Диссертация (1155420), страница 17
Текст из файла (страница 17)
15).50000,00 100000,00 150000,00 200000,00 250000,00 300000,00 350000,00 400000,00 450000,00Рис. 15. Страны-потребители российских пеллет в 2016 году, объем т/годИсточник: [96]Исследования темпов роста объемов производства некоторых видов БТ впервом десятилетии XXI века позволили отдельным отечественным авторампрогнозировать даже их кратное увеличение. Особо следует отметить, чтоувеличение доли БТ в транспортной структуре топливного баланса до 10% было101включено Еврокомиссией в список стратегических целей по обеспечениюэнергетическойбезопасностииприоритетовэкологическойполитики,ориентированных до 2020 года [92,112].Кроме того, к АИЭ относят «биогаз, а также отходы производства ипотребления (за исключением отходов, полученных в процессе использованияуглеводородного сырья и топлива)» [5].
Таким образом, изучение условий,определяющих возможности и целесообразность использования растений вкачестве сырья при производстве БТ в нашей стране и сопоставлениесоответствующих показателей с материалами, накопленными за рубежом,представляется важной и актуальной задачей [116].Существующие прогнозы роста производства БТ из растительного сырья всреднесрочной перспективе [54] явно указывают на необходимость анализаэкономических аспектов культивирования различных растений как важноговозобновляемого ресурса, способного занять достойное место в «зеленой»энергетике [116].Соответственно,результатыизучениясуществующих экономическихпредпосылок, условий и применяемых технологий получения некоторыхперспективных видов растительного сырья при производстве БТ, излагаемые вданной работе, имеют целью представить комплекс аргументов в пользу развитияданного направления в РФ [116].
СиИ БТ возможно при условии непрерывногосовершенствованияуниверсальныхтехнологическихрешений,внедренияинформационных технологий, развития человеческого и социального капитала[146].В вероятностном сценарии развития на период 2015-2040 гг. твердая БМ иотходы станут ключевыми по объемам ресурсом производства АИЭ сминимальным приростом - 1,3 раза; использование жидкого БТ увеличится в 2,3раза [94,112]. Рост интереса к БТ со стороны ученых и практиков, какинновационномуисточникуэнергии,порождаетинтерескегоконкурентоспособности как по сравнению с традиционными источникамиэнергии, так и при сравнении отдельных видов БТ друг с другом. Таким образом,102актуальныепроблемысозданияифункционированияинновационногопроизводства БТ, а также подходы к повышению его конкурентоспособности посравнению, например, с традиционными видами топлива, на основе различныхинновационных подходов представляются весьма интересными [94,112].Ещё одним направлением, способным оптимизировать производство БТ,может стать вовлечение в соответствующие технологические процессы в качествесырья различных отходов сельскохозяйственной и других видов хозяйственнойдеятельности [134,143].К настоящему времени для переработки некоторых видов растительногосырья уже разработаны эффективные технологии, которые привели к созданиюновых видов продуктов, получивших название - БТ второго и даже третьегопоколения [131,181,212].
При этом, при производстве БТ второго и третьегопоколений в качестве сырья обычно используют непищевые, масло- и/илицеллюлозосодержащие растения.Считается, что возникшие в результате инновационной деятельноститехнологии производства БТ второго и третьего поколения позволят преодолетьважный барьер «продовольствие - топливо» [165], возникающий при анализепотенциального распределения сырья, полученного при производстве продукциирастениеводства.Определение сырьевой базы. При проведении анализа ЖЦ СиИ БТ внекоторых обзорах (см. [151,178]) приводятся сведения о необходимостиуправления логистической системой поставок сырья, в том числе использованиемотходов производств, готовой продукции, технологиями производства с учетомособенностей использования сельскохозяйственного сырья.В начале XXI века ряд сельскохозяйственных растений во многих странахстали рассматривать как важное сырье для производства жидкого БТ [54,81,141].В частности, Canakci M., Sanli H.
(2008) [141] представили широкий списокмасличных культур, включающий подсолнечник (Sunflower), рапс (Rapeseed), сою(Soybean) и др., которые уже нашли применение при производстве биодизеля.Вместе с тем, в связи с увеличивающимися потребностями в продовольствии для103растущего населения Земли, очевидно, весьма актуальными остаются не тольковопросы повышения урожайности, внедрения новых технологий, формированиярынкаиразвитияегоинфраструктуры[106],рентабельностисельскохозяйственного производства с учетом совокупных затрат (например,[111]),ноисозданиестратегиирациональногоиспользованиясельскохозяйственной продукции и посевных площадей [66,211]. Проведенный напримере производства картофеля анализ устойчивости производства показал, чтоустойчивое производство данной культуры не наблюдается ни в одной из странЕвропы [65].Аналогичныерезультатыпоказаланализ рискованностипроизводства продукции растениеводства в Канаде [67].
По результатамисследований,вкачествеальтернативытрадиционнымпродуктам,предназначенным для продовольственных целей, предлагается культивированиерастений, которые по своим характеристикам не могут служить пищей ни длячеловека, ни для животных (или подобное их применение резко ограничено).Для производства традиционных видов БТ в качестве сырья частоиспользуют растения, содержащие так называемую лигноцеллюлозу (далее - ЛГ)[112,144,164].
Это сырье представляет собой БМ, состоящую из различныхбиополимеров (целлюлозы, лигнина и др.) и ряда других высокомолекулярныхсоединений.Обычно ЛГ БМ получают из отходов различных отраслейпромышленности и/или сельскохозяйственного производства. В РФ особыйинтерес в этом отношении представляют отходы лесообрабатывающей ицеллюлозно-бумажной промышленности. В ряде стран сырьем для БТ (вчастности, биодизеля) служат специально произведенные сельскохозяйственныекультуры [112].По мнению ряда отечественных исследователей, в качестве перспективногосырья в производстве традиционных видов БТ целесообразно рассматривать БМмикробиологического происхождения [54,112], которую получают в процессеферментации из микроводорослей, а также грибов или дрожжей [112,122].
Внастоящее время внимание привлечено к использованию БТ третьего поколения БТ, полученного на основе микроводорослей. Например, штамм микроводоросли104Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Штамм не требователен к питательной среде,углекисломугазу,механическомуперемешиваниюиобладаетвысокойпродуктивностью [86,112].Некот орые масличные раст ения как сырье для производст ва БТ.Суказанными целями уже более 10 лет ведутся исследования по оптимизациикультивирования ятрофы - растения семейства молочайных. Ятрофа известна какмноголетнее травянистое растение, легко адаптирующееся к различным почвам.Оно ядовито и поэтому непригодно для употребления в пищу, но его семенасодержат значительное количество растительного масла, что создает хорошиевозможности для производства БТ из этого сырья [176].
Однако, накопленныйопытвыявилирядсущественныхпроблем(включаяэкономические),возникающих при культивировании ятрофы. Например, уже в первом десятилетииXXI века соответствующие материалы появились в Индии [167].Среди семейства масличных растений помимо ятрофы в качествевозможного сырья для БТ второго и третьего поколений рассматриваютклещевину обыкновенную (Ricinus communis)[181,190]. Подобно ятрофе,клещевина обыкновенная ядовита для человека и животных из-за содержаниярицина и рицинина.
В странах умеренного климата (Россия и другие) онакультивируется как однолетнее растение высотой до 2-3 м, которое используетсядля производства касторового масла, а также как декоративное садовое растение.Семена клещевины богаты растительным маслом (40-60%), что определяет ихпригодность в качестве сырья для производства биодизеля и других продуктов[190].К весьма перспективным для производства БТ масличным растениямотносят и представителей рода Рыжик (Cam elina)[137]. Считается, чтопредставители рода рыжик обладают рядом агротехнических свойств какмасличные культуры [137].Благодаря относительно высокому содержанию длинноцепочечных жирныхкислот (эйкозеновой и эруковой, суммарно до 17-24 %), характеризующихсявысокой теплотой сгорания, рыжик перспективен в качестве сырья для105переработки на БТ [124].
В одном из последних обзоров, посвященныхиспользованию представителей рода рыжик (Cam elina) в качестве сырья,приводятся данные, свидетельствующие о том, что на основе данного видарастений можно создать промышленную платформу для получения какопределенных типов БТ, так и ряда липидных препаратов [137].Имеются сведения и о попытках использования для производства БТ рядадругих масличных растений. Например, в некоторых публикациях для указанныхцелей предлагался сафлор красильный (Carthamus tinctorius), однолетнее растениеиз семейства астровых. По результатам химического и спектрометрическогоанализа отмечалось, что биомасла, полученные из семян этого растения, можнорассматривать как экологически чистое сырье для производства БТ и некоторыххимических веществ [194].Наконец, особого упоминания заслуживают материалы о культивированиирапса (Brassica napus) для последующего использования при промышленномполучении БТ [173,197].
Широко известно, что рапс выращивается на обширныхплощадяхвомногихстранах,включаяРоссию.Значимостьэтойсельскохозяйственной культуры во многом определяется тем, что из семян рапсаделают пищевое растительное рапсовое масло. При этом рапс находитприменение и в кормовых целях.Отметим,чтосредимасличныхкультурможнотакжевыделитьподсолнечник и кукурузу, которые преобразуют в БТ различными методами,включая получение масла из семян с дальнейшей переэтерификацией, либопиролизом [159,188]. Следует подчеркнуть, что используемые в настоящее времяпри производстве БТ второго поколения технологии обеспечивают получениеэкономически эффективной продукции из рапса - биоэтанола с выходом до 12,4 гэтанола на 100 г БМ [173], так и получение биодизеля из рапсового масла [197].Таким образом, в принятии решения о выборе конечных целей прикультивировании рапса и других культур существенную роль должны игратьэкономические предпосылки использования их в качестве сырья для производстваБТ. В таблице 27 показаны обобщенные сведения о производстве и переработке106рассмотренныхвышемасличныхрастений,атакжерядадругихраспространенных сельскохозяйственных культур [239,260].Т аблица 27 - Показатели производства и переработки некоторых масличных растений,________________ используемый в качестве сырья для производства БТ________________УрожайностьКультураСодержание масла (в семенах,Содержаниеплодах), % на сухое веществомасла л/гац/га40401892Ятрофа10-2047-531413КлещевинаРыжик посевной28-335835,7Сафлор красильный9,8-16,560779Рапс технический33-45119011,2Подсолнечник14,233-5795220818-50172КукурузаИсточник: составлено автором по материалам [239,260]Изприведенныхданныхвидно,чтосредимасличныхрастений,рассматриваемых как потенциальное сырье при изготовлении БТ, наиболеевысокие выходы растительного масла способны дать ятрофа, клещевина,технический рапс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
