CC BY
12шша ЛЛАКРОЛЛЕР11
ХЙХ им. В.С. ЛЕБЕДЕВА
Зачем сахарозаводчику «зелёная химия»
С.Н. ХРОМОВ-БОРИСОВ, управляющий партнёр компании «SenseCraft» (e-mail: khromov@sensecraft.ru), официальный представитель «DalinYebo Trading & Development» в СНГ и Восточной Европе
Основные риски сахарной отрасли хорошо известны: волатиль-ность цен и нестабильность спроса и предложения. Чем на них ответить? Первый, традиционный ответ очевиден: повышение эффективности производства. Многие отечественные заводы проводят или уже провели разной глубины модернизацию основного оборудования, работают над продлением кампании по переработке сахарной свёклы (в основном за счёт длительности хранения). Западные производители идут дальше и внедряют такие передовые меры, как биогазовые заводы, утилизирующие излишки жома, загрузка оборудования дополнительной переработкой тростникового сахара и строительство хранилищ сахарного сиропа.
Но только наиболее инновационные компании осознали, что ре-
зерв у всех этих подходов недостаточен и, помимо эффективности, пора работать над результативностью, т.е. увеличивать объём и глубину переработки сырья для получения совершенно новых продуктов с более высокой добавленной стоимостью. Это — концепция комплексной переработки растительного сырья, называемая плохо переводимым на русский язык термином «Ыогейпегу»* (рис.).
На сегодняшний день, несмотря на возрастающую популярность Ыогейпегу, существующие производства первого поколения (целлюлозно-бумажные комбинаты, спиртовые и сахарные заводы) продолжают своим основным продуктом рассматривать только один из компонентов такого сырья: С6-поли- и дисахариды (целлюлозу, крахмал либо сахарозу). На выходе они также получают
единственный вид коммерчески востребованного сырья (бумагу, спирт или сахар) и ряд побочных продуктов с ограниченным спектром применения.
Актуальная тема биотоплива способствовала принятию в целом ряде стран национальных программ производства биоэтанола из пищевого сырья (зерна или сахара). В новые производства были инвестированы миллиарды, но в настоящее время этот рынок близок к насыщению. В России, несмотря на многолетние декларации и обещания, такая программа не получила развития из-за иррациональной акцизной политики государства. По инерции у нас до сих пор звучат призывы к переработчикам заняться топливным этанолом, хотя шансы реализации его больших объёмов весьма сомнительны. При этом список
Древесина
Многолетние травы
Сельскохозяйственные отходы
Микроводоросли
Отходы
и
J
Предварительная обработка
Биологическая
Физическая
Химическая
С5 сахара Се сахара
Термическая
Зерновые
Сахароносы
►
У
Ферментативный гидролиз
Экстракция _
сахара
Жидкофазный реформинг
Дегидратация + Гидрирование
Микробная ферментация
Внутриклеточная ферментация
Рис. Технологическая карта сахарной платформы biorefinery
Первичные продукты
Г
Бензолы
J
Альдиты — Фураны Кислоты
, Простые газы Спирты Диолы
Алкены
Алканы
Липиды
PHA
J
Катализ
Вторичные продукты Простые эфиры
Сложные эфиры Другие химикаты
Полимеры
* Далее в тексте этот термин оставим в оригинале. - Прим. автора
ОД ЩЕЛКОВО У1У АГРОХИМ www.betaren.ru
26 САХАР № 1. 2017
СЕМЕНА ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
ОТ ИДЕИ К СОЗИДАНИЮ
www.macromer.ru
перспективных высокорентабельных продуктов (табл. 1) составляет около сотни наименований, но он совершенно неизвестен в наших краях.
Хорошая новость в том, что на сегодняшний день завершается 30-летний цикл внедрения в производство второго поколения технологий Ыогейпегу и Российская
Федерация имеет шанс получить к ним доступ, несмотря на известные политические трудности. Главная сложность принятия правильного инвестиционного реше-
Таблица 1. Список перспективных целевых продуктов
Продукт Цена (долл/т) Объём (тыс. т/год) Продажи (млн долл/год) Доля сельскохозяйственного сырья от общего рынка Ведущие игроки
1,2-бутандиол - - - - Global Biochem
1,3-пропандиол - - - - DuPont Tate & Lyle BioProducts, Zhangjiagang Glory Biomateiial
1,4-бутандиол 3 000 30 90 1% BASF, Genomatica
2,3-бутандиол - - - - Global Biochem, Novepha , Zhangjiagang Glory Biomateiial
п-бутанол 1,890 590 1,115 20%
Этилен-пропиленовый каучук - - - - Lanxess
Ацетальдегид - - - - Sekab
Ацетон 1,400 174 244 3.2% Cathay Industrial Biotech, Jiangsu Lianhai Biological Technology, Laihe Rockley Bio-Chemicals, Lianyungang Lianhua Chemicals, Shi Jinyan, Songyuan Ji'an Biochemical, Tongliao ZhongKe Tianyuan Starch Chemical Co
Глютаминовая кислота - - - - Fufeng, Juhua, Meihua, Vedan
Жирные кислоты — - - - Solazyme
Изобутанол 1,721 105 181 21% Butamax, Gevo
Итаконовая кислота 1,900 41 79 100% Alpha Chemika, Jinan Huaming Biochemistry, Qingdao Kehai Biochemistry Co, Zhejiang Guoguang Biochemistry
Ксилит 3,900 160 624 100% DuPont Danisco, Roquette
Лактид - - - - Corbion Purac
Лизин - - - - BBCA, Evonik
Молочная кислота 1 450 472 684 100% Chongqing Bofei Biochemical Products, Corbion Purac, Galactic, Henan Jindan, HiSun, Wuhan Sanjiang Space Gude Biotech
Поли (триметилентерефталат) - - - - DuPont, Zhangjiagang Glory Biomaterial
Полигидроксиалканоаты 4 400 17 75 100% Bio-on, Kaneka Crop, Metabolix
Полилактид - - - - Natureworks
Полиэтиленгликоль - - - - DuPont
Пропиленгликоль - - - - ADM, Global Biochem, Novepha , Oleon
Сквален - - - - Amyris
Сорбит 650 164 107 100% ADM, Roquette
Терпены - - - - Allylix
Уксусная кислота 617 1,357 837 10% Jubilant Lifescience, Sekab , Songyuan Ji'an Biochemical
Уксусный ангидрид - - - - Jubilant Lifescience
Фурфуриловый спирт - - - - TransFuran Chemicals, Zibo Shuangyu Chemical
Фурфурол 1 450 700 1 015 100% Central Romana Corporation
Эпихлоргидрин - - - - Solvay, Spolchemie, Yang Nong Jiang Su
ЭТБЭ - - - - Braskem
Этилацетат - - - - Dhampur Alco-Chem, Jubilant Lifescience, Laxmi Organic Industries, Sekab , Somaiya, Songyuan Ji'an Biochemical
Этилен 1,300-2,000 200 260-400 0,2% Braskem
Этиленгликоль 1,300-1,500 425 553-638 1,5% Global Biochem, Greencol Taiwan Corporation, India Glycols, Novepha
Янтарная кислота 2,940 38 111 49% Myriant, Reverdia, Succinity, BioAmber
Источник: From the Sugar Platform to bio fuels and biochemicals. Final report for the European Commission Directorate-General Energy. N°ENER/C2/423-2012/SI2.673791, April 2015
№ 1. 2017 САХАР 27
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕГЕТАЦИЕЙ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ: эффективные ХСЗР, [Щ ЩЕЛКОВО
W V^ агрохимикаты, высококачественные семена, полный цикл агросопровождения b^J АГРОХИМ
controlled vegetation system WWW.betaren.rU
МАКРОМЕР
им. B.C. ЛЕБЕДЕВА
ния — в качественном информационном обеспечении.
Для любого проекта глубокой переработки растительного сырья ключевым фактором успеха будет комплексная оптимизация выбора целевых продуктов и технологий их производства. Это весьма непростая задача, решить которую с нуля не под силу не только специалистам сахарной отрасли, но и большинству экспертов отраслевой науки. Единственный быстрый и рентабельный путь — адаптация передовых зарубежных исследований.
Наиболее полноценным и актуальным источником стартовой информации для отбора перспективных продуктов служит исследование 2015 г. «От сахаров — к биотопливу и биохимии», проведённое ведущими экспертами по заказу Энергетической дирекции Европейской комиссии**. Были изучены 15 технологических цепочек и 94 перспективных вещества, технологии промышленного производства которых находятся в разной степени готовности. Исследование ориентировано на европейский рынок и тамошних производителей, но основные его принципы и выводы применимы универсально.
Только для 34 из 94 веществ технологии готовы для немедленного внедрения, но и это — широчайшее поле для изучения перспектив. Дальнейший отбор должен проходить по критериям оптимальных масштабов производства, размеру инвестиций, добавленной ценности, рентабельности и параметров как внутреннего, так и внешнего рынка.
Мы приведём эскизное рассмотрение нескольких продуктов, которое никоим образом не следует рассматривать как рекомендацию — это просто наглядные примеры
для начала продуктивной отраслевой дискуссии.
Проведённый нами многокритериальный анализ дал краткий вариант списка из четырёх кандидатов: полигидроксиалканоаты, 1,4-бутандиол, фурфурол и поли-лактид (табл. 2).
Один из важнейших вопросов при организации производства любого нового продукта — это выбор «^геепйеЫ или brownfield», т.е. строительство нового автономного производства или встраивание в технологические и логистические цепочки уже существующих перерабатывающих предприятий. В этом плане сахарные заводы обладают очевидным преимуществом: у них уже организована логистика доставки и хранения исходного сырья в достаточных объёмах, и целый ряд стадий его переработки совпадает со стадиями процессов Ыогейпегу. Это очевидным образом делает существенный вклад в себестоимость новых продуктов. Дополнительным преимуществом второго решения будет доступность энергетических мощностей и упрощение лицензирования.
Однако гораздо больший вклад может сделать изменение самой идеологии производства — хотя сделать этот шаг сахарозаводчикам будет крайне трудно чисто психологически. Речь идет о на-
Источник: данные автора
правлении в альтернативное производство не только отходов типа жома и мелассы, но и основного сахаросодержащего сырья.
Технико-экономические расчёты показывают, что если убрать или сократить одну из самых затратных частей сахарного производства — получение и очистку белого сахара — можно получить продукты с гораздо более высокой добавленной стоимостью непосредственно из технологических сахарных соков разной степени концентрации и очистки, даже из диффузионного сока. Из рассматриваемых в нашем обзоре веществ наибольший выигрыш в себестоимости ожидается для двух: полигидроксиалканоатов и 1,4-бу-тандиола. При этом оптимальным было бы сочетание двух решений: использование уже доказавших свою пользу в Европе крупных хранилищ сахарных соков не только для увеличения длительности сахарной кампании, но и для обеспечения гибкости перенаправления материальных потоков (либо в традиционную схему переработки, либо в инновационную).
Мы прогнозируем наибольшую вероятность внедрения таких передовых технологий в крупных агропромышленных холдингах, для которых сахарное производство является только одним
Таблица 2. Перспективные продукты для сахарных biorefinery
Продукт Растительное сырьё Суммарный рынок
Цена (долл/т) Объём (тыс. т/год) Продажи (млн долл/год) % от общего рынка Объём (тыс. т/год) Продажи (млн долл/ год)
Полигидроксиалканоаты 4 400 17 75 100% 17 75
1,4-бутандиол 3 000 30 90 1% 2 500 7 500
Фурфурол 1 450 700 1 015 100% 700 1 015
Полилактид 1 450 472 684 100% 472 684
** From the Sugar Platform to biofuels and biochemicals. Final report for the European Commission Directorate-General Energy. N° ENER/C2/423-2012/SI2.673791, April 2015
ОД ЩЕЛКОВО У1У АГРОХИМ www.betaren.ru
СЕМЕНА ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Высокий доход от каждого семени
ОТ ИДЕИ К СОЗИДАНИЮ
www.macromer.ru
СПРАВКА ПО ЦЕЛЕВЫМ ПРОДУКТАМ
Полигидроксиалканоаты (PHA)
PHA — линейные полиэфиры природного происхождения. Это не индивидуальное вещество, а широкий спектр полимеров (в их формулу может входить до 150 различных мономеров), состав и свойства которых регулируется настройкой производственной цепочки. Основная масса PHA сопоставима по потребительским свойствам с полипропиленом.
Главное достоинство PHA — биоразлагаемость, достигаемая в чистом виде, без какой-либо химической модификации. Существует всего три типа природных биоразлагаемых полимеров, и PHA один из них.
Второе существенное преимущество PHA — совместимость с используемым оборудованием обработки пластмасс.
Дополнительные преимущества — возможность широко варьировать состав и свойства как в процессе биосинтеза PHA, комбинируя базовый полиэфир с различными модификаторами и сополимерами.
Относительно высокая цена PHA неуклонно снижается по мере ввода в строй всё более крупных заводов. Ещё более значительное снижение себестоимости и цены достигается встраиванием линии синтеза PHA в существующее сахарное или спиртовое производство.
1,4-бутандиол (BDO)
BDO — это многотоннажный реагент, широко используемый в полимерной промышленности. Он один из немногих «платформенных» реагентов, для которого разработана конкурентоспособная технология производства из возобновляемого сельскохозяйственного сырья.
В отличие от сложного многостадийного процесса синтеза BDO из нефтепродуктов био-BDO получают в одну стадию ферментацией сахаросодержащего сырья.
Фурфурол
Фурфурол обладает рядом уникальных свойств, полноценная эксплуатация которых до недавнего времени сдерживалась относительно высокой себестоимостью. Эта себестоимость, в свою очередь, обусловлена устаревшей технологией, дающей степень конверсии гемицеллюлозы в фурфурол на уровне 20—30%. В настоящее время почти весь объём фурфурола производится в Китае, большинство крупных заводов в США и Европе закрылись. Аналогичным образом перестала существовать российская фурфурольная отрасль, что связано с банкротством всех гидролизных заводов.
Основными потребителями фурфурола и его производных являются металлургические производства и нефтехимические заводы. В металлургии производные фурфурола (фурановые смолы и фурфуриловый спирт) используются как связующие для литейных форм. Это единственный тип синтетических смол, не выделяющий ядовитых веществ при термической деструкции.
Фурфурол служит также идеальным экстрагентом в процессе очистки моторных масел высшего качества.
В ближайшей перспективе этот продукт будет иметь гораздо более широкое применение как один из основных модулей так называемой «зелёной химии». Эксперты прогнозируют рост мирового потребления фурфурола в несколько раз в течение ближайших 5 лет.
Полилактид (PLA)
Полилактид — наиболее массово выпускаемый природный полимер с достаточно высокой конкуренцией между производителями. Аналитики предсказывают рост рынка PLA на 20% ежегодно. PLA существенно уступает PHA по биоразлагаемости (в чистом виде PLA утилизируется только при промышленном компостировании), но выигрывает по стоимости.
По потребительским свойствам PLA сопоставим с полистиролом и полипропиленом, может перерабатываться на стандартном оборудовании. Его главным недостатком является относительно высокая хрупкость, что требует модификации состава для расширения сфер применения.
Недавние исследования показали высокую совместимость двух ведущих биопластиков — PLA и PHA, что позволяет получать композиции с высокими потребительскими свойствами по приемлемой цене. В связи с этим отдельного внимания заслуживает перспектива их совместного производства.
№ 1 . 2017 САХАР 29
из направлений. У них имеются как минимум два преимущества: более легкий доступ к финансовым ресурсам и отсутствие трепетного отношения к классическим схемам сахарной технологии как к «священным коровам». Третьим преимуществом может стать доступность дополнительного лиг-ноцеллюлозного сырья, которое также можно пускать в глубокую переработку.
Стоимость подобного проекта в зависимости от масштаба производства может составлять от единиц до десятков миллионов евро. Для его реализации целесообразно создание консорциума инвесторов.
В состав потенциальных инвесторов могут входить:
— крупные производители сырья тех или иных видов;
— организации, владеющие подходящими ресурсами (производственные мощности, земельные участки, свободные финансовые средства);
— государственные институты развития;
— международные финансовые организации и венчурные фонды;
— международные структуры, заинтересованные в экологическом производстве, снижении выброса парниковых газов и запуске проектов «зелёной химии»;
— крупные потребители конечных продуктов;
— потребители электрической и тепловой энергии (с учётом того, что её излишки образуются в производственном цикле).
Думается, первым шагом к реализации пилотных проектов Ыогейпегу в Российской Федерации была бы адаптация уже процитированного исследования «От сахаров — к биотопливу и биохимии» для российской сахарной отрасли. Вопрос, кто мог бы эту работу выполнить. Полагаем, впрочем, что исполнители легко найдутся, если сама отрасль в лице своих лидеров сформирует соответствующий запрос.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕГЕТАЦИЕЙ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ: эффективные ХСЗР, [3] ЩЕЛКОВО
W V^ агрохимикаты, высококачественные семена, полный цикл агросопровождения b^J АГРОХИМ
controlled vegetation system WWW.betaren.rU
