CC BY-NC
32
Е. Сорокина, Г. В. Черкаев
Перспективы производства биотоплива в Республике Казахстан для развития судоходства
DOI: 10.24937/2542-2324-2021-1-S-I-266-268 УДК 620.92(574)
Е. Сорокина, Г.В. Черкаев
СПбГМТУ, Санкт-Петербург
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН ДЛЯ РАЗВИТИЯ СУДОХОДСТВА
В настоящее время в мире известно множество видов возобновляемых источников энергии. Одним из таких источников энергии - биологические топливо, которое может производиться из органических отходов и продуктов жизнедеятельности организмов. В статье рассмотрены различные виды биотоплива и перспектива их использования в Республике Казахстан для развития судоходства.
Ключевые слова: судоходство, биотопливо, биогаз, биодизель, биоэтанол. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-266-268 UDC 620.92(574)
E. Sorokina, G.V. Cherkaev
St. Petersburg State Marine Technical University, St. Petersburg
PROSPECTS FOR BIOFUEL PRODUCTION IN THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN FOR THE DEVELOPMENT OF NAVIGATION
Currently, many types of renewable energy sources are known in the world. One of such energy sources is biological fuel, which can be produced from organic waste and waste products of organisms. The article discusses various types of biofuels and the prospect of their use in the Republic of Kazakhstan for the development of shipping. Key words: navigation, biofuels, bioethanol, dimethyl ether, biodiesel, biogas. Authors declare lack of the possible conflicts of interests.
В настоящее время в мире интенсивно осваиваются методы производства биотоплива из составляющих частей сельскохозяйственных культур. Большинство стран уже осуществляют национальные проекты по получению и совершенствованию собственной биотопливной промышленности, благодаря чему международный рынок биотоплива вырос на 20%.
Для экономики Республики Казахстан (РК) биологическое топливо особенно значимо тем, что это направление позволит снизить выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу и предоставит возможность обеспечить безопасную жизнь и здоровье населения, а также уменьшить негативное воздействие на компоненты окружающей среды.
Вклад транспорта в загрязнение атмосферы неуклонно возрастает, что обусловлено, в первую очередь, увеличением его числа, а во вторую - ростом объема транспортных услуг. Работа двигателей внутреннего сгорания на традиционном моторном топливе приводит к ежегодному увеличению количества сернистого ангидрида (802), оксидов азота (N0^, оксидов углерода и углеводородов. Несмотря на это, вклад водного транспорта, который в РК является частью транспортно-коммуни-кационного комплекса страны, его общегосударственной инфраструктуры, в загрязнение окружающей среды не превышает 2%.
На сегодняшний день в Казахстане присутствуют все необходимые условия для выработки
Для цитирования: Сорокина Е., Черкаев Г.В. Перспективы производства биотоплива в Республике Казахстан для развития судоходства. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; Специальный выпуск 1: 266-268. For citations: Sorokina E., Cherkaev G.V. Prospects for biofuel production in the Republic of Kazakhstan for the development of navigation. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; Special Edition 1: 266-268 (in Russian).
E. Sorokina, G.V. Cherkaev
Prospects for biofuel production in the Republic of Kazakhstan for the development of navigation
и реализации концепции по использованию биотоплива: высокая внутренняя необходимость и экспортный запас в видах биологических ресурсов, огромные площади свободной земли для выращивания различных культур, современная техника и технологии, человеческие ресурсы. По прогнозным оценкам потенциал вторичных энергетических ресурсов в Казахстане может составить около 1 трлн. кВт/ч в год (примерно в 10 раз больше потребления электроэнергии в стране) [1].
Для производства биотоплива основным сырьем могут служить зерновые и масличные культуры, отходы птицеводства и животноводства, а также отходы древесины.
Проведенный анализ сырьевых материалов, из которых может производиться биотопливо, позволяет сделать вывод о том, что продовольственная безопасность РК не должна пострадать от производства биологического топлива [2].
Биотопливо - это топливо из биологического (растительного или животного) сырья, которое получают с помощью переработки органических отходов и продуктов жизнедеятельности организмов.
Рассмотрим некоторые виды биотоплив, которые могли бы применяться в судовых двигателях, их достоинства и недостатки.
Биоэтанол (БЭ) - этиловый спирт, один из видов биотоплива, который добывается из отходов древесины, свеклы, сахарного тростника, кукурузы, пшеницы, а в последующем целлюлозы. Создает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбро-
сов ЗВ. В некоторых странах БЭ уже используется в качестве топлива для двигателей с принудительным воспламенением. Однако, из-за низкого цета-нового числа, возникает проблема воспламенения в цилиндрах двигателя, решить которую можно за счет смешивания БЭ с нефтяным дизельным топливом (ДТ), что, в свою очередь, также проблематично из-за наличия большого количества воды в топливе, полученном путем брожения.
Диметиловый эфир (ДМЭ) может производиться из угля, природного газа, также из биомассы. Наибольшее количество ДМЭ образуется из отходов целлюлозно-бумажного производства. Считается что ДМЭ - это экологически безопасное топливо, в составе которого нет серы, и, в отличие от дизельного топлива, в выхлопных газах при сгорании ДМЭ содержится на 90% меньше КОх. Однако, несмотря на достоинства, существенным недостатком ДМЭ является его малая кинематическая вязкость (на порядок меньше, чем у ДТ), что приводит к затруднению герметизации подвижных узлов уплотнения топливной аппаратуры и задирам прецизионных пар. Также теплотворная способность ДМЭ ниже, чем, например, у природного газа.
Биодизель (БД) - еще один из основных видов биологического топлива, которое может производиться из растительных или животных жиров, а также из продуктов реакций образования сложных эфи-ров при взаимодействии кислот и спиртов (этерифи-кации). В настоящее время БД используется в чистом виде в автотранспорте и в виде различных сме-
Таблица 1. Возможный среднегодовой выход биогаза в Казахстане
Виды отходов Среднее количество отходов, Среднее количество биогаза, 3
млн т млрд м
Отходы животноводства и птицеводства 22,1 8,6
Растительные отходы 17,7 8,9
Всего 39,8 17,5
Таблица 2. Рассчитанные удельные величины выбросов ЗВ
Группа Выброс, г/кг
CO NOx СН C SO2 CH2O С20Н12
ДТ 23,0 42,0 4,20 2,20 0,60 0,33 0,3 10-5
Биогаз 23,30 10,50 4,30 1,10 0,50 0,35 0,4 10-5
ДМЭ - 4,20 3,15 - - - -
Биодизель 17,25 42,00 3,15 1,65 нет 0,35 0,3210-5
Биоэтанол 20,00 40,70 3,50 2,00 0,530 0,30 0,3 10-5
ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
267
Е. Сорокина, Г.В. Черкаев
Перспективы производства биотоплива в Республике Казахстан для развития судоходства
сей с дизельным топливом. Применение БД позволяет снизить концентрации ЗВ в отработанных газах на 25-50%, что благотворно сказывается на улучшении экологической обстановки в регионах с высокоразвитой промышленностью и транспортной инфраструктурой, где интенсивно используют ДТ. Практически отсутствуют выбросы диоксида серы (содержание серы в БД составляет 0,02%). Однако теплота сгорания БД несколько ниже, чем у обычного ДТ, в результате чего при работе на этом топливе наблюдается снижение мощности двигателя.
Биогаз (БГ) представляет собой смесь метана и углекислого газа, что является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз получается из местного сырья, хотя произвести его можно из достаточно больших видов источников. На деле выбор сокращается из-за географических, климатических, экономических и других факторов [3].
В настоящее время отрасль биогаза в Казахстане является практически не развитой, хотя при имеющемся у Казахстана потенциале биогаз вполне может частично, а в некоторых регионах и полностью, заменить потребление энергии, получаемой из традиционных энергоносителей. В целом перспективы развития производства и использования биогаза в республике существуют. Этому способствуют большие объемы органического сырья, простота технологии получения и использования биогаза, а также тот потенциал, который предоставляет биогаз при замене им традиционных источников энергии для выработки электричества и тепла.
Возможное среднегодовое количество биогаза представлено в таблице 1 [4].
В процессе эксплуатации дизельных установок в атмосферу с отработавшими газами выделяются вредные (загрязняющие) вещества.
Произведенные пересчеты удельных выбросов ЗВ на 1 кг топлива, в зависимости от вида используемых топлив, сведены в таблицу 2.
Подводя итоги, можно сказать, что в Казахстане производство и дальнейшее использование биотоплива на транспорте, в т.ч. и на водном, может дать ощутимый экономический и экологический эффекты. Также это может способствовать повышению рентабельности сельского хозяйства и привлечению инвестиций в страну.
Список использованной литературы
1. Бахов Ж.К., Сапарбекова А.А., Коразбекова К.У. Перспективы развития производства и использования биогазовых технологий в Казахстане [Электронный ресурс] // Rusnauka: [сайт]. URL: http://www.rusnauka.com/8_NND_2011/Tecnic/5_8154 9.doc.htm.
2. Пащенко А. Перспективы рынка жидкого биотоплива // АПК: экономика, управление. № 4. С. 46-51.
3. Биологическое топливо [Электронный ресурс] // Scania: [сайт]. URL: https://www.scania.com/ru/ru/home/ products-and-services/articles/alternative-fuels.html.
4. Использование биогаза в Казахстане [Электронный ресурс] // МК в Казахстане: [сайт]. URL: https:// mk-kz.kz/economics/2019/08/07/v-kazakhstane-u-bio-topliva-est-potencial-no-net-finansirovaniya.html.
Поступила / Received: 15.11.21 Принята в печать / Accepted: 08.12.21 © Сорокина Е., Черкаев Г.В., 2021
