Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в минувшем году научились производить дизель из рапсового масла. Это топливо отличается от биодизеля, который тоже изготавливают из растительных масел, улучшенными характеристиками – оно не замерзает при низких температурах, и потому может стать перспективным экологичным аналогом обычной солярки на территории России.

Что именно сделали политехники, и какие эксперименты им предстоит выполнить, прежде чем на российских автозаправках появится рапсовый дизель, сколько рапса выращивают в Томской области, и почему его активно покупает Китай, – в обзоре РИА Томск.

Наука сделала вредное полезным

Томичи, которым довелось летом путешествовать на машине по Сибири и Томской области в частности, наверняка видели "ковры" из ярко-желтых растений на полях вдоль трасс. Так цветет рапс – сельскохозяйственная культура, которая не боится холода, а потому хорошо себя чувствует в сибирских условиях.

Как сообщается на сайте ассоциации производителей и переработчиков рапса "РАСРАПС", по данным весеннего учета 2023 года, в Сибири находится самое большое в России количество посевных площадей под рапс – 834,4 тысячи из 2,1 миллиона гектаров.

Первый гектар рапса на российском поле был посеян в XIX веке – именно тогда, по данным из открытых источников, эту масличную культуру завезли к нам из Европы.

Рапс изначально не применялся в гастрономии: у него неприятный привкус. Кроме того, в его составе присутствует эруковая кислота, которая, как тогда считали медики, может приводить к нарушениям в работе сердечно-сосудистой системы. Поэтому растение отдавали на корм животным. Масло же из рапса использовалось в технических целях – для освещения домов, смазки паровых машин и так далее.

Когда эпоха паровых машин закончилась, канадские ученые вывели новый сорт этого растения – канолу. Масло канолы не содержит опасных для человека веществ, напротив, по полезным свойствам его сравнивают с оливковым. В 1978 году Канада официально зарегистрировала торговую марку Canola – для рапсового масла началась новая жизнь.

From Russia with love

Впрочем, это масло по-прежнему не часто увидишь на российских столах, даже несмотря на то, что рапс находится в топ-3 выращиваемых в РФ сельскохозяйственных масличных культур. Как ранее сообщал Росстат, на первом месте в этом списке находится подсолнечник (в 2022 году было собрано 16,4 миллиона тонн), на втором – соевые бобы (6 миллионов тонн), на третьем – рапс озимый и яровой (4,5 миллиона тонн).

Если россияне не сильно жалуют рапсовое масло, тогда зачем выращивать рапс в таких количествах? Затем, что он, как и несколько веков назад, нужен для производства кормов для животных, например, сбалансированного по протеину корма для молочного стада.

А самое главное – рапс приносит доход современным фермерам как экспортоориентированная культура: по данным Минсельхоза, в январе – сентябре 2023-го РФ отправила за рубеж 1,3 миллиона тонн рапсового масла, что в 2,1 раза больше, чем за аналогичный период 2022 года. Крупнейшим покупателем отечественного рапсового масла является Китай.

Другие страны используют рапс и его масло, как и мы, в пищевой промышленности, фармацевтике для производства некоторых лекарств, косметической индустрии в качестве компонента уходовых средств, сельском хозяйстве для кормов, химической промышленности и так далее. В общем, ценный продукт для торговли.

Пожарить картошку и заправить автомобиль

В последнее время или как минимум с 2022 года, когда завершился мировой энергетический кризис, эксперты говорят о том, что рапс может стать еще более востребованным, благодаря тому, что рапсовое масло используется для производства биодизеля.

Производить такое биотопливо начали примерно с 1990-х. Но именно сейчас, на фоне того, что весь мир пытается "слезть с нефтяной иглы" и перейти на более экологичные виды топлива, на рапсовое масло (и растительное масло вообще) возлагаются большие надежды как на альтернативу обычному дизелю.

Разные страны используют разные виды сельскохозяйственных культур для производства биодизеля. Например, Европа предпочитает рапс, США – сою и кукурузу, Индонезия и Филиппины – кокосовое масло. В некоторых странах на биотопливо идет даже отработанное растительное масло из ресторанов, на котором готовили картофель фри.

Биодизель – это вид топлива, который получается после химического превращения растительных масел в метиловые или этиловые эфиры жирных кислот. Считается, что из тонны семян рапса можно получить 330 литров рапсового масла, а из него 270 литров биодизеля.

Чем биодизель лучше дизеля? Это экологически чистое топливо – автомобили, работающие на нем, выделяют меньше выхлопных газов, серы и сажи. Кроме того, рапс, выращиваемый для производства биодизеля, обогащает воздух кислородом и поглощает СО2.

Впрочем, есть и недостатки: эксперты говорят, что биодизель более агрессивен к некоторым деталям транспорта по сравнению с обычной соляркой, то есть дизелем, а также менее эффективен в холодное время года.

Лучше дизеля и биодизеля

Ученые ТПУ научились делать из рапсового масла дизель без приставки "био". По сути, они объединили экологическое производство биодизеля и эффективность дизеля.

"Биодизель и дизель – абсолютно разные по составу. В составе дизеля – углеводороды, в составе биодизеля – эфиры жирных кислот. Их получают реакцией переэтерификации, и уже доказано, что процесс не очень эффективный, в том числе потому, что образуется много побочных продуктов, например глицерин, недостатка в котором на рынке нет", – рассказала РИА Томск глава научной группы, доцент Инженерной школы природных ресурсов (ИШПР) ТПУ Мария Киргина.

Она подчеркнула, что политехники развивают свою технологию на основе других реакций, которые позволяют получать углеводороды, идентичные нефтяным, из молекул жирных кислот, из которых состоит растительное масло.

"При этом дизель из рапса хоть и обладает характеристиками нефтяного топлива, но остается экологичным: пока рапс растет, он поглощает СО2, который выделяется при сжигании топлива. То есть получается замкнутый цикл СО2: при сжигании это топливо выделяет углекислый газ, который потом же поглотит рапс – сырье для производства топлива", – добавил РИА Томск руководитель проекта молодой ученый Илья Богданов.

Также, по словам ученого, топливо из рапса обладает улучшенными низкотемпературными свойствами.

Проект реализуется при поддержке Российского научного фонда (РНФ) и рассчитан на 2023-2024 годы. Ученые-политехники отмечают, что изначально он был одобрен как поисковый – чтобы проверить жизнеспособность идеи производить "настоящий дизель из масла".

"Мы провели несколько экспериментов и доказали, что из рапсового масла можно получать углеводороды идентичные нефтяным. В лаборатории мы опробовали технологию получения не просто дизельных топлив из рапсового масла (их главная проблема – они легко застывают при низкой температуре, что делает их малоперспективными в природных условиях России), а так называемых низкозастывающих дизельных топлив", – сказал Богданов.

В настоящее время ученые продолжают испытания в лаборатории. После завершения гранта РНФ они планируют получить новое финансирование и начать разработку пилотной установки для производства дизеля из рапсового масла, а затем – полномасштабной технологии производства низкозастывающего дизеля и компонентов для бензина, керосина и других видов топлива.

"Дизель из рапса на самом деле нужен всем. Сейчас производители нефтепродуктов уже начинают это осознавать. Легкоперерабатываемые нефти почти закончились. Сейчас добываются в основном тяжелые, высокосернистые нефти, которые тяжелее перерабатывать, и выход топлив с них меньше. Кроме того, ужесточается политика в области углеродного следа.

С топливами из растительных масел таких проблем нет. Используется сырье постоянного состава, его объемы зависят не от разведанных запасов, а от посевных площадей (страна у нас очень большая и с этим явно нет проблем). Углеродного следа по сути нет, да еще и отрасль сельского хозяйства в плюсе", – отметил Богданов.

Ученые-политехники также рассказали РИА Томск, что планируют использовать только отечественные катализаторы, поэтому их технология не будет зависеть от импорта.

Ранее сообщалось, что производство рапсового масла в Томской области открылось в 2019 году, когда в поселке Светлый был запущен завод "Сибирская олива". Его максимальная мощность – 60 тысяч тонн в год, предприятие производит масло и жмых. Основная доля произведенного масла идет на экспорт. В 2023 году предприятие поставило в Китай, который является главным рынком сбыта, более 38,5 тысячи тонн рапсового масла.