Биотопливо - альтернатива современным видам топлива

Муниципальное образовательное учреждение
«Шахунская гимназия имени А.С.Пушкина»
Выполнила:
Ученица 10 класса
Жеребцова Юлия
«Биотопливо - альтернатива
современным видам топлива и
будущее энергетики»
(исследовательская работа по биологии)
Руководитель:
Вихарева Наталия Витальевнаучитель биологии и химии
г. Шахунья
2010 г.
Содержание.
Введение.
3
Глава 1. Виды современного топлива и проблемы использования.
Глава 2. Биотопливо и его виды.
Глава 3. Проблемы, связанные с использование биотоплива.
Глава 4. Биотопливо в ведущих странах мира.
Заключение.
Список литературы.
Приложение 1. Динамика мирового потребления электроэнергии.
Приложение 2. Потребление биотоплива.
Приложение 3. Производственные мощности биотоплива.
Приложение 4. Использование с/х культур в производстве биотоплива в разных
странах.
Приложение 5. Правительственные планы по внедрению биотоплива.
~2~
Введение.
Использование многих природных ресурсов связано с производством энергии.
Главным образом это ископаемое топливо, радиоактивные элементы и
потенциальная энергия воды. Рост потребления в электроэнергии приводит к
необходимости расширения масштабов её производства.
Рост энергопотребления1 – одна из самых устойчивых и опасных тенденций
развития мирового сообщества. Во второй половине ХХ в. при удвоении
народонаселения энергопотребление возросло в 50 раз. И процесс этот
продолжается. По прогнозам Всемирного энергетического совета к 2020 г.
Общее энергопотребление человечества увеличится ещё в 1,5 раза. Однако и на
этом уровне энергопотребление не остановится, а будет увеличиваться и далее.
Одна из главных причин роста потребления энергии – увеличение числа
автомобилей: если сегодня оно составляет 900 млн., то за ближайшие 20 лет
возрастет до 1,5 млрд. Энергетика стала одним из главных факторов разрушения
биосферы, и в первую очередь – потепление климата. Так как растет
энергопотребление во всем мире, перед учеными стоит задача найти
альтернативу современным видам топлива. Один из вариантов использование
биотоплива.
Гипотеза: биотопливо может стать альтернативой современным видам топлива.
Цель: выяснить, правда ли биотопливо может стать «будущим»
электроэнергетики.
Задачи:
1. Изучить виды современного топлива
2. Выяснить проблемы использования современных видов топлива.
3. Исследовать различные виды биотоплива как альтернативу используемым
видам топлива.
4. Определить возможные проблемы при использовании биотоплива.
5. Исследовать производство биотоплива в разных странах и планы
возможного развития производства биотоплива в мире.
6. Сделать вывод: стоит ли вводить производство биотоплива.
Исследовательская работа состоит из четырёх глав.
Глава 1 « Виды современного топлива и проблемы использования» включает
в себя характеристику основных современных видов топлива и
экологических проблем, которые возникают при их использовании.
Глава 2 «Биотопливо и его виды» рассказывает о разных видах биотоплива.
1
См. приложение 1.
~3~
В главе 3 « Проблемы, связанные с использованием биотоплива» отражены
основные проблемы, которые возникают при введении биотоплива в
потребление людьми.
Глава 4 « Биотопливо в ведущих странах мира» дает сведения об
использовании биотоплива в разных странах, а также планы развития этой
отрасли в будущем.
В списке литературы отражены книги, лекции, материалы интервью и
интернет-сайты, посвященные данной теме и которые использовались в ходе
исследования.
~4~
Глава 1. Виды современного топлива, проблемы
использования.
Наиболее известные виды современного топлива это: нефть и продукты ее
переработки (бензин, мазут и т.д.), газ и уголь. Рассмотрим каждый из этих
видов.
Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмнобурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной
нефти). Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ,
из которых большая часть — жидкие углеводороды и другие органические
соединения, преимущественно сернистые, азотистые и кислородные, а также
металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые);
остальные компоненты — растворённые углеводородные газы, минеральные
соли, растворы солей органических кислот и др., механические примеси
(частицы глины, песка, известняка). Нефть занимает ведущее место в мировом
топливно-энергетическом хозяйстве. Её доля в общем потреблении
энергоресурсов непрерывно растет: 3 % в 1900, 5 % перед 1-й мировой войной
1914—1918, 17,5 % накануне 2-й мировой войны 1939—45, 24 % в 1950, 41,5 %
в 1972, 48 % в 2004.Мировая добыча нефти в настоящее время составляет около
3,8 млрд. т в год, или 30 млрд. баррелей в год. Таким образом, при нынешних
темпах потребления, разведанной нефти хватит примерно на 40 лет,
неразведанной — ещё на 10—50 лет. Также растёт и потребление нефти — за
последние 35 лет оно выросло с 20 до 30 млрд. баррелей в год.
Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном
разложении органических веществ. Основную часть природного газа составляет
метан (CH4) — до 98 %. В состав природного газа могут также входить более
тяжёлые углеводороды — гомологи метана, а также другие неуглеводородные
вещества. Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было
определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ,
имеющих сильный неприятный запах. Для облегчения транспортировки и
хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.
Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких
километров. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории
месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в
залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а так
же преждевременное обводнение залежи. В 2005 году в России объём добычи
природного газа составил 548 млрд. м. В 2009 году США впервые обогнали
Россию не только по объему добытого газа (624 млрд. м³ против 582,3 млрд. м³),
но и по объему добычи товарного газа, т.е. идущего на продажу контрагентам.
Уголь — вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних
растений под землей без доступа кислорода. Каменный уголь — осадочная
~5~
порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков
растений. Бурый уголь — твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа,
содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из
ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое
сырье. Способы добычи угля зависят от глубины его залегания. Разработка
ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания
угольного пласта не превышает 100 метров. Для извлечения угля с больших
глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской
Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.
При использовании этих видов топлива нередко возникают экологические
проблемы, которые постепенно разрушают биосферу. В результате
антропогенного воздействия атмосфера пополняется такими ядовитыми газами,
как метан, оксиды азота, угарный и углекислый газ, сернистый газ, пары бензина
и др. Автотранспорт – основной загрязнитель воздуха в крупных городах (от
60% до 80%). Один автомобиль в среднем выбрасывает в атмосферу около 200кг
окиси углерода, 60кг оксидов азота, 40кг углеводородов, 3кг металлической и
резиновой пыли, 2кг бензопирена. Главный химический загрязнитель атмосферы
сернистый газ(SO2), выделяющийся при сжигании каменного угля, сланцев,
нефти. Сернистый газ, поднимаясь в атмосферу и соединяясь с водой, образует
серную кислоту, которая входит в состав кислотных дождей, разрушающих
растительность Земли. Одна из глобальных экологических проблем парниковый эффект. Парниковые газы (углекислый газ, метан, оксиды азота),
концентрируясь в атмосфере, препятствуют уходу тепловых лучей, вследствие
чего повышается температура воздуха (за последние 100 лет температура
повысилась на 0,3-0.60C). Еще одна проблема - озоновые дыры. Содержание
озона уменьшается из-за возрастания в атмосфере доли окиси азота и
сокращения доли кислорода.
~6~
Глава 2. Биотопливо и его виды.
Энергетический бюджет мира углеводородный: за счет нефти, угля и газа
получается более 80% производимой энергии. Это вдвойне опасно, поскольку не
только ведет к повышению концентрации диоксида углерода в атмосфере, но и
чревато истощением источников энергии. Мировое сообщество предпринимает
активные попытки снизить зависимость энергетики от ископаемого топлива.
Одно из новых направлений развития современной энергетики - использование
биотоплива.
Биотопливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как
правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян
рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени
проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и
различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней
стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для
двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель),
твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).
1)Твердое биотопливо:
а) Дрова – древнейшее топливо, используемое человечеством. Для увеличения
производства энергии за счет использования древесины как топлива на землях,
непригодных для сельскохозяйственного использования, создаются плантации
быстрорастущих пород деревьев - тополя, ивы, которые в возрасте 15 лет дают
до 150 м3 древесины с 1 га. При сжигании древесины в атмосферу выделяется
столько диоксида углерода, сколько его было усвоено растениями при
накоплении фитомассы.
б) Топливные гранулы (пеллеты)— биотопливо, получаемое из торфа,
древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Представляет собой
цилиндрические гранулы стандартного размера.
Энергоносители биологического происхождения брикетируются, сушатся и
сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций,
вырабатывая дешёвое электричество, используемое в бытовых и
производственных нуждах. В последнее время разработаны методы
непосредственного получения электричества с помощью специальных бактерий
при сбраживании биологических отходов.
2) Жидкое биотопливо:
а) Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки
растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Сырьём для
производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим
содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат,
сорго, ячмень и т. д. Мировое производство биоэтанола в 2005 составило
36,3 млрд. литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США.
~7~
Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в
США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день
экономически более выгодно, чем из кукурузы.
Получения этанола.
1. Спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы
(виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий.
Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч.
В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола,
так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут.
Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании,
обычно путем дистилляции.
2.Современная промышленная технология получения спирта этилового из
пищевого сырья включает следующие стадии:
1. подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего —
ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.
2. ферментация. На подавляющем большинстве спиртовых производств мира
ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей
оставлено. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты
альфа-амилазы, полученные биоинженерным путем.
3. брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах (например,
«Комсомолец»).
Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла. Барда
используется для производства кормов.
3.Гидролизное производство в промышленных масштабах этиловый спирт
получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую
предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз
подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта
технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России)
существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и
гидролизного этанола.
б) Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы,
содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина.
Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но
необходима переделка систем питания (установка газобаллонного
оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без
переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 %
содержании в топливе.
Может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы. Большое
количество диметилового эфира производится из отходов целлюлознобумажного производства. Сжижается при небольшом давлении.
в) Биодизель – это метиловый или этиловый эфир растительных масел или
животных жиров. Биодизель – это химически модифицированное масло, то
есть, это, как правило, метиловые эфиры жирных кислот из рапса и сои.
~8~
Для получения биодизельного топлива используются растительные или
животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое
масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой
промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из
водорослей. В Америке это традиционно соя, потому что она хорошо идет по
кукурузе, в Европе более популярен рапс. Биодизель получают, смешивая 100
частей масла, 10 частей метилового спирта и 1 часть щелочи, при этом на
выходе 100 частей биодизеля, 10 частей глицерина и 1 часть твердых отходов.
Технология производства.
Растительное масло переэтерифицируется метанолом, реже или этанолом или
изопропиловым спиртом (приблизительно в пропорции на 1 т масла 200 кг
метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60°С и нормальном
давлении.
Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:
После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров
должно быть выше 96 %.
Для быстрой и полной переэтерификации метанол берется с избытком, поэтому
метиловые эфиры необходимо очистить от него.
Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без
предварительной очистки от продуктов омыления недопустимо. Мыло засорит
фильтр и образует нагар, смолы в камере сгорания. При этом сепарации и
центрифугирования недостаточно. Для очистки необходима вода или сорбент.
Заключительный этап - сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода
приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию
свободных жирных кислот, вызывающих коррозию металлических деталей.
Хранить биодизель более 3 месяцев не рекомендуется — разлагается.
3) Газообразное биотопливо.
а) Биогаз — продукт сбраживания органических отходов (биомассы),
представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы
происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.
б) Биоводород — водород, полученный из биомассы термохимическим,
биохимическим или другим способом, например водорослями.
~9~
Кроме этого есть так называемое биотопливо второго и третьего поколения.
Биотопливо второго поколения. Сорта биотоплива, производящиеся в
наши дни, считают относящимися к первому поколению. Топливо второго
поколения будет производиться по технологии сжижения газов ФишераТропша.
Технология включает в себя несколько стадий. Первая из них заключается в
специальной обработке биомассы и получении из неё газообразных продуктов.
Далее эти газы проходят очистку, перерабатываются в однородную смесь
моноксида углерода и водорода, которая, в свою очередь, перерабатывается в
жидкое топливо. Этот процесс далеко не нов – он был разработан в двадцатых
годах прошлого века – однако вполне пригоден для изготовления поддающегося
стандартизации химически однородного топлива. Таким образом, продукты
обработки растительного сырья разлагаются до простых компонентов, которые
затем можно синтезировать в высококачественное, лишенное примесей топливо.
Сырьём для подобного производства может быть любая биомасса, включая
отходы деревообрабатывающего производства и остатки пищи. Данный процесс
пока что используется очень небольшим числом компаний, и пройдёт ещё
немало времени, не менее десяти лет, пока топливо начнёт производиться в
промышленных масштабах.
Биотоплива третьего поколения - топлива, полученные из водорослей.
Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 года исследовал водоросли с
высоким содержанием масла. Исследователи пришли к выводу, что Калифорния,
Гавайи и Нью-Мексико пригодны для промышленного производства водорослей
в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах
площадью 1000 м². Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в
захвате СО2. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 м² в день. 200
тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового
потребления 5 % автомобилей США. 200 тысяч гектаров — это менее 0,1 %
земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии ещё
остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую
температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но
требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В
конце 1990-х годов технология не попала в промышленное производство из-за
низкой стоимости нефти.
Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии
выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи
электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в
тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует
жаркого пустынного климата.
~ 10 ~
Глава 3. Проблемы, связанные с
использованием биотоплива.
Также как и при использовании любого другого вида топлива, при употреблении
биотоплива возникают некоторые проблемы.
1. До сих пор не известна истинная способность биотоплива обеспечить
снижение вредных выбросов в атмосферу. Исследование сгорания
биодизельного топлива показало уменьшение количества угарного газа и
углеводородов в выхлопных газах, но ценой снижения мощности
двигателя. Недостаток механизмов и возможностей регулирования
использования различных видов биотоплива может привести к тому, что
наряду с сокращением выбросов углекислого газа, некоторые из них могут
привести к загрязнению окружающей среды другими, не менее опасными
веществами, стандартов по которым пока нет.
2. Недостаточно изучено влияние биотоплива на механику двигателей.
Биотопливо само по себе может являться сильным растворителем, и
постепенно забивать мелкие форсунки инжекторной системы
растворёнными в нём веществами. Сорта биотоплива, основанные на
этаноле, могут быть выражено гигроскопичными, а растворяющаяся в них
влага может поражать коррозией детали двигателя. Компоненты такого
топлива могут также оказывать негативное воздействие на прокладки и
уплотнители двигателя и системы подачи топлива, изготовленные из
органических материалов. Налицо явная несовместимость материалов
современных двигателей с биотопливом, когда оно используется в
высоких концентрациях. Обычные бензиновые двигатели могут без
проблем работать на смеси, в состав которой входит 5% этанола. Однако
стоит чуть повысить эту концентрацию, и начнутся проблемы с
химической несовместимостью, о которых говорилось выше, поэтому для
использования топлива с большим количеством спирта в составе
необходимы модифицированные двигатели, которые химически инертны
по отношению к топливу и, кроме того, отрегулированы под
характеристики его сгорания. Повсеместное нерегулируемое
использование биотоплива может привести к многочисленным выходам из
строя двигателей автомобилей, и огромному объёму расходов
производителей по предоставляемым гарантиям
3. Биодизели, и топливо для них, представляют собой ещё одну проблему и
главный повод для беспокойства. Европейский стандарт на дизельное
топливо допускает присутствие в нём до 5% биодобавок. Однако, в
отличие от этанола, который добавляется в бензин, в дизельное топливо
могут добавлять различные добавки. В любом случае, при превышении их
количества допустимых 5% начинаются проблемы с двигателем. При
~ 11 ~
недостаточной степени рафинирования, масла из разного сырья будут
содержать разные побочные продукты в разном количестве. Все они могут
оказывать негативное воздействие на производительность и надёжность
работы двигателей, и сверх того могут приводить к ухудшению качества
топлива с течением времени под воздействием тепла и света.
4. Топливо, содержащее биодобавки, не может перекачиваться по обычным
трубопроводам для нефтепродуктов. Кроме этого, автозаправочные
станции должны специально подготавливать своё оборудование, в
особенности топливные резервуары, тщательно высушивая их перед
заливкой топлива с этанолом в составе: этанол весьма гигроскопичен, и
если допустить контакт топлива с водой, оно станет опасным для
двигателей, так как может привести к их коррозии.
5. Ввиду большого количества сортов топлива на автозаправочных станциях
может понадобиться дополнительное оборудование для каждого из них.
На многих станциях просто будет негде разместить «колонки» для всех
видов топлива. Широкий выбор внесёт путаницу; будут нередки случаи
непреднамеренной заправки автомобилей неверным сортом топлива.
6. Растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей
сокращать посевные площади под продовольственными культурами и
перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве
этанола из кормовой кукурузы барда используется для производства
комбикорма для скота и птицы. При производстве биодизеля из сои или
рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. То есть
производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки
сельскохозяйственного сырья. По расчётам экономистов из Университета
Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на
планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд. человек. Продовольственная и
сельскохозяйственная организация ООН в своем отчете за 2005 г. говорит
о том, что рост потребления биотоплива может помочь
диверсифицировать сельскохозяйственную и лесную деятельность, и
улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому
развитию. Производство биотоплива позволит создать в развивающихся
странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран
от импорта нефти. Кроме этого производство биотоплива позволит
вовлечь в оборот ныне не используемые земли. Например, в Индонезии и
Малайзии для создания пальмовых плантаций была вырублена немалая
часть тропических лесов. То же самое произошло на Борнео и Суматре.
Тысячи местных жителей были изгнаны со своих земель. Причиной стала
гонка за производством биодизеля. Невысокая себестоимость и небольшие
энергозатраты – то, что нужно для производства альтернативного топлива
из полутехнических масличных культур.
~ 12 ~
Глава 4. Биотопливо в ведущих странах мира 2
Производство биотоплива во всем мире увеличилось в три раза с 2000 по 2007г.:
с 4,8 млрд. галлонов до 16,0 млрд. галлонов. Однако на его долю приходится
только 3% от общих поставок топлива для транспорта. Около 90%
производственных мощностей биотоплива приходится на США, Бразилию и
ЕС3. В то же время, возможно, что производство может рассредоточиться по
всему миру в случае успешной реализации правительственных программ в
Китае, Малайзии и Китае. В Бразилии 90% выпускаемых автомобилей оснащены
двигателями, предназначенными для функционирования на этаноле, 3 млн.
машин ездят только на этаноле, а еще 16 млн. - на смеси этанола и бензина. В
США 12% автомобилей работают или могут работать на альтернативном
топливе, включая этанол. В США широкое распространение получил так
называемый газохол - бензин, содержащий 10% спирта. Применение газохола
допускается всеми крупными производителями автомобилей без переделки
двигателя.
Перспективы дальнейшего развития биотоплива будет связано со следующими
факторами:
 ценами на нефть;
 наличия недорогих видов сырья;
 правительственной поддержки;
 технологическими прорывами, которые могли бы снизить стоимость
биотоплива второго поколения;
 конкуренцией со стороны альтернативных вариантов топлива.
Рост цен на нефть является наиболее важным фактором повышения
конкурентоспособности альтернативных видов топлива, включая биотопливо.
Прекращение производства биотоплив приведёт к росту цен на нефть и бензин
на 15%. Стоимость биотоплива во многом определяются стоимостью сырья для
его производства4: на 37% биоэтанол от сахарного тростника в Бразилии, на 40%
- от кукурузы в США, на 34% - от сахарной свеклы — в ЕС. Увеличение цен на
эту продукцию привело к снижению конкурентоспособности биотоплива. В
некоторых странах используются субсидии, налоговые льготы для преодоления
высокой стоимости биотоплива. Например, Европа предлагает премию в 18,7
евро за акр для производства сырья для биотоплива. Правительство Индии
субсидирует на 40% от стоимости создания производства сахарных заводов.
Бразилия поощряет потребление путем введения налога на продажу ниже, для
2
См. приложение 2.
См. приложение 3.
4
См. приложение 4.
3
~ 13 ~
E25, чем для бензина. США предоставляет налоговые возвраты в размере 0,51
долл. за 1 галлон этанола и 1 долл. — биодизельного топлива.
В России удельный вес биотоплива в общем объеме потребления, составляет
менее 1%. Моторное биотопливо в России практически не используется. В
Европе этот показатель в среднем 6-8%. В Швеции до 80% всей тепловой
энергии производится с использованием твердого биотоплива. В России нет
действующего производства биотоплива, но в ближайшее время планируется
построить несколько проектов по производству биоэтанола. Некоторые
эксперты считают нерентабельным конечное производство биотоплива в нашей
стране и полагают, что возможен лишь экспорт сырья в Европу. В нашей же
стране использование биотоплива может дать ощутимый экономический эффект
- через сокращение себестоимости тепловой и даже электрической энергии.
Также это может способствовать подъему сельского хозяйства и привлечению
инвестиций в страну.
Планы развития рынка биотоплива5
Мировой объем производств этанола в 2017 году достигнет приблизительно
125 миллиардов литров, что вдвое превышает уровень 2007 года. Производство
биодизельного топлива будет расти быстрее, чем этанола, и к 2017 году
достигнет где-то 24 миллиардов литров по сравнению с почти 11 миллиардами
литров в конце 2007 года.
Общемировой потенциал энергоресурсов, основанных на биомассе, составляет,
по различным оценкам, от 2 до 27 млрд. т. При этом объемы биотопливной
индустрии должны составить около 52,5 млрд. долларов.
ЕС планирует достичь к 2020 году 10%-доли биотоплива в общем количестве
топлива, используемого транспортом.
В США планируется потребление 25,7 миллиардов литров биотоплива в 2010
году и 227 миллиардов к 2030.
В Китай к 2020 году планируется достижение 15%-доли биотоплива в общем
расходе топлива на транспорт.
В Бразилии к 2013 году планируется довести потребление до 2,5 миллиардов
литров биодизельного топлива и содержания этанола в бензине до 24%-27%.
В Австралии к 2020 году - 5,75% биотоплива
5
См. приложение 5.
~ 14 ~
Заключение
В ходе исследования проблемы использования биотоплива как альтернативы
современным видам топлива были изучены разные виды современного топлива
и проблемы их использования, виды биотоплива и его развитие в разных странах
мира. Из данного исследования выяснили, что биотопливо ещё не до конца
изучено учеными современности, поэтому его производство налажено лишь
только в некоторых странах Латинской Америки и США. При использовании
биотоплива снижается выделение углекислого газа в атмосферу, но повышается
возможность насытить атмосферу другими вредными веществами.
Производство биотоплива получается довольно дорогим, кроме этого его
использование требует введения специальных автомобилей (FFV (этанольногибридные) – это машины, которые могут ездить на любой смеси этанола и
бензина). Также при введении в оборот этого вида топлива возникают и другие
проблемы, которые мы рассмотрели в ходе исследования. Конечно же, страны с
развитой экономикой планируют повысить потребление биотоплива, но это
грозит всё теми же проблемами. Исходя из этого, ещё нельзя принять никакого
решения: голосовать за или против биотоплива. И все же вопрос продолжает
висеть в воздухе без всякой опоры. Поэтому решение за следующими
поколениями: будем ли мы продолжать уничтожать биосферу, а вместе с ней и
себя, или же будем защищать и беречь её.
~ 15 ~
Список литературы.
1. Чернова Н.М. основы экологии: Учебник для 10(11) кл. –М.: Дрофа, 2002.
2. Горбенко Н.В. лекции по экологии.
3. Интервью с вице-президентом Российской биотопливной ассоциации
Аблаевым А.Р.
4. Научно-методический журнал «Биология в школе»
5. Интернет-ресурсы:
 ru.wikipedia.org/wiki/Нефть
 ru.wikipedia.org/wiki/Уголь
 ru. wikipedia.org/wiki/Биотопливо
 www.abiofuel.com/
 www.cleandex.ru/articles/2008/07/07/biofuels-trends-2007
~ 16 ~
Приложение 1.
Динамика мирового потребления электроэнергии, млрд. кВтч
Промышленно
развитые страны, в
том числе:
США
Канада
Великобритания
Германия
Франция
Япония
Развивающиеся
страны в целом
Китай
Россия
Мир в целом
1990 г. 2000 г. 2010 г.
факт
факт
прогноз
2020 г.
прогноз
6385
7550
9150
10600
Среднегодовой
темп прироста
в 2001-2020 гг.,
%
1,7
2817
438
287
489
326
765
2258
3340
516
331
498
409
948
4010
4050
620
395
610
490
1090
6170
4770
690
440
695
570
1240
9130
1,8
1,45
1,45
1,7
1,65
1,35
4,2
551
1027
10549
1160
842
12930
2035
985
16990
3330
1225
21670
5,4
1,9
2,6
Таблица 1.
~ 17 ~
Приложение 2.
Потребление биотоплива
США
Бразилия
ЕС
Китай
Северная америка
Австралия
Индия
Тайланд
Южная америка
1%
2%
1%
1% 1%
3%
16%
44%
31%
~ 18 ~
Приложение 3.
Производственные мощности биотоплива.
Страна
Бразилия
Канада
Китай
ЕС
Индия
Индонезия
Малайзия
Таиланд
Соединенные Штаты
Америки
Биоэтанол
(млн.галлонов)
4 966,5
264,2
422,7
608,4
105,7
79,3
6 498,7
Таблица 2.
~ 19 ~
Биодизель
(млн.галлонов)
64,1
25,4
29,9
1 731,9
12,0
107,7
86,8
68,8
444,5
Приложение 4.
Использование с/х культур в производстве биотоплива в разных
странах.
Страна
Бразилия
Канада
Китай
ЕС
Индия
Индонезия
Малайзия
Таиланд
Соединенные Штаты
Америки
Биоэтанол
сахарный тростник,
соевые бобы, пальмовое
масло
кукуруза, пшеница,
солома
кукуруза, пшеница,
маниока, сладкое сорго
пшеница, другие
зерновые культуры,
сахарная свекла, вино,
спирт
меласса, сахарный
тростник
сахарный тростник,
маниока
меласса, маниок,
сахарный тростник
кукуруза
Таблица 3.
~ 20 ~
Биодизель
касторовое масло
животные жиры,
растительные масла
растительные масла
рапс, подсолнечник, соя
пальмовое масло
пальмовое масло
пальмовое масло
пальмовое масло,
растительное масло
соя, другие масличные
культуры, животные
жиры, рециркуляция
жиров и масла
Приложение 5.
Правительственные планы по внедрению биотоплива.
Страна
Бразилия
Канада
Китай
ЕС
Индия
Индонезия
Малайзия
Таиланд
Соединенные Штаты Америки
Правительственные планы
25% примесь этанола в бензине (E25) в
2007 году; 2% примеси биодизельного
топлива с дизельным (B2) в начале
2008 года, 5%- к 2013 г.
5% - содержание этанола в бензине к
2010 г.; 2% биодизельного топлива в
дизельном к 2012г.
пять провинций планируют
использовать 10% смеси этанола с
бензином
5,75% - доля биотоплива в общем
объеме к 2010 году, 10% - к 2020г.
10% примеси этилового спирта в
бензине до конца 2008, 5% - примесь
биодизеля к 2012 году.
10% биотоплива до 2010 г.
5% примесь биодизеля используемого
в транспортных средствах
увеличение потребления Е10 в два раза
к 2011г. за счет использования
ценовых стимулов;
использование 7,5 млрд. галлонов
биотоплива, к 2012 году; предложения
по повышению возобновляемых
источников топлива до 36 млрд.
галлонов (в основном из кукурузы и
целлюлозы) в 2022.
Таблица 4 .
~ 21 ~