CC BY
140
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА БИОЭТАНОЛА: ПЕРСПЕКТИВНЫЙ БИЗНЕС ИЛИ ВЫНУЖДЕННЫЕ РАСХОДЫ?
Э. Ю. АШХОТОВ
Центр инноваций в энергетике (ЦИЭН) Института энергетических
исследований (ИнЭИ) РАН, доктор экономических наук, ведущий научный сотрудник, 117333, Москва, ул. Вавилова, д. 44, корп. 2
Р. К. БЕВОВ
Центр инноваций в энергетике (ЦИЭн) Института энергетических
исследований (ИНЭИ) РАН, кандидат физико-математических наук, руководитель Центра 117333, Москва, ул. Вавилова, д. 44, корп. 2
Е. В. ГЛАДКОВА
Российский государственный аграрный заочный университет, кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Гидравлика» 143900, г. Балашиха-8 Московской области, ул. Юлиуса Фучика, д. 1.
Статья посвящена проблеме выбора технологии переработки (утилизации) основного отхода производства биоэтанола спиртовой барды. Приводятся данные об экологических и законодательных требованиях в вопросах обязательной переработки (утилизации) спиртовой барды. Приведены результаты исследований экономической эффективности различных технологий переработки (утилизации) барды. На основании ранее проведенных авторами исследований сформулирован комплекс мер, направленных на решение поставленной задачи, а также выявлены перспективные направления научных исследований и разработки технологических процессов переработки (утилизации) барды.
Отмечено, что в экономических и законодательных условиях, сложившихся в РФ в настоящее время, переработка (утилизация) барды является дополнительной статьей расходов для производителей биоэтанола и не может рассматриваться в качестве отдельного прибыльного бизнеса.
Ключевые слова: биоэтанол; спиртовая барда; экология; технологии переработки.
Коды классификатора JEL: 055, 057.
В мире, одновременно озабоченном и проблемами окружающей среды, и тем, где взять топливо для замены уменьшающихся запасов нефти, растет интерес к биотопливу.
Одним из основных видов биотоплива является биоэтанол, представляющий собой обезвоженный и денатурированный этиловый спирт, применяемый в ДВС в качестве замены бензина или добавки к нему.
Однако само биоэтанольное (и спиртовое) производство — далеко не безвредное, и проблема переработки (утилизации) отходов имеет для отрасли принципиальное значение.
Основным отходом спиртового производства является так называемая спиртовая барда.
Что такое спиртовая барда и почему ее надо перерабатывать (утилизировать).
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).
© Э. Ю. Ашхотов, Р. К. Бевов, Е. В. Гладкова, 2009
ТЕRRА EСONOMICUS ^кономичєский вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 3
ТЕRRА EСONOMICUS (Экономичeский вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 3
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 стоков2.
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.
При сбросе барды в водоем происходит его «тепловое загрязнение» из-за высокой начальной температуры свежей барды (около 600 С), 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».
Как утверждают в многочисленных публичных выступлениях, СМИ и научных статьях политики, экологи и ученые, переработка барды в различные «полезные» продукты является очень перспективным бизнесом, в который можно смело вкладывать деньги.
Вторят им и производители оборудования для переработки барды, которых привлекает возможность резкого роста сбыта своей продукции. Вот только самих «спиртовиков» что-то среди апологетов переработки совсем не наблюдается.
Честную позицию занимают при этом только «зеленые», которые вообще не «заморачива-ются» экономическими проблемами спиртовиков — стоимостью оборудования для переработки, высокими энергетическими и денежными затратами на техпроцесс, возможностью сбыта продукции, полученной при переработке, и т. п.
«Зеленые» говорят примерно следующее: «Отходы спиртового (биоэтанольного) производства, и в первую очередь барда, чрезвычайно вредны для окружающей среды (а это действительно так Э.А.), поэтому в обязательном порядке должны быть переработаны или утилизированы. Увеличение затрат на производство — вопрос «третий» и на принятие решения повлиять никоим образом не должен».
Примерно так же рассуждают и представители власти, особенно законодательной, которые в целом поддерживают «зеленых», кто-то всерьез озабочен проблемами окружающей среды, кто-то — из конъюнктурных соображений.
Но так как спиртовое лобби тоже не «дремлет», законодатели периодически вспоминают и об «интересах производственников».
Стремление учесть антагонистические интересы всех сторон, приводит, естественно, и к принятию противоречивых решений.
С одной стороны, в стране был принят Федеральный закон № 102-ФЗ от 25.07.2005 г. «О внесении поправок в Федеральный закон № 18-РФ от 07.01.1999 «О госрегулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции», в соответствии с которым с 1 января 2006 года эксплуатация спиртовых производств, не оснащенных оборудованием для переработки (утилизации) барды была запрещена под угрозой отзыва лицензии на производство. С другой стороны, вступление закона в силу несколько раз переносилось — на 1 января 2007, 2008, 2009, 2010 годов.
Официальной причиной последнего переноса срока вступления закона в силу вообще стал «экономический кризис»(!), как будто отравлять собственное население и собственную природу во время кризиса можно, а в «хорошие» времена нельзя.
Массу усилий к продвижению идеи об обязательной переработке барды прилагают производители и продавцы оборудования, которые через СМИ, различные выставки, конференции, собственные бизнес-планы и т. п. акцентируют внимание на высокой коммерческой перспективности этого бизнеса. Обычно указывается, что капиталовложения сравнительно невелики, полученная в результате переработки продукция продается нарасхват, а срок окупаемости капиталовложений в переработку составляет 1,2-2 года (более «совестливые» пишут о сроке окупаемости 3-4 года).
К сожалению, многие ученые, в том числе и непосредственно связанные с разработкой технологий переработки барды, присоединяются к общему хору «оптимистов» без должного критического анализа сложившейся ситуации.
В значительной степени это объясняется сохранившимися в ученой среде представлениями о необычайной доходности «спиртового» бизнеса и богатстве «спиртовиков», которых, якобы, не могут смутить «небольшие» дополнительные расходы на переработку отходов.
Соответствие утверждений о перспективности этого бизнеса реальному положению дел можно проверить с помощью несложных и почти безошибочных вопросов-индикаторов.
Вопрос 1. Если переработка барды — хороший бизнес, почему к нему должно принуждать государство, вводя «драконовский» закон, суть которого заключается во фразе «не переработаешь — закроем предприятие»?
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА БИОЭТАНОЛА.
115
Вопрос 2. Почему в РФ нет до сих пор ни одной фирмы, которая построила бы собственное предприятие по переработке, забирала бы (не говоря уже о покупке) барду у «спиртовиков» (а они согласны даже доплачивать тому, кто избавит их от «головной боли»), перерабатывала и получала бы прибыль от этой деятельности?
Ни на один вопрос в поставленном контексте адекватного ответа нет. Однако апологеты переработки (а к ним отчасти принадлежат и авторы статьи) непременно возразят, что «такие фирмы есть за рубежом, в частности в Германии, Дании, их все больше во всем мире» и т. п.
Действительно, «на Западе» предприятия по производству спирта в обязательном порядке оснащаются участками по переработке барды, но в качестве самостоятельного бизнеса переработка не распространена.
Причиной повышенного внимания «западных» стран к этой проблеме является прежде всего забота об окружающей среде.
Законодательство этих стран запрещает эксплуатацию предприятий, нарушающих экологическое законодательство и возможные огромные штрафы (а то и закрытие предприятия) перевешивают все возможные выгоды от игнорирования требований законов.
К этому идем и мы, но почему-то постоянно останавливаясь, оглядываясь и стыдливо признаваясь, что это нам «не по средствам», «не вовремя» и т. п.
И все же, раз переработка барды необходима с точки зрения интересов общества, касающихся вопросов экологии, а это признают все заинтересованные стороны, то нужно рассмотреть аргументы «за» и против» и определить наиболее рациональные пути решения проблемы. Аргументы «за переработку» следующие:
— барда содержит все полезные вещества, содержавшиеся в исходном сырье (например, в зерне), кроме крахмала и сахаров, поэтому продукты ее переработки (так называемая «сухая барда» ББС8, кормовые дрожжи и т. д.) являются ценным кормом для сельскохозяйственных животных и птицы;
— при переработке барды можно получить не только корма, но и другие полезные вещества например биогаз, содержащий 55-70 % природного газа метана (СН4), который можно использовать для обеспечения энергетических нужд предприятия, продавать и т. п.;
— гниение барды без переработки либо утилизации недопустимо, так как это очень вредно для окружающей среды;
— имеются готовые, хорошо отработанные технологии, обеспечивающие необходимые качественные показатели переработки барды и имеющие высокую экономическую эффективность.
Все эти аргументы понятны, и с ними можно согласиться, за исключением, пожалуй, той части последнего аргумента, которая касается высокой экономической эффективности.
Аргументы «против»:
— стоимость оборудования для реализации «распространенных» технологий слишком велика, особенно для небольших спиртзаводов;
— полученная из барды продукция не находит сбыта по ценам, оправдывающим ее производство из-за ее высокой себестоимости;
— рынок продуктов переработки барды в России не сформирован, поэтому она не находит сбыта;
— возможно, утилизация спиртовой барды во многих случаях выгоднее ее переработки.
Для проверки состоятельности этих аргументов, необходима экономическая оценка перспективности различных технологий переработки (утилизации) барды, как широко используемых в настоящее время, так и находящихся в той или иной стадии готовности к внедрению в производство.
Для этого нами был проведен ряд исследований, касающихся технологических и экономических аспектов реализации технологий очистки загрязненных стоков как в спиртовой отрасли, так и в других отраслях промышленности и сельском хозяйстве, а также вопросов экономико-математического моделирования процесса выбора оптимальной технологии переработки (утилизации) спиртовой барды.
Кроме того, были проведены исследования рынка наиболее распространенных продуктов переработки барды (сухой гранулированный барды ББС8 и дрожжевого кормоконцентрата (ДКК)) для определения коммерческих перспектив их реализации.
В результате проведенных нами исследований был сделан ряд выводов, часть из которых представлена ниже.
1. Необходимость переработки (утилизации) отходов спиртового производства, после-спиртовой барды, определена двумя обстоятельствами:
— чрезвычайно высоким вредом окружающей среде, которую способна нанести «свежая» барда;
— требованиями законодательства РФ, в соответствии с которым с 1 января 2006 года (срок пролонгирован до 1 января 2010 года) все предприятия, производящие спирт (в том числе и биоэтанол), обязаны под угрозой отзыва лицензии установить оборудование для переработки (утилизации) барды.
ТЕRRА EСONOMICUS (Экономический вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 3
ТЕRRА EСONOMICUS (Экономический вестник Ростовского государственного университета) ^ 2009 Том 7 № 3
2. Существует три различных подхода к проблеме избавления от барды: 1) полная переработка барды с извлечением из нее как взвешенных, так и растворенных веществ; 2) частичная переработка с отделением взвесей (кека) и дальнейшим обеззараживанием оставшейся части барды (фугата); 3) обезвреживание (утилизация) всей барды без выделения из нее «полезных» веществ.
3. Выбор технологии переработки (утилизации) спиртовой барды определяется в первую очередь, ее экономической целесообразностью. Для этого необходимо моделирование задачи выбора и оптимизация модели в соответствии с выбранным критерием оптимальности.
4. Критерием оптимальности при выборе технологии переработки (утилизации) барды является максимизация прибыли от реализации полученных продуктов (минимизация затрат на переработку). Однако существует ряд существенных ограничений, главными из которых являются ограничение по размеру капиталовложений в участок по переработке, а также требование достижения качественных показателей конечных продуктов переработки (утилизации).
5. Проведенные расчеты предлагаемых разработчиками технологий переработки после-спиртовой барды в сухую гранулированную барду ББС8 и дрожжевой кормоконцентрат ДКК показали следующее:
— удельная стоимость участка по переработке барды в технологиях производства сухой гранулированной барды ББС8 и дрожжевого кормоконцентрата ДКК составляет примерно 1300-1400 долларов США/ДАЛ суточной производительности (11000-12000 долларов на-тонну переработанной свежей барды в сутки);
— рассмотренные, в соответствии с данными, указанными производителями оборудования, технологии переработки барды в ББС8 и ДКК в настоящее время экономически неэффективны, полученная продукция низкорентабельна, а иногда и просто нерентабельна;
— минимальная расчетная себестоимость ББС8 и ДКК, определенная авторами на основании данных разработчиков технологии, составила соответственно 4300 и 5400 рублей затонну, а рыночная цена — 3000 и 5800 рублей за тонну соответственно;
— в условиях, указанных разработчиками, срок окупаемости проекта по переработке барды в ДКК составляет 34 года (по сравнению с 3 годами, декларированными разработчиком), проект по переработке барды в ББС8 убыточен.
6. Научные и практические исследования в области поиска новых технологий для переработки (утилизации) барды в настоящее время в стране ведутся недостаточно активно, несмотря на практический интерес и требования законодательства.
7. Проанализированные с точки зрения практической реализации и экономической эффективности «альтернативные» технологии переработки барды — выработка биогаза, производство гранулированного твердого топлива и т. п. показали их несостоятельность на современном этапе разработок.
8. В результате проведенной работы выявлены перспективные направления научных исследований и разработки технологических процессов переработки (утилизации) барды:
— снижение количества барды путем изменения технологии производства спирта и (или) внесения изменений в технологический процесс;
— снижение затрат на обезвоживание конечного продукта за счет внедрения современных методов очистки загрязненных стоков;
— увеличение скорости переработки барды в различных технологических процессах (при анаэробном сбраживании в биогаз, при переработке в дрожжи и т. п.) и др.
В целом можно сказать, что без мер материального стимулирования отрасли, предусматривающих экономическую помощь предприятиям, занимающимся переработкой (утилизацией) барды как в составе основного производства, так и в виде «отдельного» бизнеса, а также формирования рынка продуктов переработки, реализация обозначенных в ФЗ № 18-РФ от 07.01.1999 требований столкнется с большими проблемами.
Зачем же тогда столь активно пропагандируется идея о коммерческой выгоде переработки спиртовой барды и огромных прибылях, которые она сулит бизнесменам, вложившим в нее деньги (как самим «спиртовикам», так и сторонним бизнес-структурам)?
К сожалению, приходится констатировать, что такая пропаганда в настоящее время носит в основном конъюнктурный характер, и в нынешних условиях переработка (утилизация) спиртовой барды является дополнительной статьей расходов, удорожающих конечный продукт — спирт или биоэтанол, и не может рассматриваться в качестве отдельного прибыльного бизнеса.
