Описание биоэнергетики и биоэнергетика в РБ

Однако неблагоприятные  воздействия на объекты природной  среды при энергетическом использовании  биомассы имеют место. Прямое сжигание древесины дает большое количество твердых частиц, органических компонентов, окиси углерода и других газов. По концентрации некоторых загрязнителей они превосходят продукты сгорания нефти и ее производных. Другим экологическим последствием сжигания древесины являются значительные тепловые потери.

По сравнению с древесиной биогаз – более чистое топливо, непроизводящее вредных газов и частиц. Вместе с тем необходимы меры предосторожности при производстве и потреблении  биогаза, так как метан взрывоопасен. Поэтому при его хранении, транспортировке  и использовании следует осуществлять регулярный контроль для обнаружения  и ликвидации утечек. При ферментационных  процессах по переработке биомассы в этанол образуется большое количество побочных продуктов (промывочные воды и остатки перегонки), являющихся серьезным источником загрязнения  среды, поскольку их вес в несколько  раз (до 10) превышает вес этилового  спирта.

Неблагоприятные воздействия  биоэнергетики на экологию:

− выбросы твердых частиц, канцерогенных и токсичных веществ, окиси углерода, биогаза, биоспирта;

− выброс тепла, изменение  теплового баланса;

− обеднение почвенной  органики, истощение и эрозия почв;

− взрывоопасность;

− большое количество отходов  в виде побочных продуктов (промывочные  воды, остатки перегонки).

4.  Перспективы развития  биоэнергетики в РБ

Одним из альтернативных источников топлива на основе возобновляемых биологических  источников является дизельное биотопливо из растительных масел, в том числе  из масла рапса. За последние двадцать лет в мире площади посевов  рапса расширились более чем  в четыре раза, а в Европе –  в десять раз. В странах Европейского союза общая площадь посевов  рапса составляет около 7 млн. гектаров при средней урожайности культуры более 30 центнеров с одного гектара. Планируется, что к 2015 году площадь  посевов достигнет 12 млн. гектаров. Другим перспективным топливом являются смесевые бензины, которые в качестве добавки содержат оксигенаты – кислородсодержащие соединения (этанол, метанол и метилтретил-бутиловый  эфир). В ряде ведущих стран мира работы в этом направлении ведутся  в течение последних 25 лет. Установлено, что оксигенаты повышают октановое  число топлива и улучшают характеристики горения, что позволяет сократить  вредные выбросы. Мировое потребление  оксигенатов составляет 25 млн. тонн в год, что сопоставимо с производством  автомобильного бензина в Российской Федерации. [8]

Биоэтанол производится в  основном из сельскохозяйственной продукции, содержащей углеводы. Топливный этанол не содержит воду, но содержит метанол  и сивушные масла, что делает его  непригодным для питья. Наиболее широко этанол используется в Бразилии, где более 90 процентов автомобилей  с бензиновыми двигателями работают на топливе, содержащем этанол.

Республика Беларусь располагает  около 5 млн. гектаров пахотных земель, в том числе 25 процентов из них  пригодны для выращивания рапса. Эффективное использование этого  ресурса может обеспечить в перспективе  производство 600–800 тыс. тонн дизельного биотоплива в год, то есть в значительной мере обеспечить внутренних потребителей биотопливом. За счет создания и внедрения  в производство высокопродуктивных и зимостойких отечественных  сортов рапса появилась возможность  возделывания этой культуры также и  в северо-восточных регионах республики – Витебской и Могилевской  областях и расширения посевных площадей почти в два раза. За последние 10 лет валовый сбор маслосемян рапса  в республике увеличился почти в 5 раз и в 2008 году составил 585,3 тыс. тонн. В 2010 году планируется довести  валовый сбор маслосемян рапса до 1 млн. тонн.

Одним из перспективных направлений  развития топливной биоэнергетики  является создание производств биобутанола  – бутилового спирта, получаемого  из растительного сырья и гидролизатов древесины с использованием штаммов-продуцентов  типа C. acetobutylicum. В отличие от этанола  бутанол является более качественной добавкой к бензину. Использование  современных технологий непрерывного культивирования и иммобилизованных клеток позволяет получать бутанол  с высоким выходом, достигающим  предела биологических возможностей используемых культур микроорганизмов, что обеспечивает экономическую  эффективность процесса. Поэтому  в последние годы производители  биоэтанола в Европе переходят на производство биобутанола. Республика Беларусь располагает сырьевой, материально-технической  базой и кадровым потенциалом, необходимым  для создания производства топливного биобутанола. В связи с этим представляется перспективной разработка отечественной  технологии получения биобутанола.

В последнее время в  ряде стран получило широкое развитие производство твердых видов топлива  из растительной биомассы. Так, в Финляндии  и Швеции на долю топлива из биомассы приходится до 20 процентов в общем  энергетическом балансе этих стран. Существенный прогресс достигнут в  Австрии, Дании, Германии и других странах. В Республике Беларусь из отходов  переработки древесины производят топливные гранулы (пеллеты) открытые акционерные общества «Пинскдрев»  и «Экогран» (г. Бобруйск). Вместе с тем ресурсы растительного сырья в республике позволяют радикально увеличить мощности по выпуску топлива из этого сырья. Помимо древесины для этого можно использовать солому зерновых культур и рапс. Расчеты показывают, что суммарный топливный ресурс биомассы неиспользуемой соломы зерновых культур в республике равен примерно 1,74 млн. тонн условного топлива, что составляет 6,2 процента от общего энергопотребления в стране в 2006 году.

Еще одним важным источником энергии является биогаз. В большинстве  развитых стран переработка органических отходов в биогазовых установках используется в основном для производства тепловой энергии и электричества  и составляет в среднем около 3–4 процента всей потребляемой энергии, достигая в отдельных странах  до 15–20 процентов. В Германии насчитывается  около 2000 больших установок анаэробного  сбраживания. В Австрии более 120 биогазовых установок с объемами реакторов  более 2000 куб. метров каждая, около 25 установок  находятся в стадии планирования и постройки.

Располагая значительным сырьевым потенциалом для производства биогаза, прежде всего отходами крупных  животноводческих комплексов и птицефабрик, Республика Беларусь пока существенно  отстает от других стран в освоении биогазовых технологий. По оценкам  Национальной академии наук Беларуси, энергетический потенциал биомассы отходов животноводческих комплексов и птицефабрик республики составляет около 450 тыс. тонн условного топлива в год. В настоящее время введены в эксплуатацию две установки на республиканском унитарном предприятии «Племптицезавод «Белорусский» (г.п. Заславль Минского района) и республиканском унитарном сельскохозяйственном предприятии «СГЦ «Западный» (Брестский район) с производительностью по выработке биогаза соответственно 1,2 и 1,7 млн. куб. метров в год. Фирмой «BIOGAS NORD» (Германия) произведены установка в г. Заславле и два биореактора объемом по 1500 куб. метров. В качестве сырья используется куриный помет (38,4 тонн / сутки) и жидкий навоз крупного рогатого скота (6,6 тонн / сутки). Завершена, но не введена в эксплуатацию установка в открытом акционерном обществе «Гомельская птицефабрика».

Начиная с 2008 года Национальная академия наук Беларуси осуществляет проект по созданию отечественных биогазовых установок. Реализация предлагаемой технологии позволит получать из органосодержащих стоков ферм крупнорогатого скота биогаз повышенной калорийности (24–26 МДж/куб. метров при содержании метана 70–75 процентов), который может быть использован  для выработки электрической  и тепловой энергии в когенерационном  блоке, и высококачественные обеззараженные органоминеральные удобрения. Проектом предусматривается создание и введение в эксплуатацию в IV квартале 2010 г. биогазовой установки общей энергетической мощностью 125 кВт по переработке 25 куб. метров навозных стоков в сутки с последующим ее внедрением на фермах крупнорогатого скота на 200–500 голов, свинофермах на 2–4 тыс. голов и птицефабриках до 50 тыс. птицы. Потребность республики в установках такого типа составляет не менее 650 единиц.

В Беларуси создана программа  мероприятий по развитию биоэнергетики. Их цель – разработка микробиологических и химических технологий получения  различных видов биотоплива и  создание их производства в Республике Беларусь. Финансироваться они будут  за счет средств республиканского бюджета, выделяемых на научную, научно-техническую  и инновационную деятельность в  установленном порядке, а также  иных источников.

Задачи программы:

      1.  создание системы производств дизельного биотоплива из рапсового масла;

      2.  совершенствование технологии получения и организация производства биоэтанола;

      3.  разработка технологии получения и организация производства топливного биобутанола;

      4.  разработка технологии получения и организация производства топливных гранул из соломы злаковых культур и рапса;

      5.  создание производства печных и котельных топлив, содержащих биодобавки;

      6.  разработка технологии и оборудования для выработки биогаза.

В результате выполнения программы  ожидается:

      1.  создание и внедрение в производство 5 новых технологий, 1 нового прибора, 2 технологических процессов;

      2.  разработка технико-экономического обоснования производства топливного биоэтанола и биобутанола, топливных гранул из растительного сырья, отечественных установок для производства биогаза;

      3.  выполнение поисковых проектов в целях исследования физико-химических, термодинамических и технических характеристик топлива из биомассы энергоинтенсивных культур, разработка технико-экономического обоснования целесообразности интродуцирования из мировой флоры и выращивания в республике биоэнергетических культур для получения различных видов топлива;

      4.  создание и сертификация испытательного центра по контролю качества твердого и жидкого биотоплива, предлагаемого к использованию в Республике Беларусь для двигателей внутреннего сгорания;

      5.  организация производства метиловых эфиров жирных кислот в открытых акционерных обществах «Гродно Азот» и «Могилевхимволокно», рапсового масла на унитарном конструкторско-производственном предприятии «Завод по переработке масличных культур».

Ввод в эксплуатацию 10 биогазовых установок мощностью 125 кВт позволит экономить в год  не менее 9 млн. кВт•ч электроэнергии.

Экономический эффект в целом  от реализации программы составит не менее 122 млн. долларов США в год (без  учета экономического эффекта от создания крупнотоннажных производств  биобутанола и биоэтанола). Реализация подпрограммы позволит к 2015 году обеспечить потребление дизельного биотоплива не менее 8 процентов и биотоплива для бензиновых двигателей не менее 12 процентов от общего объема топлива, используемого на транспортные нужды, экономить за счет производства топливных  гранул из соломы и отходов древесины  не менее 0,5 млн. тонн условного топлива, или около 6 процентов от общего объема энергопотребления в стране.

Развитие биоэнергетики  в РБ также предопределено следующими обстоятельствами:

      a. 1. Заинтересованность лесного хозяйства в потенциальном крупном и надежном потребителе большого объема отходов, топливной и неликвидной древесины, которые в настоящее время не находят сбыта;

      b. 2. Социальной выгодой, когда в рамках создания новой отрасли будут созданы новые рабочие места;

      c. 3. Экологическим эффектом, т.к. будут снижены выбросы диоксида углерода в атмосферу, оксидов серы и других загрязняющих веществ за счет замещения топливного мазута.

Конечной целью развития биоэнергетики является создание собственного топливно-энергетического цикла  на возобновляемых видах биотоплива с учетом экологических и экономических  преимуществ данного направления. Технически доступный потенциал  биотоплива в Беларуси может покрыть  до 8–10% ожидаемого дефицита мощностей. Положительный опыт ряда стран, в  первую очередь Скандинавских, в  наращивании мощностей биоэнергетических  станций, говорит о том, что биоэнергетика  рано или поздно займет свое место  и в Беларуси. [5]

Заключение

Ученые считают, что если сохранятся нынешние темпы в биоэнергетике, то со временем нефть, уголь и газ  не выдержат конкуренции. В бюджете  Европейского союза на 2007–2013 гг. на развитие биоэнергетики будет потрачено до двух миллиардов евро. Отходы деревопереработки, химических производств, переработки сельскохозяйственной продукции, торфоразработок, полиграфической, пищевой и текстильной промышленностей могут быть превращены в высококачественное топливное сырье.

Среди европейских стран  по производству биотоплива лидируют Швеция, Дания и Австрия, затем  идут Германия, Норвегия, Финляндия  и Англия. Они же являются и странами потребителями. В Дании уже приняты  четыре государственные энергетические программы, которые дают эффективные  результаты, где биомасса считается  важным возобновляемым источником энергии. Во Франции с помощью построенных  заводов по производству биологического горючего рассчитывают производить  из свеклы и других сельскохозяйственных культур экологически чистое горючее. Часть стран использует рапсовое, кукурузное или подсолнечное масло  после их переработки. Из каждой тонны  рапса можно получить приблизительно 270 кг биотоплива для дизельных двигателей. В Бельгии уже есть заправки с  топливом, которое состоит из 15% бензина  и продукта, произведенного из свеклы и злаков. В некоторых странах  кроме пищевых отходов собирают и отходы растительных масел, устанавливая специальные контейнеры, чаще всего  около ресторанов, кафе, столовых…

За последние несколько  лет биотопливо стало неотъемлемой частью мировой энергетической системы. Однако и с биотопливом не все  так однозначно. Индустрия биотоплива становится все более обширной, и  не получится ли так, что использование  новых земель только для производства сырья для биотоплива приведет к  массовой вырубке лесов для высвобождения  сельскохозяйственных территорий. Да и в погоне за древесным биотопливом  не лишится ли человечество лесов, оголяя окончательно планету?