Топливо из опилок

Выпьют или дольют в бензобак?

Именно такой вопрос, в первую очередь, возникает у российского лесопромышленника при оценке возможности организации собственного производства биоэтанола – обезвоженного этилового спирта, содержащего также метанол, сивушные масла, а в окончательной степени готовности – бензин. Ответить на этот вопрос можно так: антифриз пить почти перестали. А для прокурора со всех жаждущих выпить яду можно расписки собрать.

Итак, производят сию непитьевую жидкость старым и проверенным методом «самогонного аппарата», т.е. ферментацией сахаров, содержащихся в сырье. В промышленных масштабах любой спиртзавод, у которого убрать часть ректификационных колонн, может производить биоэтанол, просто добавляя к традиционным пшенице, кукурузе и свекле размельченные древесные отходы. А малогабаритные комплексы (размером с 200-литровую бочку) для промышленного выпуска спирта сейчас в состоянии изготовить любое предприятие. Вот такие мобильные заводики лучше всего и задействовать в лесопромышленном бизнесе – рядом с отходами лесозаготовки и деревообработки.

Полученный этанол можно залить в используемые поблизости бензопилы или в баки подъехавших автомобилей, однако без доработки двигателей лучше добавлять в бензин не более 10%. По такой арифметике выходит, что 10 из 100 Ваших бензинопожирателей будут заправляться дешевым топливом из дармовых балансов и опилок, которые и возить никуда не надо. А если двигатели доработать под использование 100%-го биоэтанола (заменить прокладки, сальники и патрубки), сплошная экономия выйдет!

В Бразилии, США, Китае, Германии, Франции, Швеции и еще многих других странах предприимчивый народ давно эту технологию освоил. Правда, чаще здесь гонят топливный спирт из пшеницы, кукурузы и сахарной свеклы, к которым добавляют и солому, и древесину, и дохлых кошек, и резину, и пищевые отходы, и… еще много чего. Но нас пока интересует чисто древесное сырье. Давайте рассмотрим на процесс производства из него биоэтанола поподробнее.

Древесные отходы сначала надо измельчить. Причем для этого сырья не нужна никакая очистка или сушка, как это требуется при производстве брикетов и пеллет. Потом необходимо добавить реагенты (дрожжи или их эквиваленты), дать перебродить, а затем перегонкой отделить спирт и очистить его до максимальной степени обезвоживания. В качестве побочных продуктов получаются дистиллированная вода и сухая барда для производства брикетов и пеллет. Подобные технологии используются на заводах Швеции и Канады, имеющих производительность до 100 млн л спирта в год каждый. Однако данное производство считается экологически опасным, так как для гидролиза целлюлозы применяется серная кислота. Кроме того, в этом случае получается более дорогой по себестоимости продукт, чем из зерновых или свеклы.

Другую технологию и оборудование предлагает Всероссийский НИИ электрификации сельского хозяйства, который рекомендует использовать метод быстрого пиролиза. Испытания на лесопильном предприятии показали, что суточная производительность такого спиртзавода составляет: по сырью – 1 тонну, по готовой продукции – до 500 кг жидкого топлива. Неплохо, учитывая, что теоретически из 1 тонны твердой древесины выход биоэтанола может доходить до 700 кг.

А «Механобртехника» академика Л.П. Зарогатского производит конусную вибрационную дробилку, позволяющую увеличить содержание в массе моносахаридов на 18—22% и, тем самым, существенно увеличить выход этанола. Установки Зарогатского имеют минимальную мощность по готовой продукции 4 тонны в сутки.

Стоимость современных предприятий, производящих биоэтанол в промышленных масштабах, определяется из расчета: 433 евро на 1 тонну спирта в год. Рентабельность оценивается в 76%, так как подводит энергоемкость производства и большое количество побочных продуктов (стоков в 13 раз больше этанола).

Но в целом получается заманчиво: дармовое сырье, простое оборудование, неплохая доходность. Так, может быть, не только свою технику заправлять, но и организовать продажу? А что если и на экспорт поставлять?..

Сразу надо заметить: рынок биоэтанола давно и масштабно освоен Бразилией, США, а также Австралией, Канадой, КНР, Колумбией, Францией, Германией, Индией, Польшей, ЮАР, Испанией и Украиной.

Непосредственно на использовании древесного сырья специализируются заводы Швеции, Канады, а в Германии фирма Koren biomass совместно с Shell строит новый древесно-этанольный завод – гораздо мощнее предыдущего.

В СНГ первое предприятие по выпуску биоэтанола (0,057 млн тонн спирта в год) создано в 2006 году с участием российской компании «Титан» в Казахстане, где теперь при поддержке казахского правительства строятся еще несколько заводов. Руководство Украины также стимулирует своих производителей, снизив с начала 2007 года ставки акцизного сбора на бензины с добавками спирта с 0,0476 евро до 0,0238 евро за л и установив для национальных биоэтанольных заводов нулевую акцизную ставку.

Однако российский бизнес выходить на этот рынок не торопится, так как завышенные акцизы на спирт и высокие налоги (60% в его цене) для внутреннего рынка не позволяют нашему биоэтанолу конкурировать с бензином. Поэтому, несмотря на более низкую себестоимость производства, чем в Европе и Азии, мы не выпускаем это топливо. Кроме того, при использовании в РФ устаревших технологий производство топлива только из древесного сырья неконкурентоспособно по сравнению с европейским. Но ситуация развивается в позитивном направлении: правительство России приступило к рассмотрению законопроекта, предусматривающего снижение акцизов на топливный биоэтанол. Нефтепереработчиков предполагается подтолкнуть к использованию спирта в качестве добавки к топливу налоговыми льготами. Вопрос сейчас только в том, скоро ли появится новый закон, и как на его вступление в силу отреагирует рынок?

А пока разберемся с финансовыми параметрами этого бизнеса. Предполагается, что себестоимость российского топлива из собственного зернового или смешанного сырья (0,26-0,29 евро за л) будет меньше, чем у многих зарубежных аналогов (от 0,17 евро за л в Бразилии, 0,3 евро – в КНР, 0,37 евро – в Европе, 0,45 евро в США). Ведь в СНГ сырье, электроэнергия и рабочая сила дешевле, чем в Европе и США. В КНР дороже только сырье и электроэнергия. Это позволит нам установить приемлемую отпускную цену: биоэтанол из Казахстана в Европу и Китай отпускается с завода по 0,35-0,38 евро за л. Предельной продажной ценой спирта из СНГ для Европы считается 0,44 евро за л.

Цена готовой смеси биоэтанола с бензином дешевле обычного бензина: в США – на 1,3-1,5% и более; в Германии – на 15-20% и более; в РФ (в случае отмены акцизов) – на 30-35%.

Анализ стоимостно-ценовых параметров показывает - с Америкой или Бразилией мы конкурировать на рынке пока не можем, но вполне способны выйти на европейский или азиатский рынки. А если правительство РФ отменит акцизы на спирт, то будет просто глупо не использовать биоэтанол в регионах, располагающих значительными запасами собственного сырья. Причем, полная замена зерна или свеклы древесиной при использовании технологии гидролиза целлюлозы позволит уменьшить себестоимость продукта в 3,5-4,2 раза!

Ожидается, что в ближайшие годы доля древесного сырья в производстве биоэтанола существенно увеличится за счет снижения его себестоимости, прежде всего, в лесных регионах. Однако в степных районах целесообразнее использование отходов деревообработки лишь как добавки к традиционному зерновому сырью и сельскохозяйственным отходам.

Предполагается, что в лесных районах в производстве традиционного биоэтанола первоначально широкое применение получит новый реагент для расщепления древесины – целлобиогидролаза.

Затем произойдет замена традиционного продукта перегонки биотопливом второго поколения, для синтеза которого используется комплексное сырье, в том числе древесное (ива, эвкалипт), а также уголь и газ. В основу новой технологии положен метод газификации биомассы и твердых отходов, содержащих углерод. Так, к 2008 году в Германии (г. Фрайберг, Саксония) компании Choren Industries GmbH и DENA планируют начать эксплуатацию первой промышленной установки по производству биотоплива Biomass to Liquid (BtL) или SunFuel. Первоначальная мощность предприятия составит около 15 тыс тонн продукции в год. В 2008 году намечено построить второй завод по данной технологии, годовой мощностью по продукции до 250 тыс тонн.

Считается, что по сравнению с традиционными биоэтанолом SunFuel будет пользоваться бÓльшим спросом, так как он не требует доработки автомобилей, бензоколонок и магистральных трубопроводов, а также не содержит двуокиси углерода, серы и ароматических углеводородов. К 2030 году доля BtL на европейском биотопливном рынке может достигнуть 35%. Учитывая, что себестоимость SunFuel составит 0,52 евро за л, альтернативную и более дешевую технологию предлагает германский Институт энергетической техники и химии Фрайбергского университета совместно с концерном Lurgi CACBtL. Швеция планирует через 20 лет отказаться от традиционных нефтепродуктов, заменив их биоэтанолом.

В США концерн Chevron совместно с лесопромышленной компанией Weyerhaeuser и несколькими НИИ также намерены расширить масштабы переработки древесного сырья для выпуска спирта в рамках соответствующей госпрограммы. В частности, предусматривается к 2012 году увеличить объемы производств биоэтанола в стране до 20 млн тонн и более, в том числе за счет использования древесины снизить себестоимость с нынешних 0,45 евро за л до 0,18 евро.

Серьезные планы по биоспирту строит Япония, которая к 2030 году планирует уменьшить на него цену до 0,22-0,29 евро за л за счет новых технологий, формирования необходимых мощностей, адаптации сети АЗС и автомашин.

В России, пока все ждут новых акцизов на спирт, Группа «Титан» планирует производство из казахского этанола топливной присадки ЭТБЭ для продуктов нефтепереработки. Предполагается интерес к этому проекту и со стороны ЛУКОЙЛа. А пока «Титан» начал строительство завода в Омской области (0,15 млн тонн в год). Другие компании также вынашивают планы по регионам: «Астон», «Башнефть-Юг» и «Экстарсиб» – в Ростовской и Томской областях; фирмы «Випойл-агро» и «Волгобиоэтанол» с участием КНР – в Волгоградской области; «Пава» совместно с «Титаном» – на Алтае (0,1 млн тонн в год с 2009 года); израильская Agrotop Ltd. – в Пензенской области. Всего в РФ 25 компаний могут реализовать биоэтанольные проекты. Ориентируются они, в основном, на зерновое сырье и рентабельность до 30%.

Необходимо отметить, что древесина пока не получила должного внимания в российских спиртовых проектах. О ней больше говорят ученые и инженеры, в том числе предлагая выращивание в качестве сырья в теплых степных районах плантаций быстрорастущих ивы и тополя. А в Японии, например, ожидается внедрение в производство новой технологии получения биоэтанола из древесины с использованием специально созданной ионной жидкости, растворяющей целлюлозу при комнатной температуре.

В целом, пока возможен выход российского бизнеса, в первую очередь, с традиционным зерновым и свекольным биоэтанолом на внешний рынок. О промышленном масштабе этого бизнеса можно будет говорить к 2012 году. Видимо, с этого времени при условии отмены (снижения) акцизов на спирт начнется освоение внутреннего рынка биоэтанола, в том числе за счет использования древесного сырья по новым технологиям. При позитивном варианте развития данного бизнеса в РФ отпускные цены на спирт из собственного сырья могут упасть до 0,18 евро в 2012 году. То есть пока придется с биоэтанолом немного подождать… А как быть с биодизелем?

Масляничная древесина

Биодизель – это метиловый или этиловый эфир жирных кислот из растительных (рапс, соя) или животных жиров с добавками бытовых отходов, древесины, навоза и т.д. «Сарайная» технология производства биодизеля такова: отжать масло (твердые отходы пускаем на брикеты и пеллеты), смешать его с этанолом или метанолом (тоже пить нельзя!), добавить щелочь, можно нагревать и мешать для ускорения реакции, потом отстоять…

На дно бочки оседает глицерин (продаем его в медицину, фармацевтику, косметическое или химическое производство, для выпуска удобрений), биодизель всплывает наверх (отделяем для заправки автомобилей). Дизельный двигатель может работать, в принципе, на любом растительном масле. Но лучше использовать биотопливо в качестве добавки к солярке – до 20%, как это давно делается в Германии, где в год потребляется 30 млн тонн такой смеси. Солярка с добавкой биодизеля не разъедает прокладки, сальники и шланги на обычном двигателе. А в доработанный автомобиль можно заливать и чистый биопродукт. В России биодизель пока не производится – мешают те же акцизы на спирт, но на Западе по описанной технологии работают и крупные заводы с выходной мощностью до 100 тыс тонн в год, и мини-заводы – до 5 тыс тонн в год.

Считается, что производство биотоплива мощностью менее 500 тонн в год малоэффективно. Выход продукции из 1 тонны рапса такой: на импортном оборудовании – до 350 л биодизеля, на имеющемся российском – вдвое меньше. Стоимость автоматизированного комплекса контейнерного типа германского производства определяется из расчета: 19,7-26,6 евро на 1 тонну продукта в год. Английский мини-завод производительностью 10 050 тонн биодизеля в год с рентабельностью 76% позволяет отпускать продукцию по цене от 0,37 евро за л (для сравнения: цены мирового рынка на биодизель в зависимости от сырья и региона составляют от 0,29 евро до 0,59 евро за л). Производство из собственного растительного сырья по германской технологии Desmet Ballestra оценивается как рентабельное при выпуске не менее 100–200 тыс тонн продукции в год.

На более высокие рентабельность и экологичность рассчитан первый в мире завод по синтезу биодизеля второго поколения (170 тыс тонн в год), введенный в эксплуатацию в Финляндии в мае 2007 года. Считается, что продукция этого завода имеет низкую себестоимость и будет использоваться отдельно или в смеси с соляркой без внесения конструктивных изменений в двигатель.

Однако исключительно древесные отходы для классического «сарайного» или промышленного производства не подойдут, если используется обычная, а не масляничная древесина. И такая древесина есть – дерево ятрофа, тунговое дерево, китайское сальное дерево, камелия маслянистая, китайская фисташка. Только растет эта экзотика исключительно в тропиках и субтропиках – в Южном и Юго-Западном Китае, в Южной Америке и у даже нас на Кавказе…

Так что, в лесной России не получится биодизель из обычных опилок? Еще как получится, потому что новые технологии уже разработаны, а на их основе начато производство установок и строительство заводов. Например, в США университет Джорджии предложил перерабатывать древесные отходы в виде брикетов очень простым методом пиролиза – нагревания в отсутствии кислорода до высоких температур: примерно треть сухого веса сырья превращается в уголь (продаем для удобрения почвы); остальная – в газ, который конденсируется в жидкость и подвергается химической обработке. Конечный продукт (до 17% сухого веса древесины) предназначен для добавления в обычную солярку или в традиционный биодизель.

К 2008 году ожидаемое мировое производство биодизеля может достигнуть 8,8 млн тонн, а в дальнейшем планируется повышать его долю в традиционном топливе, в том числе за счет новых мощностей:

– в конце 2007 года в Нидерландах ожидается запуск голландско-швейцарского завода;

– в Болгарии ЛУКОЙЛ строит завод и рассматривает аналогичный проект в Румынии;

– в Германии компании DaimlerChrysler, Volkswagen и Choren готовятся создать предприятие мощностью 4000 л биодизеля в год;

– в Малайзии в ближайшие годы будут запущены 52 завода, использующие в качестве сырья пальмовое масло и пальмовую древесину;

– в Эстонии компания «Русские масла» может перейти к реализации проекта биодизельного производства;

– на Украине предполагается строительство двух предприятий на растительном сырье;

– в РФ компании «Юг Руси», «Настюша», «Разгуляй» рассматривают аналогичные проекты. Кроме того, подобные планы есть у «Руссбиодизеля» и австрийской PPM Energie в Армавире, у израильской Agrotop в Пензенской области и компании Procon в Краснодарском крае. Калининградская область намеревалась к 2010 году построить завод по переработке рапса в мощностью 400 тыс тонн биодизеля в год. Расчетная себестоимость биодизеля по этим предприятиям предполагается менее 0,28 евро за л. Ожидается, что до 2012 году цена на биотопливо снизится до 0,18 евро за л.

Вышеназванные мощности допускают частичное использование опилок. Однако уже имеются проекты, основанные на переработке в основном древесины:

– в США компании UPM, Andritz и Carbona намерены в 2007–2009 годах реализовать планы опытного синтеза продукта второго поколения из биомассы по методике Фишера-Тропша;

– в Финляндии компании Stora Enso и Neste Oil заявили о намерении построить к 2009 году первый завод для переработки порубочных остатков, тонкомера и пней в Porvoo на основе технологии национального Центра технических исследований, чтобы затем создать в стране еще шесть таких предприятий, а также экспортировать технологии и оборудование в Южную Америку и Китайскую Народную Республику;

– Китай в южных провинциях выращивает более чем на 2 млн га дерево ятрофа (семена содержат 40% масла), а также готовит посадку этой породы еще на 40 тыс га для переработки в топливо (из расчета с 2,2 млн га – 1 млн тонн биодизеля). Кроме того, в юго-западной части страны первоначально на 6,66 млн га планируется промышленное производство из ятрофа, тунгового и китайского сального деревьев, камелии маслянистой, китайской фисташки с объемами выхода продукции: первоначально 100 тыс тонн, а затем до 20 млн тонн за счет увеличения извлекаемости топлива из древесного масла с 50 до 90%. Китайцы считают, что биодизель будет на 70-80% дороже, чем солярка, но позволит на 70% сократить вредные выбросы;

– в РФ компания «Альянс» проявляет интерес к производству биодизеля из отходов древесины для поставки на Хабаровский НПЗ, подобные проекты компания также может реализовать на Украине и в Казахстане.

В целом по всем видам сырья ожидается, что к 2015–2020 году на лидирующие позиции по данному продукту выйдут Бразилия, Индия и Китай, за счет которых его доля в общем объеме используемого автотоплива достигнет 20%.

Выходит, что российские лесопромышленники могут претендовать на вход в биодизельный рынок, но только при условии отмены или снижения акцизов на спирты, других мер национального и международного стимулирования производства «древесной солярки», а также внедрения современных технологий, позволяющих снизить ее себестоимость.

В целом получается, что пока российское производство биоэтанола обойдется чуть дороже, чем биодизеля. Однако биоэтанольная технология, по сути, давно и масштабно испытана в РФ на практике, а спектр его использования в ЛПК шире, особенно если имеются бензопилы.

Для заправки современной лесозаготовительной техники, конечно, более востребованным будет биодизель, но технологии его производства в России не испытывались, поэтому оно будет нести в себе бÓльшую степень коммерческого риска.

Наверное, оптимальным вариантом станет добавка своего продукта в бензин и дизтопливо, так как доработка двигателей или приобретение новой техники окупит себя только в городских условиях. Кроме того, на первом этапе при наличии значительного объема производства более перспективным станет внешний рынок (Германия и особенно Китай, не исключаются другие европейские страны, а также Узбекистан, Кыргызстан и Таджикистан). Однако при ориентации на экспорт в Европу наших производителей ждет жесткая конкуренция с Украиной, Казахстаном, Беларусью, Литвой и Латвией. На рынке КНР не исключается соперничество с Аргентиной.

Необходимо также учесть, что применение традиционных технологий для производства жидкого биотоплива не позволит лесопромышленным продуктам конкурировать на рынке с сельскохозяйственными, а тем более с нефтегазовыми топливными товарами. Серьезной проблемой для биотоплива является сложность транспортировки по трубопроводам, а также переработки (утилизации) отходов его производства. Однако технологии синтеза газов и биотехнологии могут в корне переменить соотношение потенциалов различных отраслей промышленности и снять транспортные ограничения.

Практически принципиальное решение вопроса упирается в перспективы цен на традиционные нефтепродукты, в существующие российские акцизы на спирт, а также в необходимость приобретения современных технологий и оборудования. Для крупного лесопромышленного бизнеса при благоприятных параметрах транспортных расходов и климатических условий также немаловажна возможность партнерства с производителями спирта и продуктов питания, сельскохозяйственниками, нефтеперегонщиками и переработчиками отходов с целью организации выпуска биотоплива из комплексного сырья. В перспективе для выхода на глобальный рынок также важно проведение мировой стандартизации биоэтанола, биодизеля и их смесей с традиционными видами топлива.

Хочется верить, что в ближайшие годы и бизнес, и государство, и международные структуры сообща выработают меры для выхода из парадоксальной ситуации, когда топливо на лесопилку надо везти за сотни километров, а можно было бы производить на месте, когда ядовитые выбросы загрязняют атмосферу, а более экологичное (на 30-70%) топливо продавать нерентабельно.

Развитие всего цивилизованного мира и настороженная позиция ОПЕК по отношению к биотопливу показывают, что у жидкого продукта из древесного сырья есть хорошая перспектива, и именно на нее выгодно ориентироваться лесопромышленникам, особенно в случае перехода государства к активной торговле квотами на выброс двуокиси углерода на мировом рынке.