Биоэтанол

Биоэтанол – это жидкое спиртовое топливо, пары которого тяжелее воздуха. Он вырабатывается из сельскохозяйственной продукции, содержащей крахмал или сахар, например, из кукурузы, зерновых или сахарного тростника. В отличие от спирта, из которого производятся алкогольные напитки, топливный этанол не содержит воды и производится укороченной дистиляцией (две ректификационные колонны вместо пяти) поэтому содержит метанол и сивушные масла, а также бензин, что делает его непригодным для питья.

В настоящее время наблюдается рост производства и потребления этанола во всем мире, хотя основная его часть производится в Северной и Южной Америке. На сегодняшний день мировым лидером в производстве этанола является Бразилия, однако в ближайшем будущем ей, по-видимому, придется уступить это звание Соединенным Штатам.Государственная программа по расширению производства этанола реализуется также в Канаде. В Евросоюзе принят закон о доведении доли автомобильных биотоплив (то есть топлив из возобновляемого сырья) до 5.75% к 2010 году. Поэтому производство этанола растет за счет активного увеличения объемов его производства такими странами, как Испания, Франция, Германия и Италия. На африканском континенте в производстве этанола лидирует Южноафриканская республика, где из мелассы производится 70% этанола региона. Китай и Индия приняли программу о доведении доли биотоплив до 5%.

В связи с тем, что большинство программ по производству альтернативных видов топлива получают государственные субсидии или налоговые льготы, а иногда и то, и другое, существуют опасения, что увеличение объемов импорта может негативно сказаться на местном производстве. В настоящее время этанол потребляется преимущественно странами-производителями, но в будущем ситуация, по всей видимости, изменится, в связи с ростом производства этанола и в других регионах.

Транспорт и этанол

Этанол использовался в автомобилях со времени, когда Генри Форд создал свою модель Т 1908 года, работающую на этаноле.
Реформулированные этанолом бензины занимают около 30% среди всех автомобильных топлив, продаваемых в США.
Этанол является высокоэффективным топливом с октановым числом 108 (по исследовательскому методу).
Топливо из смеси бензина с этанолом уменьшает образование нагара и снижает количество вредных веществ в двигателе автомобиля, сохраняя двигатель чистым и обеспечивая оптимальную его работу.
Все крупные автопроизводители США одобрили использование смеси бензина и этанола (до 10% этанола для обычных машин).
Все производители мотоциклов, снегоходов, подвесных моторов разрешают ипользовать до 10% этанола в бензинах для двигателей этих транспортных средств.
По информации Министерства Сельского хозяйства США за 2004 год, этанол содержит на 67% больше энергии, чем требуется для выращивания зерновых и переработки их в этанол. Исследование отмечает, что в сфере производства этанола существенно увеличилась эффективность выхода энергии за счет высоких урожаев зерновых, развития технологий, в частности использования молекулярных сит, а также более эффективной практики ведения сельского хозяйства.
Другие топлива, включая МТБЕ и бензин требуют больше энергии для своего производства, чем дают. Очищенный бензин вырабатывает на 15% меньше энергии, чем требуется для его производства.
Рынок
В 2004 году 81 завод, расположенные в 20 штатах произвели рекордное количество этанола – 3.41 миллиарда галлонов (13 млрд литров), что на 21% больше чем в 2003 и на 10% чем в 2000 году.
Отрасль производства этанола США обеспечила создание и поддержку более 147,000 рабочих мест в 2004, увеличив доходы населения на $4.4 млрд через новые рабочие места и оживление местной экономики.
Отрасль обеспечила дополнительно $1.3 млрд федеральных налогов и $1.2 млрд местных налогов в 2004 году.
Отрасль добавила дополнительные $25.1 млрд к американскому ВНП в 2004 году
Цены на бензин в «кукурузных» штатах уменьшились на 7-10 центов/галлон (2-3 цента/литр).
Сегодня США импортируют примерно 37 млн галлонов бензина ежедневно. С 1970 года американцы увеличили потребление бензина с 12 млн галлонов в год до более чем 160 млрд галлонов в год.

Человечество может вернуться к древесине в качестве массового и ведущего источника энергии после того, как создаст методами генной инженерии деревья с необычно высокой скоростью роста.

Деревья, которые могут достигнуть высоты 27-28 метров всего за шесть лет, и которые можно будет выращивать в питомниках, могут оказаться главной заменой ископаемого топлива. Правда, американские ученые предлагают не сжигать дрова, а вырабатывать из культивируемых деревьев этанол, подобно тому, как это сейчас делается с применением в качестве сырья зерновых культур и тростника.

Преимуществом древесной технологии, по замыслу биологов из университета Пардью (Purdue University), будет намного более высокая производительность угодий. В 2005 году этанол составил менее 3% топлива, сожженного на автомобильном транспорте в США, но целых 13% национального урожая зерна были использованы, что выработать этот спирт.

США намерены к 2030 году заменить 30% используемого в стране автомобильного топлива на биоэтанол. Но чтобы достичь этой цели, нужно найти более мощный растительный источник сырья. В Пардью полагают, что им может стать гибридный тополь. После ряда усовершенствований.

В нынешнем исследовании они сосредоточились на поиске генетических методов коррекции синтеза лигнина – состава, благотворно влияющего на прочность и силовую структуру деревьев, но препятствующего последующему извлечению целлюлозы – сырья для синтеза этанола.

Ученые намерены посмотреть, какие генетические модификации и как могут затронуть те или иные свойства растений, влияющие на их пригодность в качестве сырья для массового производства автомобильного топлива. В частности, деревья могли бы вырабатывать в процессе роста измененный лигнин или даже иной близкий по составу полисахарид, чтобы ферменты, используемые в производстве спирта, получали более легкий доступ в растительные клетки. Да и сам измененный лигнин мог бы послужить сырьем для синтеза альтернативного автомобильного топлива (сейчас это невозможно).

Таким образом, быстрорастущие деревья могут стать достойной заменой зерновым и сахарному тростнику не только для выработки этанола, но и в качестве альтернативы нефти как сырья для органического синтеза. Причем не только за счет своей большой массы, но и за счет более полного ее использования по назначению.

Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/ по материалам «Мембраны».