Перспективы и реальность использования масла в качестве биотоплива

Гаврилова В.А., Конькова Н.Г., Дубовская А.Г.,

Государственное Научное Учреждение Государственный Научный Центр Российской Федерации Всероссийский Институт Растениеводства  им. Н.И. Вавилова, Санкт-Петербург, Россия

Около 90 % механической энергии, которую использует в своей деятельности человечество, вырабатывается двигателями внутреннего сгорания. Они являются основными потребителями топлива нефтяного происхождения, геологические ресурсы которых весьма ограничены. Перспективным альтернативным топливом является топливо, которое получают путем смешивания жидкого углеводородного топлива и производных растительного масла - метиловых эфиров.

В 1990-м году в Германии была разработана технология переработки высокоэрукового масла в метиловый спирт для дизельных двигателей, при сгорании которого практически не выделяются канцерогены. В 1991-м году в Австрии был построен первый в мире завод по производству биодизелина. К 2002 году производство этого топлива в мире увеличилось в 10 раз. В Евросоюзе лидером по производству биодизелина является Германия. В 2003 году 23 работающие здесь фирмы произвели около миллиона тонн семян рапса для биогорючего, то есть половину от общего объема. Другая половина произведена во Франции, Италии, Чехии, Дании, Австрии, Швеции и Великобритании.

В Латвии под рапсом для производства биотоплива занято 60 тыс. га и планируется засевать до 200-250 тыс. га. Производят экологически чистую солярку из масла рапса и биоэтанол, который используют в смеси с бензином. Строятся два завода по изготовлению биодизеля и нерафинированного рапсового масла — полуфабриката для изготовления солярки. На начальном этапе мощность завода составит 4,5 тыс. тонн масла в год, в 2007 году она должна удвоиться.

Достоинством этого вида топлива является его возобновляемость и экологическая безопасность. Неразбавленное топливо (100% метиловый эфир) свободно разлагается в природных условиях, нетоксично, не содержит серы и ароматических соединений. Наличие в топливе кислорода (в составе эфиров) обеспечивает более полное сгорание и снижает выделение окиси углерода, несгоревших углеводородов, твердых частиц и окислов азота, а также непрозрачность выхлопа. В настоящее время используют непосредственно рапсовое масло или смешивают его с дизельным топливом, получая биодизель, или биодизелин. Превращение масел (триглицеридов) в метиловый или этиловый эфир в результате алкоголиза – наиболее удачный способ улучшения их горючих характеристик, получивший широкое применение.

К недостаткам биотоплива относится его более высокая стоимость по сравнению с дизельным топливом, расход на 10% выше обычного топлива. Использование смесей рапсового масла с дизельным топливом ограничено из-за повышенной почти в 2 раза вязкости и коксуемости рапсового масла. Биодизелин, хоть и не очень сильно, ускоряет коррозию металла и старение резины, и требует более частой замены масла. Несмотря на это производство биотоплива расширяется, идет поиск технологий, улучшающих его характеристики.

В Германии наибольшее распространение получил биодизель с добавкой 20% масла, во Франции добавка рапсового масла составляет 5%, в Литве доведена до 30%. В качестве добавок используют также подсолнечное и соевое масла. Наибольшее распространение получило  рапсовое благодаря высокому содержанию мононенасыщенной эруковой кислоты с длинной молекулярной цепью (22 атома углерода), что способствует его повышенной устойчивости к окислению.

В России аналогичное топливо пока не производится и не используется. Однако накоплен значительный опыт селекции и возделывания ярового и озимого рапса (районированы 60 отечественных и зарубежных сортов пищевого использования). Есть практика по экстракции и переработке пищевого растительного масла (из семян подсолнечника, рапса, сои и других масличных культур). Ближайшие работающие заводы расположены в г. Ржев (Псковская обл.), Венев (Тульской обл.), Шуя. Технология производства масла для дизельного топлива не отличается от таковой пищевого масла. Но так как высокоэруковое масло является несъедобным, то  производство масла для переработки в дизельное топливо должно быть отделено от производства пищевого масла.

Согласно европейским стандартам, к высокоэруковым относят сорта рапса и сурепицы, у которых содержание эруковой кислоты в масле составляет 25-30%. В коллекции рапса ВИР среди стародавних сортов существуют такие, у которых содержание эруковой кислоты составляет 45-60%, что значительно выше, чем у возделываемых за рубежом сортов аналогичного использования. Помимо рапса, коллекция располагает высокоэруковыми образцами сурепицы, а также малораспространенных культур крамбе и индау, у которых 60%-содержание эруковой кислоты является видовым признаком. Перспективной нефтеносной культурой является молочай,  латекс которой представляет собой 30% эмульсию масла и терпеновых углеводородов (циклических С20 и С30 и изопреновых), а из масла путем каталитического крекинга получают углеводороды и горючее масло