В последнее время слово биотопливо проскакивает все чаще и чаще в контексте чего-то очень хорошего или, по меньшей мере, необходимого. Слово это для нас новое. И если с корнем все ясно (топливо – это вещество, которое служит источником тепловой энергии, а та в свою очередь, преобразуясь в механическую, сдвигает наши с вами автомобили с места), то приставка «био», хоть интуитивно и понятна как что-то полезное, к примеру, как биокефир, но все равно пока еще остается для нас до конца неизведанным.
Кому мы обязаны появлением этого нового вида топлива? Во-первых, ученые, изучающие недра земли, утверждают, что нефть скоро закончится, и тогда, как минимум, остановятся наши автомобили. Хотя на самом деле все гораздо хуже – пострадает вся экономика. Да и цена на нефть за последние шесть лет поднялась в три раза. Естественно, хочется новый, более выгодный источник энергии. Но даже это не самая главная причина поиска альтернативного источника энергии.
Рассказы экологов о природных катаклизмах, связанных с парниковым эффектом, не выдумки. А ведь именно автомобильные двигатели внутреннего сгорания одни из самых массовых источников углекислого газа в большом городе, который и является основным парниковым газом, задерживая инфракрасное излучение и не отдавая тепло нашей планеты. Для тех, кого мало волнует глобальное потепление, еще один пример влияния углекислого газа: попадая в кровь, он лишает ее возможности переносить кислород от легких к клеткам головного мозга, как результат – повышенная утомляемость и психические расстройства. В больших концентрациях грозит смертью. Примером тому – несчастные случаи в закрытых гаражах с включенным двигателем.
На сегодня 90% энергии получаем из горения. Из них 70% благодаря нефтепродуктам, еще 20% – это уголь и газ. Объемы последних также ограничены, да и вреда от них не намного меньше. Дрова – другое дело, и они своего рода уже готовое к употреблению биотопливо. Только как ездить на дровах на работу, представить себе очень трудно. Поэтому биотопливо должно иметь те же свойства, что и бензин с соляркой – компактность и хотя бы похожую энергоотдачу. Анализируя эти и другие требования к новому альтернативному топливу, основные из которых – неиссякаемый запас сырья, чистота продуктов сгорания и возможность использования в существующих сегодня двигателях внутреннего сгорания, появился на свет новый вид источника энергии – биотопливо.
Производимое сегодня биотопливо – это продукт, полученный из сельскохозяйственных культур, богатых сахаром и крахмалом. Например, в Европе его добывают из рапса, в США – из кукурузы, а в Бразилии – из сахарного тростника. Судя по тому, что все это есть под боком, и каждый год может появляться в одном и том же месте и в том же количестве, говорить о том, что оно скоро закончится неуместно. А вообще его можно добывать почти из всего, например, из водорослей и даже из… навоза. Биотопливо есть как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. Для первых это биоэтанол, для вторых – биодизель.
Этанол человечеству известен давно: этиловый спирт, смешанный с водой, ни что иное, как самая настоящая водка. Получают его в основном из сахара, ферментативным брожением, попросту говоря, перегонкой.
Для моторов это топливо также не в диковинку, химические ракетные двигатели уже давно «питаются» им. Что же касается сегодняшних двигателей внутреннего сгорания, используемых на наших автомобилях, то этанол в чистом виде для них не подходит. Для использования этого топлива, необходима несложная специальная подготовка. Многие материалы топливной системы не стойки к этанолу, – это, во-первых. А во-вторых, такое топливо набирает влагу. Перепады температур приводят к появлению конденсата, а это как минимум коррозия. Но хуже всего это то, что при минусовой температуре в системе появляется лед. Поэтому на автомобилях требуется специальные трубопроводы топливной системы, установка аппаратов, отделяющих водяной конденсат. И такие машины уже есть.
Автомобили, подготовленные к езде на топливе, имеющем большое процентное содержание этанола, обозначаются FFV (Flex Fuel Vehicle). Для них разработано специальное топливо Е-85 (85% этанола и 15% бензина), а кроме того, они способны сжигать и бензин. Первая такая машина была создана компанией Chrysler в 1998 году. На сегодня только в США их насчитывается уже около шести миллионов. Цена этих автомобилей равна стоимости бензиновых.
10-процентное содержание этанола в бензине безвредно для двигателя. Октановое число составляет 91, что вполне соответствует требованиям современных двигателей и даже одобрено всеми производителями автомобилей. Уже это небольшое добавление этанола в бензине увеличивает полноту сгорания топлива и позволяет уменьшить выброс углекислого газа на 12-19%. Топливо широко продается в европейских странах и имеет маркировку Е-10 (цифры означают процентное содержание этанола).
В основе биодизеля – растительный или животный жир (метиловый эфир жирных кислот). Чаще всего добывают его из рапса, сои и подсолнечника. Хотя эту идею инновационной тоже не назовешь. Рудольф Дизель при испытании своих первых двигателей использовал как раз растительное масло.
На сегодня биодизель – это чаще всего классическое дизельное топливо с добавлением растительных компонентов. Такое топливо также имеет свою маркировку, эта смесь обозначается буквой В и цифрой означающей процентное содержание биодизеля. Например, В-2 – 2% и В-100 – 100%. С биодизелем дела обстоят проще. Характеристики горения биодизеля очень схожи с обычной соляркой, такое топливо можно заливать в баки автомобилей, работающих на дизельном топливе без вмешательства в топливную систему. Кроме того, смазочные характеристики биодизеля даже лучше, чем у дизельного топлива. За счет чего увеличивается ресурс и КПД мотора.
На практике применение видов этого топлива выглядит примерно так. Лидирует по использованию биотоплива Бразилия – около 30% автомобилей в этой стране ездят на Е-85. И это только начало. В прошлом году в Бразилии было продано уже 70% автомобилей FFV, способных ездить либо на биоэтаноле, либо на бензине по выбору владельца. Остальные машины ездят пока еще на смеси бензина и этанола, которого содержится 20–25%: добавление этанола в таком количестве является обязательным в этой стране. Процентное содержание этанола в бензине получило даже свое отдельное название – газохол. Такая популярность обусловлена тем, что бразильцам не повезло с нефтью, но зато подфартило с климатом, потому что выращиваемый сахарный тростник – идеальное сырье для такого топлива, так как он используется полностью без отходов и урожаи можно снимать по несколько раз за год. Бразильцы не только производят топливо для себя, но и экспортируют по всему миру. Биодизель в Бразилии добавляется в дизельное топливо пока что только в 2-процентой концентрации.
Следующими, кто всерьез заинтересовался этим топливом, идут американцы. Здесь климат не позволяет выращивать сахарный тростник, но мы помним еще со времен Хрущева, что кукуруза там растет с завидным количеством. Из нее американцы и делают биотопливо. Хотя США не брезгует и бразильским этанолом.
Но не все так гладко. К примеру, в тех же США в связи с тем, что президент Джордж Буш заявил о том, что пора отказываться от нефти, местные фермеры принялись сажать спиртовые сорта сельскохозяйственных культур. Заразившись этаноловой лихорадкой, они вытеснили зерновые и кормовые культуры для скота. Такая энергетическая эйфория повлекла за собой подорожание хлеба и мяса. Как видно, существование двух разных сельскохозяйственных культур, необходимых человеку для пищи и для создания энергии, заставляет зачастую выбирать между тем и другим. Иначе говоря, продуктам приходится конкурировать с топливом.
На стадии болезненного внедрения нового американцы экономят деньги и берегут окружающую среду при помощи автомобилей с гибридными двигателями, которые позволяют экономить от 20 до 25% топлива. Но пока такие машины популярны лишь у них. Но дело не только в искренней любви. Этому способствуют и чиновники. Так, например, в Нью-Йорке к 2012 году все такси должны иметь гибридные силовые агрегаты.
В Европе же все больше и больше людей отдает предпочтение дизельным моторам — более 50% всего автотранспорта. Эти двигатели и экономичнее бензиновых, и стоимость меньше гибридных электробензиновых. В связи с этим из различных видов биотоплива прижился больше биодизель, особенно на родине дизельного двигателя — в Германии. На европейских заправках все реже и реже можно встретить дизельное топливо и все чаще биодизель – В-20 (20% биодизеля, 80% обычного дизтоплива). Среди европейских стран, «подсевших» на этанол, можно отметить Швецию. Сегодня шведы широко используют топливо, содержащее 85% этанола и 15% бензина. А к 2020 году намерены и вовсе полностью отказаться от нефтепродуктов. Но несмотря на пока еще существующие трудности, связанные с новинкой, такое топливо уже вовсю учитывается во многих планах. FIA (Federation Internationale de l’Automobile) заявили, что с 2009 года автомобили, участвующие в гонках по версии WTCC (World Touring Car Championship), будут ездить на биоэтаноле. Эту идею поддержали уже Alfa Romeo, Seat, Chevrolet и BMW.
В ближайшем будущем, к концу 2007 года, на рынке Великобритании должен появиться еще один вид биотоплива – биобутанол. Разработан он корпорациями British Petroleum и DuPont. Биобутанол является продолжением биоэтанола, однако последний более калорийный и дешевле в производстве. И главное – можно использовать и целлюлозосодержащие компоненты сельскохозяйственных культур, такие, например, как стебли – при производстве этанола они не перерабатываются.
Необходимо отметить, что мировая промышленность не зациклилась только лишь на этаноле и биодизеле. Поиск альтернативного топлива продолжается. В Германии, несмотря на «биобум», испытываются водородные автомобили, а их серийный выпуск намечен к 2010 году. Японцы пытаются построить универсальный двигатель, который сможет работать как на бензине, так и на сжиженном водороде.
Ну а что у нас?..