Стан та характеристика проблеми

Додаток

до розпорядження Президії НАН України

від 20.03. 2013 р. № 189

КОНЦЕПЦІЯ

цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України

«Біологічні ресурси і новітні технології біоенергоконверсії»

на 2013-2017 рр.

Стан та характеристика проблеми

Останнє десятиріччя ознаменувалось значним посиленням уваги до пошуку та розвитку ефективних шляхів використання біологічних ресурсів як продуцентів або джерел отримання поновлюваної енергії (біопалив). Це обумовлюється загрозою вичерпання запасів викопних джерел енергії і, відповідно, їх значним подорожчанням в найближчому майбутньому. Ще одним стимулом для розвитку новітніх технологій біоенергоконверсії є потенційна можливість зменшення викидів у атмосферу вуглекислого газу за рахунок розширення споживання біоетанолу та біодизеля, покращення властивостей пального за рахунок біологічних домішок. Тому в найближчій перспективі очікується, що рівень використання біопалив у загальному споживанні пального суттєво зростатиме і перевищить одну десяту частину.

Як відомо, сучасна енергетика України значною мірою базується на імпорті енергетичної сировини – нафти, газу, бензину, ціна на які постійно зростає. Ускладнюється ситуація і з урановою сировиною для атомних станцій. Останнім часом для подолання енергетичної залежності в нашій країні запроваджується широкомасштабний видобуток сланцевого газу, що не завжди є однозначним з точки зору техногенної (екологічної) безпеки. Збільшення потужності сонячних електростанцій (пряме перетворення сонячної енергії в електричну) має природні обмеження в силу географічного розташування України. Застосування ж нових джерел енергії (водень, термоядерний синтез тощо) є досить проблематичним у найближчій перспективі та й не так швидко може стати економічно привабливим, особливо – за умов

широкомасштабного використання. Все це дозволяє стверджувати, що найближчим часом немає рівноцінної альтернативи рідкому паливу для різних видів транспорту (автотранспорту, повітряного та водного транспорту).



За даними ФАО та ОЕСР, у 2012 р. світове виробництво біоетанолу перевищило 100 млрд. літрів (80 млн. т). Лідери з виробництва паливного етанолу – Бразилія, США, Китай та Франція – переробляють у біоетанол цукор та крохмаль, котрі одержують з цукрової тростини, цукрового буряку та зернових культур – кукурудзи, пшениці та ін. Цукор та крохмаль належать до сировини першого покоління. Проте використання сировини першого покоління для виробництва біопалив викликає зростаючий супротив громадських організацій та державних інститутів ряду країн, вмотивований можливою конкуренцією між продовольством і паливом. Такі побоювання стимулюють пошук економічно ефективних технологій перероблювання у біопалива лігноцелюлози – сировини другого покоління, джерела якої практично невичерпні. Такими джерелами мають стати культури нехарчового призначення, багаторічні трави та відходи сільського господарства, харчової і лісової промисловості (солома, стебла кукурудзи, стебла і лузга соняшника, тирса тощо), які почали вже інтенсивно використовуватись у пілотних проектах з виробництва біоетанолу. Однак, незважаючи на інтенсивні дослідження й розробки, до цього часу немає жодного прибуткового комерційного проекту з виробництва біоетанолу або біобутанолу з сировини другого покоління. Основна складність полягає у вирішенні питання зменшення витрат на технологічних стадіях попереднього підготування та гідролізу лігноцелюлози до простих цукрів. Однак масштаби фінансової підтримки наукових розробок та практичних технологічних проектів у різних країнах світу свідчать про початок поступового переходу до отримання етанолу другого покоління (з біомаси), що за прогнозами призведе до домінування цього шляху виробництва спирту у світі вже через 7-8 років. Важливе значення приділяється також і розробці технологій виробництва біоетанолу третього покоління з використанням нових мікробіологічних культур, у тому числі і генетично модифікованих.

Слід констатувати, що в Україні не використовується наявний потенціал у сфері виробництва біоетанолу навіть першого покоління.

Це пов’язано з відсутністю сучасних підприємств з виробництва паливного біоетанолу. Спроби «малими витратами» перепрофілювати існуючі застарілі спиртові заводи на виробництво біопалив не заслуговують серйозної оцінки через вкрай енерговитратне обладнання і застарілі технології, що впроваджувались на них у 60-і роки минулого століття. Сподіватись на перехід до використання сировини 2-го покоління можна лише на основі розвинутої сучасної промисловості з перероблення сировини 1-го покоління, яка може скласти технологічну основу для поступового використання і сировини другого покоління, а також розширення ресурсної бази шляхом підбору альтернативних культур, створення їх продуктивних сортів та впровадження їх у виробництво.

У світі також стрімко розвивається виробництво біодизеля з ріпаку, кукурудзи та сої, особливо в США та країнах Європи. Виробництво біодізеля спрямоване на розвиток сучасних підходів до етерифікації жирних кислот, використання сучасних каталізаторів та використання побічних продуктів виробництва біодизеля, у першу чергу таких, як гліцерин. Важливим аспектом виробництва біодизеля є використання олій покращеного жирнокислотного складу вихідної сировини та підвищення її продуктивності. Тому одночасно з технологічним розвитком йде пошук і впровадження альтернативних рослинних джерел отримання біодизеля – таких, як ріпаково-суріпкові гібриди, рижій, мікроводорості та мікроорганізми. Це пов’язано зі створенням їх високопродуктивних сортів та штамів з наступним впровадженням у виробництво.

Традиційно продовжуються розробки з покращення використання деревини, як сировини для отримання твердих видів біопалива, наприклад, отриманої від спеціально створених швидкоростучих сортів дерев, зокрема тополі, осики, верби, евкаліпту і т.п.

Процесу поширення і практичного використання біопалив сприяє відповідна законодавча регламентація, що жорстко визначає орієнтири впровадження тих чи інших видів біопалива на споживчому ринку. Так, відповідні європейські директиви, з одного боку, регламентують обов’язкове використання домішок до бензину, етанолу та біодизеля, а з іншого – створення економічних умов для сприяння виробництву цих джерел енергії.

Зокрема, в Україні для виробництва біопалив уже використовуються різні сировинні джерела: пшениця, кукурудза, цукровий буряк та ріпак. Але на сьогоднішній день варто дослідити, які сільськогосподарські культури можуть замінити традиційну кукурудзу, цукровий буряк, пшеницю для того, щоб не стати об’єктом критики за марнотратство продовольчої сировини.

Стрімкий науково-технічний розвиток цього сектору економіки диктує нові завдання, які необхідно вирішити заради того, щоб забезпечити поступальний розвиток ринку біопалив у нашій країні та конкурентоспроможність створюваної продукції. Це означає, що необхідно забезпечити сучасний технологічний супровід процесу виробництва біопалив для того, щоб Україна перейшла до виробництва біопалив другого і третього поколінь і перестала використовуватись як сировинна база.


5327621239370597.html
5327677013568965.html
    PR.RU™