ИСТОРИЯ И ГЕОГРАФИЯ
Идея использовать спирт в качестве топлива не нова. В 1860 г немецкий изобретатель Николаус Отто использовал алкоголь в своем четырехтактном автомобильном моторе, но поскольку в те времена нефти было еще предостаточно, это ноу-хау осталось без внимания. А первая советская баллистическая ракета Р-1, испытанная в 1948 году, (в ее создании участвовал знаменитый конструктор С.Королев), работала на смеси кислорода и 75% водном растворе этилового спирта. Поэтому обращение к этанолу, как мощному источнику энергии, вполне естественно.
Сегодня только в Америке функционирует около сотни заводов, производящих этанол для автомобилей. Вот уже два года на Чикагской товарно-сырьевой бирже выставляется на торги новый товар этиловый спирт, полученный из кукурузы. По словам директора отдела управления Ричарда Желинека (Richard A. Jelinek, director business development) за день заключается до 90 контрактов на сумму 2 млн долларов, каждый из которых составляет как минимум 30 тыс галлонов.
(1 американский галлон 3,78 л).
Спиртовая индустрия призвана вытеснить ископаемые углеводороды, и в этом ее стратегическая цель. При добавлении 10% спирта в бензин никаких модификаций двигателей не требуется. Причем бензин, разбавленный спиртом, дает более экономичный расход топлива и меньший износ деталей.
Другое дело переход на чистый этанол. Тут уже без модификации двигателя не обойтись. Но процесс вытеснения бензина с рынка пойдет, видимо, без революционных рывков. Слишком сильно международное нефтяное лобби, и слишком непросто "ставить на ноги" этанольную индустрию.
Начать работы по биотопливу американцев подтолкнуло эмбарго на арабскую нефть 1973 г., когда американский конгресс всерьез озаботился поисками возобновляемых источников энергии. Но тогда громкое решение президента Джимми Картера по перепрофилированию нового завода для производства спиртных напитков в завод по производству топливного этанола было во многом политическим жестом.
Сегодня американские президенты Д.Буш и Б.Клинтон заявляют, что переход на биотопливо (т.е. этанол) позволит США получить независимость от арабской нефти.
И, видимо, от поставок российской нефти тоже.
Так, во время недавно прошедшей в Чикаго международной выставки БИО-2006, Джордж Буш выступил на телеканале CNN cо словами; "Этанол это прекрасное решение, и особенно для провинции, поскольку он создает новые рабочие места, а также отчисления в местный бюджет. Кроме того, этанол, в отличие от бензина, благоприятен для окружающей среды, и мы не должны выбирать между экологией и экономикой, когда возможно иметь и то и другое.
Автомобильное биотопливо как раз пример этого. В прошлом году наши автомобилисты израсходовали 4 млн галлонов этанола. Сегодня у нас 97 заводов по производству этанола, и федеральное правительство для того, чтобы поддержать новую индустрию, расширило налоговый кредит до 51 цента на галлон для спиртовых предприятий, и выделили им 85 млн долларов в качестве грантов и премиальных фондов".
За идею биотоплива ухватилась и Европа. Судя по всему, она готова всерьез побороться за рынок двигателей, работающих на спирте. На международной выставке в Чикаго БИО-2006 было несколько компаний компании из Дании, Германии, Нидерландов, которые создают новый тип автомобиля, ориентированных на биотопливо. Директор департамента управления немецкого филиала компании "Novozymes" Генри Далбог (Henrik Dalboge) демонстрировал гоночные автомобили, способные ездить на этаноле. Уже к 2010 году не менее 5,75% автомобильного топлива в ЕС должно производиться из возобновляемых источников энергии.
Страны Латинской Америки с их большими площадями сельхозугодий твердо намерены контролировать рынок биотоплива. Уже в 60-е годы, когда в Бразилии появилась Энергетическая политика, основанная на биотопливе, эта страна стала лидером по производству этанола для автомобилей. Сегодня она производит более 4,5 биллионов галлонов этанола из сахарного тростинка.
Для сравнения: США производит 3,8 биллионов галлонов топливного этанола, а Россия 0.
Биотопливная программа Бразилии активно развивалась еще в 70-е годы прошлого столетия и назвалась "Про-Алко" (Proalcool). Она имела политическую поддержку, но когда в 1999 году произошла либерализация цен на алкоголь, правительственная поддержка "Про-Алко" прекратилась. Эта программа стала самоокупаемой.
В Азии несколько стран также запустили политически поддерживаемые биотопливные программы. Индийское правительство постановило, что 9 регионов и 4 области федерального значения должны продавать, начиная с 2003 года, автомобильное биотопливо E-5. Так и происходит.
Китай стремится создать новый рынок зерна, которое бы пошло на этанол, чтобы понизить потребление нефти. Продвижение этанола в качестве биотоплива одобрил государственные Плановый и Торговый Комитеты Китая. А Закон о возобновляемой энергии получил поддержку народного национального конгресса Китая в 2005 году, и вступил в действие в январе 2006 г.
Россия продолжает качать нефть.
СЫРЬЕ
Когда будут запущены новые государственные программы по биотопливу в Европе, Азии и Америке, спрос на топливный этанол, как пишет журнал Industrial Biotechnology ( 1 v2 spring 2006) для автомобильной индустрии, уже к 2020 году может вырасти за пределы 33 млрд галлонов, т.е. 125 млрд литров. Уже к 2020 году, по данным американского биотехнолога Грегори Больмана (Gregory M. Bohlmann), суммарный спрос на этанол в мире составит 125 биллионов литров.
Найдется ли достаточно сырья, чтобы изготовить такие обемы биотоплива?
Сегодня на этанол перерабатывают зерно, стебли сахарного тростника и солому. Из кукурузы получается топливный этанол отличного качества, а особенно из сортов, содержащих много крахмала. Именно кукурузный спирт производили американские фермеры во второй половине прошлого столетия, когда Америка почувствовала себя на пороге топливной революции. То время получило ностальгическое название "перегонный аппарат на каждом холме". К середине 80-х в США было порядка 180 спиртовых "мельниц", каждая из которых производила от 20 тыс. до 7 млн галлонов этанола в год.
Эти "мельницы", построенные единолично, были весьма примитивными. При этом цены и на кукурузу и на бензин (которые между собой никак не связаны), испытывали страшные колебания. В итоге в середине 90-х три четверти спиртовых "мельниц" вынуждены были закрыться.
Однако про саму идею топливного этанола не забыли. После спада "мельничного бума" в США появились первые крупные биотопливные заводы. Каждый требовал штата в 35 человек с фондом зарплаты 1,8 млн долларов за год. Налоговые отчисления завода составляли 1,5 млн долларов, а суммарный доход 60 млн долларов. Постройка завода в среднем обходилась в 150-170 млн долларов. Уже в 90-е годы прошлого столетия, этаноловые заводы США производили 30 млн галлонов спирта. При этом, побочные продукты использовали как высококачественную белковую добавку для животных и птицы.
Однако вскоре стало ясно, что ездить на питьевом спирте непозволительная роскошь. Да и сейчас эксперты говорят о том, что целый мир не вырастит нужных обемов кукурузы, а США способны поддерживать этанольную индустрию на базе кукурузного зерна не более чем в обеме 8-15 млрд галлонов в год.
Биотехнологи, стараясь понизить себестоимость биотоплива, поначалу попытались упростить итоговый энергетический продукт. В 90-х годах несколько кооперативных структур стали производить МТБЭ, троичный метилбутиловый эфир, на котором автомобили могли ездить, как на этаноле, и который представлял собой единственный конкурентноспособный продукт. Но в 1997 году американские экологи поняли грандиозный шум, обнаружив МТБЭ в озерах Калифорнии. Оказалось, что МТБЭ токсин и канцероген.
Более 20 американских штатов немедленно приняли специальные законы, запрещающие использовать МТБЭ в бензине, и эта тенденция продолжается.
Стало очевидно, что этанолу, как экологически чистому биотопливу, альтернативы нет. Тогда биотехнологи пошли другим путем, и стали искать дешевое сырье.
Оказалось, что заправлять в баки автомобилей можно и спирт, полученный путем примитивной перегонки из соломы.
Американские эксперты подсчитали, что лигноцеллюлозная биомасса может производить до 440 биллионов литров этанола в год, и это реально, поскольку земельные угодья США, насчитывающие 2260 акров, включают 24% лугов, 20% пашни и только 13% земли находится под городскими поселениями. Иначе говоря, территории, с которой можно собирать биомассу достаточно. Уже сейчас, говорят эксперты, для переработки доступно 470 млн тонн соломы источника энергии будущего.
ЭКОНОМИКА
Экономика производства биотоплива зависит от трех факторов: себестоимости биомассы, дороговизны перегонки, политической конюнктуры. Чтобы завод по перегонке соломы на спирт себя окупал, необходимо, чтобы себестоимость соломы (с учетом ее доставки на завод и хранения) "вписалась" в коридор 50 55 долларов за сухую тонну. А о прибылях можно будет говорить, когда цена тонны сухой соломы будет снижена до 30 долларов. Однако, пока что это для многих бизнесменов мечта и "камень преткновения".
По данным биотехнолога Грегори Больмана, и цена сырья, и общая себестоимость производства этанола из соломы могут резко колебаться. В среднем полные единовременные затраты завода, производящего 50 млн галлонов этанола в год из соломы, обойдутся в 260 млн долларов, включая энзимную установку и трал для подема сырья. Себестоимость произведенного этанола составит 2,75 доллара за галлон. Ее можно еще снизить, если научится перерабатывать, а не просто сжигать осадочный лигнин и другие отходы этого производства. Но самое сложное, предостерегают эксперты, найти стартовые инвестиции. Ведь вы запускаете новое производство и выходите со своей продукцией на совершенно новый рынок.
Кроме стоимости сырья, есть еще и сложности по биохимии перегонки. Биомасса с высоким содержанием влаги, такая как сахарный тростник или кукурузные початки, легко подвергается влажной ферментации, более простой и экономичной, чем "сухой" процесс. Тростник и кукуруза легко ферментируются с помощью распространенных энзимов, а вот для соломы этот процесс получается уже не такой уж и легкий. Помещенную в раствор серной кислоты солому нагревают до 140 градусов Цельсия, и добиваются выхода сахаристых соединений. При этом ученые до сих пор не нашли универсальный тип энзимов, которые могли бы превращать любые сахаристые соединения в спирт. Пока что для каждого вида сахаров нужен специфический фермент, то есть, в перегонный аппарат приходится запускать "целую команду энзимов", что здорово усложняет процесс получения спирта.
Другая задача микробиологов состоит в том, чтобы создать термоустойчивые дрожжи, ибо те, что используются в процессе получения этанола сегодня, работают при высоких температурах недостаточно эффективно. Во время процесса перегонки, колонии дрожжей испытывают осмотический и температурный стресс, и гибель этих живых культур приводит к тому, что молекулы этанола замещаются глицеролом. И мало того, что глицерол обкрадывает нас в обемах произведенного этанола, так он еще принимает участие в формировании мыльных соединений, и забивает мыльной пеной всю систему водоснабжения аппарата (читаем в брошюре "Fuel Ethanol", 2006 г).
Итак, выведение породы термоустойчивых дрожжей мечта всех производственников. Возможно, в скором будущем она станет реальностью.
Тем не менее, этанол из соломы претендует на роль победителя бензина. Недавно в Канаде (под данным журнала Industrial Biotechnology 1 v2 -2006) одна из спиртовых корпораций получила 14 млрд долларов от бензинового концерна Petro Kanada и 15 млрд долларов от Канадского Правительства для продвижения на рынок этанола из биомассы. Демонстрационный завод в Онтарио стоимостью 33 млрд американских долларов способен перерабатывать 12 -15 тыс. тонн пшеничной, ячменной соломы и кукурузных стеблей в 3 млн галлонов топливного этанола.
А вот что о себестоимости этанольного биотоплива говорит начальник отдела технологии спирта ЗАО "Кристалл" Владимир Леденев: "Один декалитр спирта, который мы для водки гоним из пшеницы, по себестоимости не превышает 200 рублей, или всего 20 рублей за литр. И это питьевой спирт! В одной бутылке его доля всего 3-4 рубля. Ну хорошо, еще есть вода, бутылка Но все равно, как не крутите, больше 10 рублей по себестоимости вы не наберете. Все остальное акциз, налоги.
Что касается производства спирта на автомобильное топливо, то здесь никаких проблем нет. Ни технологических, ни экономических. Единственная сложность где вы возьмете столько зерна? А если вы решите в качестве сырья использовать солому или отходы деревообработки, так это уже совсем другой процесс. Вам потребуются энзимы, особое оборудование. Стоимость будет заметно выше".
При росте цен на бензин в США в этом году до 2,6 3,0 долларов за галлон, этанольная индустрия, производящая спирт по цене 2,7 долларов за галлон, кажется вполне конкурентоспособной.
РУССКИЙ ПУТЬ
Каким образом Россия должна реагировать на зарождающуюся этанольную индустрию, которая медленно, но верно набирает обороты в мире? По-страусиному игнорировать сам этот факт довольно безрассудно. Когда о биотопливе одновременно заговорили руководители крупнейших мировых держав, то вряд ли за этим стоит некий "мировой сговор", призванный лишь сбить спекулятивную составляющую в цене бензина.
Уже сегодня 10% добавка этанола в бензин считается хорошим тоном, и не за горами то время, когда весь мир примет новые стандарты на автомобильное топливо. В этой грядущей энергетической революции для России, как минимум, важно не остаться "у разбитого корыта".
Понятно, что гораздо прибыльнее устанавливать "привила игры", нежели подчиняться чужим законам, и отыгрывать чужие интересы. Сегодня России представился шанс резко изменить статус, поменять роль догоняющего на позицию лидера.
Но гораздо важнее грядущих прямых доходов то влияние, которое развитие спиртовой индустрии может оказать на социальную и политическую атмосферу внутри страны.
Производство топлива из немногих регионов распространится практически во все сельскохозяйственные. На смену нескольким десяткам дуреющих от конюнктурных прибылей нефтяным монополистам придут тысячи предпринимателей, создавших свой бизнес, а не приватизировавших его. Которые к тому же вынуждены будут конкурировать на рынке друг с другом и с производителями других стран, а не "пилить" рынки за рюмкой коньяка.
Большая разница для страны, при всем уважении к нефтяным магнатам.
Заводы по производству биотоплива потребуют целой армии специалистов от строителей до логистиков, от микробиологов до программистов. Функционирование такого предприятия предполагает и создание вокруг него социальной инфраструктуры дорог, детских садов, больниц, кинотеатров, ресторанов.
Наконец, такой завод способен вдохнуть жизнь в село, предложив заказ на зерно, солому, любое другое сырье. Удержать в провинции трудоспособное население, предложив ему веер современных специальностей это больше, чем экономическая задача, чем новые поступления в бюджет.
Этанол дает шанс гораздо большему числу граждан России, чем нефть. И в этом его главное экономическое преимущество.
Автор благодарит USGC за предоставленные в помощь информационные материалы