CC BY
49УДК 662.6
ПРОИЗВОДСТВО БИОЭТАНОЛА ИЗ САХАРНОГО СОРГО ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ
Худашова Анастасия Ивановна, магистрант, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет -МСХА имени К. А. Тимирязева», г. Москва, РФ.
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы использования биоэтанола за рубежом и в России. Приведено обоснование высокого спроса по увеличению производства биоэтанола. Описана технология процесса получения патоки из растений сахарного сорго.
Ключевые слова: биоэтанол; сахарное сорго; биогаз; биодизель; традиционные виды топлива; этанол.
TO THE QUESTION OF PRODUCTION OF BIOETHANOL FROM SORGHUM SACCHARATUM AS AN ALTERNATIVE ENERGY SOURCE
Khudashova Anastasiya Ivanovna, the undergraduate, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Russian Timiryazev State Agrarian University», Moscow, Russia.
Summary: The article deals with the use of bioethanol abroad and in Russia. The substantiation of the high demand for increasing the production of bioethanol. The described process technology for production of syrup from sorghum saccharatum plants. Keywords: bioethanol; sorghum saccharatum; biogas; biodiesel; traditional fuels; ethanol.
Быстрое истощение запасов нефти, древесина, отходы сельского хозяйства и
рост мировых цен на нее, ухудшение деревообрабатывающей промышленно-
экологической обстановки, особенно в сти. Успех промышленного производства
крупных городах мира, давно поставили больших объемов биоэтанола будет зави-
во многих странах проблему создания сеть от выбора источника сырья [1, 2].
экологически чистых возобновляемых Самым крупным потребителем биоэта-
источников энергии. Различные формы нола является Бразилия, которая ежегод-
энергии биомассы могут использовать- но производит его 13 млн тонн. Основное,
ся для генерирования электроэнергии, а используемое производителями, сырье
также в качестве топлива для двигателей - сахарный тростник. В последнее время
внутреннего сгорания. Есть несколько Бразилия использует в качестве топлива
видов топлива, которые можно получить смеси, в которых содержание этанола со-
из биомассы - биогаз, биодизель и биоэ- ставляет 26 % в бензине и 3 % - в дизель-
танол. Считается, что топливный этанол ном топливе. Такие смеси не требуют из-
имеет наибольший потенциал, учитывая менений в конструкции ДВС. США также
неиссякаемые источники его получения. являются крупным промышленным про-
Ими могут быть травянистые растения и дуцентом топливного этанола - 12,7 млн
тонн в год. Благодаря его производству США ежегодно экономят 1,5 млрд долларов на импорте нефтепродуктов [3].
Также успешно развивают национальные программы по увеличению производства биоэтанола Канада, страны ЕС, Индия, Китай, Япония, Австралия и др. В соответствии с прогнозом, потребление этанола в мире к 2020 г. достигнет 120 млн тонн в год.
Высокий интерес к использованию биоэтанола как добавки к традиционным видам топлива (бензин, дизельное топливо) обусловлен тем, что даже небольшое количество биоэтанола приводит к заметному снижению выброса в атмосферу угарного газа и повышает октановое число. В США в законодательном порядке в городах с населением более 1 млн человек в зимнее время разрешено в автомобилях использовать только газохол (бензин + 10 % этанола). Объем продаж газохола в США составляет 12 % от общего объема продажи бензина [4].
Россия также имеет все объективные предпосылки для организации производства биоэтанола в больших масштабах. Целесообразность этого будет определяться наличием доступного и дешевого сырья. В Америке около 90 % этанола получают из зерна кукурузы, на что уходит 13 % валового сбора при выходе с 1 га 2,5 т биоэтанола.
В Поволжье, на Северном Кавказе и юге России довольно широко возделыва-ется сахарное сорго. Только в этих регионах оно может занимать до 1,5 млн га. Эта культура засухоустойчива, высокоурожайна, с простой технологией возделывания и небольшими затратами труда. Именно поэтому в России целесообразно топливный этанол получать из биомассы сахарного сорго.
Еще в конце 80-х годов прошлого века в Российском научно-исследовательском и проектно-технологическом институте сорго и кукурузы была разработана технология и смонтирован опытный образец технологической линии получения патоки из растений сахарного сорго, позволяющий сохранить и использовать накопленные растением сахара [5]. Технология получения патоки заключалась в следующем: скошенная и одновременно измельченная масса доставлялась транспортным средством к месту переработки, выгружалась в дозатор, откуда подавалась на доизмельчение. Измельченная масса транспортером загружалась в специально доработанный для этих целей пресс. Отжатый сок собирался в накопительной емкости, затем перекачивался в выпарной аппарат. Здесь под действием температуры перегретого пара, получаемого в котле-парообразователе, и разрежения, создаваемого вакуум-компрессором, происходило удаление воды из сока (выпаривание) до получения патоки, содержащей 50...60 % сахаров [3].
Начиная с содержания сахаров по сухому веществу 50 % и выше, происходит самоконсервация продукта, т. е. патоку можно хранить и перерабатывать в течение года. Остающаяся после отжима сока масса (жом) закладывалась на силос. Разработанные технологии и установленное оборудование технологической линии давали возможность получать следующие виды сахаросодержащей продукции: консервированный сок, кормовой сахарный концентрат (КСК), пищевой глюкозо-фруктозный сироп, сироп для подкормки пчел, сырье для выработки хлебопекарных дрожжей и производства биоспирта. Для реализации задачи получения спирта-сырца была рассчитана,
спроектирована и установлена колонка вому продукту. Полученный спирт-сырец укрепительная. Работали с патокой, по со- отвечал требованиям ГОСТ на подобный ставу близкой к КСК как наиболее деше- вид продукции.
Г ар. вода, реактивы
В
ПвЛ!0е&
туги
Чепре^шнЬм фСЭУСН '.ЕК^Ч
сиропа иыыоОипиаирон-ной (ультуроИ дрож»<вй
ЧС1Л1
Коцйиииоки-рсадиге гчпи™
I
(вноыра Г \
ДрОжжн
достаи» оцнн
рш А 5 МвСШДО
^тзно&'М Имчобигизиро-
* ЫЧЧЬЧ ДРОЧИМ.
аацик- эиГфиОкл КОЛО^
драм*ей едны раа ь 5
ыкяцеа
А
£5
Ьрага
Сгтрг
"Г
Братом ончыи аппарат нчпмрнпмогч 10 № спирту
Бкозтанол на швтмзан ге с бсиаичо»
Т
флирта (абсйпит-¿чжвачив!
I
Рис. 1. Технологическая схема производства биоэтанола из сахарного сорго
Себестоимость производства этанола сильно зависит от выбора технологии сбраживания патоки. Современные способы иммобилизации микроорганизмов позволяют исключить из технологической цепочки участок приготовления чистой культуры дрожжей и цех брожения, заменив их линией иммобилизации дрожжей и колонками для непрерывного сбраживания сиропа. В результате такой замены в несколько раз сокращаются капитальные вложения в оборудование и
строительство, трудозатраты, расход пара, потребление электроэнергии. При более глубокой переработке возможна полная конверсия в сироп и целлюлозы стеблей, что повысит выход биоэтанола с 1 га посевов сорго до 4.. .5 тонн. Ввиду того, что представленная технология уже разрабатывалась ранее, на основе современных достижений мировой и отечественной науки в этой области можно достаточно быстро организовать крупномасштабное производство биоэтанола в нашей стране.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Измайлов А. Ю., Дидманидзе О. Н., Митягин Г. Е., Карев А. М. Ресурсосбережение на автомобильном транспорте. - М. : ООО «УМЦ «Триада», 2016. - 84 с.
2. Измайлов А. Ю., Дидманидзе О. Н., Митягин Г. Е., Карев А. М. Современные проблемы и направления технической эксплуатации транспортных и транспортно-техно-логических машин. - М. : ООО «УМЦ «Триада», 2015. - 109 с.
3. Горбунов С. И., Ишин А. Г., Космоенко О. М. Биоэтанол из сахарного сорго - альтернативный источник энергии // Техника и оборудование для села. - 2006. - № 12.
- С. 19-20.
4. Райс И. В. Биоэтанол из сахарного сорго - альтернативное топливо для ДВС // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века.
- 2014. - № 2. - С. 171-172.
5. Официальный сайт ФГБНУ «Российский научно-исследовательский и проек-тно-технологический институт сорго и кукурузы» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://xn--c1avabgcfa.xn--p1ai.
REFERENCE
1. Izmaylov A. Yu., Didmanidze O. N., Mityagin G. E., Karev A. M. Resursosberezhenie na avtomobil'nom transporte. - M. : OOO «UMTs «Triada», 2016. - 84 s.
2. Izmaylov A. Yu., Didmanidze O. N., Mityagin G. E., Karev A. M. Sovremennye problemy i napravleniya tekhnicheskoy ekspluatatsii transportnykh i transportno-tekhnologicheskikh mashin. - M. : OOO «UMTs «Triada», 2015. - 109 s.
3. Gorbunov S. I., Ishin A. G., Kosmoenko O. M. Bioetanol iz sakharnogo sorgo -al'ternativnyy istochnik energii // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. - 2006. - № 12. - S. 19-20.
4. Rays I. V. Bioetanol iz sakharnogo sorgo - al'ternativnoe toplivo dlya DVS // Nauchno-obrazovatel'nyy potentsial molodezhi v reshenii aktual'nykh problem XXI veka. - 2014. -№ 2. - S. 171-172.
5. Ofitsial'nyy sayt FGBNU «Rossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy i proektno-tekhnologicheskiy institut sorgo i kukuruzy» [Elektronnyy resurs]. - Rezhim dostupa: http:// xn--c1avabgcfa.xn--p1ai.
Материал поступил в редакцию 15.01.2017
© Худашова А. И., 2017
4З
