Зависимость транспортного сектора от углеводородов снижается

Фото Reuters

Биотопливо – один из альтернативных источников энергии – с каждым годом становится все более популярным во всем мире. Ведущими игроками рынка сегодня являются Бразилия и США, в России же зеленое топливо развито не так сильно ввиду таких факторов, как нехватка сырьевой базы, высокие акцизы и недостаточная государственная поддержка. В то же время использование биотоплива позволяет увеличить срок службы двигателя и его мощность, снизить выделение вредных выбросов в атмосферу и уменьшить энергетическую зависимость от нефти и газа.

Недавние решения европейского парламента о том, что торговля сертификатами на выбросы становится центральным элементом в борьбе с потеплением климата (правда, его еще должны одобрить страны – члены Евросоюза), повышает значение расширения применения биотоплива. Ведь теперь любой, кто совершает выбросы парниковых газов, должен позаботиться о приобретении сертификатов на выбросы. Новая реформа распространяется на такие секторы, как мореходство и домостроение. А для авиакомпаний, летающих в ЕС, будет ограничено право использования бесплатных сертификатов.

Понятно, что пока санкционная война ограничивает для российских авиалиний использование европейского воздушного пространства. Но рано или поздно все вернется к обычной практике. И этот момент с расширением эмиссионной торговли придется учитывать и российским авиалиниям.

Немецкий опыт

«Желтые ангелы» – так немцы называют службу помощи на дороге Общегерманского автомобильного клуба (ADAC, Allgemeiner Deutscher Automobil-Club e.V.). Помимо 1700 специально оборудованных машин у клуба есть и собственный вертолетный парк – все транспортные средства спасателей окрашены в желтый цвет.

На вертолетах ADAC Luftrettung спасатели быстро добираются до мест самых тяжелых дорожно-транспортных происшествий, чтобы оказать пострадавшим первую помощь и доставить их в больницу. Передвижение по воздуху позволяет избежать пробок и ускоряет процесс транспортировки. Для спасения жизней это крайне важно, поскольку речь часто идет о минутах. По данным ADAC, их спасательные вертолеты совершают в среднем до 150 вылетов в сутки.

Существенный минус использования вертолетов – а их у ADAC Luftrettung около 50 – это негативное влияние таких летательных аппаратов на окружающую среду. К примеру, модель H145 оснащена двумя газотурбинными двигателями мощностью более 700 лошадиных сил каждый. Всего за два часа нахождения в воздухе она производит столько же вредных выбросов, сколько одна малолитражка за целый год. На этом фоне в клубе ADAC решили сделать ставку на использование более экологичного топлива, например, сделанного из использованного масла для фритюра.

Только один из спасательных вертолетов ADAC сделал более тысячи вылетов за год. Пока речь идет об эксперименте. В экопрограмму включены два вертолета, которые используются на западе ФРГ. Это «Кристоф Райнланд» (Christoph Rheinland), приписанный к аэропорту Кельн–Бонн, и «Кристоф Европа 1» (Christoph Europa 1), базирующийся вблизи Ахена. Долю используемого авиационного керосина для них решили снизить – теперь вертолеты на треть заправляют синтетическим топливом. При его изготовлении как раз и идет в дело использованное растительное масло.

Схема из презентации компании «Базальт»

На открытии московской конференции «Топливо и биомасса» Наталья Вукович, старший научный сотрудник Института экономики и организации промышленного производства СО РАН, отмечала, что ограниченность, невозобновляемость и негативный экологический след традиционных источников энергии формирует предпосылки для использования возобновляемых видов энергии, получаемых из природных ресурсов (солнечный свет, водные потоки, ветер, приливы, геотермальная теплота, биотопливо), в целях поддержания экономического развития и качества жизни людей на высоком уровне при одновременном соблюдении возросших требований к экологической безопасности производства и потребления.

Искать баланс между экономической, социальной политикой и экологией призвана зеленая экономика.

В энергопотреблении в России доля биоэнергетики, по оценкам специалистов, составляет не более 1%, в то время как лидирует в этой сфере Китай, а в десятку ведущих входят Бразилия, США, Индия и даже Таиланд.

Пока биотопливо занимает весьма незначительную долю в мировом энергетическом балансе и, кроме того, даже не является лидером рынка возобновляемых источников энергии, уступая ветроэнергетике.Почему это происходит? Просто потому, что биотопливо прямо или косвенно затрагивает интересы всех и в этом узле тесно переплетены этика и политика, экономика и экология, наука и технологии, продовольствие и энергетика.

Основоположником биотопливной индустрии мог стать СССР – первый опытный гидролизно-спиртовый завод в СССР был введен в эксплуатацию еще в январе 1934 года в Череповце. Однако спирт шел на получение бутадиенового каучука, а не на топливо, ибо ставилась задача избавиться от необходимости получать спирт из хлеба и картофеля, а не заменить бензин.

Первенство в получении биотоплива принадлежит Бразилии, однако решающий вклад в дело становления индустрии биотоплива сделан людьми и странами, которые даже не думали об этом. Самый большой вклад внес президент США Ричард Никсон, отменивший в 1971 году золотой стандарт (можно было напечатать только то количество денег, которое было обеспечено золотым запасом страны). Это привело к девальвации доллара при сохранении цены на нефть.

Очевидно, что долго так продолжаться не могло, и 17 октября 1973 года Организация стран – экспортеров нефти (ОПЕК), а также Египет и Сирия объявили нефтяное эмбарго странам, поддержавшим Израиль в войне с ними. Война войной, но все‑таки главной причиной арабских санкций была несправедливая цена на нефть. В 1974 году цена на нефть выросла с 3 до 12 долл. США за баррель (хотя в золотом эквиваленте нефть в цене не поднялась, а лишь вышла на прежний уровень).

Богатые страны стали покупать нефть в СССР, а бедным пришлось искать новую энергетическую базу. В разгар ближневосточного нефтяного кризиса правительство Бразилии запустило в жизнь программу Pro Alcohol по использованию этанола в топливных целях, и за четверть века эта страна на импорте горючего сэкономила 50 млрд долл.

Сегодня именно проблема предотвращения потепления планеты снова выдвигает биотопливо на передний край науки и экономики.

Московский анализ

О перспективах развития отечественных биокомпонентов HVO дизельного и авиационного топлива на проходившей в апреле в Москве конференции «Топливо и биомасса» рассказал Игорь Галушкин, заместитель директора ООО «Конструкторское бюро Базальт».

Он напомнил, что в июле 2021 года Европейская комиссия опубликовала пакет предложений по сокращению вредных выбросов в атмосферу «European Green Deal», что предусматривает переход на полностью «чистые», избавленные от выбросов углекислого газа автомобили к 2035 году, а также последовательный переход авиаперевозчиков до 2030 года (–6%) на безопасное авиационное топливо – sustainable aviation fuels (SAF) на основе биотоплива (biofuels) углеродно-нейтрального класса.

О e-fuel, или электронном топливе (скорее всего как следующей ступени развития biofuel), «НГ-энергия» писала в апрельском номере. А доклад ее автора на основании этой статьи был сделан на указанной конференции.

Введение импортной пошлины на углерод существенно повысит, по мнению Игоря Галушкина, роль низкоуглеродных биокомпонентов дизельного топлива и биокомпонентов для авиационного топлива, получаемых на основе растительных животных масел и жиров (в том числе отработанных).

В России в настоящее время биокомпоненты дизельного топлива и биокомпоненты для авиационного топлива не выпускаются. Вместе с тем имеется огромный сырьевой потенциал для их производства, разработаны основные технологические решения.

В настоящее время технологии получения биотоплива второго поколения (технология HVO) имеют ряд зарубежных компаний, среди которых лидером является финская Neste. На сегодняшний день компания производит около 100 тыс. т чистого топлива в год с перспективой увеличения его производства в 2023 году до 1,5 млн т. Но это очень немного. Для сравнения: даже в кризисном 2020 году авиакомпаниям потребовалось 176 млн т керосина. Обычно же, то есть в некризисные годы, авиация потребляет керосин примерно в полтора раза больше, чем в 2020 году.

В Российской Федерации данные технологии не применяются. С точки зрения докладчика, необходим конкурентоспособный сектор с высоким экспортным потенциалом, обеспечивающим достижение национальных целей развития.

Разрабатываемые КБ новые виды топлива докладчик характеризует следующим образом.

Авиационное топливо

SAF (substainable aviation fuel), или устойчивое авиационнное топливо. Известны два вида такого топлива. Первое – синтетическое, получают из двуокиси углерода и воды с применением электролиза. Второй тип этого топлива называется биотопливом, и именно о нем идет речь в докладе Игоря Галушкина.

Как он считает, данный вариант биотоплива производится из устойчивого сырья и по своему химическому составу очень похож на традиционное ископаемое топливо для реактивных двигателей. Использование SAF приводит к сокращению выбросов двуокиси углерода по сравнению с традиционным, которое оно заменяет в течение жизненного цикла топлива. Оно имеет низкий углеродный след. Применение SAF позволяет сократить выбросы парниковых газов на 80%.

Впервые важность разработки альтернатив реактивному топливу обсудили в 2007 году на сессии Международной организации гражданской авиации (ИКАО, ICAO).Концепция экологически устойчивого авиатоплива была выдвинута ИКАО уже в 2009 году. По данным организации, к началу 2021 года с применением SAF выполнено более 350 тыс. пассажирских рейсов.

Схема из презентации компании «Базальт»

Некоторыми типичными исходными материалами для его производства являются кулинарный жир и другие непальмовые отходы животных или растений; органические бытовые отходы, такие как упаковка, бумага, текстиль и пищевые отходы, а также отходы лесного хозяйства и даже сельскохозяйственные культуры, включая быстрорастущие растения и водоросли, сырье для производства сахара и крахмала.

В настоящее время SAF изготавливается из растительного масла и жировых отходов животного происхождения.

Биодизель

Возобновляемое дизельное топливо HVO (гидроочищенное растительное масло), FAME (метиловый эфир жирных кислот) являются возобновляемыми альтернативами дизельному топливу, полученному из ископаемого сырья. Они производятся из множества возобновляемых видов сырья, включая рапсовое масло, отработанные кулинарные масла (UCO) и животные жиры.

Использование биодизеля снижает воздействие глобального потепления и поддерживает сельское хозяйство ЕС. При использовании биодизеля снижаются выбросы парниковых газов на 65–90% по сравнению с дизельным топливом ископаемого происхождения. При этом каждый килограмм использованного биодизеля снижает выбросы углеводорода примерно на 3 кг. Биодизель имеет чрезвычайно низкое содержание серы и обладает самосмазывающимися свойствами, которые снижают выбросы металлов, связанные с износом двигателя.

Как уже говорилось выше, в настоящее время ведущим мировым производителем зеленых компонентов дизельных и авиационных топлив, крупнейшим лицензиаром и производителем биокомпонентов является финская Neste. На ее производствах используется различное сырье растительного и животного происхождения: рапсовое масло, подсолнечное, отработанное пищевое масло, жиры животного происхождения, побочные продукты и отходы их производства и пр. В меньшей степени используется лигноцеллюлозная биомасса: древесное сырье, лигнин, опилки, жмых, шрот и отходы лесопереработки, целлюлозоварение и пр.

Особенностью предлагаемой КБ «Базальт» российской технологии в отличие от решений, предлагаемых западными производителями, HVO является уникальная трехэтапная схема переработки на основе процесса парциального окисления, дополненного соответствующими этапами изомеризации и гидрирования, и значительно расширенная номенклатура исходного материала, являющегося основой для получения отечественных биокомпонентов (РБКДТ), включающая в себя в том числе твердые бытовые и промышленные отходы.

Преимущество предлагаемой технологии перед существующими способами и устройствами – малая металлоемкость, внешний источник энергии необходим только на момент запуска реакций окисления, контроль скорости и полноты окисления, возможность тонкого фракционирования продуктов синтеза и получения товарного РБКДТ заданной чистоты.

В отличие от узконаправленной номенклатуры дорогостоящего исходного сырья, применяемого разработчиками HVO Neste, источником биосырья КБ «Базальт» кроме сырья растительного происхождения, в том числе целлюлозосодержащего сырья – лигнина, корника, опилок, жмыха, шрота, рисовой шелухи и т.д., является сырье животного происхождения: коровий, свиной навоз или птичий (в основном – куриный) помет, при промышленном содержании птиц – смесь куриного помета с древесными опилками или соломой; жиры – ежегодный ресурс экскрементов животных и птиц в РФ оценивается в 600 млн т; твердые бытовые и промышленные органические отходы, ежегодный ресурс которых в РФ составляет около 88 млн куб. м.

Перспективы мирового рынка

Согласно отчету «Brainy Insights» за 2022 год, мировой рынок SAF, как ожидается, вырастет с 216 млн долл. в настоящее время до более чем 14 млрд долл. к 2030 году.

«Platts Analytics» считает, что спрос на HVO в Европе вырастет с 2,316 млн т (51 164 барр. в день) в 2021 году до 2,698 млн т (59 617 барр. в день) к 2025 году.

В этой связи целесообразно обратить внимание на «Программу ЕС по воздушным перевозкам» ReFuelEU. Она предусматривает ускорение декарбонизации авиации за счет использования экологически безопасного авиационного топлива, где одним из основных вопросов устанавливается обязательство авиакомпаний предоставлять топливо (каким обычно является авиационный керосин), смешанное с SAF, перед каждым вылетом из аэропорта ЕС.

При этом целевая программа в отношении экологически безопасного авиационного топлива предусматривает и обязательную долю (в процентах от топливного баланса) SAF в обычном авиационном керосине к 2025 году – 2%, 2030 году – 5% с наращиванием объемов SAF к 2050 году в размере 63%.

Приведенные данные свидетельствуют, что, с одной стороны, использование биокомпонентов в топливе для автомобилей, самолетов и судов позволяет существенно улучшать экологию транспорта и снижать выбросы парниковых газов. С другой стороны, сам процесс создания этих биокомпонентов позволяет утилизировать значительное количество отходов человеческой деятельности в различнейших сферах.