Содержание

       Введение3

       Биотопливо- что это  такое? 5

       Биодизель 7

       Преимущества9

       Производство биоэтанола может привести к экологической  катастрофе 12

       Биотопливо против продовольствия15

       Зачем России биодизель?17

       Интересные факты19

       Заключение22

       Список  литературы23

       Введение

       Ученые  подвергли критике всеобъемлющий  отчет о сохраняющихся в мире резервных запасах нефти, предостерегая, что это сырье иссякнет быстрее, чем согласны признать власти государств и добывающие компании.

       Ученые, прежде всего сотрудники лондонского  Центра анализа проблемы иссякания  нефти, утверждают, что в ближайшие  четыре года добыча нефти в мире достигнет пикового уровня, а затем  начнет все более резко снижаться, что будет иметь глубокие последствия  для мировой экономики и нашего образа жизни.

       Глава Центра анализа  Кэмпбелл ранее занимал  должности старшего геолога и  вице-президента в целом ряде крупнейших нефтяных компаний: BP, Shell, Fina, Exxon и chevrontexaco. Он поясняет, что пик объемов добычи "нормальной" нефти – дешевой, легко добываемой – уже миновал и пришелся на 2005 год. Если даже учесть запасы тяжелой нефти, добывать которую труднее, а также месторождения в открытом море, приполярных областях и извлечение жидкой фракции из природного газа, пик добычи наступит уже в 2011 году, говорит Кэмпбелл. [2]

       Сегодня мы потребляем в день в среднем 85 млн. Баррелей. Согласно самым консервативным оценкам Международного энергетического агентства, к 2030 году этот показатель вырастет до 113 млн. Баррелей. Две трети мировых запасов нефти находятся на Ближнем Востоке. В условиях роста спроса нужно резко расширить поставки из этого региона.

       Приглядевшись к четырем странам, которые, согласно их собственным сообщениям, обладают наиболее крупными запасами, – Саудовской Аравии, Ирану, Ираку и Кувейту, –  нельзя не встревожиться. В прошлом  году в Кувейте один журналист  обнаружил документы, свидетельствующие, что истинные объемы запасов  нефти  в стране вдвое меньше официальных  цифр. Иран в этом году стал первой крупной  нефтедобывающей страной, где было введено нормирование нефти –  значит, власти осознают, как обстоит  дело с запасами.

       Закономерно, что с уменьшением запасов  нефти наблюдается тенденция  удорожания нефтяных топлив. За период с 1980 по 1990 гг. Ее себестоимость в России возросла втрое и продолжает увеличиваться в настоящее время. Сокращение поставок нефтепродуктов на внутренний рынок в 2004-2005 гг. Привело к небывалому в истории России росту цен — на 235%2. Это обусловлено как увеличением затрат на нефтепереработку, так и удорожанием добычи нефти.

       Одной из причин, влияющих на развитие кризисной  ситуации с нефтяным моторным топливом, является увеличение общего числа транспортных средств, что, безусловно, ведет к  увеличению использования энергии  на транспорте. Необходимость перевода автомобильного транспорта на альтернативные виды моторного топлива все сильнее  обусловливается ужесточением экологических  требований к отработанным газам  двигателей автомобилей, поскольку  проблемы экологической безопасности автомобильного транспорта являются составной  частью экологической безопасности страны. Один автомобиль ежегодно поглощает  из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота  и почти 200 кг различных углеводородов.[4,5] 

       Биотопливо- что это такое?

       Если  вам довелось не так давно путешествовать по Европе или США на автомобиле, то скорее всего от вашего внимания не ускользнуло большое количество бензоколонок, на которых теперь можно  заправить свой автомобиль биотопливом. И если каких-то лет 20 назад казалось, что никакой альтернативы нефти  нет и не будет, то теперь ситуация начинает меняться.

       Начиная с 2003 года в мире наблюдалась устойчивая тенденция по росту производства и потребления биотоплива. Основной причиной этому послужила щедрая поддержка индустрии со стороны  правительств США и Европы, а основными  предпосылками стали рост цен  на нефть, идеи энергетической безопасности, стремление к уменьшению выбросов парниковых газов. В США наибольшую популярность приобрел топливный этанол, получаемый в основном из кукурузы и используемый как вместо бензина, так и в  смеси с ним. В Европе большее  развитие получил биодизель, сырьем для которого служат различные масла  – рапсовое, пальмовое, подсолнечное – и который может применяться  как вместо дизельного топлива, так  и в смеси с ним. По аналогии с этанолом смеси с низким содержанием  биодизеля не требуют внесения изменений  в конструкцию двигателя. [3]

       Биото́пливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в  результате переработки стеблей  сахарного тростника или семян  рапса, кукурузы, сои. Существуют также  проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся  в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для  двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое  биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

       Применение  биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением  эмиссии вредных веществ в  отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и  т.п.) - cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.

       В Европе биодизельное топливо применяется  по двум принципиальным схемам: “немецкой” и “французской”. В настоящее  время в Германии действует около 12 централизованных и 80 децентрализованных заводов по производству рапсового  масла, а топливо “Biodiesel” выпускает  восемь немецких фирм. “Французская”  схема предусматривает централизованное производство diestera на мощных установках (5-10 тыс. Тонн в год) [6,5]. 

       Биодизель

       Идея  использовать растительные масла в  качестве топлив для дизельных двигателей была выдвинута еще при создании первых таких моторов. Однако с освоением  нефтяных запасов в XX веке более  выгодным оказалось топливо из нефти. Сейчас биодизельное топливо часто  отождествляют с рапсовым маслом, которое действительно стало  основным сырьевым источником "биосоляры" в Европе. Однако биодизельное топливо  можно получать и из других масел, например, подсолнечного, пальмового или  соевого, что и делают за пределами  Европы.

       Важно иметь в виду, что сами по себе растительные масла в качестве топлив не используются. Любая "биосоляра" представляет собой смесь продуктов  переэтерификации растительных масел. В растительном содержатся жиры - эфиры  жирных кислот с глицерином. В процессе получения "биосоляры" эфиры глицерина  разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты - метанол  и, реже, этанол. В Европе основным биодизельным топливом стал метиловый эфир рапсового  масла.

       Растительные  масла и их эфиры, как и спирты, отличаются агрессивностью ко многим материалам, традиционно используемым в двигателях и топливной системе  автомобилей. В последние годы большинство  европейских производителей выпускают  машины, допускающие использование  смесей нефтяного топлива с "биосолярой" в количестве 5-20%, а иногда и 100% биотоплива. Добавление биодизельного компонента в количестве до 5% обычно считается  приемлемым для любых двигателей, неадаптированных к биотопливу. Достаточно активно биодизельное топливо внедряется и в США, где в качестве сырья  используют чаще всего соевое масло. Еще один перспективный источник "биосоляры" - отработанные пищевые  масла.

       Альтернативой дизельным топливам на основе сырой  нефти служит биодизельное топливо. Биодизелем, называют топливо, полученное химической реакцией между растительными  маслами либо животными жирами и  спиртами (метиловым, этиловым или изопропиловым  спиртами) в присутствии катализатора (щёлочь или кислота). С химической точки зрения биодизель – это  моноалкиловый эфир. С помощью  процесса, называющегося этерификацией, масла и жиры вступают в реакцию  с метиловым спиртом и гидроксидом  натрия, который служит катализатором, в результате чего образуются жирные кислоты, а также побочные продукты: глицерин, глицериновые основания, растворимый  поташ и мыло [12,13].

       Хотя  энергетическая ценность биодизеля  приблизительно равна энергетической ценности обычного дизельного горючего (118000 БТЕ (Британские тепловые единицы) против 130500 БТЕ по эквиваленту крутящей силы и количеству лошадиных сил), однако биодизель является гораздо  более чистым топливом и более  безопасным при хранении и использовании  по сравнению с обычным дизельным  горючим. В результате опытов, проведенных  Исследовательским институтом Колорадо по горючим и двигателям, было установлено, что при использовании смеси  горючего, содержащей 20% биодизеля, наблюдается  снижение выхлопных газов на 14%, углеводородов  – на 13% и окиси углерода –  на более чем 7% [4].

       Биодизель (включая смесь В20) в настоящее  время признан Агентством по охране окружающей среды и Министерством  Энергетики (США) в качестве альтернативного  горючего, соответствующего требованиям  по защите атмосферного воздуха и  окружающей среды.

       Преимущества

       Биодизель обладает рядом существенных преимуществ.

• Не токсичен (его токсичность составляет лишь 10% от токсичности поваренной соли);
• Разлагается в естественных условиях (приблизительно за то же время, что и сахар);
• При попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным;
• Практически не содержит серы и канцерогенного бензола;
• Его источником являются возобновляемые ресурсы, не способствующие накоплению газов, вызывающих парниковый эффект, что характерно для горючего, полученного на основе нефти.

       Прямые  преимущества, получаемые при использовании  биодизеля в виде 20% смеси с  обычным дизельным топливом, включают в себя:

• Увеличение сетанового числа и смазывающей способности, что продлевает жизнь двигателя;
• Значительное снижение вредных выбросов (включая СО, СО2, SO2, мелкие частицы и летучие органические соединения);
• Способствование очистке инжекторов, топливных насосов и каналов подачи горючего.

       Эти преимущества легко доступны и не требуют затрат на модификацию двигателей или изменения в инфраструктурах. К тому же, добавление катализатора может снизить выбросы оксидов  азота, что придает В20 гибкость в  отношении соблюдения требований к  чистоте атмосферного воздуха.

       Наконец, биодизель дает возможность владельцам и управляющим автопарков, использующим дизельное топливо (включая подвижной  состав и автомобили, исключенные  из него, а также морские суда, оснащенные дизельными двигателями), соблюдать  без особых усилий требования к чистоте  воздуха, не затрачивая значительные средства, как в случае с другими альтернативными  видами топлива [8].

       В настоящее время в странах  ЕС используют Aquazole, представляющее собой смесь биодизельного топлива и воды, под маркой Elf предлагается потребителям с 2005 года. Из воды и биодизельного топлива с помощью присадки получается однородная смесь, которая выделяет на 80% меньше сажи и на 30% оксидов азота. 

       На  сегодняшний день самые конкурентоспособные  результаты среди различных альтернативных видов топлива показал биодизель [7].

       Также важными преимуществами являются:

       Растительное  происхождение. Подчеркнем, что биодизель не обладает бензоловым запахом и изготавливается из масел, сырьем для которых служат растения, улучшающие структурный и химический состав почв в системах севооборота.

       Биологическая безвредность. По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн литров питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.

       Меньше  выбросов СО₂. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Тем не менее, следует заметить, что назвать биодизель экологически чистым топливом было бы неверно. Он дает меньшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу, чем обычное дизтопливо, но вск таки это не нулевой выброс.

       Относительно  «чистое» топливо. В мировой практике лимитируется ряд компонентов выхлопных газов, среди них: монооксид углерода СО, несгоревшие углеводороды, окислы азота NOX и сажа. Очевидны преимущества биодизеля по показателям продуктов сгорания: монооксида углерода, углеводородов, остаточных частиц и сажи.

       Малое содержание серы. Не секрет, что выбросы вредных веществ можно минимизировать при помощи катализатора, превращающего углеводороды и окись углерода в воду и углекислый газ. Но следует отметить, что катализаторы чувствительны к присутствию серы, «отравляющей» катализатор на длительное время и приводящей к увеличению выброса остаточных частиц. Поэтому здесь особенную роль играет тот фактор, что биодизель в сравнении с минеральным аналогом почти не содержит серы (< 0,001 % против минерального дизтоплива < 0,2 %).

       Хорошие смазочные характеристики. Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель же, несмотря на «обделенность» серой, характеризуется хорошими смазочными свойствами. Это обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода.

       Увеличение  срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.

       Высокая температура воспламенения. Еще один технический показатель, интересный для организаций, хранящих и транспортирующих ГСМ: точка воспламенения. Для биодизеля ее значение превышает 100°С, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом. Тем не менее, это не означает, что к нему можно относится с халатностью.

       Производство  биоэтанола может привести к экологической  катастрофе

       Чрезмерное  увлечение биологическими видами топлива  может существенно подорвать  экологический баланс на планете. К  такому неожиданному выводу пришла правительственная комиссия Нидерландов по защите окружающей среды. Рост потребности в дешевом и качественном топливе уже сыграл злую шутку с некоторыми крупнейшими его производителями. Во многих регионах планеты при производстве биотоплива используются грязные технологии, которые более опасны, чем выбросы современных нефтеперерабатывающих предприятий.

       В конце апреля голландское правительство  инициировало слушания, на которых  рассматривалось негативное воздействие  на окружающую среду заводов по производству биотоплива. «Все мы знаем, что биомасса является потенциальным источником энергии, — заявила председатель комиссии, министр жилищного строительства, обустройства территорий и охраны окружающей среды Нидерландов Жаклин Крамер. — Но у нее есть и оборотная  сторона. В погоне за экологией мы начинаем разрушать планету».

       Уже сейчас в странах Южной Америки, внедряющих в сельское хозяйство  растительные культуры для производства биологических видов топлива, наблюдается  неприглядная картина, когда под  плантации «энергоемких» растений уничтожаются леса Центральной Америки, в том числе и в бассейне Амазонки. Кроме того, фермеры в  погоне за прибылью продают злаковые культуры под биотопливо, что в  некоторых регионах мира уже повлекло дефицит хлеба. Помимо этого, прикрываясь  тем, что растения не предназначены  для употребления в пищу, а изначально выращиваются для промышленной переработки, многие фермеры используют вредные  химические удобрения, загрязняющие почву.

       Голландские экологи обнародовали меры для восстановления пошатнувшегося экобаланса. В частности, при выращивании топливных культур, вроде рапса, сахарного тростника  и т.д., они предлагают заранее  проводить расчеты их совместимости  в рамках существующих экосистем. «Производство  биотоплива не должно стать причиной сокращения лесных угодий на планете, ухудшать состояние пахотных земель, ограничивать водоснабжение прилегающих  районов, что может иметь негативные последствия для местного населения», — утверждается в рекомендуемых  голландцами правилах. Главное же, чего, по мнению голландских экспертов, нельзя допустить при производстве разного вида биотоплива, — это  увеличение выбросов парниковых газов  в атмосферу. По оценкам комиссии по защите окружающей среды Нидерландов, в целом при производстве биотоплива вырабатывается на 70% больше парниковых газов, чем при получении аналогичного количества горючего из нефти. Транспортная отрасль в биотопливной промышленности превышает существующий уровень  еще на 30%.

       «Сейчас экологи сталкиваются со странной для  простого обывателя ситуацией, когда  для получения самого чистого  и эффективного автомобильного топлива  используются самые грязные химические технологи, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией органического синтеза  Института органической химии им. Зелинского РАН Евгений Мортиков. — Например, при выработке биоэтанола из древесины используется серная кислота  и как побочный продукт получается сульфированный лигнин, а его по экологическим причинам нельзя ни сжечь, ни захоронить. И в масштабах промышленного  производства можно накопить слишком  много ядовитых отходов».

       Озабоченные проблемой грядущего дефицита нефти, все страны делают ставку на биоэтанол. Производится он в основном из сахарного  тростника, злаковых или кукурузы. Крупнейшими  его производителями являются США  и Бразилия. На их долю в 2005 году пришлось 44,7 и 45% мирового производства соответственно. При этом доля биологического топлива  по сравнению с нефтяным составила  в США всего 2%, но на его изготовление было израсходовано 13% от всего урожая кукурузы. Правительство США приняло  план, предусматривающий к 2025 году увеличение производства биоэтанола на своей территории в десять раз, что повлечет за собой  неизменный рост отведенных под эти  нужды сельхозугодий. «Преимущества  биотоплива — это его чистый выхлоп и экономичность, — продолжает Евгений  Мортиков. — Но у него есть и недостатки. На сегодняшний день не выпускается  биотопливо в чистом виде. Биоэтанол  смешивают с обычным бензином. В России допускается добавлять 10%. В западных странах — 30%. В таком  виде топливо нестабильно и может  расслаиваться. При низких температурах в баке могут образовываться кристаллогидраты, которые выглядят как снег и способны забивать топливную аппаратуру».

       Поэтому, по мнению г-на Мортикова, биоэтанол  в большей степени выгоден  для стран с мягким климатом. Там  же можно собирать большие урожаи кукурузы или тростника, что удешевляет производство. В России же биоэтанол можно производить из целлюлозы. Но это дорого, да и существующие химические технологии его производства как раз и отличаются наличием ядовитых отходов, что при широком внедрении может вызвать существенные возражения экологов.

       Поэтому в нашей стране могут быть эффективны иные методы производства горючего. «Существуют  технологии производства не просто добавок  к нефтяному бензину, а полноценного синтетического бензина из биологических  отходов, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией математической химии  Института нефтехимии и катализа РАН Семен Спивак. — В качестве исходного сырья могут служить бытовой мусор, древесина и даже свиной навоз. Мусором заполонены российские города, и его переработка поможет не только получать топливо, но еще и очистить окружающую среду». При сжигании сырья при определенных режимах выделяется так называемый синтез-газ — продукт неполного сгорания, который при последующих химических реакциях можно превращать не только в топливо, но и в пластики. Технологии его производства гораздо чище.

       Правда, экологи утверждают, что для широкого производства биотоплива только мусора не хватит и потребуется масштабная вырубка российских лесов с последующей  его переработкой. В любом случае со временем объем производства биологического и синтетического бензинов будет  только возрастать. Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести на такое  горючее до 10% своего автотранспорта. И его производство потребует  существенной трансформации всей сельскохозяйственной отрасли. Однако без выработки единых международных правил, ограничивающих негативное влияние на экосистемы планеты, многие регионы мира, выращивающие сырье для биотоплива, могут оказаться  на грани экологической катастрофы. [20] 

       Биотопливо против продовольствия

       Рост  цен на нефть вызвал волну интереса к биологическому топливу, производимому  из растительного сырья. В наибольшей степени об использовании биотоплива задумались в Евросоюзе, страны-члены  которого пытаются придерживаться ограничений  на выбросы СО2 в рамках Киотского  протокола. Согласно планам Европейской  комиссии, к 2010 году доля биотоплива в  энергетическом балансе транспорта в ЕС должна вырасти с нынешних 0,8 до 5,75% Однако англо-голландский пищевой  концерн Unilever выступил с предупреждением: ставка Евросоюза на биотопливо может  негативно сказаться на рынке  сельхозпродуктов. Для выполнения поставленной Еврокомиссией задачи на биотопливо уйдет свыше 80% нынешнего производства рапсового масла (основного ингредиента  в производстве маргарина). За последний  год цены на рапсовое масло выросли  на 30%, а на пальмовое (второй важный ингредиент в производстве маргарина) — более чем на 20%. Резкий скачок цен на пальмовое масло произошел  после того, как в июле Малайзия и Индонезия объявили, что 40% урожая масличных пальм будет направляться на производство биодизельного топлива.По мнению Unilever, рост спроса на биотопливо приведет к резкому увеличению посевных площадей под масличные культуры. По оценке ОЭСР, чтобы 5,75% моторного  топлива приходилось на биотопливо, эти площади должны составлять до 40% всех посевных площадей ЕС. А чтобы  обеспечить 10−процентную долю биотоплива в общем балансе (цель Еврокомиссии на 2025 год), площадь под масличными культурами должна вырасти до феноменальных 75%. Поэтому стоит ожидать сокращения посевных площадей под остальные  культуры, что вызовет повышение  цен на продовольствие в Европе —  от овощей до мяса и молочных продуктов. В связи с этим Unilever рекомендует  Еврокомиссии скорректировать свою энергетическую политику. Вместо того чтобы расширять посевные площади  под рапс и прочие масличные, компания предлагает развивать новые технологии производства биотоплива, которые позволяют  перерабатывать в топливо стружку, солому и древесину быстрорастущих пород (ива, тополь, ольха, эвкалипт). Эти  технологии позволят достичь поставленных целей, сохранив посевные площади для  продовольственных культур.

       Производство биотоплива может способствовать резкому ускорению изменения климата. В результате выращивания кукурузы, рапса или же получения пальмового масла парникового газа выделяется больше, чем экономится за счет получения из этих растений биологического топлива. К такому выводу пришли авторы исследований, опубликованных в специализированных журналах Science и Atmospheric Chemistry and Physics.

       Ради  получения биотоплива происходит уничтожение  тропических лесов и превращение их в сельскохозяйственные угодья. В результате сжигания лесов в Индонезии окиси углерода выделяется более чем в 400 раз больше, чем то ее количество, на которое ежегодно может быть сокращен выброс СО2 в случае применения полученного с той же территории пальмового масла, пишет автор материала в Science Джо Фарджионе из экологической организации The Nature Conservancy. А превращенные в соевые плантации тропические леса Бразилии выделяют окиси углерода в 300 раз больше того, на сколько его выброс мог бы быть сокращен за счет применения биотоплива в течение года.

       Кроме того, по данным лауреата Нобелевской премии в области химии Пола Крутцена, навоз выделяет гораздо больше опасного парникового газа - "веселящего газа" (закиси азота), чем до сих пор считалось. Ученый считает, что безопасны для климата только виды биотоплива, созданные на основе отходов сельского и лесного хозяйства или же из трав с незначительным добавлением навоза. "Я не являюсь абсолютным противником биотоплива, я только выступаю против того, как оно сейчас применяется", - говорит профессор Крутцен, требующий подробного и критического описания всех парниковых газов по каждому виду биотоплива. 
Большие надежды политики и ученые возлагают на биотопливо второго поколения, которое не наносит вреда климату. Для его производства можно использовать все части растений, а значит, и отходы деревообработки. Сначала древесину путем btl-технологии (Biomass to Liquid) превращают в газ, а затем перерабатывают в этанол (этиловый спирт).

       Зачем России биодизель?

       Не  стоит забывать, что какими бы огромными  не казались запасы полезных ископаемых, они исчерпаемы даже в России. Используя  известные на сегодняшний день разработки нефти, мы сможем протянуть лишь до 2040 года. А что дальше? Тем временем экологическое положение в стране требует к себе уже не просто внимания, а самого пристального внимания. И  еще один фактор, говорящий в пользу биодизеля. Сейчас потребности сельского  хозяйства России в энергии на 90% удовлетворяются ископаемыми  видами топлива — нефтью, углем, а также природным газом. Поэтому одной из причин ухудшения финансового положения аграрного сектора страны в 2002 году с уверенностью были названы возросшие в разгар полевых работ цены на ГСМ. В связи с этим, на наш взгляд, задуматься о возможностях производства и использования биодизеля в России следует, прежде всего, сельхозтоваропроизводителю.