На первый взгляд, поля мискантуса, покрывающие округ Сэмпсон, Северная Каролина, кажутся маловажными. На 4 фута (1,21 метра) выше баскетбольного кольца, мискантус представляет собой гигантскую колючую, несъедобную, а некоторые даже бесполезную траву. Тем не менее, по мнению других, эти огромные лезвия могут когда-нибудь стать такими же ценными, как золото или, по крайней мере, бак бензина. Компания Chemtex планирует построить нефтеперерабатывающий завод стоимостью 170 миллионов долларов в округе Сэмпсон, который будет ежегодно перерабатывать 20 миллионов тонн мискантуса и других трав в этанол [источник:Рэмси].
В течение многих лет политики, журналисты и ученые выступали за превращение заводов в этанол и биодизельное топливо, чтобы уменьшить мировое потребление ископаемого топлива, особенно сырой нефти. Биотопливо сгорает чище, чем ископаемое топливо, и выбрасывает в атмосферу меньше загрязняющих веществ и парниковых газов, включая углекислый газ.
Большая часть биотоплива в мире производится из продовольственных культур, таких как пшеница, кукуруза, соевые бобы и сахарный тростник. Энергия, производимая этими заводами, известна как биотопливо «первого поколения». Как оказалось, эти пионеры в области биотоплива не держат того обещания, которое они когда-то давали. Во-первых, некоторые биотопливные культуры первого поколения, особенно кукуруза, конкурируют с продовольственными культурами за землю и воду. Министерство сельского хозяйства США сообщает, что нефтеперерабатывающие заводы, производящие этанол из кукурузы, ежегодно потребляют примерно 40 процентов урожая кукурузы [источник:Блас]. В 2009 году 25 % всех урожаев кукурузы и зерновых в США пошло не на производство продуктов питания, а на производство биотоплива [источник:Видаль].
Такое потребление урожая может создать множество проблем, в том числе повышение цен на продовольствие и вырубку лесов. Кроме того, затраты на переработку и использование продовольственных культур в качестве источника топлива могут быть высокими. Это связано с тем, что нефтеперерабатывающие заводы могут использовать для производства биотоплива только небольшие части растений, такие как масло, сахар и крахмал. Такая неэффективность делает биотопливо первого поколения менее безопасным для окружающей среды. Более того, эксперты теперь считают, что биотопливо никогда полностью не заменит сырую нефть в качестве предпочтительного источника энергии. Короче говоря, производство биотоплива неэффективно и во многих отношениях нецелесообразно с экологической и экономической точек зрения [источники:Всемирный банк; Ежедневная научная газета].
Но будущее биотоплива как альтернативного источника энергии может быть не таким мрачным, как считалось раньше. Благодаря траве мискантуса и другим биотопливным культурам «второго поколения» потенциал уменьшить зависимость мира от иностранной нефти никогда не был таким большим.
Лето 2012 года было жарким и сухим на большей части территории Соединенных Штатов, особенно на Среднем Западе, житнице Америки. Засушливые условия привели к увяданию кукурузы и других зерновых культур, что привело к росту цен и создало нагрузку на и без того слабую экономику.
Историческая засуха, самая сильная за 50 лет, высветила ограниченность сырья для производства биотоплива первого поколения. Когда цены на продовольствие взлетели до небес, фермеры, бюрократы и политики начали обсуждать целесообразность использования продовольственных культур для производства биотоплива. Это была сцена, разыгрываемая во все более жарком, сухом и голодном мире. Проблема стала настолько серьезной, что группы продовольственной помощи и Организация Объединенных Наций начали просить правительства отменить мандаты на производство биотоплива, чтобы увеличить производство продуктов питания. ООН заявила, что, когда мир сталкивается с нехваткой продовольствия, страны должны пересмотреть свою политику в отношении биотоплива [источник:Blas].
Производство этанола и биодизеля из исходного сырья не только способствует продовольственному кризису, но и не так экологично и экономически выгодно, как вы можете подумать. Биотопливо первого поколения производится из сахаров и крахмалов, которые легко перевариваются дрожжами. Если бы нефтеперерабатывающие заводы превращали каждый початок кукурузы в этанол, он заменял бы только 12 процентов бензина [источник:Brune].
Кроме того, фермеры используют большое количество ископаемого топлива, воды и удобрений для выращивания и переработки сырья первого поколения в биотопливо. Например, процесс выращивания и производства, в ходе которого кукуруза превращается в этанол, производит лишь на 15 % меньше парниковых газов, чем бензин [источник:Tilman and Hill].
К счастью, есть новое поколение, готовое вмешаться. В отличие от биотоплива, изготовленного из кукурузы, соевых бобов или другого сырья первого поколения, биотопливо второго поколения производится из растений, которые никто не хочет есть. Хотя процесс превращения отходов растений, таких как стебли кукурузы, стебли, листья, шелуха и древесная щепа, в биотопливо является сложным, потенциальные выгоды огромны. Технологии второго поколения позволяют производить гораздо больше топлива, чем биотопливо первого поколения, при этом оказывая минимальное воздействие на продовольствие и окружающую среду.
Рост «зеленых» рабочих местПо данным Ассоциации биотехнологической промышленности, к 2022 году биотопливная промышленность создаст 190 000 рабочих мест в Соединенных Штатах. Кроме того, производство биотоплива может сократить импорт нефти в США на 70 миллиардов долларов за 12 лет [источник:Ассоциация биотехнологической промышленности].
Мискантус — отличный пример биотопливной культуры второго поколения. Трава быстрорастущая, засухоустойчивая и хорошо растет на бедной почве, которую нельзя использовать для выращивания пищевых культур. В отличие от кукурузы и зерна, мискантус – многолетник. Фермерам нужно посадить его только один раз, и он будет возвращаться из года в год. Кроме того, мискантус и другие культуры второго поколения требуют гораздо меньшего количества удобрений и обработки, чем культуры первого поколения, что приводит к меньшему ухудшению состояния окружающей среды и меньшему потреблению энергии.
В округе Сэмпсон Chemtex надеется, что местные фермеры начнут выращивать мискантус весной 2013 года, чтобы у компании было достаточно травы, чтобы прокормить свой нефтеперерабатывающий завод, когда он откроется годом позже. Chemtex уже подписала соглашение с Gulf Oil на покупку всего этанола, производимого НПЗ. Компания построит свой объект на 166 акрах. В нем должно работать 300 человек [источник:Рэмси].
Поля мискантуса не будут конкурировать за землю, которую используют фермеры, выращивающие кукурузу и сою. Государственные чиновники уже определили 100 000 акров в регионе с тремя округами, включая округ Сэмпсон, которые фермеры могут использовать в качестве сельскохозяйственных угодий для выращивания биокультур. Некоторые из этих площадей в лучшем случае являются маргинальными землями. Некоторые из них песчаные, и на них легко выращивать мискантус и другие биотопливные культуры второго поколения. Свиноводы уже используют некоторые из этих акров в качестве полей для опрыскивания отходов свиноводства [источник:Рэмси].
Хотя производство биотоплива второго поколения может показаться решением наших энергетических и экологических проблем, ситуация намного сложнее. В настоящее время процесс преобразования культур второго поколения в биотопливо обходится дороже, чем производство биотоплива первого поколения. Это связано с тем, что для производства биотоплива из биотопливных культур второго поколения требуется гораздо больше энергии, чем из сырья первого поколения. В результате ученые отчаянно ищут более новые и менее дорогие способы преобразования биокультур второго поколения в биотопливо.
Эффективность и производственная мощность — две другие проблемы, которые должны решить ученые. Одно недавнее исследование показывает, что только одно из девяти видов биотоплива второго поколения выбрасывает в воздух меньше парниковых газов, чем ископаемое топливо. Кроме того, многие эксперты не уверены, сможет ли биотопливо второго поколения обеспечить достаточное количество топлива для автомобилей во всем мире [источник:Birdlife International].
Хотя эти другие проблемы существуют, ученые и инженеры уверены, что они могут заставить биотопливо второго поколения работать. Ожидается, что они не станут коммерчески жизнеспособными еще несколько лет, но эксперты предсказывают, что новое поколение — это лучший ответ на проблему энергетики и окружающей среды в нашем мире.
Я написал множество статей о возобновляемых источниках энергии, включая биотопливо. За это время я убедился, что ни один источник энергии не удовлетворит нашу жажду ископаемого топлива. Вместо этого комбинация источников, от солнечной энергии до энергии ветра и топлива из растений, предлагает лучшую альтернативу спасению мира от изменения климата, которое мы, люди, вызвали. Потребуется некоторое время, чтобы снизить стоимость производства топлива из возобновляемых источников энергии, чтобы оно стало доступным для использования. Я воодушевлен тем, что ученые всего мира работают над этой проблемой.
Как работает автомобильная оклейка?
Как работает защита от ржавчины?
Как работают автомобили
Как работают спортивные автомобили
Как работают автомобили