Біодизель в Україні чи з України?

Далекий 1999 рік. Отримано перші зразки біодизельного палива європейського зразка, розпочато експериментальні дослідження.

2009 рік — десять років самовідданої праці вченого, понад 50 наукових статей, шість патентів, участь у більш як 60 міжнародних науково-технічних конференціях, конгресах, самітах; спільна з МДТУ ім. М.Баумана монографія з біодизельного палива, ДСТУ 6081:2009 «Паливо моторне. Ефіри метилові жирних кислот олій і жирів для дизельних двигунів. Технічні вимоги».

Десять років я інтенсивно працював у двох напрямах: перший — наукові розробки, другий — спроба (на жаль, невдала) просунути біодизельне паливо в масштабах України.

Україна належить до енергодефіцитних країн, тому що забезпечує свої потреби в паливно-енергетичних ресурсах лише на 53% (імпортує 75% потрібного обсягу газу і 85% сирої нафти і нафтопродуктів). Залежність від імпорту нафти більшість розвинених країн розглядають як питання національної та енергетичної безпеки, а використання нафтопродуктів як джерел енергії несе в собі значну екологічну небезпеку. Таким чином, залежність від імпорту нафтопродуктів, ціни на які неминуче зростають, а також значне погіршення екологічної ситуації стимулюють інтенсивний пошук альтернативних джерел енергії.

Нинішня ситуація в нашій країні може зрівнятися з тією, в якій опинилося світове співтовариство в 1973—1974 роках. Нині для України настав час розвивати власні потужності для виробництва біодизельного палива з відновлюваних сировинних ресурсів.

Біодизельне паливо (біодизель, МЕРМ, РМЕ, RME, FAME, EMAG, біонафта та ін.) — це екологічно чистий різновид біопалива, одержуваний із жирів рослинного і тваринного походження і використовуваний для заміни нафтового дизельного палива (ДП). Із погляду хімії, біодизельне паливо являє собою суміш метилових (етилових) ефірів, насичених і ненасичених жирних кислот.

Таке паливо може використовуватися в будь-яких дизельних двигунах (вихорокамерних і перед­камерних, а також із безпосереднім впорскуванням) як самостійно (в адаптованих двигунах), так і в суміші з дизельним паливом, без внесення змін у конструкцію двигуна.

Сировинна база

Розглянемо складові сировинної бази для виробництва біодизельного палива в Україні, до яких можна віднести: олії, одержувані з насіння олійних рослин, «мультисировину» м’ясокомбінатів (жири тварин), фритюрний жир, ліпіди мікроводоростей тощо.

Зважаючи на досвід європейських держав, виробництво біодизельного палива в Україні можна організувати на таких типах установок і заводів: дрібнотоннажні установки продуктивністю 300—3000 тонн/рік (для фермерів), регіональні (обласні) заводи 10—30 тис. тонн/рік, промислові заводи дер­жавного значення 50—100 тис. тонн/рік.

Відповідно до «Програми розвитку виробництва біодизельного палива на період до 2010 року» Україна має виробляти й споживати 2010 року понад 520 тис. тонн біодизельного палива, що потребує забезпечити валовий збір насіння ріпаку близько 1,7—1,8 млн. тонн. За врожайності ріпаку в середньому 20 ц/га потрібно засіяти 0,85—0,9 млн. га ріллі, що становить близько 3% загальної площі (33,8 млн. га) орних земель України. Заміна частини дизельного палива (1870 тис. тонн/рік), які нині споживає аграрно-промисловий комплекс України, на біодизельне дасть змогу забезпечити сільськогосподарську техніку бінарним біопаливом раціонального складу: 30% біодизельного + 70% ДП.

Найліпші умови для вирощування ріпаку озимого є у Львівській, Івано-Франківській, Тернопільській, Хмельницькій, Вінницькій, Київській, Рівненській і Волинській областях. Яровий ріпак найкраще росте в Кіровоградській, Київській, Черкаській, Одеській, Херсонській, Полтавській, Чернігівській, Сумській, Харківській областях і Криму.

Про вартість біодизельного палива

У країнах Євросоюзу виробництво біодизельного палива має істотну державну підтримку. У Німеччині його не оподатковують мінеральними й екологічними податками, існує система дотування вирощування ріпаку, у Франції податкова знижка становить 0,35 євро/літр. В Іспанії автомобілістам, котрі використовують біопаливо, дозволено безплатне внутріміське паркування. Загалом по Європі літр такого палива на 0,10—0,15 євро дешевший, ніж дизельного.

В Україні, за різноманітними даними, собівартість літра біодизельного палива становить від 2,2 до 3,0 грн. При цьому слід враховувати, що вона залежить від низки чинників: врожайності ріпаку, ефективності використання соломи і шроту, вартості хімічних інгредієнтів (метанолу й лугу), глибини переробки гліцеринової води, якості технологічного процесу одержання біодизеля.

Досі йшлося про потребу виробляти біодизельне паливо в Україні. Тепер перейдемо до розгляду його фізико-хімічних показників і еколого-експлуатаційних характеристик дизельних двигунів при їхній роботі на цьому різновиді палива.

У низці зарубіжних публікацій міститься інформація про те, що при проведенні порівняльних випробувань дизелів на дизельному й біодизельному паливі не встановлено якихось істотних розбіжностей у поведінці двигуна при зміні різновиду палива. Це можна пояснити хорошою якістю випробуваного біопалива, що забезпечується жорсткими вимогами до його хіміко-технологічних показників, закладених у національні стандарти на біодизельне паливо.

Із 1 березня 2010 року в Україні запроваджується національний стандарт ДСТУ 6081:2009 «Паливо моторне. Ефіри метилові жирних кислот олій і жирів для дизельних двигунів. Технічні умови».

Цей стандарт гармонізовано з Європейським стандартом EN 14214:2003 «Паливо для автомобілів. Метилові ефіри жирних кислот для дизельних двигунів. Вимоги й методи аналізу».

В Україні вже діє стандарт ДСТУ 4840:2007, який передбачає сертифікацію дизельного палива з 5-відсотковою домішкою (В5) ефірів метилових жирних кислот (ЕМЖК). Сировиною для виробництва ЕМЖК є олія соняшникова ДСТУ 4492, олія соєва ДСТУ 4534, олія ріпакова ГОСТ 8988 і жир тваринний кормовий ГОСТ 17483.

Коротенько розглянемо вплив деяких фізико-хімічних показників біодизельного палива, обумовлених стандартом ДСТУ 6081:2009, на параметри дизеля та його еколого-експлуатаційні характеристики. Підвищена порівняно з дизельним паливом щільність на 10% і кінематична в’язкість у 1,5 разу сприяють деякому збільшенню (на 14%) далекобійності паливного факела та діаметра крапель розпиленого палива, що може привести до збільшеного потрапляння біодизельного палива на стінки камери згоряння й гільзи циліндра. Менші значення коефіцієнта стисливості біодизельного палива приводять до збільшення дійсного кута випередження впорскування палива й максимального тиску в форсунці.

Високе цетановое число біодизельного палива — 51 і більше — сприяє скороченню періоду затримки займання і менш «жорст­кій» роботі дизеля. Підвищена майже втричі температура спалаху біодизельного палива в закритому тиглі (120°С і більше) забезпечує високу пожежобезпечність. Кисень (~ 10%) у молекулі метилового ефіру діє за такими напрямками. Наявність окислювача безпосередньо в молекулі палива допомагає інтенсифікувати процес згоряння і забезпечити вищу температуру в циліндрі дизеля, що, з одного боку, сприяє підвищенню індикаторного й ефективного ккд двигуна, а з іншого — приводить до деякого збільшення оксидів азоту NO_х у відпрацьованих газах. Менша частка вуглецю (~ 77%) в молекулі біодизельного палива приводить до зменшення його ниж­чої теплоти згорання на 13—15% і збільшення годинної й питомої ефективної витрати палива. Для збереження номінальних параметрів двигуна при переведенні на біодизельне паливо треба перерегулювати паливну апаратуру (упор рейки паливного насоса високого тиску перевстановлюють на збільшення циклової подачі палива). Застосування біодизельного палива дає змогу забезпечити зниження викидів шкідливих речовин із відпрацьованими газами.

Практичні поради

При експлуатації дизельних двигунів на біодизельному паливі слід звернути увагу на таке. Перед початком експлуатації двигуна на біодизельному паливі слід промити фільтр грубого й тонкого очищення палива. Через підвищену агресивність такого палива потрібно замінити паливні шланги і прокладки на виготовлені зі стійкого до біопалива матеріалу, а також ретельно видалити біодизельне паливо, що потрапило на лакофарбові покриття. В окремих випадках потрібно частіше міняти моторні оливи через можливе розрідження біодизелем, що потрапляє в них.

Можливе деяке збільшення рівня шуму й димності при холодному пуску, при знижених температурах слід застосовувати депресорні присадки.

Потрібно контролювати вміст води в біодизельному паливі (через його велику гігроскопічність), щоб уникнути небезпеки розвитку мікроорганізмів, утворення перекисів і корозійного впливу води, зокрема й на елементи паливної апаратури.

«Творчих вам успіхів»…

Починаючи з 2002 року з питань виробництва і застосування біодизеля я звертався до президентів України Л.Кучми і В.Ющенка, прем’єр-міністрів В.Януковича та Ю.Тимошенко, кількох міністрів палива й енергетики, аграрної політики, освіти і науки, економіки та інших. Завжди одержував відповідь: так, проблема відома, в Європі виробляють 6 млн. тонн біодизеля, поліпшується екологія, знижується енергозалежність країни, але... грошей немає. «Творчих вам успіхів»...

Закон України «Про альтернативні види палива» ухвалено ще 2000 року. На сьогодні є сім чи вісім підзаконних актів, постанов КМ України, а віз і нині там. Немає дієвих механізмів його реалізації.

Систематично відвідуючи практично всі науково-технічні конференції й виставки (за дев’ять років близько 60), так чи інакше пов’язані з альтернативними різновидами палива, я постійно чую доповіді менеджерів із Німеччини, Франції, Австрії, Туреччини про біодизельні й біоетанолові заводи, які можна придбати за ціною від 8 млн. (Франція) до 20 млн. євро (Німеччина) залежно від річної продуктивності (від 20 до 100 тис. тонн).

Схема проста. Даються інвестиції (на чотири-п’ять років), будується завод, і виробленим із місцевої сировини біодизелем, що вивозиться за кордон, Україна розплачується за поставлене устаткування.

Цікава ситуація склалася в Німеччині. У зв’язку з тим, що в цій країні маховик виробництва біодизеля обертається вже понад 20 років, спостерігається надвиробництво біодизельних заводів при обмежених посівних площах під ріпак (близько 12—14%). Виробники біодизеля мали великі дотації й субсидії від держави, нульові податкові ставки. За загального зростання виробництва біодизеля в Європі 2008 року до 6 млн. тонн (5,6 млн. тонн 2007 року) виробництво в Німеччині скорочується за рахунок жорсткості податкової політики. Таким чином, на нашу країну, уряд і чиновників вищого рангу йде постійний тиск із боку країн — виробників біодизельних установок і заводів.

На мій погляд, треба категорично відмовитися від імпорту біодизельного устаткування, а через тендерний механізм (на ділі, а не на словах) із залученням експертів і фахівців вибрати вітчизняних виробників біодизельних заводів. До них можна віднести полтавський завод «Укрбудмаш», який виробляє біодизельні установки потужністю від 1 до 14 м³/год (від 8 до 90 тис. тонн біодизеля на рік). Нині один із таких заводів монтується в Іспанії, демонструвалися ці установки в США, Сінгапурі й інших країнах. Виробництво біодизельных установок європейської якості налагоджено в Дніпро­петровську (ТОВ «Біодизель­Дніп­ро»), Краматорську (НВП «Спеціальні технології»), Києві (НВО «Тренд»), Донецьку (ТОВ «Техносоюз»).

В Україні, за даними Міністерства аграрної політики, нині побудовано 42 біодизельні установки й заводи, які за повного завантаження можуть виробляти мінімум 500 тис. тонн біодизельного палива на рік (тільки в м. Калуші Івано-Франківської області побудовано завод на 170 тис. тонн). У фермерських господарствах України виробляється від 50 до 70 тис. тонн біодизеля на рік. Одержану при виробництві біодизеля G-фазу (гліцеринову фазу), а це 10% від вихідної олії (тваринного жиру), фермери спалюють у спеціалізованих котлах, використовуючи тепло для виробничих потреб.

Та повернемося до питання про сировину для одержання біодизеля, а також біоетанола (як замінника частини бензину). 14 жовтня 2008 року мене як експерта з біодизелю запросила компанія ES Group на круглий стіл «Світова продовольча криза — шанс для України». От стислі дані, оприлюднені під час цього представницького заходу: в Україні зібрано близько 3 млн. тонн ріпаку (це становить 10% від світового показника), близько 50 млн. тонн зернових, більша частина — це фуражне зерно, нікому нібито й не потрібне. Виробляй біоетанол (близько 350 л із тонни) і заливай у бензобак. Та ба!

Кілька слів про набридлу вже всім тему інвестування (зарубіжного чи вітчизняного) у виробницт­во біодизеля. Інвестор прийде на ринок біопалива за наявності чотирьох основних умов.

1. Енергетична залежність країни-реципієнта (хоча в Росії, за моїми даними, будується кілька біодизельних і біоетанолових заводів).

2. Наявність у цій країні дер­жавної програми підтримки розвитку біопаливного виробництва (законодавчі акти, стандарти і нормативи).

3. Сировинне забезпечення виробництва біопалива.

4. Стабільна політична обстановка в країні.

Перший і третій пункти в Україні виконуються, чого не можна сказати про другий і, особливо, про четвертий. Без політичної стабільності та гарантій захисту інвестицій великий капітал навряд чи прийде в Україну, і ми приречені на роль «сировинного придатка» Європи.

І останнє, про що хочу сказати в цій статті. Ринок біопалива в Україні розвиватиметься в двох випадках: або в «примусовому» порядку — обов’язкова добавка біодизеля (біоетанола) у нафтове паливо (країни — члени ЄС), або при різкому подорожчанні традиційного палива з нафти при зниженні платоспроможності населення. Говорити про такі високі матерії, як екологія, здоров’я нації, парниковий ефект, поки що не доводиться.