Бензин из пробирки

28 мая 2005 г.
По материалам: Украинский деловой еженедельник "Контракты"

Импорт нефти и нефтепродуктов может подорожать, сократиться, а то и прекратиться вообще. И тогда, оказывается, что горючее можно довольно рентабельно производить и без нефти.

Из твердого в жидкое

Первыми начали производить бензин и дизтопливо без капли нефти немцы. Ученые-химики Франц Фишер и Ганс Тропш в 20-х годах прошлого века представили революционную технологию синтеза жидкого топлива. Благодаря методу, который впоследствии получил название синтез Фишера—Тропша, стало возможным получать бензин и дизтопливо из каменного угля.

Немецкие химики разработали так называемую газификацию угля (под воздействием давления и температуры получается смесь монооксида углерода — СО и водорода — Н2) и дальнейшую каталитическую переработку синтез-газа в жидкое топливо. Изобретение Фишера—Тропша пригодилось нацистам. В Германии, не имеющей собственной нефти, однако контролирующей Рурский угольный бассейн, жидкое синтетическое топливо — неплохая альтернатива традиционным нефтепродуктам.

В годы Второй мировой войны в баки немецкой военной и гражданской техники нередко заливали жидкость угольного происхождения. Но после войны эту традицию на фатерлянде Фишера и Тропша забыли.

ЮАР времен апартеида позаимствовала у нацистской Германии не только методы ведения внутренней политики, но и энергетические наработки. Против ЮАР, которой также не хватало собственных залежей нефти, мировое содружество начало вводить санкции, которые в значительной мере касались и поставки энергоносителей. Такие меры были существенной угрозой для экономического развития.

Но режим сделал ставку на синтетическое жидкое топливо, и страна стала менее зависимой от импорта нефти. С 50-х годов южноафриканская компания Sasol на своих заводах начала производство топлива по методике Фишера—Тропша. В ЮАР залежи угля такие, что этот энергоноситель не только широко используется на внутреннем рынке, но и экспортируется. Поэтому производство жидкого синтетического топлива не прекратилось и после падения апартеида.

Сегодня предприятия Sasol перерабатывают около 47 млн т угля и выпускают 7 млн т топлива в год. Годовая прибыль компании измеряется сотнями миллионов долларов в год. Однако при этом Sasol до сих пор получает многомиллионную помощь от государства. Опыт ЮАР пытается перенять и Китай, где наблюдается стремительный экономический рост в условиях зависимости от нефтяного импорта.

По планам китайской Компартии, в 2007 году во Внутренней Монголии должен появиться завод, который будет производить жидкое топливо по южноафриканским технологиям. Аналогичный проект пытаются реализовать в Якутии — на местных месторождениях россияне обещают не только построить завод по производству топлива, но и трубопровод, с помощью которого они намерены транспортировать угольный бензин. Подобные инициативы есть и в Украине. Но пока на бумаге.

Дизеля на рапсе

Невозобновляемость нефтяных ресурсов тревожит даже страны, которые сегодня радостно подсчитывают заработанные на экспорте нефтедоллары. И экологический вред от выбросов, работающих на бензине и дизтопливе автомобилей, становится все ощутимее. По подсчетам экологов, на автомобили приходится 20% общего количества выбросов углекислого газа и около 50% смогообразующих частиц.

Одной из распространенных альтернатив грязному топливу на Западе сегодня считают биодизель — топливо, синтезированное из растительных масел. Наиболее распространенное сырье для производства — рапс. В Евросоюзе, США и Австралии аграрии все активнее культивируют это растение.

Технология производства биодизеля довольно проста: при помощи метилового спирта из масла удаляется глицерин (вещество востребовано косметологией и другими отраслями) и на выходе — топливо, которое по молекулярному составу подобно дизтопливу и может использоваться вместо него.

Перечень преимуществ биодизеля достаточно убедителен. Во-первых, автомобиль, двигатель которого работает на этом энергоносителе, не выбрасывает в атмосферу такие вредные вещества, как двуокись серы, другие выбросы по сравнению с традиционными двигателями сокращаются на 30-60%. Во-вторых, производство биодизеля дешевле: на Западе расходы на синтез 1 тыс. л альтернативного топлива составляют около $300, чтобы получить аналогичное количество бензина нужно потратить вдвое больше.

В-третьих, меньше расходы владельцев автотранспорта: в Германии литр биодизеля стоит на EUR0,15 дешевле обычного ДТ. В Евросоюзе сегодня на нужды ТЭК перерабатывается 2,7 т масличных в год и на АЗС поступает более 1 млн т биодизеля. Есть свои преимущества и в выращивании сырья — рапса. Это растение способствует рекультивации земель, загрязненных радиоактивными веществами. Отходы рапса можно использовать в качестве кормов для скота.

Сегодня практически в каждой стране Евросоюза, есть свои предприятия по производству биодизеля. Наиболее мощные — немецкие — производят по 100 тыс. т биодизеля в год, и работают они в тесной смычке с фермерами. В отличие от НПЗ, их как производителей альтернативного топлива, освобождают от уплаты экологических налогов.

Растительное ДТ настолько популярно в Европе, что местами, в частности в Великобритании, зафиксированы попытки нелегального производства топлива в домашних условиях. Сообразительные британцы стали использовать в качестве сырья масло, уже отслужившее свое на кухне.

Отработанный продукт кулинарии фильтруют, удаляют глицерин с помощью метанола и продают автовладельцам по цене на 10% дешевле солярки. У властей к таким кулибиным только одна претензия — требуется легализовать деятельность и платить налоги. К тому же применение кухонных отходов в качестве топлива на руку владельцам заведений общественного питания — ведь по британским законам они должны платить за утилизацию пережаренного масла.

Но конкуренция со стороны подпольных производителей альтернативного топлива — далеко не единственная проблема европейской биодизельной отрасли. Переход 10% автомобилистов на альтернативное топливо — это до сих пор невоплощенная мечта. Главными потребителями биодизеля остаются водители грузовиков и автобусов — топливорасходы этих видов транспорта действительно оправдывают переход «на масло».

И даже потратив EUR2,5 тыс. на переделку двигателя под биотопливо, они в итоге остаются в выигрыше. Чего не скажешь о водителях малолитражек. Автопроизводители, десятилетиями работавшие плечом к плечу с нефтяными корпорациями, в свою очередь, не торопятся выпускать машины, адаптированные под биодизель. Концерн Volkswagen, например, отказался от биоэкспериментов со своими двигателями.

По мнению менеджмента VW, новое альтернативное топливо более агрессивно по отношению к механизмам: при его использовании быстро изнашиваются резиновые прокладки, засоряются жиклеры, часто выходит из строя насос высокого давления в двигателях.

На восток от немецкой границы успехи с использованием биодизеля еще скромнее. В Польше и Словакии правительство пыталось поощрить крестьян самостоятельно производить топливо в малых объемах (около 500 т в год) для собственных нужд. Однако местные фермеры не прониклись этой идеей и сохранили верность традиционному дизтопливу.

В Украине о биодизеле говорит каждое новое правительство, особенно во время посевной при традиционном топливном кризисе. Есть вполне дельные предложения — заменить при производстве топлива метиловый спирт этиловым, использование которого сделает украинский биодизель дешевле. Но отечественные предприятия до сих пор не реализовали ни одного успешного проекта в этой отрасли.

И аграрный сектор не полностью готов к таким экспериментам: посевы рапса вымерзают, а повысить их морозоустойчивость можно при помощи специальных препаратов, которые еще нужно закупить. К тому же не хватает техники для сбора урожая рапса — зерновые комбайны не годятся для выполнения таких функций.

Спирт, вода, платина — все в бензобак

Нефтяной кризис 1973 года во многих странах стал катализатором поиска альтернативных источников энергии. Франция с тех пор переориентировалась на атомную энергетику, а в Бразилии из-за отсутствия нефти и высоких технологий, начали активнее использовать сахарный тростник. Точнее, спирт, который из этого сырья получали — бразильцы стали добавлять его к бензину. А позже этанол стал альтернативным топливом в Бразилии.

Этот источник со временем перекрыл 35% энергопотребности страны. С 80-х годов Бразилия стала не только одним из первых государств, активно внедряющих альтернативное топливо, но и одним из экспортеров соответствующих технологий и адаптированных двигателей. И хотя КПД этанолового двигателя порой выше, чем у бензиновых аналогов, есть слабые места и у бразильцев: спирт быстро испаряется, а энергозатраты на ферментацию сахарного тростника в полтора раза больше, чем энергия произведенного этанола.

Вода — самый дешевый из топливных ресурсов, и американские ученые уже научились запрягать и его. В космической и компьютерной технике все активнее используются так называемые топливные элементы — fuel cell. Эти элементы работают по принципу электрической батарейки, только с использованием водорода и кислорода, а продуктом реакции является вода. Работа fuel cell построена на теории Вильяма Гровза, доказавшего, что процесс обратный электролизу (расщепление воды на водород и кислород с использованием электрического тока) возможен: водород и кислород можно соединять, получая при этом электроэнергию.

Американцы уже подтвердили эту теорию практикой: более чистого с экологической точки зрения двигателя и не придумать. Но есть одно «но»: в fuel cell используются платиновые катализаторы, что делает такой двигатель слишком дорогим для земных дорог. Кажется, поиск perpetuum mobile в XXI веке только начинается.

Дмитрий КРАПИВЕНКО