 |
Глава 3. Проблемы экологического бизнеса в биоэнергетике
|
|
|
|
Новой формой социальной экологической практики во всем мире становится экологический или "зеленый" бизнес. Ключевые понятия экобизнеса: очистка, сокращение, вторичное использование, рециклинг [1]. Если первые три понятия известны нашей промышленности, то индустриальный рециклинг, при котором отходы одних промышленных предприятий становятся сырьем для других, является новшеством и привлекает особое внимание.
За рубежом (в Австрии, Дании, Японии, Германии) существует множество комплексов, объединяющих предприятия различных отраслей. Так, в Дании (г. Калундборг) в комплексе по индустриальному рециклингу объединены угольная энергетическая станция, нефтеперерабатывающий завод, производство гипсовых панелей, фармацевтическая фабрика, завод по производству серной кислоты, производство цемента и дорожных покрытий, городское хозяйство города и фермеры [1, 2].
С начала 70-х гг. XX в. до 1995 г. ежегодное потребление воды предприятиями комплекса сократилось на 25 % за счет рецикла и циркуляции воды между участниками проекта. В системе перерабатывалось 2,9 млн т отходов в год, утилизированная теплота использовалась для отопления почти 5000 домов города.
В России экологический бизнес только начинает завоевывать рынок. Современная природоохранная промышленность, предлагающая прогрессивные технологии для предупреждения или устранения экологического ущерба, может быть востребована на внутреннем рынке и стать предметом экспорта.
Значительный вклад в развитие экобизнеса во всем мире вносит использование биологических источников энергии, как более экологически чистых по сравнению с традиционными. Одним из вариантов реализации принципов экобизнеса в сфере производства биотоплива может стать создание индустриального комплекса, включающего предприятия сельскохозяйственной отрасли, топливно-энергетического комплекса и химической промышленности. Необходимость создания подобного комплекса обусловлена тем, что производство энергии из возобновляемой растительной биомассы становится актуальным во всем мире.
|
|
|
Биомасса (мусор, пищевые и бытовые отходы, отходы лесной и лесоперерабатывающей индустрии и т.п.) уже давно используется в качестве сырья для производства различных видов топлива: горючего газа, биоэтанола, биодизельного топлива и др. В качестве сырья можно использовать некоторые сельскохозяйственные культуры, которые специально выращиваются для этой цели.
Биомасса может считаться практически идеальным видом топлива с точки зрения производителей сельскохозяйственной продукции, экологов и потребителей. Этот источник энергии — возобновляемый, его запасам не грозит истощение, как в случае с нефтью, газом и углем. Кроме того, при применении топлива из биомассы не требуется серьезных модификаций автомобильных двигателей, для хранения и заправки можно использовать существующие АЗС.
По данным Международного энергетического агентства, за четверть века производство био-этанола в мире выросло в 8 раз (с 4 ООО млн л в 1980 г. до 30 000 млн в 2003 г.), причем особо заметный прирост был зарегистрирован в последние годы в связи с ростом цен на нефть [3]. В производстве спирта для транспортных нужд лидируют США и Бразилия.
Во всем мире осуществляется государственная поддержка развития биоэнергетики. Так, в США в апреле 2005 г. Окриджская национальная лаборатория, Министерство энергетики и Министерство сельского хозяйства опубликовали совместный доклад, в котором говорится о возможности расширения использования биоэнергии для сокращения зависимости от ископаемого горючего, а также для улучшения экологической обстановки [4]. Авторы доклада считают возможным к 2010 г. изготовлять из биомассы 4 % моторного топлива, к 2020 г. — 10, к 2030 г. — 20 %. В июне 2005 г. был разработан акт по энергетической политике США, поощряющий развитие биоэнергетики [5].
|
|
|
Индустриальное производство биодизельного топлива началось в 1991 г. Оно вырабатывается из растительных (соя, рапс, горчица, масличная пальма) и животных масел, пищевых отходов. Крупнейшим производителем биодизельного топлива в настоящее время является Европа: в Европейском союзе его производство составляет более 90 % мирового [6].
Несколько стран Азии также приняли биотопливные программы. Правительство Индии постановило, что начиная с 2003 г. в девяти регионах и четырех областях федерального значения должно продаваться автомобильное биотопливо Е-5 (бензин с содержанием биоэтанола 5 %). Китай стремится создать новый рынок для избытка зерна, которое пошло бы на производство этанола, чтобы снизить потребление нефти. Закон о возобновляемой энергии получил поддержку народного национального конгресса Китая в 2005 г. и вступил в действие в январе 2006 г. [7].
По прогнозу Международного энергетического агентства, к 2020 г. мировое производство биотоплива достигнет 120 млрд л в год.
В России также рассматривается вопрос о необходимости развития биоэнергетики. В рамках совместной деятельности стран "большой восьмерки" Россия участвует в программе глобального биоэнергетического партнерства [8]. В настоящее время планируется строительство заводов по производству биодизельного топлива и биоэтанола в Липецкой и Ростовской областях, Сибири и Татарстане[9, 10]. По предварительным оценкам, ресурсные возможности России в производстве биодизельного топлива к 2010 г. составят 1350 млн л в год [11].
Однако в условиях масштабного роста производства биодизельного топлива как альтернативного источника энергии во всем мире назревают новые экологические проблемы и задуматься об их решении необходимо уже сегодня. Такое топливо получают путем переэтерифика-ции тризамещенных эфиров глицерина и жирных кислот метанолом в присутствии катализаторов. Процесс неизбежно сопровождается образованием побочного продукта — глицерина:
|
|
|
здесь R — углеводородная цепь, содержащая 15 — 21 атом углерода.
Промышленное производство биодизельного топлива уже в скором времени приведет к накоплению глицерина в количествах, значительно превышающих потребность в нем.
Прямая продажа глицерина невыгодна, поскольку продукт сильно загрязнен, а его очистка дорогая, поэтому затраты при его использовании в качестве сырья для парфюмерной или пищевой промышленности будут очень высокими. Из этого вытекает необходимость поиска новых путей переработки.
Одним из перспективных способов утилизации глицерина может стать производство пластификаторов и добавок к моторным топливам. Эти технически важные и широко востребованные продукты можно получать из простых и сложных эфиров глицерина различного строения.
Процесс получения пластификаторов на основе сложных эфиров глицерина авторы статьи исследовали в лабораторных условиях. Было установлено, что среди многообразия способов синтеза сложных эфиров технически простым является синтез, который протекает по следующему уравнению реакции [12]:
Данным способом были синтезированы тризамещенные эфиры глицерина и карбоновых кислот С,—С6. Экспериментальное исследование физико-химических свойств трибутирата глицерина, выбранного в качестве модельного образца пластификатора на основе триглицеридов, показало, что данное соединение по всем показателям не уступает, а в некоторых случаях даже превосходит существующие аналоги. Основные показатели трибутирата глицерина, промышленных пластификаторов диоктилфталата (ДОФ, ГОСТ 8728-88), смеси формалей олигомеров диоксановых спиртов (ЭДОС, ТУ 2493-003-13004749-93) приведены в таблице.
Как видно из данных таблицы, трибутират глицерина обладает сравнительно высокой температурой вспышки и низким кислотным числом, что отвечает требованиям к свойствам пластификаторов.
Этот пластификатор менее опасен для человека. Таким образом, сложные эфиры глицерина могут служить хорошими пластификаторами для ПВХ-композиций и других полимерных материалов.
|
|
|
Производство предложенного пластификатора может стать основой для создания индустриального комплекса, реализующего принципы экобизнеса (см. рисунок). В центре комплекса находится перерабатывающее предприятие, сырьем для которого являются отходы заводов, производящих биодизельное топливо как в России, так и за рубежом.
Предлагаемая схема — частный случай объединения предприятий разных отраслей промышленности в индустриальный кластер, позволяющий утилизировать отходы за счет рециклинга. Развитие концепции экобизнеса предполагает разработку и реализацию подобных схем на базе различных промышленных предприятий России. Это направление требует внимания и тесного сотрудничества руководителей крупных компаний, поскольку, как показывает зарубежный опыт, оно ведет к значительному снижению нагрузки на окружающую среду и повышению эффективности работы предприятий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рыбакова М.В. Экологический бизнес: в контексте социальной экологической практики// Менеджмент в России и за рубежом. 2006. № 2.
2. The Industrial Symbiosis at Kalundborg, Denmark. http://www.indigodev.com/Kal.html
3. Biofuels for transport. An international perspective // International Energy Agency. 2004.
4. Wright L., Turhollow A., Stokes В., Erbach D. Biomass as Feedstock for a
Bioenergy and Bioproducts Industry: The Technical Feasibility of a Billion-Ton Annual Supply // Oak Ridge National Laboratory. 2005.
5. Impact of Energy Policy Act of 2005 Section 206 Rebates on Consumers and Renewable Energy Consumption With Projections to 2010 // Energy information administration. Official energy statistics from the U.S. Government.
http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/page/epact/epact_sum.html
6. Biofuels for transport. An international perspective // International Energy Agency, 2004.
7. Российская биотопливная ассоциация. Мировой опыт. http://www.bioethanol.ru/bioethanol/world/
8. Хайлигендамм и биоэнергетика // Химический журнал. 2007. № 6.
9. В Тюменской области будут выращивать рапс // Химический журнал. 2006. № 9.
10. Сутягинский М. Российская биоэнергетика начинается в Сибири // Химический журнал. 2007. № 6.
11. Пастернак Е. Биоэтанол — обсуждение продолжается // Химический журнал. 2007. № 6.
12. Леолько А.С., Красных Е.Л., Леванова СВ., Кукушкин И.К. Синтез и идентификация сложных эфиров глицерина // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. Иваново. 2007.Т.50., Вып.4.
|
|
|
