизельное топливо, полученное из биомассы

| 690 I 683 679

633

Сжиженный природный газ (СПГ)

Диметиловый эфир

Жидкий водород (И.)

I 266 Компримированный природный газ (КПГ) (при 3626 фунт/кв.дюйм)

174 (104*) Литий-нанофосфатные батареи Использование батареи в пределах степени зарядки 20-8( | 68 И2 (при 3626 фунт/кв.дюйм) I 16 Никель-металлогидридная батарея

—I-1-

400 600

тыс. британских тепловых единиц/фут3

200

800

1000

1200

Рис. 14. Плотность энергии разных видов топлива.

Источник: Министерство энергетики США: «Энергоэффективность и биоэнергетика» США)1471

меньшую плотность энергии (70% от бензина) и не может обеспечить мощность, требуемую тяжелым грузовикам или самолетам. Более того, этанол смешивается с атмосферной влагой, что ведет к получению более разжиженного топлива, а также обладает такими неудобными свойствами, как коррозионная активность, которая создает проблемы для двигателей, а также дороговизна транспортировки по действующей инфраструктуре (трубопроводы, танкеры)1161.

Соответственно, ученые пытаются разработать технологии - как биологические, так и химические -для получения субстратов, близких к установленным требованиям. Исследователи (такие как доктор М. Чанг, доцент кафедры химии в Университете Беркли, и доктор С. Ацуми, доцент Университета Дэвиса, и др.),117-18-19-201 работы которых основаны на манипуляциях ферментами, приближаются к тому, чтобы предложить рынку высшие биоспирты (молекулы с большим числом атомов углерода и водорода), например, бутанол (90% от энергии бензина), изобутанол или пентанол, или даже про-

изводить углеводороды вместо спиртов. Однако, как указывает доктор М. Чанг, их производство по-прежнему остается на уровне незначительных объемов по сравнению с выработкой этанола.

2. Исследования в целях получения «устойчивой» бионефти, путем преобразования лигноцеллюлозной биомассы.

Помимо биологических методов, исследователи пытаются усовершенствовать химические процессы (например, газификацию и пиролиз) с тем, чтобы предложить коммерчески приемлемую технологию получения биотоплива.

Газификация и получаемый в результате синтетический газ, который можно сжигать как топливо или же преобразовывать в жидкое горючее путем синтеза Фишера-Тропша, - это устаревшая технология, требующая дополнительных исследований для того, чтобы сделать ее более экономически выгодной.

Каталитический флэш-пиролиз (СРР) представляет интерес, поскольку есть вероятность, что он обеспечит более дешевые виды топлива,

1058

990

950

922

562

483

0

чем ферментация и газификация1211 (доктор Г. Губер, доцент Массачусетского университета).

Рынок рассчитывает на следующий результат: получить на практике транспортные виды биотоплива, обладающие нужными характеристиками, недорогие и в больших количествах.

3. Исследования в целях получения биотоплива с использованием комплексных биохимических методов переработки сырья.

Доктор Джеймс Думесик и его исследовательская группа (из Университета штата Висконсин) [22-23-241 разработали технологию, находящуюся практически на промышленном этапе разработки; она основана на комплексной биохимической переработке биомассы - с добавлением серной кислоты и ферментов - с получением GVL (гам-ма-валеролактона). GVL содержит 97% исходной энергии биомассы и может поставляться по существующим трубопроводам, на танкерах и грузовиках на нефтеперерабатывающие заводы для дальнейшей переработки для получения углеводородных и химических продуктов. Этой же группой недавно проведено исследование способов оптимизации риформинга водной фазы полученных из биомассы углеводородов для выборочного получения H2 или его изменения для производства жидких углеводородов и других химических продуктов.

4. Технологии Biomass-Bypass близки к непосредственному преобразованию CO2 в топливо и другие химические продукты.

Перспективными являются исследования преобразования CO2 непосредственно в биотопливо с применением синтетических организмов без использования биомассы.

CO2 является отходом сгорания топлива или же получается в результате распада органического вещества и в небольших объемах (3-4%) присутствует в атмосферном воздухе. Ученые работают над тем, чтобы вернуть его в состав топлив.

Одно из достижений в этой области получено благодаря доктору С. Ацуми и его исследовательской группе[27281 из чикагского Университета Дэвиса. Исследования группы направлены на то, чтобы добиться такого преобразования путем экспериментов с генетически модифицированными бактериями. Результаты этой работы демонстрируют потенциальные возможности прямого полу-

чения ценных химикатов и высокоэнергетических топлив биологическим методом с применением солнечной энергии и CO2 в качестве источника углерода.

Другим достижением, на которое указывает Э. Додж[25], является разработка фирмой "JOULE", занимающейся биотехнологиями в Нью-Мексико, системы на основе фотосинтеза для производства топлива (этанола, дизельного топлива и других углеводородов) с применением биокатализаторов. В системе используется энергия солнца (солнечный свет) и потребляется углерод из CO2, являющегося отходом промышленных предпри-ятий[291. Преимущество процесса фирмы "Joule" заключается в применении соленой воды или рассола (вдали от сельскохозяйственных угодий или мест производства зерновых культур на биомассу, а также в районах, испытывающих недостаток воды), что снижает затраты и обеспечивает эколо-гичность.

В ноябре 2014 г. в Дрездене начала работу пилотная установка ("Sunfire plant", запущенная компанией Audi) на основе CO2, извлекаемого непосредственно из воздуха (технология была разработана швейцарским партнером, компанией "Climeworks"), а также на основе воды и электричества, которая представляет интерес как технология получения синтетического горючего с использованием CO2[591.

Новой технологией/601 представляющей собой настоящий прорыв в том же направлении, является аккумуляция «сбросной» электроэнергии, получаемой от энергии ветра, солнца, волн, а также с атомных электростанций (установленных для покрытия базового спроса на электричество), в форме H2 и CO, которые в конце концов преобразуются в природный газ. Кристиан Дегемер (инвестиционный директор по кризисам и возможностям) описывает эту технологию как "замечательный прорыв"[581. Эта технология, основанная в свою очередь на технологии, разработанной в Университете Рат-джерса для производства H2 (доцент T. Асефа и др.), была применена в Германии компанией Enbridge Co. and Gen. Motors. Большой демонстрационный объект мощностью 2 МВт уже построен (в августе 2014 г.) в г. Фалькенгаген, Германия. Как ожидается, эта технология принесет весьма положительные экономические

результаты[601.

В ENERGY BULLETIN

ю

9 8 7 6 5 4 3

I Средн. кпд транспортных средств -О- Спрос на бензин

2013 2014 Год

Рис. 15. Средний кпд транспортных средств в США в бензиновом исчислении, в литрах на 100 км, и ожидаемое развитие спроса на бензин в США, в %.

Источник: IEA - Международное энергетическое агентство

-1%

-2%

-3»%

5. Новые достижения перспективных исследований в сфере биотехнологии для производства химических продуктов.

Ученые из Института Висса и Гарвардской школы медицины в США, работавшие под руководством доктора Г. Черча[32], модифицировали гены бактерий таким образом, чтобы можно было программировать клетки на создание определенного химиката в процессе обмена веществ бактерий.

Данное исследование было опубликовано в Трудах Национальной академии наук США (National Academy of Science of USA). Недавние результаты этих исследований сулят значительное увеличение производства химикатов с применением бактерий любого типа.

Результаты исследований дают большие перспективы, поскольку время на производство сокращается почти в 1000 раз,[32] чем при методах, основанных на бактериальных обменных процессах.

Таким образом, ожидается, что многие новые химические продукты, включая биотопливо, биофармацевтические изделия, биопластмассы и пр., будут производиться с большей экономичностью, как отмечает доктор Д. Ингберг, директор Института Висса.

6. Технологии снижения потребности в объеме биомассы за счет повышения эффективности использования энергии.

Всемирная обеспокоенность вопросом по снижению выбросов и исключению противопоставления между топливом и продуктами питания заставляет ученых разрабатывать технологии снижения объемов биомассы, используемой для производства энергии, а также применения других химических продуктов.

Так, по данным IEA, повышенная энергоэффективность в строительстве, промышленных процессах и на транспорте могла бы сократить мировые потребности в энергии к 2050 году на треть, помогая бороться с глобальными выбросами. Следовательно, это приведет к значительному снижению потребности в биотопливе и, по логике, объемов биомассы разного рода, применяемой в выработке энергии. Главные мероприятия должны быть направлены на снижение потребления топлива транспортным средствами. В этой связи необходимо подчеркнуть особое значение разработки новых типов двигателей, которые могут использовать в качестве горючего другие типы энергии, в т.ч. электричество или водород и природных газ. Производство электромобилей и рынок для последних быстро растут.

2%

1%

0%

2

0

2008

2009

2010

2011

2012

2015

2016

2017

2018

2019

В ENERGY

BULLETIN № 20, 2015

Подключаемый электромобиль (PEV) - это

любой автомобиль, который можно подзарядить от электросети. Данные автомобили имеют ряд преимуществ перед автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, поскольку они имеют меньшую стоимость эксплуатации и обслуживания и производят меньший объем загрязняющих атмосферу выбросов.

Продажи PEV и легких автомобилей растут, достигнув в сентябре 2014 г. 600 000 единиц. В будущем ожидается,™ что постоянное развитие аккумуляторных батарей с точки зрения емкости и цены приведет к тому, что все легкие автомобили будут работать на электричестве, а самые тяжелые транспортные средства, например, грузовики, автобусы, корабли, самолеты, будут зависеть от биотоплива с высокой плотностью энергии. С другой стороны, аккумуляторная техника находится в непрерывном развитии. Один из недавних примеров заключался в изобретении батареи с системой "алюминий-воздух", которая периодически использует соленую или обычную воду. Изобретатель, доктор Р. Мори подтверждает/551 что такие батареи дешевле и надежны, обладают большей емкостью (8100 Вт-ч/кг), чем литий-ионные батареи (120-200 Вт-ч/кг).

III. Технологии биоэнергетики на практике.

В настоящее время, в существующей политической обстановке и на данной стадии научного прогресса, мировое научное сообщество внедрило в коммерческое применение многие технологии биоэнергетики, основанные на имеющейся сырьевой биомассе.

1. Технологии, пригодные для больших установок по переработке биомассы в энергию, дающие преимущество переработки при приемлемых затратах, благодаря экономии за счет роста масштаба производства.

Примеры таких технологий приведены ниже:

1.1. Крупномасштабные технологии отопления и ТЭЦ", основанные на непосредственном сжигании сырьевой биомассы в виде гранул и иных форм, или на их совместном сжигании с углем.

Крупномасштабные технологии отопления и ТЭЦ были разработаны недавно с успешными ре-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

* Теплоэлектроцентрали

зультатами для экологии и энергоэффективности, однако для них требуются большие объемы биомассы, которые зачастую перевозятся с одного континента на другой (из Канады, Бразилии, США или из России в Бельгию, Великобританию или другие страны ЕС).

1.2. Производство биоэтанола в Бразилии из сахарного тростника, в США из кукурузы или в ЕС из злаков, кукурузы и сахарной свеклы. Биоэтанол в смеси с бензином составляет в среднем порядка 3% от мирового потребления топлива. Доля его в США составляет более 10%, в Бразилии более 23% и порядка 4% в ЕС, но постоянно растет.

1.3. Производство биодизельного топлива,

особенно в Европе, со смешиванием с дизельным топливом в различном процентном соотношении, по большей части в среднем свыше 5%. В соответствии с новой политикой (исключения конкуренции с продуктами питания), ЕС и страны-производители и экспортеры, в т.ч. Малайзия, Индонезия, Аргентина и др., в будущем, как ожидается, столкнуться с серьезными проблемами, однако в период 2006-2013 гг. мировое производство биодизельного топлива быстро возросло с 6,5 млрд. литров в 2006 г. до 24,6 млрд. литров в 2013 г. Согласно отчету1531, считается, что потребление в Китае в период 2014-2017 гг. превысит уровень в 2,5 млн. тонн.

1.4. Биогаз от больших установок анаэробного брожения, производящих биометан.

Биогаз применяется на ТЭЦ , в качестве транспортного горючего или же вводится в трубопроводные сети природного газа.

На недавно построенном предприятии в Орландо1561 используют пищевые отходы и FOG (жиры, масла и смазку), сбраживаемые в течение 28 дней в анаэробном ферментере, с получением энергии для собственных нужд и дополнительной мощности в 2,8 МВт, передаваемой в местную энергораспределительную сеть.

Преимущества технологии производства биогаза на больших установках можно суммировать следующим образом:

• Биометан в 8 раз более продуктивен по энергии, чем кукурузный этанол (R. Simson et al. Ren. Energy World magazine, март 2010).

• Высокая выработка энергии с 1 га культивируемых земель (см. рис. 16).

• Сжатый биометан экологичнее по сравнению с более чем 70 разных типов биотоплива.

Биометан

67 600 км

*Биометан из побочных продуктов (рапсовые брикеты, отходы, солома) Расход топлива: бензиновый двигатель 7,4 л/100 км, дизельный двигатель 6,1 л/100 км

BtL

(биомасса в жидкость)

Рапсовое 23 зоо км +17 600 км* масло J^^tat

Биодизель

23 300 км +17 600 км*

Биотопливо видов «биометан» и В^ (биомасса в жидкость) не применяются или же остаются на стадии испытаний в настоящее время, но их выработка из биомассы очень эффективна. Таким образом, диапазон с одного гектара пашни может быть достаточно высоким. Производительность рапсового масла, биодизельного топлива и биоэтанола значительно ниже, но баланс значительно улучшается за счет применения их побочных продуктов. Биометан и биоэтанол применяются в бензиновых двигателях, а растительное масло, биодизельное топливо и В^ подходят для дизельных двигателей.

Биоэтанол 22 400 км +14400 км*

Источник: Федеральное министерство по вопросам питания, сельского хозяйства и защиты прав потребителей Германии, компания Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Рис. 16. Энергия, вырабатываемая с 1 га культивируемых земель в Центральной Европе, с обычными предприятиями переработки биомассы на силос, включая кукурузу или злаки. Более высокие результаты ожидаются в условиях мягкого климата.

• Сброженные жидкие и твердые органические отходы, отдельно или в смеси с зерновыми культурами, являются оптимальным решением для переработки отходов, помимо производимой энергии.

Потенциал биогаза во всех странах огромен, причем преимущества этой технологии с точки зрения энергетики и экологии так многочисленны, что мы рассчитываем увидеть множество областей ее применения уже в ближайшем будущем.

Исследования в США[401 показывают, что потенциал биогаза в этой стране способен обеспечить 50% потребностей транспорта в энергии.

Германия является ведущим производителем биогаза среди развитых стран, насчитывая в общем 8700 (от малых до крупных) предприятий по производству биогаза с установленной электрической мощностью 3400 МВт.

1.5. Переработка лигноцеллюлозного сырья для производства целлюлозного этанола и В^ (древесного дизеля) происходит на очень больших установках для горючего и химических продуктов (биоперерабатывающих заводах). Данные технологии распространяются по всему миру, но в основном среди частных компаний в

США. Их задача - разрешить проблему «устойчивости» или экологичности топлив, избегая при этом использование пищевых злаков для их производства. На деле, данная технология имеет серьезный недостаток в виде больших капиталовложений и затрат на переработку больших объемов биомассы, на их транспортировку и хранение. Как ожидается, извлеченные уроки помогут в будущем уменьшить затраты[361 промышленных процессов. Существуют крупные компании, связанные с компаниями-производителями ферментов, которые сооружают биоперерабатывающие заводы, способные перерабатывать биомассу и превращать ее в биоэтанол. Первый объект коммерческого масштаба по производству целлюлозного этанола введён в строй в 2013 г.

2. Технологии, пригодные для установок бытового размера.

Данные технологии используют в основном сельскохозяйственные и лесосечные отходы, а также отходы ферм, но нередко применяют сырье культурных растений. Они дают большие преимущества в виде низкой потребности в капиталовложениях, низкой стоимости производства биомассы, а также низких затрат на транспортировку, хранение и предварительную обработку.

В ENERGY

BULLETIN № 20, 2015

Рис. 17. Фермерская установка по производству биогаза с применением культурной опунции индийской и отходов фермерского хозяйства, а также технологии ТЭЦ.

Рис. 18. Сборная установка по производству домашнего биогаза, реализуемая компанией Не$йа.

Эти технологии подходят для обеспечения недорогой энергией мелких фермеров и даже небольших коммун. Они создают дополнительные рабочие места и, в конечном счете, дополнительный доход для фермерских семейств. Примеры таких установок:

2.1. Маломасштабные системы отопления на биомассе, с применением сельскохозяйственных или лесосечных отходов.

На сегодняшний день данные технологи совершенствуются в процессе исследований (особенно в части низкого уровня выбросов и большей эффективности) и обеспечивают необходимым отоплением дома, фермы, а возможно и небольшие коммуны. Надлежащее управление при сборе, транспортировке, погрузке и хранении отходов способно обеспечить впечатляющее снижение конечной стоимости.

2.2. Анаэробные установки бытового размера для ТЭЦ в полевых условиях.

Фермер может организовать брожение отходов своей фермы и даже культивировать соответствующие виды растений и использовать их в сочетании с отходами. За счет данной технологии фермер получает экономию на подогреве воды, отоплении/охлаждении помещений, дополнительный доход от продажи электричества в электросеть, экономию на оросительной воде и удобрениях, улучшенную экологию и рабочие места для членов семьи и, возможно, много больше.

Китай является мировым лидером в этой области, производя ежедневно 400 000 МВт-ч. энергии. Большая часть (75%) установок биогаза в Китае представляет собой подземные био-ферментеры шахтного типа масштаба для жилых домов в 10 м3. 25% установок - это установки для небольшого деревенского масштаба в 60 м3 с установленной мощностью в 4950 МВт (в электрическом выражении).

Биогазовые установки бытового масштаба также распространены в различных странах Азии и Африки, но они не подходят для развитых стран, в основном, из природоохранных соображений. Недавно в США, где культурная обстановка сильно отличается от развивающихся стран, частная компания "Hestia home biogas"[311 вывела на рынок сборную установку на 2 м3 для получения бытового биогаза. Данная установка дает преимущества чистого сбраживания органических отходов семьи и производства газа для приготовления пищи, а также дает удобрения для сада без запаха[311.

2.3. Технология "полевой переработки сладкого сорго в этанол".

Данная технология требует дальнейшего изучения для целей усовершенствования. Технология дает преимущества в виде низкой стоимости и более экологичного производства биоэтанола, а также желаемых всеми сооциальных результа-

тов[11,101, среди прочих:

• инвестиционные расходы на этанол составляют 0,264 доллара США/л, вместо 2,64 долларов США/л при централизованном производстве,

• инвестиционные расходы на этанол составляют 0,132 доллара США/л, вместо >0,35 долларов США/л при централизованном производстве,

традиционная переработка сахара

Сахарный тростник

на ферме

потенциальная переработка в поле сладкого сорго

Сахарный тростник

^— пресс :—^

н

на ферме

Централизованный производственный объект

Рис. 19. Схематическое изображение различий между традиционной и полевой переработкой сахароносов для производства этанола.

• этанол имеет уровень выбросов СО2 в 8 раз ниже, чем у современного кукурузного этанола,

• доход с гектара более чем в 7 раз выше по сравнению с доходом от кукурузного этанола.

Пример Ассоциации по производству этанола из сладкого сорго (БББД) в США касательно "производства этанола на фермах", следует рассмотреть

Рис. 20. Сбор сладкого сорго и получение сока за один и тот же проход с применением комбайна "Mc Cluny Sor-cane Harvester", применяемого на крупных фермах. (Фотография: Mc Cluny

Industries)1101.

не только для применения в целях производства этанола на небольших фермах, но и для использования в различных технологиях биоэнергетики.

Заключение

Поэтапный отказ от ископаемых источников энергии (уголь, нефть, природный газ), вызван, в основном, экологическими соображениями и объясняется также растущей стоимостью добычи и истощением их запасов. Мировая экономика обязана использовать возобновляемые сырьевые материалы, включая биомассу, чтобы удовлетворить растущую потребность в энергии и химических продуктах.

В целях успешной переориентации мировой экономики нам следует разрабатывать технологии, способные эффективно использовать все органическое вещество биомассы с максимальной выгодой, поставляя на рынок экологически чистую (устойчивую) и дешёвую энергию, а также продукцию биохимии. Научные исследования, имеющие целью удовлетворение нужд далёкого будущего, поиск биомассы за пределами доступной на данный момент, дают надежду на то, что технологии будущего дадут возникающим проблемам достойные решения, связанные с использованием возобновляемых ресурсов.

Литература:

1. Ludwig D. et al. Workshop on Cost Action CM0903. Thessaloniki, 2012

2. Corma A., Iborra S., Velt A. (2012). Chem. Rev., No. 107(6) p. 2411

3. Wyman C.E. (2012). Trends Biotechnology No. 25, p.153-157

Рис. 21. Получение сока и сбраживание на месте на мелких фермах11

4. Domine M. Workshop on Cost Action CM0903, Thessaloniki 2012

5. Wool R. (2012). Biobased polymers and composites. Optimal design. University of Delaware, USA

6. Bitzer M. (2009). Early deheating of sweet sorghum. National Sweet sorghum producers

7. SGBiofuels (2012). Facts about Jatropha crop

8. Ruggeri R., Rossini E., Provenzano M.E., Del Puglia I. Sweet sorghum Potentials as bio-fuel feedstock in two European growing areas. 20 European Biomass Conference, Milano 2012

9. IEA, "Energy Technology Status and Outlook 2008"

10. McClune Industries presents Sor-cane Harvester and SORGANOL Biofuel Innovations. LLC; 7 Potterville Main st. Reynolds, GA 31076D/B/A/ McCLUNE Industries

11. Bellmer D., Huhnke R. "Sweet Sorghum Ethanol, In-Field Fermentation issues". Oklahoma State University 2010. www.bioenergycenter.okst.edu

12. Papadopoulou E. et al. "Value- added industrial products from fiber crops". Chimar Hellas S.A., FIBRA Network-Summer school, Catania-Italy 2013

13. Proceedings of the European Biomass and Industry Conference 2012, Milano-Italy

14. Jim Lane, "Tequila sunrise: Byogy, AusAgave sign pact to advance agave as aviation biofuels feedstock". Biofuels Digest, 15 June 2014

15. http://www.greenoptimistic.com/2011/08/09/ agave-ethanol

16. Savage Neil. "Fuel options: The ideal biofuel". Nature Vol. 474, Issue 7352, 22, Jun. 2011

17. Wen M., Bond-Watts B.B, Chang M.C.Y. (2013). "Production of advanced biofuels in engineered E. coli". Chem. Biol. 2013, 17, p 427-476

18. Walker M.C., Chang M.C.Y. (2014). "Natural and engineered biosynthesis of fluorinated natural products". Chem. Soc. Rev., 2014, 43, p 6527-6536

19. Desai S.H., Robinovich-Deere, Tashiro C.A., At-sumi S. "Isobutanol production fromcellobiose in E. coli". "Appl. Microbial Biotechnology, 98(8), p 3727-3736, 2014

20. Nozzi N.E., Desai S.H., Case A.N., Atsumi S. "Metabolic engineering for HHigher alcohol production". Metab. Eng. 25:174-182, 2014

21. Jungho J., Coolman R., Mountziaris, Huber G.W. "Catalytic fast pyrolysis of lignocellulosic biomass

in a process development Unit with continual catalyst addition and removal). Chemical Engineering Science. Eyrolles vol. 108, 2014, p37-46

22. Dumesic, James et al. "Integrated conversion of hemicellulose and cellulose from lignocellulosic biomass". Energy and Environmental Science 6, 76 (2013)

23. Dumesic J. et al. "Production of renewable petroleum refinery diesel and jet fuel feedstocks from hemicellulose sugar streams". Energy and Environmental Science 6, 205 (2013)

24. Dumesic James et al "A sulfuric acid management strategy for the production of liquid hydrocarbon fuels via catalytic conversion of biomass-derived levulinic acid". Energy and Environmental Science 5, 9690 (2012)

25. Dodge Ed. "CO2 to Fuels via Photosynthesis". Breaking Energy, Jan. 2014

26. Dodge Ed. "How Much Renewable Natural Gas Can Be Produced". Braking Energy, Dec. 2014

27. Oliver J., Machado I., Yoneda H., Atsumi S. "Cyano-bacterial convertion of carbon dioxide to 2,3-bu-tanediol". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 110, no. 4, pp. 1249-1254, 2013

28. Oliver J.W.K., Atsumi S. "Metabolic design for cya-nobacterial chemical synthesis". Photosynthesis Research, Vol.120, Issue 3, June 2014, Pages 249261

29. Robertson D.E., Jacobson S.A., Morgan F., Beny D., Church G.M., Afevan N.B. (2011). "A new down for industrial photosynthesis". Photosynthesis Research Vol. 107, Issue 3, p 269-277

30. Simson R.,et al. Renewable Energy World magazine, March 2010.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

B ENERGY BULLETIN

31. Weisman Warren. "Hestia Home Biogas". Renewable Energy World, Dec. 2014. www.hestiahome-biogas.com

32. Meghan Sapp. "Harvard researchers manipulate bacteria to produce chemicals on demand". Biofuels Digest, 25/12/2014, http://www.biofuelsdigest. com/bdigest/2014/12/25/harvard-researchers-manipulare-bacteria-to-produce-chemicals-on-demand

33. Hons F., et al. "Bioenergy sorghum could help with greenhouse gas emissions". Agriculture & Life Sciences, Texas A&M University, Department of Soil & Crop Sciences, June, 2014

34. "Jatropha Biofuel Around the World: A 13-cfountry Tour of Development Activity". Originally published on Biofuels Digest and republished on Renewable Energy World, September 15, 2014

35. Mkoma S.L., Mabiki F.P. "Theoretical and Practical Evaluation of Jatropha as Energy Source Biofuel in Tanzania". Published on the INTECHWEB book: ECONOMIC EFFECTS ON BIOFUEL PRODUCTION July 2011

36. Executive Summary of the High-Level Panel, of Experts (HLPE). "Biofuels and food Security". Committee on World Food Security, Rome, Oct. 2013

37. "Newsvine-Ecofasa turns waste to biofuels using bacteria". Lele.newsvine.com, Oct. 2008

38. Renewable Energy Focus magazine, 24/11/2010.

"Biofuel capacity to grow 7.8% annually"

39. David Appleyard. "Biomass Outlook 2014: Is Biomass About To Go Bang?". Renewable Energy World, Feb. 2014

40. Schuppenhauer M. "The Latest in next-wave biofuels feedstock reports: Biogas". Biofuels Digest, 06/08/2014

41. Akinshina N., et al. "Anaerobic Degradation of Halophyte Biomass for Biogas Production". Journal of Arid Land Studies, 22-4, 227-230 ,2012

42. Madrical A. (2008). "Food vs. Fuel: Saltwater Crops May Be Key to Solving Earth's Cruch". The Open University UK, 2008

43. Eshel A., et al. "Biomass production by desert halo-phytes: Alleviating the pressure on food production". Tel-Aviv University, The Hebrew University of Jerusalem, University of Tuscia Italy amrame@ ex.ta u.ac.il, htt p://www.ta u.ac.ac.il/amram/

44. Sustainable Bioenergy Research Consortium.

"Biofuel from desert plants geown with seawater".

Energy&Green Tech, Jan. 22, 2014

45. Glenn, S. B., Nelson, S. r. "Summary of Research Findings and Bibliography of Salicornia bigelovii as a High- Salinity Biomass and Oilseed Crops". A report to NASA

46. Abideen Z., Ansan R., Khan M.A. "Halophytes: Potential source of ligno-cellulosic biomass for ethanol production". Biomass and Bioenergy Vol. 35, issue 5, p1818-1822, 2011

47. U.S. Department of Energy (2014). "Energy Efficiency and Bioenergy". Diesel Power magazine 2014. www.dieselpowermag.com/tech/0910dp_ diesel_fuel_adcantages/photo_03.html

48. Wikipedia. "Plug-in electric vehicle"

49. Nieves R.A. "Sweet sorghum, Other Sugar Crops Show Promise". BBI Consulting Services. Pub-lisged on Ethanol Producer Magazine, 2012 www. nieves@bbiinternational.com

50. University of Nebrasca (2008). "Sweet Sorghum Researdh" www.bioenergycenter.okstate.edu

51. Sapp M. "Chromatin and Calgren Renewable Fuels agree on sorghum deal". Biofuels Digest 02/25/2013

52. Lane J. "Top 10 Biofuels&Biobased Productions for 2014". Biomass Digest 01/06/2014

53. "China Biodiesel Industry Report 2014-2017". June 2014

54. Sorghum check off organisation. "Sotghum check off Renewables Program". Sorghum check off newsletter, Jan. 2015

55. Fugi Pigment Co, Ltd. "Fugi Pigment Unveils Aluminium-Air Battery Rechargeable by Refilling Salty or Normal water". Renewables e-Newsletter-8th Jan. 2015

56. Sorghum check-off organization. "Sorghum Check off Renewables Program". Sorghum checkoffs newsletter, Jan. 2014

57. Runyon J. "Generating Heat and Power from Waste Is Focus of BioEnergy Tour during REWNA". Renewable Energy World, Dec. 08, 2014

58. Biofuels Digest. "The 7 Paths of the New Agriculture". http:www.biofuelsdigest/2012/01/05/the-7-paths-of-the-new-agriculture

59. Ingolstadt. "New Audi e-fuels project: e-diesel from air, water andgreen electricity". Audi MediaServices, 14/11/2014

60. Travis Johnson. "Breakthrough technology turns air, sunlight, coal, even water into precious gas". Stock Gumshoe publications, 2014 www.stockgumsshoe. com/reviews/crisis-and-opportunitys-breackthrough-turns-air-sunlight-coal-even-water-into-precious-gas

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.