Дискуссии, проведенные в 2008 и 2009 годах на заседаниях ВЭФ, инициаторами которых были представители сообщества химической отрасли, определили развитие биоперерабатывающих предприятий как одно из самых эффективных решений для уменьшения серьезных глобальных угроз: роста численности населения земного шара, увеличивающихся потребностей в продовольствии, энергии и воде, антропогенных климатических изменений, связанных с выбросами огромного количества углекислого газа. Недавно опубликованный отчет ВЭФ, озаглавленный "Будущее биоперерабатывающих предприятий", дает ясную картину того, какова политика многих стран, развитых и развивающихся, в этой области, какие последние технологии применяются, какова стратегическая значимость развития биоперерабатывающих предприятий для различных отраслей экономики, каковы сложности промышленного внедрения продукции этих предприятий и каков потенциал получения дохода. Подумалось, что краткий обзор данного отчета может представлять интерес для нас как для страны, одним из главных приоритетов которой является постепенное уменьшение зависимости экономики от добычи углеводородов и развитие ненефтяного сектора.
Биоперерабатывающие предприятия можно сравнить с нефтеперерабатывающими, но здесь исходным материалом является биомасса - биологический материал, состоящий из живых или недавно живых микроорганизмов, который в результате переработки преобразуется в топливо, энергию, химические продукты, материалы и пищу. Биопереработка как отрасль находится пока что в стадии зарождения, и будет готова к крупномасштабному промышленному производству как минимум через несколько лет. Однако уже сейчас все возрастающее число крупных компаний вкладывают инвестиции в этот рынок. Интерес к этой новой отрасли со стороны крупного бизнеса и правительств обусловлен, прежде всего, рядом глобальных факторов риска: ухудшением экономики ископаемых ресурсов (использование существующих запасов сырой нефти идет гораздо быстрее, чем разведка новых месторождений), вопросами энергетической и геополитической безопасности государств, повышающимся общественным давлением в вопросах экологической безопасности, увеличением спроса в связи с быстрым демографическим ростом.
Биомасса как исходный материал
К термину "биопродукция" относятся три различные категории продуктов: биотопливо (биодизель и биоэтанол), биоэнергия (тепло и электроэнергия), и биохимические продукты и материалы (янтарная кислота, поли-молочная кислота). Именно поэтому возникает аналогия с нефтепереработкой, в результате которой мы получаем различные виды топлива, энергию и химическую продукцию. Но стоит сразу оговориться, что биопродукция ни в одном звене цепочки поставок от получения сырья до производства продукции пока не является ясной альтернативой нефтехимическому сектору.
На сегодня существует две категории сырья для производства биопродукции - продукты первого поколения и второго. Продукты первого поколения производятся из съедобной биомассы, например из растений, богатых сахаром, крахмалом или жирами. Это сахарная свекла, сахарный тростник, сорго. Из них довольно легко выделить сахарозу, из которой в последущем в процессе брожения получают этанол или биохимические продукты. То же и с крахмалосодержащими злаками - кукурузой, пшеницей, которые подвергаются процессу гидролиза и в результате дальнейшей ферментации из них получают топлива и другую биопродукцию. На сегодня в мире действует около 400 биоперерабатывающих предприятий первого поколения. Из растений, богатых жирами, в основном, производят биодизельное топливо с помощью эстерификации (процесс образования сложного эфира). Это пальма, соевые бобы, рапс и подсолнечник. Ко второму поколению исходного материала, из которого производят биопродукцию, относятся несъедобные части зерновых культур и другие несъедобные растения (лигноцеллюлозная биомасса), многолетние злаковые травы, водоросли. Последние выглядят особенно перспективно, так как они дают от 10 до 100 раз больше растительных масел на акр, чем любое другое сырье для биотоплива второго поколения. Они безопасны, поддаются биологическому разложению (биодеградируемы), не требуют пахотной земли, все, что нужно для их выращивания это углекислый газ, солнечный свет и вода.
Процесс переработки
Концепция биопереработки основывается на трех основных "платформах": биохимической, в центре которой процесс ферментации сахаров, термохимической, в центре которой процесс дегазации сырья для биомассы с получением побочных продуктов, и биоорганической (выращивание микроскопических водорослей и экстрагирование масел, протеинов, углеводов). При переработке сырой биомассы в коммерческую продукцию применяются, в зависимости от исходного сырья и требуемого конечного продукта, различные химические, биологические и термические методы: это ферментация (брожение), газификация (образование синтетического газа), мгновенный пиролиз, гидрирование, трансэстерификация, анаэробное сбраживание и ряд других.
Индустриализация отрасли: статус по регионам
Процесс создания и развития биоперерабатывающих предприятий различается в зависимости от национальной политики государств и субсидирования этой молодой отрасли экономики:
|
США Намеченный план: произвести 36 миллиардов галлонов (1 галл.=3,78л) биотоплива к 2022 году; Объемная налоговая льгота - 0,51 долл./галлон для этанола + 1 долл./галлон для биодизеля; Налоговая льгота для производителей биотоплива из целлюлозы - 1,01 долл./галлон; 1 миллиард долл. для поддержки развития второго поколения биотехнологий; Сырье: кукуруза, лигноцеллюлоза |
Бразилия 30-летняя программа развития производства топливного этанола; Ежегодный смешанный план производства - 25%; План производства биодизеля - 5% к 2013 году; Для этанола (Е100) налоги ниже, чем для бензина; Для автомобилей со смешанным двигателем налог с продаж - 14%, с бензиновым - 16%; Сырье: сахарный тростник |
ЕС Смешанный план производства: 5,75% в 2010 году и 10% к 2020 году; Дискуссии по поводу отступления от намеченных целей и планов, начавшиеся в связи с продовольственным кризисом, до сих пор не сумели изменить существующую политику; Средний уровень субсидий по странам: 1,90 долл./галлон для этанола и 1,50 долл./галлон для биодизеля; Уплата пени в пяти странах Союза за несоответствие намеченным планам по производству биотоплива; Сырье: семена рапса, лигноцеллюлоза |
Китай План замены 20% импорта сырой нефти к 2020 году; Намеченный показатель производства 1,7 миллиарда галлонов этанола к 2010 году; Инвестирование в страны, богатые исходным материалом; Ассигнования для развития производства биотоплива из непищевого сырья - COFCO (национальная корпорация производства пищевых продуктов) вместе с PetroChina и Sinopec - многоцелевые проекты развития 2-го поколения; Сырье: лигноцеллюлоза, разное |
Индия Смешанный план производства: 5% к 2012 году, 10% к 2017 году, 20% в долгосрочной перспективе; Намеченный план: производство биотоплива довести до 20% к 2020 году; Беспошлинный импорт кустарника ятрофы для поддержки производства биодизеля; Некоторые штаты могут устанавливать дополнительные меры для развития производства биотоплива или ограничения вывоза молассы (биогенный осадочный слой) с территории штата; Сырье: разное |
Стратегическая значимость для некоторых отраслей экономики (влияние на другие отрасли)
В автомобильной промышленности замена традиционного бензина и дизеля биотопливом неуклонно движется вперед. Автомобили с гибким выбором топлива (flex-fuel vehicles, FFV), распространенные, в основном, пока что в Бразилии (более 6,5 млн.) и США (более 6 млн.), могут ездить как на бензине, так и на чистом биотопливе, а также на смеси того и другого. Головные производители комплексного оборудования (original equipment manufacturers) предвидят обновление себестоимости всего парка легковых автомобилей. Доля рынка этих автомобилей в Бразилии составляет уже 90%, во Франции в течение двух лет доля рынка FFV выросла от 0 до 10%, то же происходит сейчас в Швеции и некоторых других странах.
Для авиакомпаний 50% всех эксплуатационных расходов составляют расходы на топливо, поэтому в авиационной промышленности также идет поиск оптимальных решений с использованием продукции биопереработки. Начиная с 2008 года, Virgin Atlantic, Continental, Japan Airlines проводят тестирование двигателей смешанными составами топлива (авиационный керосин Jet A1 и пальмовое масло 80:20, Jet A1 и масло ятрофы 50:50 и т.д.)
В химической промышленности в результате биопереработки создаются новые химические соединения, такие, например, как созданная профессором Ли Сан Юпом из Южной Кореи поли-молочная кислота - полимер, являющийся ключом к синтезу пластмассы из природных возобновляемых источников, что является не менее ценным, чем синтез биотоплива.
Сложности промышленного внедрения
Существуют как технические, так и коммерческие и стратегические трудности для широкого промышленного производства биопродукции. Технические трудности это, в первую очередь, наличие необходимого количества полученного сырья, которое смогло бы покрыть спрос (а это может быть достигнуто, если уделять внимание таким вещам, как геномика растений, программы по разведению, химическая инженерия желаемых признаков - устойчивости к засухе, холоду, состав сахаров), усовершенствование качества и устойчивости ферментов, создание фабрик по выращиванию микроорганизмов, оптимизация технологической обработки, а также логистики (учитывая сезонность сырьевой продукции, брикетирование биомассы, ее хранение и транспортировку). Сложности коммерческого характера это интеграция в существующие цепочки поставок, финансирование, а также неопределенность, связанная с новизной и нетрадиционностью данной сферы деятельности.
Существует множество претензий и сомнений относительно набирающей обороты отрасли: оппоненты считают, что биоперерабатывающие предприятия несут угрозу биоразнообразию, крупные межнациональные корпорации могут нанести урон сельским общинам, отрицательно влияют на условия труда, происходит чрезмерное использование водных ресурсов и наносится ущерб пищевым ресурсам. Некоторые из этих опасений вполне обоснованы. Например, чем больше пахотных земель отдается для поддержки производства этанола, тем резче идет на убыль экспорт сельхозпродукции. Согласно исследованиям, проведенным в США, экспорт кукурузы там за последние годы уменьшился на 62%. Изменилось землепользование, под кукурузу отдают земли, ранее засеянные соей и пшеницей. Это в итоге может привести к росту цен на эти культуры на 40, 20 и 17% соответственно. Существует необходимость в серьезных исследованиях того, как биоиндустрия может повлиять на продовольственные ресурсы. Поскольку мировой спрос на продовольствие увеличится в следующие 50 лет в 2 раза, акцент, по мнению специалистов, будет делаться на биопродукцию второго поколения, то есть непищевые энергетические культуры, что не позволит создать противоречие между биоиндустрией и продовольственной безопасностью.
И все-таки, считают авторы отчета, несмотря на то, что биоперерабатывающая отрасль находится на своей ранней стадии развития и, как все новое, подвержена различным рискам, она имеет огромный потенциал в создании новых рынков, обеспечении энергетической безопасности, развитии новых технологий, уменьшении давления на окружающую среду.
В сентябре в Баку пройдет 1-ый Кавказский форум по возобновляемым источникам энергии. Цели форума - развитие экологически чистых технологий, ускорение роста индустрии возобновляемых источников энергии и ее поставщиков в Кавказском регионе, привлечение нефтяных и газовых компаний, банков и инвестиционных институтов для дальнейших успешных инвестиций в индустрию возобновляемых источников энергии. Возможно, что и биопереработка будет в поле зрения специалистов, и они смогут проанализировать и определить целесообразность и перспективы развития этого нового сектора экономики в Кавказском регионе и, в частности, в Азербайджане.