progenes | Биодизель и Ко.

Последние пять лет в Европе и Америке, а также в куче других стран, наблюдается биодизельный бум. Все больше говорят о грандиозных инвестициях в исследования этого направления, диверсификации источников энергии, возобновляемых ресурсах и содержании СО2 в атмосфере. На самом деле все выглядит пока не очень оптимистично.

Итак, что такое биодизель и что еще подразумевается под биотопливом?
Биоэтанол и биодизель принадлежат к первому поколению биотоплива. Биоэтанол производится в результате всем известного брожения с помощью дрожжей из дисахарида (по простому - сахара). Так что это ничто иное как просто спирт. Как сырье для продукции биоэтанола используется сахарных тростник, сахарная свекла, а также пшеница, картофель и кукуруза, как источних крахмала, который можно легко расщепить до сахара и пустить в дело. Плюсы биоэтанола: процесс производства налажен, высокий выход энергии. Минусы: нормальный бензиновый мотор надо переделать и развить инфраструктуру заправок. Первенство по использованию биоэтанола держат США и Бразилия.

Биодизель делают из растительного, чаще всего распового или пальмового, масла. Химически биодизель это метилэстер жирных кислот. Смешивают растительное масло и метанол и в присутствии катализатора преобразуют до глицерина (как побочного продукта) и того самого метилэстера, который и есть биодизель. Плюсы: как примесь до нормального дизеля не требует модифицирования мотора, меньше выбросов при сгорании и опять таки технология отработана. Минусы: нельзя домешивать больше 5%, потому что начинает страдать мотор и для производства надо метанол, который получают ага, из нефти.

Насколько это выгодно.
Производство галлона биоэтанола стоит в США 1 доллар. Но массивные доплаты государством в аграрную индустрию удешевляют его до 51 цента. То же касается биодизеля. В Европе биодизельная индустрия существует только благодаря грандиозным послаблениям в налогообложении. Один литр биодизеля облагатеся 9 центами налога, к 2012 году налогообложение поднимется до 45 сента за литр и уже в 2008 году ожидается заметный спад в производстве. Как видно, биотопливо все еще значительно дороже чем ископаемое.

Что же делать?
На такой пессиместической ноте мы переходим к рассмотрению биотоплива второго поколения, которое разрабатывается программой под названием BtL (Biomass to Liquid) и речь идет о biomass to biofuels prosess (В2В). Под этим подразумевается производство синететического топлива из биомассы: древесины, соломы и растительных остатков. BtL находится сейчас в стадии разработки и исследуются множество путей для получений биотоплива. Какой из способов окажется наиболее эффетивным до сих пор неясно, а пока рассмотрим, в чем заключается проблема.

Итак, древесина представляет собою одеревеневшие клеточные оболочки, состоящие из целлюлозы и лигнина. Ультраструктуру можно сравнить со структурой железобетона: целлюлоза по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин— бетону. Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов. Целлюлоза не что иное, как те же полимеризованные в цепи сахара. Если все это попробовать развалить каким-то образом, то потом можно удачно использовать для того же брожения например.

Что делают сейчас.
Древесину измельчают, обрабатывают кислотой и ферментами для разрушения целлюлозы. Получаются сахара, как продукты этого гидролиза, которые в идут в обычный процесс алкогольного брожения с дрожжами. Проблема этого процесса заключается в побочном продукте - токсичном фурфурале. Хорошо было бы разложить древесину тоже ферментативно, а не кислотой. Но вся беда в том, что целлюлоза и лигнин и в природе остаточно утойчивы к разложению и микроорганизмов, способных это делать не так уж и много. Хотя проблема даже не в этом.

Процесс естественного разложения лигнина и целлюлозы требует не одного и даже не двух ферментов. Там работают эндо- и экзоглюканазы, целлобиазы, целлогиролазы, манноза, галактоза, ксилоза, арабиноза, оксидазы, пероксидазы и лакказы, а также куча всего, о чем даже раньше и не подозревалось. Будем откровенны: о механизмах разложении растительной клеточной стенки известно очень мало. Но вы даже себе не предстваляете, сколько финансовых и интеллектуальных ресурсов брошено на глубокое изучение этой темы. С одной стороны изучают биохимические процессы разложения, с другой ищут микроорганизмы, способные это делать, изучают их геном и вычисляют ответственные за это дело гены и нужные мутации, геннотехнологически выводят растения без лигнина. Ищут вот что: чудо-организм, который бы не просто эффективно разлагал целлюлозу, а который бы еще и имел в себе функцию алкогольного брожения. Однако некоторые ученые, которые работают в этой области, очень скептически рассмотривают возможность найти в природе такой организм. Почему? Потому что процесс разложения целлюлозы и так требует от организма много энергетических затрат, а последующее аклогольное брожение никакой энергии ему не принесет. Хотя вероятно и удастся искусственно скомбинировать такого маленького монстра, который пожирает целлюлозу, одновременно перебраживая ее на этанол. Тогда главное смотреть в оба, чтобы он не вырвался на свободу и не сожрал наш лес.

В заключение о экологичности биотоплива.
Во-первых, как я уже говорила, цена на его производство все еще выше, чем на нефть и все разработки в этом напралении скорее политически-, чем экономически целесообразны. Во-вторых, некоторые эксперты считают, что сегодня энергентические затраты на производство даже превышают энергетический выигрыш. В-третьих, например рапс, который пока еще важный источник биодизеля, дольше 4х лет расти на одном месте не может. Надо это тоже как-то учитывать. Кроме того, пальмовое масло дешевле и Европа, например, увлеклась закупками пальмового масла в развивающихся странах, теперь Индонезия свои джунгли выжигает под пальмовые плантации. Короче, получается в одном месте залатали, в другом рвется. Вот, теперь вы знаете.

Tags: