WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 14 |

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 11 ] --

Энергетические ресурсы биомассы для Приморского края в год Отходы лесозаготовки и лесопе реработки (технический потен циал расчетной лесосеки) Отходы лесозаготовки и лесо переработки древесины при эко логически допустимых рубках Твердые бытовые отходы (сжи Канализационные стоки ЖКХ (биогаз, анаэробное сбражива ние) Навоз животноводческих, птице водческих предприятий, отходы полеводства (биогаз, анаэробное сбраживание) При сплошных рубках леса в Приморском крае значительная часть древесины для пиломатериалов низкого сорта, балансов, тон комерной древесины и дров, составляющих до 35 - 40% деловой древесины, остаются у пня или в лучшем случае не срубленными.

Деловая древесина рубками ухода практически не заготавливается.

Ввиду этого леса, составляющие плановый объём рубок ухода, мо гут рассматриваться как резерв для заготовки топливной древесины.

Основной источник топливной биомассы леса – её отходы и их ко личество зависит от применяемых технологий в рубках главного пользования и в рубках ухода за лесом, системы транспорта, скла дирования, мест размещения предприятий. Опыт эксплуатации ав томашин и трелевочных тракторов с газогенераторами в 50-х годах прошлого века показал, что на лесоразработках переработка отхо дов в местах их образования мобильными установками в газообраз ное, твердое и жидкое топливо может быть экономически оправдан.

Объёмы отходов биомассы при переработке стволовой дре весины зависят от применяемых технологий, в том числе при изго товлении изделий из неё, бумаги, упаковочных материалов. Их объ ёмы (могут достигать 50%) и энергетическая ценность должна оце ниваться индивидуально для каждой технологии. Например, основ ными видами топливной биомассы целлюлозно-бумажного произ водства являются кора и чёрные щелока. При переработке каждого кубометра древесины (её деловой части) образуется 0,28 т – черного щёлока, что эквивалентно 0,19 тут. Эта часть отходов легко доступ на и использование их для энергетических целей на месте образова ния всегда экономически выгодно [3]. Объём или комплексную оценку энергии древесной биомассы территорий, районов края мож но определить лишь путем составления баланса биомассы рубок главного пользования, рубок ухода [2] и учитывая породный состав леса.

Лесная биомасса считается возобновляемым источником энергии, однако, длительный период воспроизводства лесов (более 100 лет) определяет особую ответственность за выбор направления в формировании долговременных программ их эксплуатации, разви тия добывающих лес и перерабатывающих его отраслей. Применяе мые технологии рубок леса определяют время воспроизводства лес ных ресурсов. Большинство развитых стран мира идут по пути огра ничения потребления собственных лесных ресурсов, их воспроиз водства вне зависимости от требования внутреннего рынка и экс порта. При этом они увеличивают внутри страны использование в энергетических целях древесных и твердых бытовых отходов, про мышленных и бытовых канализационных стоков, отходов сельского хозяйства [4].

В настоящее время в Приморском крае (лесистость его около 70%) нет свободных для аренды территорий перспективных для раз вертывания лесозаготовительных работ. Лесозаготовки пришли в северные, ранее не освоенные малонаселенные районы и места про живания коренных малочисленных народов. Под вопросом стоит вообще существование леса в Приморском крае, среды обитания животного мира и населения края. Ресурсный потенциал лесозагото вок в южных и центральных районах Приморского края уже подор ван. Темпы естественного восстановления лесов после рубок и по жаров в Приморском крае недостаточны для восполнения ежегодно го сокращения эксплуатационных лесов. На протяжении последних 9 лет (1996-2005 гг.) ежегодно в крае производились искусственные посадки леса на площади около 4 тыс. га, что составляет всего 0,03% от общей площади лесных земель в Приморском крае. Большие уча стки государственного леса, выведенные из лесопользования при строительстве садоводческих кооперативов, остались без надзора вдоль рек и оврагов, на горных склонах, на лесозащитных полосах вдоль дорог, подвергаются браконьерским рубкам, выжигаются па лами с целью заготовки папоротника и дров. Единственной сторо ной, обладающей сегодня возможностью остановить браконьерство, является государство. Резервом древесной биомассы для топлива могут быть рубки леса вдоль транспортных магистралей, дорог, про сек под прокладку трубопроводов (нефти и газа), линий связи и электропередач, рубки ухода в парках и лесных зонах городов. В этих случаях нужны мобильные установки по переработке отходов, например, в жидкое топливо, для тех же эксплуатационных органи заций.

Основная масса твёрдых бытовых отходов (ТБО) в Примор ском крае образуется в городах и складируется на мусорных свалках (163 свалки площадью 336га), наблюдается также возникновение неучтенных мелких свалок в лесных массивах, вдоль рек, на мор ском побережье вдали от населенных пунктов и санкционированных свалок. В городе Владивостоке, где проживает около 1/3 городского населения края, количество ежегодных ТБО оценивается в 1,4 млн.

м3, т.е. на одного жителя приходится 2,1м3 или 450-525кг отходов в год. Топливная составляющая ТБО может быть расширена за счет деревянных строительных конструкций, старой мебели и прочих горючих отходов. Энергетический ресурс ТБО для Приморского края приведен в таблице. Очистить сельскохозяйственные и лесные территорий края от стихийных свалок можно с помощью мобильных установок по переработке ТБО.

В Приморском крае из 171 очистных сооружений только обеспечивают нормативную очистку сточных вод, ни на одном из них нет установок анаэробного сбраживания осадка и получения биогаза. Сухая часть осадка, в котором органического вещества со держится в среднем от 60 до 80%, составляет 2-3% от объёма кана лизационного стока. Осадок после очистных сооружений может быть переработан в газообразное, жидкое и твердое топливо с по мощью пиролиза.

По данным государственной статистики на 1.01.2000г. по численности животных, птицы, урожая полевых культур был опре делен для Приморского края энергетический ресурс отходов сель ского хозяйства при получении биогаза методом анаэробного сбра живания (см. табл.). Приморский край относится к зоне рискованно го земледелия, урожайность сельскохозяйственных культур ниже, чем в других регионах России и выращивание их с целью производ ства биотоплива может оказаться не рентабельным. Возможно и не посредственное сжигание растительных отходов.

Планируя использование отходов лесной биомассы, торфа, отходов животноводства, полеводства, осадка сточных вод для по лучения энергии и топлива, важно учитывать возможность их ис пользования в качестве корма для животных и птицы и основы для производства удобрений и лекарственных средств [1]. Развитие сельскохозяйственного производства должно идти по пути сохране ния лесных, почвенных, водных ресурсов, в том числе для малой гидроэнергетики. Благодаря своим свойствам лес является крупным климатологическим, геологическим деятелем и почвенным деяте лем;

но, будучи географическим явлением, чутко и закономерно от ражает на себе влияние внешней среды. Общеизвестно влияние леса на силу и направление ветра [5].

1. В Приморском крае возникла необходимость в разработке и срочном осуществлении государственной программы восстанов ления лесных ресурсов.

2. Необходимо уже сейчас, до начала освоения новых терри торий края, определить участки и процент искусственных посадок леса с целью будущих заготовок сертифицируемой древесины для перерабатывающей лес промышленности и производства древесного топлива.

3. Использование биомассы в энергетических целях в При морском крае сдерживается отсутствием установок по переработке отходов в топливо, на месте их образования, в составе очистных со оружений коммунальных стоков, промышленности, животноводче ских хозяйств.

4. При выборе систем переработки отходов, как в городах, так и в сельской местности, необходимо рассматривать варианты сооружений, установок с точки зрения минимальных затрат, эколо гического вреда, энергосбережения, использования нетрадиционных источников энергии. Одним из вариантов решения этих проблем размещение установок по переработки отходов в близи мест их об разования, использование мобильных установок.

5. По-прежнему без законодательной базы, протекционист ской политики Правительства и Администрации Приморского края, нельзя надеяться на широкое внедрение в энергетику нетрадицион ных источников энергии. Только взвешенная политика по налого вым льготам, кредитованию, таможенным пошлинам, льготным та рифам на тепловую и электрическую энергию и тарифам на энер гию, вырабатываемую возобновляемыми источниками энергии, мо жет способствовать созданию комплексной системы управления от ходами.

6. Необходимо значительно увеличить реальное финансиро вание работ по рациональному использованию отходов производст ва и биомассы, энергосбережению, созданию малоотходных и без отходных технологий в Приморском крае на государственном и ре гиональном уровне.

1. Хмельницкий В.К., Волков А.В., Ковалёв О.П. Возможности и условия развития источников энергии на биомассе, управление отходами био массы в Приморском крае. // Пятый международный конгресс по управлению отходами и природоохранным технологиям ВейсТек-2007, Москва 29 мая-1 июня 2007 г. Сб. докладов, с. 10-14.

2. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. / Под общ. ред. П.П. Безруких. - СПб.: Наука, 2002.

3. Рябов Г.А., Литун Д С., Дик Э.П., Земсков К.А. Перспективы и про блемы использования биомассы и отходов для производства тепла и электроэнергии. // Теплоэнергетика. 2006. № 7. С. 61-66.

4. Im Wald wahst Warme / Rutchmann Christoph // Sonnenenerg. Sol [Son renenergie] 1997. № 2, p. 4-7.

5. Морозов Г.Ф. Избранные труды. Т.1. М.: Лесная промышленность,

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОМАССЫ

ВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА

Академик РАСХН Д.С. Стребков, канд. техн. наук М.Ю. Росс, д-р хим. наук Ю.М. Щекочихин (ГНУ ВИЭСХ) Рост мировых цен на нефть выше 100 долларом за баррель определил возросший интерес к возобновляемым топливам — био топливам. Биотопливо - это форма солнечной энергии, преобразо ванная фотосинтезирующими растениями в химическую в аккуму лированная к виде масел, углеводов, белков. Одним из самых бога тых источников для производства биотоплива являются водоросли наиболее эффективные фотосинтезирующие растительные организ мы. Прогрессивное развитие технологий выращивания и переработ ки водорослей определяет их коммерческую значимость как важно го источника биоэнергоресурса.

Потенциал различных культур для производства биодизеля по материалам Algae Biomass Surnmit, 2007 [1] Водоросли как альтернативный источник «чистой энергети ки». Практическая значимость водорослей располагается в следую щих секторах возобновляемой энергетики В процессе первичной переработки водорослей образуете «бионефть» - возобновляемый аналог нефти. Очистка и дальнейшая переработка дает бензин, дизель, авиационное топливо, а также сы рье для производства пластмасс и лекарств и всего, что производят из обычной нефти. Некоторые виды водорослей содержат более 50% масел, которые могут быть преобразованы в топливо для различных двигателей. В связи с относительно высокой вязкостью чистое рас тительное масло может быть напрямую использовано для адаптиро ванных дизельных моторов. Входящие в состав растительных масел триглицериды могут быть преобразованы в моноэфиры и в глицерол при переэтерификации с метанолом. В процессе реакции образуются мельчайшие молекулы биодизеля и смесь может быть использована как топливо в компрессионных двигателях. Этот биодизель не со держит серы и нетоксичен.

Биоэтанол и биобутанол Существуют виды водорослей, которые производят относи тельно мало масел, но значительные количества углеводов. Эти во доросли могут быть переработаны и ферментированы до биэтанола и биобутанола, в то время как остаточные белки могут быть исполь зованы для производства животных кормов.

Водоросли могут быть использованы как биологический ис точник производства водорода. В отсутствии или истощении запасов доступной серы водоросли прекращают выделять кислород - обыч ный продукт фотосинтеза, и начинают выделять водород.

Выращивание водорослей может быть направлено на произ водство биомассы, которая после сбора и сушки сжигается с полу чением тепла и электричества.

Регулирование выбросов углекислого газа.

Водоросли в процессе роста активно поглощают СО2, в связи с чем являются эффективными очистителями промышленных вы бросов углекислого газа. В частности, в дневное время при доступ ности солнечного света системы содержащие водоросли могут свя зывать до 80% углекислого газа выбрасываемого тепловыми стан циями [3]. В условия глобального потепления и парникового эффек та, связанного с увеличением содержания СО2 в атмосфере, разра ботка прудовых и фотобиореакторных водорослевых систем естест венной очистки выбросов тепловых и теплоэлектростанций имеет большое практическое и коммерческое («углеродный налог») значение.

Оценка стоимости промышленного производства водо рослей и биодизеля.

Из теории и многочисленных лабораторных и промышлен ных экспериментов очевидно, что топливо из водорослей может производиться в промышленных масштабах. Однако в настоящее время стоит вопрос о возможности дешевого производства водорос лей как сырьевой базы для возобновляемой энергетики. Такая зада ча, в частности, поставлена в 2007 г. американским правительствен ным агентством DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), которое выделило значительное финансирование для раз вития высокоэффективной и дешевой системы производства масел из водорослей для универсального авиационного бензина Jet Propel Ian t 8 [1]. В настоящее время оценка стоимости производства водо рослей, сделанная на основании серии промышленных тестов на прудах площадью 8 га, составляет порядка $40,000 с гектара [2].

Стоимость эксплуатации, включая энергетику, рабочую силу и дру гие необходимые затраты составляет $12,000 с 1 гектара. В резуль тате сегодняшняя стоимость конечного продукта - биодизеля, про изведенного из водорослей, составляет порядка $20 за галлон или $ 5,3 за литр. Следует заметить, что быстрое развитие «водорослевых»

технологий, связанное с большим интересом к этой области инве сторов и задействование заинтересованных в разработках крупных коммерческих компаний (Chevron, Honeywell, Boeing) дает основа ние ожидать значительное удешевление стоимости такого биодизеля уже к ближайшем будущем.

Современные технологии культивирования водорослей.

Водоросли могут выращиваться на территориях непригод ных для производства обычных сельскохозяйственных культур: на малоплодородных землях и с использованием соленых вод непри годных для питьевых или сельскохозяйственных целей. Утилизируя для своего роста такие выбросы производства и жизнедеятельности как углекислый газ и азот сточных вод, водоросли могут произво дить во много раз больше растительных масел на единицу площади, чем обычные классические масличные культуры используемые в настоящее время для производства биодизеля, такие как рапс. Водо росли могут выращиваться открытым - в прудах и закрытым - в биореакторах способами.

Выращивание водорослей в открытых прудах.

Наиболее дешевый способ выращивания водорослей - в от крытых прудах и озерах. Небольшие вложения в строительство, од нако, оборачиваются рядом проблем, связанных с открытостью сис тем. Свободное поступление питательных веществ создает пита тельную среду, в которой помимо водорослей, необходимых для масличной культивации, развиваются конкурентные виды водорос лей и бактерий. Количество промышленно ценных видов водорос лей способных выдерживать такую конкуренцию относительно не большое, что вместе с неконтролируемым температурным и свето вым режимом прудов определяет существенные ограничения откры тому способу выращивания. Урожайный период также варьирует, и вне тропических областей находится в большой зависимости от климатических факторов региона выращивания. Однако, возмож ность получать большие урожаи на прудах значительной площади имеется при применении технологий и штаммов водорослей опти мально адаптированных к данному регионы культивации и исполь зующих местные географические и химические особенности. На пример. Spirulina sp. может расти в воде с высокой концентрацией бикарбоната натрия, а Dunaliela salina легко культивируется при ис ключительно высокой солености. Открытое культивирование может быть целесообразно в случае, если имеется простая и недорогая сис тема отбора требуемого вида водоросли и посадки изначально высо кой плотности в новые пруды.

Выращивание водорослей в фотобиореакторах.

Большинство групп исследователей, работающих в области получения биодизеля из водорослей, считают перспективным выра щивание в фотобиореакторах. Биореактор - это система закрытого цикла со встроенными системами освещения и питания (СО2, вода, азот, минералы), где параметры культивирования строго контроли руются и решены основные проблемы, имеющие место при выращи вании водорослей в открытых системах. Очевидный недостаток, од нако, это более высокая стоимость фотобиореакторов по сравнению с простым открытым прудовым выращиванием. Поэтому основной задачей производства коммерчески выгодного биодизеля из водо рослей является конструкция фотобиореакторов, обеспечивающих высокую урожайность (оптимизация режима освещенности и т.д.) при разумной стоимости. Путь к этому лежит черт оптимизацию технологий выращивания и конструкции интегрированных систем, совмещающих производство водорослей с другими технологиче скими процессами (поглощение заводских выбросов углекислого паза и очистка сточных вод).

Японское правительство недавно запустило программу ис пользования оптоволоконных световодов для фотобиореакторов.

Цель программы - интенсивное промышленное выращивание водо рослей для производства биодизеля в ограниченных объемах при гарантированной стерильности культуры и оптимальном использо вании ресурсов, воды, С02 и минералов.

Технологии экстракции масел из водорослей.

В настоящее время существует целый ряд технологий экс тракции масел из водорослей для получения биодизеля.

Механический отжим При механическом отжиме - наиболее простом методе, - из водорослей можно получить до 70% содержащихся в них масел.

Чисто механический метод сочетают с химическим.

Выделение масел с помощью химических растворителей Органические растворители, такие как бензин и эфир, позво ляют повысить уровень экстракции масел из водорослей до 99%.

Также перспективна гексановая экстракция, широко используемая в пищевой промышленности и относительно недорогая. Растительные масла водорослей экстрагируются при повторном многократном промывании органическими эфирными растворителями.

Ферментативная экстракция Ферменты, разрушающие клеточные стенки, в присутствии воды позволяют осуществить эффективное наделение «биохимиче ским» способом. Однако стоимость этого метода значительно пре восходит гексановую экстракцию. Этот метод в сочетании с ультра звуковым воздействием дает быструю и высокоэффективную экс тракцию масел.

Экстракция углекислым газом СО2 в жидкой фазе, полученной сжижением под давлением и нагревании до температур, когда он имеет свойства как жидкости гак и газа, также действует как растворитель при экстракции масел из водорослей.

Ультразвуковая экстракция Ультразвуковая экстракция как раздел сонохимии значи тельно ускоряет экстракционный процесс. В ультразвуковом реак торе ультразвуковые волны используются для создания кавитацион ных пузырьков в среде растворителя. Пузырьки взрываются около клеточных стенок и их ударная волна разрушает клеточные стенки, освобождая их содержимое в растворитель.

Видовой состав водорослей для производства биодизеля В настоящее время существует, по меньшей мере, 300 масло содержащих штаммов, перспективных для производства биодизеля, начиная от диатомовых (Amphora,Cymbella, Nitzschia н др.) и кончая зелеными водорослями (Chlorella). Наиболее перспективными для массовой продукции и экстракции растительных масел являются микроводоросли, культивируемые в фотобиореакторах. Микроводо росли - это организмы диаметром всего несколько миллиметров. В отличие от микроводорослей, они имеют менее сложную структуру, быструю скорость роста и значительное содержание масел.

Перспективная группа - диатомовые или Bacillariophytcs. од ноклеточные микроскопические водоросли с размерами, варьирую щими от 5 мкм до 5 мм, широко распространенные в соленых водах, где они составляют большую часть биомассы, а также встречаю щиеся в пресных водах. Из уже известных 100.000 видов диатомо вых (при том, что каждый год описывается до 400 новых видов) не которые виды особенно богаты растительными маслами. Фотосинтез в этих микроскопических водорослях идет так же, как в высокораз витых растениях.

Производство биодизеля из водорослей.

Перспективность водорослей для возобновляемой энергетики Только Европе в настоящее время производится 5,3 милли арда литров биодизеля из рапса, сои и других растений. Согласно экспертным оценкам потребность биодизеля в мире возрастает на 20% в год, в то время как возможности увеличения посевов назем ных масличных культур ограничены. В этой связи, высокий энерге тический потенциал и коммерческое значение водорослей для про изводства топлива определяет интерес правительственных структур, инвестиционных институтов и промышленных компании и исследо вательских организаций во многих странах мира.

Рис. 1. Микро- и микроводоросли в возобновляемой энергетике Перспективные технологии выращивания 1. Видовой состав - микроводоросли.

2. Выращивание - системы закрытого тина (фотобиореакторы) 3. Экстракция масел - ультразвуковой кавитационный процесс.

4. Получение биодизеля - каталитическая переэтерификация.

Концепция полного замкнутого цикла «водоросли био дизель» как перспективная коммерческая модель развития в возобновляемой энергетике Завод по производству биодизеля снабжается растительными маслами, полученными при экстракции сырья, производимое на фермах но промышленному выращиванию водорослей. Параллельно остаточная биомасса перерабатывается в биоэтанол. Завод по произ водству биодизеля и комплекс водорослевых ферм использует не питьевую (техническую) или соленую воду, не потребляет традици онные топлива (нефть, уголь), а самообеспечивается электрической и тепловой энергией. Комплекс не загрязняет окружающую среду выбросами углекислого газа, а использует СО2 в замкнутом цикле.

Рис. 2. Замкнутый цикл производства «водорослибиодизель»

1. Algae fur Blodiesel. Ph. Pienkos. Algae Biomass Summit. San Fran cisco, 2007.

2. Algae Based Fuels Set to Bloom. K. Bullis, // Technology Reviews.

Feb. 05, 2007.

3. The Controlled Eutrophicalion process: Using Microalgae for CO Utilization and Agricultural Fertilizer Recycling.

4. Widescale Biodiesel Production from Algae. MBriggs, University of New Hampshire Press, 2004.

5. Analgae-based fuel. O. Danielo // Biofutur, No. 255, May 2005.

ВЛИЯНИЕ БИОТОПЛИВА НА КЛИМАТ

И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Д-р техн. наук Д.С. Буклагин, В.С. Тихонравов Научные исследования последних лет позволяют сделать вывод, что текущее резкое изменение климата вызвано антропогенными выбросами парниковых газов. Накопилось достаточно научной ин формации, чтобы заключить: 2С глобального потепления явля ются границей, которую лучше не переходить. Как показали ис следования, при глобальном потеплении на 2С от недостатка пре сной воды к середине века будут страдать 500 млн человек, при по вышении температуры на 3С их число возрастет до 3 млрд. Это бу дет сильным ударом по мировой экономике, прежде всего по разви вающимся странам. Таким образом, экологические проблемы пере ходят в сферу экономики и политики.

Бурный рост производства и использования биотоплива в по следнее десятилетие был вызван в первую очередь стремлением уменьшить выбросы парниковых газов.

Считается, что использование биологических видов топлива бла готворно влияет на экологическую ситуацию в мире:

невозобновляемое минеральное топливо для двигателей внутрен него сгорания замещается, хотя бы частично, биотопливом, что снижает ущерб от добычи нефти и газа;

биотопливо сокращает вредные выбросы двигателей внутреннего сгорания в атмосферу, что снижает вредную нагрузку на окружающую среду и способствует выполнению требований Киотского протокола.

Вопрос о целесообразности использования биотоплива сохраняет свою актуальность, в мире постоянно ведутся исследования, посвя щенные данной проблеме, разрабатываются новые программы и ди рективы, обеспечивающие развитие альтернативных видов топлива и направленные на решение основной задачи — сокращение рисков, вызванных отравлениями отработавшими газами двигателей.

К числу таких документов относятся акт «Чистый воздух»

(США), директива «Качество топлив» (ЕС), стандарты ЕРА для дви гателей внедорожных автомобилей, стандарты на чистоту отрабо тавших газов (EURO-emission), стандарты для частных автомобилей и тяжелых грузовых автомобилей (программы «Автотопливо» I и II, ЕС и др.);

сокращение рисков, вызванных парниковым эффектом и глобальным изменением климата. Новая директива по использова нию биологического топлива (Европейский союз) и добровольное соглашение АСЕА (Ассоциация разработчиков европейских автомо билей) установили допустимый к 2008 г. максимальный уровень вы бросов СО2, составляющий 140 г/км. Акт "ЕРAct" (США) и новая директива по развитию и использованию биологического топлива (ЕС) направлены на сокращение рисков, связанных нанесением ущерба окружающей среде, вызываемого ядовитыми веществами.

Так, Европейская комиссия представила проект нового законода тельства, направленного на сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу. Перед европейским сообществом поставлена цель — достичь к 2020 г. уменьшения выбросов СО2 в атмосферу на 20% по сравнению с 1990 г. В предложениях Брюсселя предусматривается, что с 2013 г. начнется постепенный переход на продажу всех лими тов на выбросы СО2 для промышленности через аукционы. Заплани ровано что через пять лет на аукционах будет реализовываться 20% лимитов, а к 2020 г. этот показатель составит 100%. В 2005 г. в Ев ропе в атмосферу было выброшено 2 млрд т углекислого газа. К 2020 г. эта цифра должна сократиться на 21%.

Осуществление новой программы будет обходиться странам ЕС в 60 млрд евро ежегодно.

Большое место в программе уделено развитию источников во зобновляемой энергии и энергетики, не выбрасывающей СО2 в ат мосферу.

Использование возобновляемых источников энергии должно воз расти на 11,5% — с 8,5 до 20%. Планируется увеличить до 10% объ емы потребляемого европейским транспортом биотоплива.

Однако предложениями Еврокомиссии довольны далеко не все. К 2020 г. цены на электроэнергию могут вырасти на 10-15%. Про мышленники заявляют, что планируемые меры негативно отразятся на их конкурентоспособности.

Защитники окружающей среды заявляют о чрезмерной мягкости такого подхода и говорят, что для предотвращения климатической катастрофы необходимо еще больше сократить выбросы и активнее использовать возобновляемые источники энергии.

Считается, что вредные выбросы нужно сократить по крайней мере на 30%. При этом условии у нас останется шанс удержать по тепление на уровне 2С.

Предложения Еврокомиссии расширяют количество секторов экономики, которых должны коснуться меры по сокращению вы бросов вредных веществ в период с 2012 по 2020 годы и всерьез за няться переходом на возобновляемые источники энергии.

В последнее время специалисты все более настойчиво отмечают не только положительные моменты развития биоэнергетики, но и отрицательные. За рубежом никто открыто не ставит под сомнение целесообразность поисков альтернативных источников энергии, в частности, для нужд транспорта. Однако ученые предупреждают, что бездумное использование биотоплива может привести к крайне негативным результатам. Группа ученых из США и Европы внима тельно изучала работу двигателей на топливе, сделанном из кукуру зы и рапса. И оказалось, что такие двигатели загрязняют атмосферу гораздо сильнее, чем обычные бензиновые и дизельные.

Ученые призывают правительства всех крупнейших стран, кото рые приняли программы по переходу на биотопливо, задуматься над этой проблемой. Ведь сейчас именно из кукурузы и рапса произво дится наибольшее количество биотоплива.

В авторитетном научном журнале «Сайенс» былы опубликованы две статьи с изложением проблем экологических плюсов и минусов получения биотоплива за счет продовольственных культур. Выясни лось, что биотопливо выделяет в атмосферу намного больше парни ковых газов, чем обычное, если брать в расчет весь цикл получения нового вида энергии.

При комплексных исследованиях выясняется, что от разрушения экосистемы, освоения новых площадей для производства биотопли ва атмосфера планеты в итоге получит больше вредных газов, чем при сохранении нынешнего статус-кво. Ведь свободных площадей, как правило нет, следовательно надо создавать новые, а для этого вырубать тропические леса, осваивать саваны и т.д.

Именно эти аспекты никто не учитывал, полагает автор одного из исследований, специалист из Принстонского университета Т. Сер чинджер. Судя по его высказываниям, приведенным газетой «Нью Йорк таймс», парниковых газов в итоге будет больше чем сейчас, по тому что никто не принимал в расчет, во сколько обойдется человече ству использование земель для получения сырья для биотоплива.

Считалось, что растения использовать выгоднее — они сначала накапливают СО2, а затем при сжигании или переработке высвобож дают его. Но ведь есть еще транспортные расходы, расходы на вспашку земель, освоение новых территорий. Подсчитано, что в хо де очистки заросшего травой участка для выращивания культур, из которых производят биотопливо, углекислого газа будет выпущено в атмосферу в 93 раза больше, чем удастся сэкономить в год благо даря самому биотопливу. Получается, что в течение 93 лет баланс будет нарушаться и минусы превышать плюсы. Это уже мнение другого ученого и автора другого доклада, Джозефа Фарджионе из экологической организации «Нэйчер консерванси».

В почве и растениях СО2 содержится в 3 раза больше, чем в атмо сфере. Стоит нарушить баланс, начать готовить площади для «био топливных культур», как весь углекислый газ окажется в атмосфере.

Дж. Фарджионе назвал это «углеродным долгом биотоплива». В от дельных районах Индонезии из-за выкорчевывания и истребления некоторых растений для высаживания пальм и производства паль мового масла в течение 50 лет СО2 будет выделяться в 50 раз боль ше, чем составит «экономия» в течение года. Получается, что на восстановление прежнего состояния, с точки зрения выбросов газов, потребуется 420 лет.

Если раньше некоторые фермеры в США чередовали кукурузу с соей, то теперь они стараются этого не делать. Но ведь соя все равно нужна, значит, ее начнут дополнительно выращивать в Бразилии и уничтожать (выкорчевать, сжигать) тропические леса, вспахивать нетронутую пока саванну.

Согласно утвержденной в прошлом году энергетической концеп ции ЕС до 2020 г. в странах союза планировалось довести потребле ние «биодизеля» до 10% от общего объема дизельного топлива. Те перь многие считают, что ее необходимо пересмотреть.

Недавно в журнале «Сайенс» опубликовано исследование Уильяма Лоранса и Йорна Шарлеманна (Смитсоновский исследовательский институт Панамы) относительно всех экологических последствий ши рокого использования биотоплива, включая потерю лесов зеленых на саждений, последствий с точки зрения сохранения биологического разнообразия. Результаты исследования представлены на рис. 1.

На рис. 1 представлены сравнительные данные бензина, дизель ного топлива и природного газа с различными видами биотоплив как по выбросам газов, вызывающих парниковый эффект, так и по их влиянию на окружающую среду в целом. 25 видов биотоплив из в сравнении с бензином имеют меньшие выбросы газов, вызываю щие парниковый эффект, и только биодизель, полученный из сои, Рис. 1. Влияние различных видов топлива на окружающую среду выращиваемой в Бразилии, имеет более высокие выбросы, а в срав нении с дизелем и природным газом меньшие выбросы газов, вызы вающих парниковый эффект, имеют 22 вида биотоплив.

Однако по общему влиянию на окружающую среду 12 видов биотоплив из 25 (этанол из ржи (ЕС), картофеля, кукурузы (США), сорго (Китай), сахарной свеклы, сахарного тростника (Бразилия);

биодизель из сои (Бразилия), рапса (ЕС), каполы (Канада), пальмо вого масла (Малайзия), сои (США);

биогаз из травы и биоотходов) имеют в сравнении с бензином, дизельным топливом и природным газом худшие показатели.

Из различных типов биотоплива самые лучшие показатели оказа лись у тех, которые получены из переработанного мусора или ис пользованного пищевого растительного масла.

Поэтому в европейском комплексе мероприятий по энергии и климатическим вопросам биотопливо, производимое из отходов и щелочных целлюлозных материалов, рассматривается как наиболее способствующее снижению отрицательного влияния на климатиче ские изменения по сравнению с другими видами биотоплива. Его вклад в нормированный уровень потребления, установленный ЕС, считается вдвое большим, чем традиционных видов биотоплива.

Употребление использованных упаковочных материалов и про мышленных отходов в производстве этанола и энергии вызывает существенно меньшее выделение парниковых газов, чем открытое хранение отходов на свалке. Производство этанола из отходов ока зывает меньшее влияние на климат, чем изготовление его из тради ционного сырья — зерна. Кроме того, использование отходов сти мулирует употребление вторичных материалов, что соответствует принципам устойчивого развития.

В настоящее время фирмой «UPM и L&Т» разработана технология изготовления этанола из использованных упаковочных материалов.

Несмотря на альтернативные мнения, в странах ЕС поставлена задача довести долю использования биотоплива на транспорте к 2020 г. до 5,75%. В США планируют довести долю биотоплива на транспорте к 2022 г. до 15%. На субсидирование этих программ вы деляются огромные средства.

Биоэтанол был и остается наиболее перспективным и доминирую щим видом биотоплива в мире. Способы производства биоэтанола варьируют в зависимости от страны-производителя, с учетом объемов производства и производственных затрат. Использование биоэтанола позволяет уменьшить содержание ароматических углеводородов без снижения его детонационной стойкости, улучшает качество топлива, повышая его октановое число, сокращает вредные выбросы в атмосфе ру, он биоразлагаем и не загрязнят природные водные системы.

По данным Argonne National Laboratory (США), использование 10%-ной смеси этанола снижает выбросы парниковых газов на 19% по сравнению с обычным бензином. Например, в 2004 г. ис пользование этанола позволило сократить выбросы парниковых га зов примерно на 7 млн т, что сравнимо с годовым выбросом газов млн автомобилей (Argonne's GREET 1.6 Model) Американская пульмонологическая ассоциация (Чикаго) подтвер ждает, что применение реформулированного этанолом бензина умень шила образующие смог выбросы на 25% по сравнению с 1990 г.

Применение этанола снижает выброс оксида углерода (СО) на 30%, содержание твердых частиц в выхлопе — на 50, токсичность выхлопа — на 21%, уменьшает образование вторичной пыли и количество аро матических углеводородов в бензине (Smog Reyes, February 2004).

Кроме того, биоэтанол является возобновляемым топливом, а его производство обеспечивает стабильный спрос на сельскохозяйст венную продукцию, создавая основу для развития сельского хозяй ства, способствует созданию рабочих мест, увеличению налоговых поступлений и развитию регионов.

Однако недостатком является то, что при классической технологии производства биоэтанола потребляется больше энергии, чем он содер жит, а для достижения сопоставимого пробега автомобиля его требует ся больше, чем бензина. В то же время, по информации Министерства сельского хозяйства США (2004 г.) этанол содержит на 67% больше энергии, чем требуется для выращивания зерновых и переработки их в этанол. Видимо, это связано с тем, что при производстве этанола суще ственно увеличилась эффективность выхода энергии за счет высоких урожаев зерновых, развития технологий, в частности использования молекулярных сит, а также более эффективного ведения сельского хо зяйства. Эти противоречивые данные требуют дополнительных иссле дований и обоснований, но преимущества использования биоэтанола в будущем превосходят его недостатки, подтверждая перспективность широкого применения этого вида биотоплива.

В США планируется увеличить объем поставок биоэтанола до млрд л к 2012 г., что обеспечит около 3% потребности США в бен зине, но на это понадобится почти 21 % урожая кукурузы.

Биодизель — это экологически чистое топливо для дизельных двигателей, получаемое путем химической обработки растительного масла или животных жиров, которое может служить добавкой к ди зельному топливу (ДТ) или полностью заменять его. Планируемый объем годового производства биодизельного топлива в 2010 г. со ставит 13 млн т для чего при европейской урожайности рапса потре буется занять под него 10 млн. га.

Биодизель может использоваться в различных целях. Его можно применять в качестве смазывающей добавки (1-2%) к дизельному топ ливу с крайне низким содержанием серы, а смесь 20% биодизеля с 80% дизельного топлива (В20) обычно служит заменой ДТ, которым, со гласно стандарту ASTM, могут быть ДТ1, ДТ2, авиационный керосин или другие продукты переработки нефти. При соответствующей подго товке можно использовать в двигателе и чистый биодизель (В 100).

В настоящее время В20 — самая распространенная биодизельная смесь в США. Считается, что она позволяет удачно сбалансировать требования, связанные с особенностями ДТ, рабочими характери стиками, эмиссией отработавших газов и стоимостью. Эта смесь может использоваться в системах, предназначенных для работы на дизельном топливе, в том числе в дизельных двигателях, нефтяных нагревательных котлах и турбинах, не требуя никаких регулировок и переделок.

Применение смесей с более высоким содержанием биодизеля (типа В50 или В100) требует специальной подготовки системы управления и может потребовать модификации оборудования, на пример, применения специальных подогревателей или замены уп лотнений и прокладок, которые контактируют с топливом. В целом считается, что: В100 обеспечивает наиболее высокие экологические характеристики;

В20 обеспечивает в 5 раз меньшие экологические преимущества по сравнению с В100, но может широко использо ваться на существующих двигателях при незначительной их моди фикации или вообще без нее;

2%-ная смесь биодизеля с ДТ обеспе чивает незначительное улучшение экологических характеристик, но может использоваться как полезная добавка.

В продуктах сгорания биодизеля отсутствуют сера или частицы аро матиков. Биодизель содержит до 10 % кислорода, что способствует ак тивизации процесса сгорания при работе двигателя на богатых смесях.

Применение биодизеля из натурального растительного масла вместо ДТ обеспечивает уменьшение эмиссии углекислого газа и расхода топлива. Это утверждение основано на результатах ана лиза работы двигателя на биодизеле и ДТ в течение его жизнен ного цикла. По оценке NREL использование биодизеля марки В100 из бобов сои в двигателях городских автобусов уменьшает эмиссию углекислого газа на 78,45 %. Однако количество СО2, выделяемое в атмосферу с учетом промышленного производства биодизеля (в расчете на жизненный цикл работы дизеля), практи чески нивелирует экологические преимущества от его сгорания в двигателе.

Россия, как и многие промышленно развитые страны, подписала Киотское соглашение об ограничении выбросов углекислого газа в атмосферу для предотвращения парникового эффекта.

Учеными Московского государственного агроинженерного универ ситета (МГАУ) им. В. П. Горячкина были проведены исследования по замене дизельного топлива на биодизельную смесь (с соотношением компонентов 1:1). По данным исследований, существенно улучшились экологические качества двигателя. Выбросы оксидов азота на номи нальном режиме работы двигателя сократились на 15-20%, сажи — на 30-35, оксидов углерода и углеводородов — на 10-15%.

В ГНУ ВИМ и МГАУ им. В.П. Горячкина был проведен ком плекс исследований по использованию в сельском хозяйстве биоди зельного топлива на основе рапсового масла.

Анализ экологических показателей двигателей свидетельствует о снижении токсичных выбросов при работе на биодизеле. Содержа ние окиси углерода СО (угарный газ) на всех режимах по нагрузке снижается примерно в 2 раза, выбросы углеводородов (CnHm) и ко личество твердых частиц (дымность) на режиме максимальной на грузки меньше в 2 раза, на режиме малой нагрузки дымность снижа ется до 0. Исключение составляют окислы азота (NOx), выбросы ко торых при работе на биотопливе возрастают на 8% на режиме мак симальной нагрузки. Это, по-видимому, связано с наличием в био топливе связанного кислорода.

Полученные данные о значительном сокращении выбросов ток сичных веществ подтверждаются результатами исследований зару бежных специалистов. Тестирования двигателей, работающих на биодизеле в Германии, Австрии, Швеции и других странах, показали следующие соотношения выбросов по сравнению с дизельным топливом:

СО — сопоставимо;

СН — меньше на 20-40%;

сажа — меньше на 40-50%;

твердые частицы — меньше на 0-40%;

NOX — больше на 0-15%.

Установлено, что выбросы меньше у дизельных двигателей с предварительной камерой по сравнению с двигателями с непосред ственным впрыском топлива.

Благодаря полному отсутствию окиси серы в отработавших газах двигателей при работе на биодизеле улучшается работа окислитель ных катализаторов очистки газов.

Улучшение экологических показателей является основным сти мулирующим фактором применения биотоплив за рубежом. В Гер мании, например, потребитель выбирает биодизель по ряду его по требительских свойств:

доступная цена, сопоставимая с ценой на нефтяное дизельное то пливо;

экологическая чистота выбросов с отработавшими газами, в том числе выбросы твердых частиц уменьшаются в 2 раза по сравнению с дизельным топливом;

малый цикл биологического разложения в случае течи или дру гих аварийных выбросов, что не влияет на состояние окружающей среды;

возможность использования работающих дизельных двигателей в закрытых помещениях с ограниченным воздухообменом.

Биогаз обеспечивает снижение парникового эффекта и экологи ческого ущерба от хранилищ органических отходов растительного и животного происхождения за счет экологически замкнутой энерге тической системы.

Древесные гранулы намного экологичнее традиционного топли ва: в 10-50 раз меньше эмиссия углекислого газа в воздушное про странство, в 15-20 раз — образование золы, чем при сжигании угля.

Затраты энергии на производство древесных гранул составляют примерно 3% от содержания энергии, что гораздо меньше затрат на получение природного газа или мазута.

Таким образом, несмотря на сомнения по поводу выгод использо вания биотоплива, экологические соображения продолжают быть од ними из главных причин разработки многими странами документов, стимулирующих обязательное использование этого вида топлива.

1. Антифеев В.Н. Моторное топливо XXI века. Экологические, сырьевые и технические аспекты // Мировая энергетика. — 2005. — № 2. — С. 3-8.

2. Гурьянов Д.И. Экологически чистый транспорт: направления развития // Инженер, технолог, рабочий. — 2004. — № 2. — С. 12-14.

3. Емельянов В.Е. Решение экологических проблем автотранспорта // Эко логия и промышленность России. — 2005. — № 4. — С. 36-37.

4. Использование биологических добавок в дизельное топливо. — М.:

ФГНУ «Росинформагротех», 2007. — 52 с.

5. Кокорин А.О. Климат — проблема экономическая // Академия энергети ки. — 2007. — № 5. — С. 4-7.

6. Биоэнергетика: мировой опыт и прогноз развития: Науч.-ан. обзор. — М.:

ФГНУ «Росинформагротех», 2007. — 204 с.

7. Журнал «Science» (США). Vol 319, issue 5859, 4 January, 2008. — Pp. 43-44.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТОПЛИВА ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

В РЕШЕНИИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОБЛЕМ СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ

Канд. сель.-хоз. наук М.М. Войтюк (ФГНУ «Росинформагротех») Вопросы биоэнергетики становятся все более популярными, об этом можно судить по росту статей в профильных журналах, количест ву конференций и круглых столов, посвященных данной теме.

В мире существует три лидера по использованию биотоплива:

Бразилия, США и Европейский Союз. И каждый имеет свои мотивы перевода транспорта с бензина на биодизель или биоэтанол. Бразилия использует этанол из сахарного тростника, чтобы не зависеть от импор та нефти. В США распространяется этанол из маиса (кукурузы), для того чтобы поддержать местное сельское хозяйство, с одной стороны, а с другой – улучшить состояние окружающей среды.

Европейский Союз, внедряя новые биотопливные технологии, преследует сразу несколько целей: ликвидация зависимости от импорта нефти, предотвращение глобального потепления климата, выполнение обязательств по Киотскому Протоколу, а также развитие сельского хо зяйства. В 2010 году ЕС намерен использовать биотопливо в 5,75% ав томашин. К 2020 году эта цифра должна увеличиться до 8%. Пока доля моторного биотоплива в странах Европейского Союза – порядка 2%.

Российская федерация по совокупному объёму природных бо гатств не имеет равных себе в мире: геологические запасы традицион ных энергоресурсов в недрах России оцениваются величиной, превы шающей 30 % мировых суммарных запасов, при том, что в России про живает менее 3 % населения Земли. Около 90 % энергии у нас произво дится из минеральных источников (а это газ, нефть, уголь и т. п.) Традиционные источники имеют вполне очевидную тенденцию к удорожанию, так как перспективные места их добычи находятся в труднодоступных районах, не имеющих развитой инфраструктуры, а степень негативного экологического воздействия от их использования возрастает с каждым днём. Поэтому уже сегодня возникает необходи мость в более широком использовании возобновляемых природных ре сурсов, а именно гидроэнергии, солнечной, ветровой, энергии биоресур сов и др. Структура мирового потребления постепенно меняется в сторо ну увеличения потребления энергии из возобновляемых источников и достигла уже 13,5 % от общемирового потребления. Объём использова ния возобновляемых ресурсов в России в шесть раз ниже среднего уров ня использования возобновляемых источников энергии развитых стран (3 % против 18 %).

Биотопливо можно получать практически из любых растений:

пшеницы, сахарной свеклы, рапса, древесины и даже отходов деревооб работки.

В последнее время начали бурно обсуждать новый вид биотоп лива: BtL (Biomass-to-Liquid). BtL производят из древесины и отходов деревообработки (промежуточный продукт: биогаз). Преимущество этого вида топлива перед биоэтанолом и биодизелем состоит в том, что, в от личие от упомянутых продуктов, при производстве BtL древесина полно стью перерабатывается. В то же самое время BtL может производиться из любого вида биомассы, к тому же, по заявлению производителей этого топлива, для перевода автомобилей на него не требуется модификация современных двигателей.

По оценке немецких ученых, если BtL займет 20% рынка ЕС, то в Европе можно уменьшить выбросы СО2 на 200 млн тонн. С другой стороны, в Германии, например, наиболее популярным видом биотоп лива остается пока биодизель. В 2006 году немцы произвели 1,1 млн тонн биодизеля (в основном из рапса). 323 тысяч тонн было продано в самой Германии. Для сравнения, потребление обычного дизеля в этой стране составляет 30 млн тонн в год.

Россия располагает большими возможностями для производства энергии из биотоплива, так как она имеет огромные запасы древесины, которые на сегодняшний день оцениваются величиной в 81 млрд. кубо метров, что составляет 23 % мировых её запасов. Неполное освоение рас чётной лесосеки (из 550 млн. куб.м осваивается не более 185 млн. куб.м), большое количество отходов при заготовке и переработке леса позволяют расширять внедрение технологий производства тепловой и электроэнер гии из биотоплива, т. е. из древесины.

Использование биомассы для топливных целей экономически рентабельно только в местах её сосредоточения. Развитие технологий термохимической конверсии биомассы предполагает, что древесину будут собирать на топливо не только в существующих лесах, но и с так называемых «плантаций», которые должны быть специально созданы для выращивания быстрорастущих деревьев и кустарников. За рубежом проводиться масштабная селекционная работа с целью повышения про дуктивности энергетических лесов на основе методов генной инжене рии. Перед лесоводами всегда будет стоять дилемма предпочтения: вы ращивать биомассу на энергетических топливных плантациях, что свя зано с большими финансовыми затратами, или увеличить сбор пору бочных остатков и неликвидной древесины в лесу, что повлечёт допол нительный вынос элементов минерального питания и истощение почвы, что приведёт к снижению производительности следующих ротаций древостоев. Необходимо проведение дальнейших исследований этой проблемы.

На сельских территории лесных районов России имеется значи тельное количество изолированных рассредоточенных потребителей, энергоснабжение которых целесообразно осуществлять только от авто номных энергоисточников ввиду их удалённости от систем централизо ванного энергоснабжения. В современных условиях обеспечение энерги ей таких потребителей на основе лишь дизельных электростанций (как это делается ныне) становится всё более проблематичным. Основная проблема для них – дальний транспорт жидкого топлива. Низкий уровень развития транспортной инфраструктуры, многозвенность и сезонность завоза топлива приводит к его резкому удорожанию. У наиболее удалён ных потребителей транспортная составляющая стоимости привозного топлива достигает 70-80 %. Поэтому в качестве альтернативных вариан тов в этих случаях целесообразно рассматривать установки, использую щие древесное сырьё в качестве биотоплива, которые можно использовать как вместо, так и в сочетании с традиционными источниками энергии.

Представляется очевидным, что для сельских территорий России первоочередной областью использования нетрадиционной энергетики на основе биотоплива является энергоснабжение небольших производств, предприятий, а также удовлетворение нужд сельского населения в зонах так называемого автономного энергоснабжения, то есть в районах, не свя занных с крупными энергосистемами.

Благоприятной предпосылкой для использования древесины как биотоплива является то, что, как правило, на сельских территорияй запасы неделовой древесины существенно перекрывают потребление топлива котельными и дизельными электростанциями, что способству ет организации более эффективного производства тепла и электроэнер гии на основе местного древесного топлива. Другими словами, приори тетность дров перед углём и дизельным горючим возрастает при учёте природоохранного эффекта, при этом имеется ввиду утилизация отхо дов лесодобычи, оздоровление леса при стимулировании санитарной рубки, расчистка пожарищ для ускорения возобновления леса, умень шение вредных выбросов от сжигания топлива.

Учёт экологического фактора очень важен. При сопоставлении потенциальной вредности (опасности) продуктов сгорания разных ви дов топлива выявлено, что по приведённому интегральному показате лю, учитывающему возможные выбросы золы, оксидов серы и азота, дрова уступают лишь природному газу и малосернистому мазуту. Учёт возможного содержания тяжёлых металлов и радионуклидов сущест венно повышают приоритетность древесины, ставя её на второе место после природного газа при условии организации надлежащего режима горения и предотвращения образования продуктов неполноты сгорания («вторичных» вредных веществ) – углеводов, сажи, которые могут вы брасываться и при сжигании газа.

Весомым также является социальный фактор, расширяющий сферу использования биотоплива: использование древесины или других возобновляемых источников может быть не только экологически оп равданным, но и единственным реальным решением для энергоснабже ния удалённых сельских территорий.

Основной проблемой при широкомасштабном внедрении во зобновляемых природных источников является их высокая капиталоём кость. Возобновляемые источники энергии кажутся дорогими чаще все го потому, что нынешние продажные цены невозобновляемых источни ков субсидируются без учёта тех огромных затрат, которые необходи мы для компенсации ущерба, наносимого энергетикой окружающей среде и здоровью людей. Во всех государствах финансовая поддержка и налоговая политика – это обширная сфера для стимулирования быстро го роста коммерческой доли нетрадиционной энергетики.

Что касается сельских территорий России сегодня необходимо, с одной стороны, государственная политика в этом направлении, с дру гой стороны, инвестиции. Кроме того в государственные программы развития села необходимо внести дополнение связанные с разработкой программ федерального, регионального, муниципального уровня с це лью вовлечения возобновляемых источников в топливно энергетические балансы сельских территорий с обеспечением конкрет ного и гарантированного финансирования соответствующих мероприя тий. На местах должна быть организована поддержка инициатив по ис пользованию возобновляемых источников энергии, а именно, финанси рование из природоохранных статей, льготное кредитование, инвести ции по международным проектам, таможенные льготы на ввоз обору дования и т. п. Для практической реализации проектов использования биотоплива и других возобновляемых источников необходима активная поддержка со стороны органов управления всех уровней: поддержка организационная, техническая и финансовая как в виде банковских кре дитов, так и прямого целевого финансирования из бюджета.

ЗАВИСИМОСТЬ КИНЕТИКИ НАБУХАНИЯ И СУШКИ

СЕМЯН ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Д-р техн. наук А.С. Холманский (ГНУ ВИЭСХ) Кинетика набухания семян лимитирует процесс их пробужде ния и прорастания, а значит, всхожести и урожайности. Взаимодей ствия воды и водяного пара с семенем играют существенную роль в технологиях приготовления комбикормов из зернового сырья. Фи зико-химические процессы, имеющие место при набухании и сушки семян характерны для растительных живых систем, поэтому их изучение представляет интерес, как для изучения физиологии расте ний, так и для повышения эффективности технологий утилизации растительной биомассы [1]. Из зависимостей кинетики набухания семян от температуры можно определить энергии активации струк турных перестроек вещества семени, что позволит судить о меха низме взаимодействий воды с биомассой.

МЕТОДИКА

Использовали семена овса (торговая марка «ВАКА», произ водство ООО «Биосфера»), травы газонной Райграс и фасоли белой.

Навески семян по 10 г (масса – Mo) делали с точностью до 50 мг. В каждой навеске было в среднем ~200 семян. Семена помещали в мерные стаканы из термостойкого стекла (емкость – 100 мл, диаметр – 6 см) и наливали по 50 мл водопроводной воды, которую предва рительно выстаивали в течение суток. Стаканы закрывали алюми ниевой фольгой и выдерживали при различных температурах. Опре деляли количество поглощенной семенами воды путем взвешивания семян через определенные промежутки времени. При этом с семян удаляли влагу с помощью промокательной салфетки.

В основе процесса набухания семян лежит обратимая реакция гидратации, которую можно описать уравнением:

Здесь А – исходное вещество семени, В – молекула воды, (АВ) – гидраты в веществе семени, kАВ и kВА эффективные константы ско рости прямой и обратной реакций. Экспоненциальные зависимости массы поглощенной (М) и испарившейся из семени воды от времени обусловлены прямой пропорциональностью между скоростями по глощения (испарения) воды и массой неизменного и гидратирован ного вещества семени, соответственно.

В этом случае процесс поглощения воды описывает уравнение:

а процесс сушки:

здесь kАВ и kВА – эффективные константы скорости набухания и сушки. Решения уравнений (1) и (2) имеют вид:

Величины k определяли как тангенсы угла наклона зависимостей:

В опытах Mmax при температурах выше 40оС могло достигать ~80% от величины Мо, однако и в этом случае при высушивании се мян их масса возвращалась к величине Мо, уменьшенной на 5% вследствие вымывания вещества из кожуры семени.

Для определения энергий активации (Е) использовали уравне ние Аррениуса:

где А – константа, а R – газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль град). Величины Е определяли как тангенсы угла наклона зависимо сти: ln k 1/T.

Формы кинетических кривых набухания и сушки семян фасо ли, травы и овса были подобны. Результаты измерений и расчетов приведены на рисунках и в таблице. Относительная ошибка измере ния М составила 2%, а k и Е – 10%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Кинетические кривые набухания семян имеют два участка – короткий начальный (до ~60 мин) и длинный кинетический – до су ток и более (Рис. 1, 2). Данный участок и кинетика сушки семян подчиняются зависимостям (3) и (4). Из обработки этих участков кривых были получены значения энергий активации прямой (ЕАВ) и обратной реакции гидратации (ЕВА) (Рис. 3).

Кинетические характеристики набухания и сушки семян Семена Трава «Райграс»

Поскольку семена овса и травы были покрыты шелухой, для выяснения ее роли сравнили кинетику набухания двух равных проб семян овса (Мо = 8,5 г): первая проба – исходные семена, вторая проба – очищенные зерна (М = 6 г) вместе с их шелухой (М = 2,5 г).

Оказалось, что начальный участок набухания обусловлен в основ ном быстрым набуханием шелухи и вымыванием из нее веществ до ~15% от начальной массы, что и объясняет снижение Мо на 5% по сле высушивания семян.

Кинетический участок набухания семян связан с процессом диффузии воды через кожуру семени и рубчик в эндосперм, состав ляющий основную массу вещества данных семян [2]. Очевидно, что ввиду более высокой плотности вещества кожуры семени (перикарп оболочка и апейроновый слой) диффузия сквозь него и ответственна за кинетический участок. Данное предположение согласуется с тем фактом, что кинетика набухания шлифованных зерен риса имеет только начальный участок длительностью около 30 минут, при этом степень насыщения зерен водой не превышает 26%, что, по видимому, обусловлено особенностями химического состава эндос перма риса.

Различие кинетических характеристик набухания и сушки семян фасоли и овса также может быть связано с разницей химиче ского состава их кожуры и эндосперма.



Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 14 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.