В последнее время в средствах массовой информации муссируется вопрос о потенциальной опасности и даже нецелесообразности широкомасштабного перехода на использование биоэтанола в автомобилях. Одно влиятельное мнение легко опровергается другим, не менее влиятельным. Негативные отзывы настолько сильны, что вполне естественно недоумевать. Как такое возможно? Неужели выдающиеся страны идут на такие энергетические меры, которые, по мнению циников, совершенно бездумны и ведут к крупным экономическим и экологическим катастрофам? Попробуем найти ответ.
Экологические издержки этанола
Противники сжигания этанола в двигателях внутреннего сгорания имеют веские аргументы. Нельзя отрицать, что при использовании этанола выхлопные газы автомобилей становятся гораздо чище. Однако проблема заключается в производстве топлива, поскольку при этом в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа. Это сводит на нет все экологические преимущества использования топлива на основе этанола. Пропагандируемые инициативы и кампании по борьбе с изменением климата становятся бесполезными и даже смехотворными.
Получение этилового спирта из растений
Этиловый спирт можно получить из любой растительности, содержащей достаточное количество сахара и крахмала. Клубни, ячмень, пшеница, свекла — все это подходит. Однако наиболее оптимальным вариантом является сахарный тростник.
Можно также получать этиловый спирт из отходов, например из опилок, но это неэкономично. В настоящее время разрабатываются новые, экономически эффективные подходы.
Загадка этанола
Является ли производство этанола правильным решением? Ответ и да, и нет. Выбросы парниковых газов при производстве этанола находятся на одном уровне с выбросами бензиновых двигателей внутреннего сгорания, однако за это приходится платить.
На каждый литр этанола, произведенного из растительного сырья, в атмосферу выбрасывается CO2, который ранее был поглощен теми же растениями в процессе фотосинтеза. По сути, производство этанола — это «обратный фотосинтез», с той лишь разницей, что в первом случае необходим солнечный свет, а во втором — тепло.
Биоэтанол: Экологически чистое топливо
По мере распространения биоэтанола он все больше становится топливом выбора. Имея канистру с чистым спиртом, можно не только заехать в гости, но и помочь несчастным на дороге, у которых совсем пустой бак.
В отличие от пищевого спирта, топливный спирт производится с минимальной обработкой, поэтому он не имеет цвета и запаха. Кроме того, биоэтанол не выделяет дополнительных парниковых газов, а значит, его сжигание не ухудшит экологическую обстановку.
Кроме того, по энергетическому балансу биоэтанол значительно превосходит бензин или дизельное топливо. В зависимости от вида сырья его энергетический баланс колеблется от 1,24 до 8, т. е. при его сжигании выделяется в несколько раз больше энергии, чем расходуется при его производстве. У нефтепродуктов, напротив, энергетический баланс намного меньше единицы. Это связано с затратами на разведку, добычу, транспортировку и переработку нефти.
Таким образом, биоэтанол является гораздо более устойчивым и эффективным источником топлива, чем нефтепродукты.
Сдвиг в сторону этанола
В настоящее время из примерно тысячи этаноловых заправок в Европе почти 800 находятся в Швеции. Эта страна планирует полностью заменить нефть другими источниками через два десятилетия. В Скандинавском регионе гибриды, заправляемые этанолом, становятся нормой. На рисунке показана последняя модель городского автобуса, выпускаемого компанией Scania. При этом необходимо учитывать, что октановое число этанола составляет 105, что позволяет использовать двигатели с гораздо более высокой степенью сжатия по сравнению с бензиновыми или дизельными. По своим эксплуатационным характеристикам такие двигатели не должны уступать традиционным аналогам. Более того, экологические преимущества очевидны: выбросы углекислого газа снижаются на 80%, а сокращение выбросов CO2 достигает 30%. Необходимо также помнить, что использование бензина в двигателях, рассчитанных на этанол, приведет к его разрушению из-за детонации.
Движущееся жидкое топливо: Проблемы этанола
Несомненно, наиболее экономически эффективным способом транспортировки жидкого топлива являются трубопроводы. К сожалению, использование этанола сопряжено с определенными трудностями. Это топливо гигроскопично, то есть впитывает влагу из воздуха, становясь при этом более агрессивным. Поэтому в настоящее время этанол транспортируется по автомобильным и железным дорогам.
Неудачный исход
Получается своеобразная ситуация: при использовании бензина Flexifuel автомобиль работает без сбоев, но при выборе E85 (смесь 85% этанола и 15% бензина) он работает не очень хорошо и потребляет больше топлива. Хотя биоэтанол дешевле бензина, экономия не столь значительна. В итоге вы можете даже получить убытки. Стиль вождения тоже играет свою роль, поэтому не стоит удивляться тому, что внедрение, казалось бы, привлекательной концепции часто сопровождается законодательным регулированием, как, например, в США и Бразилии.
Заправка биоэтанолом
Биоэтаноловое топливо при использовании в качестве топлива для автомобиля вряд ли вызовет такое же недовольство, как водородное. Несмотря на более низкую энергетическую ценность по сравнению с бензином, для сгорания топлива E85 требуется меньше кислорода, что позволяет впрыскивать в цилиндры большее количество топлива. Это может привести к небольшому снижению мощности, но не настолько, чтобы быть очень заметным.
Бразилия и биоэтанол
Полезно уделить немного времени анализу ситуации, поскольку биоэтанол активно используется во многих из этих стран. Бразильцы с 70-х годов прошлого века опасаются дефицита топлива и проводят широкомасштабную кампанию по борьбе с этой проблемой. Это объясняет, почему около 4,5% бразильских земель отведено под выращивание сахарного тростника, а многие автомобили работают на этаноле. Более миллиона рабочих в Бразилии заняты производством свыше двадцати миллиардов литров этанола в год.
Бразильская индустрия сахарного тростника
В Бразилии на выращивании сахарного тростника построена огромная индустрия, со своими обычаями и правилами. В производстве широко используется низкооплачиваемый ручной труд, приносящий невероятные прибыли местным «сахарным королям». Иностранцы размышляют о том, как присоединиться к этаноловому буму, но местные владельцы бизнеса решительно отказываются расставаться со своими предприятиями. А если и соглашаются, то требуют непомерно высокие цены. Стоит отметить, что государство оказывает им полную поддержку.
Экономика Бразилии не зависит от нефти
То, что экономика Бразилии не зависит от нефти, не вызывает сомнений. Благодаря выращиванию и переработке сахарного тростника страна обеспечивает себя топливом и электроэнергией. Это, безусловно, положительный момент, однако в одной бочке спирта содержится вещество, напоминающее смолу. Чтобы освободить место для новых плантаций, вырубаются леса Амазонки — странная, непродуманная политика и полная глупость. Как мы сможем выжить без «легких планеты»?
Производство сахарного тростника в Бразилии
В Бразилии тысячи частных хозяйств занимаются выращиванием сахарного тростника, что создает определенные трудности. В результате резкого роста цен на сахар в 1980-х годах производство этанола резко сократилось, и люди остались без топлива для своих автомобилей. Правительство приняло меры по решению этой проблемы и в 2007 году инвестировало в производство этана 25 млн. долларов, что эквивалентно 385 млн. долларов в США. Эти деньги предназначались для финансирования разработки передовых технологий.
США также принимают меры
Президент Буш предложил программу «20 на 10», которая должна снизить потребление бензина на 20% к 2017 году. Затраты? Этанол. Власти планируют увеличить его производство к указанному сроку до более чем 30 млрд. литров. За последние годы инвестиции в исследования по этой тематике уже превысили 12 млрд. долларов, и это только начало.
Производство этанола в Америке и Бразилии
Хотя США производят значительное количество этанола, это все же меньше, чем Бразилия. Он производится не из тростника, которого в США нет, а из кукурузы. Этот процесс менее эффективен, поэтому стоимость американского этанола выше, чем бразильского. Власти многих штатов активно выступают за реализацию программы, и среди них — губернатор штата Иллинойс и кандидат в президенты США Барак Обама. Для двигателей обычных автомобилей принимаются новые требования, согласно которым бензиновое топливо должно содержать 10% этанола.
Измененный текст
Для того чтобы автомобиль мог работать на топливе, содержащем более 10% этанола, необходимо провести доработку. Компьютер» двигателя должен научиться определять крепость спирта и выбирать подходящие режимы работы. Поскольку в состав спирта входит вода, то и топливопровод требует модернизации. Кроме того, если автомобиль эксплуатируется при низких температурах, топливо перед зажиганием необходимо подогревать.
Достигнут ли американцы своей цели?
В настоящее время будущее этого биоэтанолового начинания туманно. Можно с уверенностью сказать, что ожидать полного перехода на двигатели, работающие на спиртовом топливе, нецелесообразно. Если принять, что процесс переработки нефти эффективен на 100%, то для перехода США с нефти на этанол потребуется засеять соответствующими культурами 75% сельскохозяйственных угодий планеты — проще говоря, даже если вся Луна будет засеяна тростником, этого будет недостаточно.
Выращивание сельскохозяйственных культур для производства этанола: Морально сомнительная практика?
Массовое выращивание сельскохозяйственных культур для производства этанола, безусловно, окажет существенное влияние на сельское хозяйство. Фермеры не забывают о растущем спросе на кукурузу и будут сажать ее везде, где только можно. Но кто задумывается о судьбе миллионов людей, умирающих от голода? В результате многочисленные исследователи возмущаются, утверждая, что производство биотоплива в условиях, когда людям нечего есть, является низким, постыдным и вообще неэтичным занятием.
Политически заряженный этанол
Проблема этанола — это отражение политического ландшафта. Справа вы видите президентов Джорджа Буша и Луиса Инасио Лулу да Силву, празднующих после трудного раунда переговоров. Поэтому не стоит удивляться, если в будущем вы столкнетесь с различными PR-стратегиями, противостоящими друг другу.
Критиковать с осторожностью
К критике биотопливных инициатив следует относиться с осторожностью. В конце концов, при правильном подходе эти программы могут быть весьма выгодными. Тем не менее важно помнить, что массовое использование этанола окажет заметное влияние на мировую экономику.