Биодизель в Украине или из Украины?

2009 год — десять лет самоотверженного труда ученого, более 50 научных статей, шесть патентов, участие в более чем 60 международных научно-технических конференциях, конгрессах, саммитах; совместная с МГТУ им. Н.Баумана монография по биодизельному топливу, ДСТУ 6081:2009 “Топливо моторное. Эфиры метиловые жирных кислот растительных масел и жиров для дизельных двигателей. Технические требования”.

Десять лет я интенсивно работал в двух направлениях: первое — научные разработки, второе — попытка (увы, неудачная) продвижения биодизельного топлива в масштабах Украины.

Украина относится к энергодефицитным странам, так как обеспечивает свои потребности в топливно-энергетических ресурсах лишь на 53% (импортирует 75% необходимого объема газа и 85% сырой нефти и нефтепродуктов). Зависимость от импорта нефти рассматривается большинством развитых стран как вопрос национальной и энергетической безопасности, а использование нефтепродуктов как источников энергии несет в себе значительную экологическую опасность. Таким образом, зависимость от импорта нефтепродуктов, цены на которые неизбежно растут, а также значительное ухудшение экологической ситуации стимулируют интенсивный поиск альтернативных источников энергии.

Нынешняя ситуация в нашей стране может сравниться с той, в которой оказалось мировое сообщество в 1973—1974 годах. Сегодня для Украины наступило время развивать собственные мощности для производства биодизельного топлива из возобновляемых сырьевых ресурсов.

Биодизельное топливо (биодизель, МЭРМ, РМЭ, RME, FAME, EMAG, бионефть и др.) — это экологически чистый вид биотоплива, получаемый из жиров растительного и животного происхождения и используемый для замены нефтяного дизельного топлива (ДТ). С точки зрения химии, биодизельное топливо представляет собой смесь метиловых (этиловых) эфиров, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.

Такое топливо может использоваться в любых дизельных двигателях (вихрекамерных и предкамерных, а также с непосредственным впрыс­ком) как самостоятельно (в адаптированных двигателях), так и в смеси с дизельным топливом, без внесения изменений в конструкцию двигателя.

Сырьевая база

Рассмотрим составляющие сырье­вой базы для производства биодизельного топлива в Украине, к которым можно отнести: масла, получаемые из семян маслосодержащих расте­ний, “мультисырье” мясокомбинатов (жиры животных), фритюрный жир, липиды микроводорослей и др.

Принимая во внимание опыт европейских государств, производство биодизельного топлива в Украине можно организовать на следующих типах установок и заводов: мелкотоннажные установки производительностью 300—3000 тонн/год (для фермеров), региональные (областные) заводы 10000—30000 тонн/год, промышленные заводы государственного значения 50000—100000 тонн/год.

В соответствии с “Программой развития производства биодизельно­го топлива на период до 2010 года” Ук­раина должна производить и потреблять в 2010 году более 520 тыс. тонн биодизельного топлива, что пот­ребует обеспечить валовый сбор семян рапса около 1,7—1,8 млн. тонн. При урожайности рапса в среднем
20 ц/га необходимо засеять 0,85—0,9 млн. га пашни, что составляет около 3% общей площади (33,8 млн. га) пахотных земель Украины. Замена части дизельного топлива (1870 тыс. тонн/год), которое в настоящее время потребляет аграрно-промышленный комплекс Украины, на биодизельное позволит обеспечить сельско­хозяйственную технику бинарным биотопливом рационального состава: 30% биодизельного + 70% ДТ.

Лучшие условия для выращивания рапса озимого существуют во Львовской, Ивано-Франковской, Тернопольской, Хмельницкой, Винницкой, Киевской, Ривненской и Во­лынской областях. Яровой рапс лучше всего растет в Кировоградской, Ки­евской, Черкасской, Одесской, Херсонской, Полтавской, Черниговской, Сумской, Харьковской областях и в Крыму.

О стоимости биодизельного топлива

В странах Евросоюза производство биодизельното топлива имеет существенную государственную поддержку. В Германии его не облагают минеральными и экологическими налогами, существует система дотирования выращивания рапса, во Фран­ции налоговая скидка составляет 0,35 евро/литр. В Испании автомобилистам, использующим биотопливо, разрешена бесплатная внутригородская парковка. В целом по Евро­пе литр такого топлива на 0,10—0,15 евро дешевле, чем дизельного.

В Украине, по различным данным, себестоимость литра биодизельного топлива составляет от 2,2 до 3,0 грн. При этом стоит учитывать, что она зависит от ряда факторов: урожайности рапса, эффективности использования соломы и шрота, стоимости химических ингредиентов (метанола и щелочи), глубины переработки глицериновой воды, качества технологического процесса получения биодизеля.

До сих пор речь шла о необходимости производства биодизельного топлива в Украине. Теперь перейдем к рассмотрению его физико-химических показателей и эколого-эксплуатационных характеристик дизельных двигателей при их работе на этом виде топлива.

В ряде зарубежных публикаций содержится информация о том, что при проведении сравнительных испытаний дизелей на дизельном топливе и биодизельном не отмечено каких-либо существенных различий в поведении двигателя при смене вида топлива. Это можно объяснить хорошим качеством испытываемого биотоплива, которое обеспечивается жесткими требованиями к его химико-технологическим показателям, заложенным в национальные стандарты на биодизельное топливо.

С 1 марта 2010 года в Украине вводится национальный стандарт ДСТУ 6081:2009 “Топливо моторное. Эфиры метиловые жирных кислот, масел и жиров для дизельных двигателей. Технические условия”.

Этот стандарт гармонизирован с Европейским стандартом EN 14214:2003 “Топливо для автомобилей. Метиловые эфиры жирных кислот для дизельных двигателей. Требования и методы анализа”.

В Украине уже действует стандарт ДСТУ 4840:2007, который предусматривает сертификацию дизельного топлива с 5-процентной добавкой (В5) эфиров метиловых жирных кислот (ЭМЖК). Сырьем для производства ЭМЖК являются масло подсолнечное ДСТУ 4492, масло соевое ДСТУ 4534, масло рапсовое ГОСТ 8988 и жир животный кормовой ГОСТ 17483.

Вкратце рассмотрим влияние некоторых физико-химических показателей биодизельного топлива, определяемых стандартом ДСТУ 6081:2009, на параметры дизеля и его эколого-эксплуатационные характеристики. Повышенная по сравнению с дизельным топливом плотность на 10% и кинематическая вязкость в 1,5 раза способствуют некоторому увеличению (на 14%) дальнобойности топливного факела и диа­метра капель распыленного топлива, что может привести к увеличенному попаданию биодизельного топлива на стенки камеры сгорания и гильзы цилиндра. Меньшие значения коэффициента сжимаемости био­дизельного топлива приводят к увели­чению действительного угла опережения впрыскивания топлива и максимального давления в форсунке.

Высокое цетановое число биодизельного топлива — 51 и более — способствует сокращению периода задержки воспламенения и менее “жесткой” работе дизеля. Повышенная почти в три раза температура вспышки биодизельного топлива в зак­рытом тигле (120°С и более) обеспечивает высокую пожаробезопасность. Кислород (~10%) в молекуле метилового эфира действует по сле­дующим направлениям. Наличие окислителя непосредственно в молекуле топлива позволяет интенсифици­ровать процесс сгорания и обеспечить более высокую температуру в цилиндре дизеля, что, с одной сторо­ны, способствует повышению индикаторного и эффективного кпд двига­теля, а с другой — приводит к некоторому увеличению оксидов азота NOх в отработавших газах. Мень­шая доля углерода (~77%) в молекуле биодизельного топлива приводит к уменьшению его низшей теплоты сгорания на 13—15% и увеличению часового и удельного эффективного расхо­да топлива. Для сохранения номинальных параметров двигателя при переводе на биодизельное топли­во требуется перерегулировка топливной аппаратуры (упор рейки топливного насоса высокого давления переустанав­ливают на увеличение цикло­вой подачи топлива). Применение био­дизельпого топлива позволяет обеспечить снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами.

Практические советы

При эксплуатации дизельных дви­гателей на биодизельном топливе необходимо обратить внимание на следующее. Перед началом эксплуатации двигателя на биодизельном топливе необходимо промыть фильтр грубой и тонкой очистки топ­лива. Из-за повышенной агрессивнос­ти такого топлива требуется смена топливных шлангов и прокладок на изготовленные из устойчивого к био­топливу материала, а также тщательное удаление биодизельного топлива, попавшего на лакокрасочные пок­рытия. В некоторых случаях требуется более частая смена моторного масла из-за возможного разжижения попадающим в него биодизелем.

Возможно некоторое увеличение уровня шума и дымности при холодном пуске, при пониженных температурах требуется применение депрессорных присадок.

Необходимо осуществлять контроль содержания воды в биодизельном топливе (из-за его большой гигроскопичности), чтобы избежать опасности развития микроорганизмов, образования перекисей и коррозионного воздействия воды, в том числе и на элементы топливной аппаратуры.

“Творческих вам успехов”…

Начиная с 2002 года по вопросам производства и применения биодизеля я обращался к президентам Украины Л.Кучме и В.Ющенко, премьер-министрам В.Януковичу и Ю.Тимошенко, нескольким министрам топлива и энергетики, аграрной политики, образования и науки, экономики и другим. Всегда получал ответ: да, проблема известна, в Европе производят 6 млн. тонн биодизеля, улучшается экология, снижается энергозависимость страны, но... денег нет. “Творческих вам успехов”…

Закон Украины “Об альтернативных видах топлива” принят еще в 2000 году. К настоящему времени существует семь или восемь подзаконных актов, постановлений КМ Украины, а воз и ныне там. Нет дейст­вен­ных механизмов его реализации.

Систематически посещая практически все научно-технические конференции и выставки (за девять лет около 60), так или иначе связанные с альтернативными видами топлива, я постоянно слышу доклады менеджеров из Германии, Франции, Австрии, Турции о биодизельных и биоэтаноловых заводах, которые можно приобрести по цене от 8 млн. (Франция) до 20 млн. евро (Германия) в зависимости от годовой производительности (от 20 до 100 тыс. тонн).

Схема проста. Предоставляются инвестиции (на четыре-пять лет), строится завод, и производимым из местного сырья биодизелем, который вывозится за границу, Украина расплачивается за поставленное оборудование.

Интересная ситуация сложилась в Германии. В связи с тем, что в этой стране маховик производства биодизеля вращается уже более 20 лет, наблюдается перепроизводство биодизельных заводов при ограничении посевных площадей под рапс (около 12—14%). Производители биодизеля имели большие дотации и субсидии от государства, нулевые налоговые ставки. При общем росте производства биодизеля в Европе в 2008 году до 6 млн. тонн (5,6 млн. тонн в 2007 году) производство в Германии сокращается за счет ужесточения налоговой политики. Таким образом, на нашу страну, правительство и чиновников высшего ранга идет постоянное давление со стороны стран — производителей биодизельных установок и заводов.

На мой взгляд, необходимо категорически отказаться от импорта биодизельного оборудования, а через тендерный механизм (на деле, а не на словах) с привлечением экспертов и специалистов выбрать отечественных производителей биодизельных заводов. К ним можно отнести полтавский завод “Укрстрой­маш”, который производит биодизельные установки мощностью от 1 до 14 м3/час (от 8 до 90 тыс. тонн биодизеля в год). В настоящее время один из таких заводов монтируется в Испании, демонстрировались эти установки в США, Сингапуре и других странах. Производство биодизельных установок европейского качества налажено в Днепропетровске (ООО “БиодизельДнепр”), Краматорске (НПП “Специальные технологии”), Киеве (НПО “Тренд”), Донецке (ООО “Техносоюз”).

В Украине, по данным Министерства аграрной политики, в настоящее время построено 42 биодизельные установки и заводы, которые при полной загрузке могут производить как минимум 500 тыс. тонн биодизельного топлива в год (только в г. Калуше Ивано-Франковской области построен завод на 170 тыс. тонн). В фермерских хозяйствах Украины производится от 50 до 70 тыс. тонн биодизеля в год. Получаемую при производстве биодизеля G-фазу (глицериновую фазу), а это 10% от исходного растительного масла (животного жира), фермеры сжигают в специализированных котлах, используя тепло для производственных нужд.

Но вернемся к вопросу о сырье для получения биодизеля, а также биоэтанола (как заменителя части бензина). 14 октября 2008 года я как эксперт по биодизелю был приглашен компанией ES Group на круглый стол “Мировой продовольст­венный кризис — шанс для Украины”. Вот краткие данные, обнародованные в ходе этого представительского мероприятия: в Украине собрано около 3 млн. тонн рапса (это составляет 10% от мирового показателя), около 50 млн. тонн зерновых, большая часть — это фуражное зерно, никому вроде бы не нужное. Производи биоэтанол (около 350 л из тонны) и заливай в бензобак. Увы!

Несколько слов о набившей всем оскомину теме инвестирования (зарубежного или отечественного) в производство биодизеля. Инвестор придет на рынок биотоплива при наличии четырех основных условий.

1. Энергетическая зависимость страны-реципиента (хотя в России, по моим данным, строится несколько биодизельных и биоэтаноловых заводов).

2. Наличие в этой стране государственной программы поддержки развития биотопливного производства (законодательные акты, стандарты и нормативы).

3. Сырьевое обеспечение производства биотоплива.

4. Стабильная политическая обстановка в стране.

Первый и третий пункты в Ук­раи­не выполняются, чего нельзя сказать о втором и, особенно, о четвертом. Без политической стабильности и гарантий защиты инвестиций крупный капитал вряд ли придет в Украину, и мы обречены на роль сырьевого придатка Европы.

И последнее, о чем хочу сказать в этой статье. Рынок биотоплива в Украине будет развиваться в двух случаях: или в “принудительном” порядке — обязательная добавка биодизеля (биоэтанола) в нефтяное топливо (страны — члены ЕС), или при резком подорожании традиционного топлива из нефти при снижении платежеспособности населения. Говорить о таких высоких материях, как экология, здоровье нации, парниковый эффект, пока не приходится.

Владимир СЕМЕНОВ

(кандидат технических наук, доцент)