БИОДИЗЕЛЬ: переводим двигатели на... рапс

Нефть и продукты ее переработки стремительно дорожают. Чаще всего в качестве главной причины этого называют сложную политическую обстановку в районе Персидского залива. Однако не следует забывать, что нефть, уголь, природный газ - это невозобновляемые источники энергии. Разведанные запасы той же нефти небезграничны и спустя всего несколько десятков лет иссякнут. Поэтому ученые разных стран, особенно тех, где нет собственных запасов углеводородного сырья, ищут альтернативные источники автомобильного и иного вида топлива. Не один год мы слышим разговоры об электромобилях, получающих энергию солнечных лучей, а также о двигателях, работающих на водороде. Есть даже опытные образцы таких машин, но до серийного их выпуска дело пока не дошло. Много внимания уделяется возобновляемым источникам энергии, получаемым из растительного сырья. К ним относится биодизель - вид топлива, с успехом используемый на практике в ряде стран как альтернатива обыкновенной солярке. Несомненным лидером в этой области является Германия. Она производит 1300 тысяч тонн биодизеля в год. Во Франции выпускают около 780 тысяч тонн, в Польше - 230 тысяч тонн. Интерес к этому виду топлива проявили и в нашем отечестве. Как известно, на состоявшейся недавно в Германии выставке «Зеленая неделя» достигнута договоренность о строительстве немцами в Мостовском районе Краснодарского края завода по переработке маслосемян рапса, являющегося одним из основных источников получения биодизеля.

Процесс производства биодизеля из масла несложен. В очищенное от механических примесей масло добавляют метиловый спирт и щелочь, которая служит катализатором реакции переэтерификации. Смесь нагревают до температуры 50о С. После отстоя и охлаждения жидкость расслаивается на две фракции - легкую и тяжелую. Легкая фракция представляет собой метиловый эфир, или биодизель, тяжелая - глицерин. По своему молекулярному составу биодизель весьма близок к дизельному топливу. Считается, что из тонны семян рапса можно получить 300 кг (30%) рапсового масла, а из этого количества масла производят около 270 кг биодизеля. Выход глицерина при этом составляет около 10%. Из него, в свою очередь, производят моющие средства, жидкое мыло и фосфорные удобрения.

Биодизель производят как в заводских условиях, так и на мобильных установках разной производительности. Например, есть установка, которая позволяет получать до 200 тонн биодизеля в месяц при односменной работе. При этом она потребляет 15 - 20 кВт.час электроэнергии и расходует 10 м3/час холодной воды. Установка занимает немного места: ее габариты составляют всего 10х2,5 м, высота 2,5 - 3 м. Сырьем для нее могут служить растительные и животные жиры, метанол и катализатор (кислоты или щелочь). Ориентировочная стоимость такой установки составляет около 150 - 160 тыс. долларов США. Себестоимость биодизеля, произведенного на мобильной установке, как правило, выше, чем на заводе. Но установка может располагаться в непосредственной близости от производителей рапса, а это реальная экономия на транспортных расходах. Кроме того, имея подобные установки, сельхозпроизводители могут свести к минимуму сезонные повышения цен на горючее. В одном из интервью агентству Интерфакс министр сельского хозяйства России А. В. Гордеев отметил, что в 2005 году за счет роста цен на горюче-смазочные материалы из сельского хозяйства было "вымыто" около 20 млрд. рублей. Вот почему все, кто связан с производством и торговлей нефтепродуктами, категорически возражают против использования биодизеля в качестве моторного топлива.

Каковы же преимущества биодизеля перед обычной соляркой? Биодизель - это прежде всего экологически чистый вид топлива. Он менее токсичен, чем обыкновенная поваренная соль, не имеет неприятного запаха. Водители, использовавшие этот вид топлива, говорят, что выхлопные газы имеют запах кухни, где жарят блины. Россия, как и многие промышленно развитые страны, подписала Киотское соглашение об ограничении выбросов углекислого газа в атмосферу для предотвращения парникового эффекта. Биодизель сгорает практически без токсических отходов (сера, свинец), количество копоти уменьшается до 50%, снижается выделение углекислоты. В этом плане он на порядок превосходит солярку. Пролитое на землю топливо через три недели на 90% разлагается микроорганизмами. В странах Евросоюза, где строго следят за чистотой окружающей среды, на межгосударственном уровне принято решение о том, что к 2005 году доля биодизеля должна составить не менее 7,25% от общего количества используемого автомобильного топлива. А начиная с 2009 года все страны ЕС обязаны выпускать и потреблять биодизель. Правительства этих стран предоставляют производителям биотоплива всевозможные преференции.

Биодизель можно заливать в бак как в чистом виде, так и в качестве добавки к солярке в соотношении от 5 до 35% от объема. При этом, как утверждает большинство специалистов, никакой модификации обычного дизельного мотора не требуется. Ученые свидетельствуют, что мощность двигателя при работе на биодизеле несколько снижается, и, как следствие, на 5 - 8% увеличивается расход горючего. Однако с помощью регулировки мощность мотора можно восстановить. Ресурс двигателя при использовании биодизеля не меняется. Биодизель имеет превосходные смазывающие свойства, чем выгодно отличается от солярки. Он продлевает жизнь двигателя, удаляя отложения нефтепродуктов на его деталях.
Наивно было бы полагать, что биодизель как вид моторного топлива лишен недостатков. Конечно, они есть, и противники этого вида топлива всячески их подчеркивают. Биодизель более агрессивен к резиновым деталям двигателя, чем обычная солярка. При низких температурах на жиклерах, форсунках и других калиброванных отверстиях могут образовываться отложения в виде кристаллов воска, что ведет к их закупорке. Отмечены случаи выхода из строя насосов высокого давления и топливных фильтров. Поэтому производители дизельных двигателей вносят в них конструктивные изменения, чтобы адаптировать к использованию биотоплива. Биодизель может разлагать лакокрасочное покрытие кузова автомобиля. Поэтому в случае пролива такого горючего на кузов его надо немедленно удалить. В холодное время года эффективность биодизеля гораздо ниже, чем солярки.

Цена биодизеля - пожалуй, самая интересная для потребителя информация. В Европе он продается обычно на 10 - 15% дешевле солярки. Однако это лишь видимая часть айсберга. По отдельным оценкам, себестоимость производства биодизеля на 15 - 40% выше, чем солярки. Правда, постоянный рост цен на черное золото уже в недалеком будущем нивелирует эти различия. Способствовать этому будут повышение урожайности рапса и расширение посевных площадей под ним. В Европе биодизель продается дешевле благодаря системе дотаций и субсидий, предоставляемых государствами фермерам, выращивающим рапс, и всевозможным налоговым льготам производителям этого топлива. В странах ЕС биодизельное топливо, например, не облагается акцизами.

Cреди стран - участниц СНГ наибольший интерес к получению биодизеля из рапсового масла проявила Украина. Причина понятна. Экономика этой страны сильно зависит от импорта энергоресурсов. В Украине подсчитали, что себестоимость биотоплива, как правило, ниже, если производство семян рапса, получение из них масла и переработка его в биодизель сосредоточены в одних руках. Оптимальная цена биодизеля имеет место при урожайности рапса 40 ц/га. Цена биодизеля возрастает вдвое при урожайности рапса 10 - 12 ц/га. На Кубани, имеющей во многом сходные природно-климатические условия, урожайность озимого рапса сопоставима с украинскими показателями и колебалась в период 2001 - 2004 гг. в пределах 10,4 - 17,8 ц/га, ярового - 6,2 - 15,3 ц/га. Поэтому при таких урожаях рассчитывать на низкую себестоимость биодизеля не приходится.

Низкая урожайность этой культуры как в Украине, так и на Кубани объясняется рядом причин, прежде всего частым вымерзанием посевов. Нередко по этой причине рапс погибает на половине отведенных под него площадей. Существенны и потери маслосемян при уборке. Кубанцы, как и украинцы, традиционно предпочитают использовать в пищу подсолнечное масло. Поэтому среди населения спрос на рапсовое масло просто отсутствует. Нет также достаточного количества перерабатывающих мощностей для извлечения масла из маслосемян.

Основная причина, сдерживающая производство биодизеля в Украине, - отсутствие государственного субсидирования. Чтобы стоимость биодизеля была приемлемой, государство, как полагают некоторые украинские аналитики, должно компенсировать производителям маслосемян около половины себестоимости семян, которая составляет примерно 100 - 125 долларов за тонну. Если же производство маслосемян и их переработка в биодизель сосредоточены в одних руках, достаточно компенсировать лишь 10 - 15% затрат на производство маслосемян. Таких денег в украинском бюджете нет. Найдутся ли они в бюджете нашей страны - тоже большой вопрос. Экология стоит недешево, и к этой аксиоме мы все должны привыкнуть.
В заключение хотелось бы подчеркнуть, что нельзя рассматривать биодизель как панацею. Он не является единственной альтернативой топливу, получаемому из нефтепродуктов. Сейчас ведутся разработки по получению так называемого биоэтанола - спирта из растительного сырья (солома, водоросли и др.). Заманчиво и сулит определенные перспективы получение автомобильного топлива в результате биоконверсии отходов сельскохозяйственного производства. Не потеряли своей привлекательности идеи создания электромобиля и двигателя, работающего на водородном топливе. Несомненно, технические решения, позволяющие использовать в качестве источника энергии не применяемые доселе вещества, еще впереди.

ИЗ ИСТОРИИ ВОПРОСА
Так что же такое биодизель? Иногда его называют новым видом топлива, что вовсе не соответствует действительности. Лучше всего именовать такое топливо современным или топливом будущего, так как оно наиболее полно соответствует реалиям сегодняшнего дня и оправдывает прогнозы относительно перспектив углеводородного сырья. Этот вид моторного топлива разработан англичанами Даффи и Патриком в 1853 году. Только спустя сорок лет немец Рудольф Дизель изобрел свой знаменитый двигатель, который работал на арахисовом масле. Но солярка в то время стоила дешевле, поэтому и стала на много лет основным видом топлива для дизельных двигателей. И только в начале 90-х годов прошлого столетия к идее использования биотоплива вернулись вновь.
Для производства биодизеля годится любое растительное и даже животное масло. В Индии, например, биотопливо получают из ядер ореха с содержанием масла до 60%, растущего на неудобных и в силу этого неиспользуемых землях. Хорошим сырьем для получения биодизеля являются масла пальмы и хлопчатника. В умеренных широтах биодизель может быть получен из масел подсолнечника, сои, клещевины, кукурузы, конопли. Но чаще всего такой вид топлива производят из масла рапса как наиболее дешевого среди растительных масел. В Англии для производства биодизеля кроме рапса используют отработанное растительное масло, количество которого достигает 70 млн. литров в год.