Дослідження економічної та екологічної доцільності використання біоетанолу як моторного палива в умовах нашої держави

Виходячи з принципу обережності (15 принцип Декларації Ріо) ми дотримуємося позиції, що перш ніж упроваджувати які-небудь нові технології необхідно провести комплексне дослідження і оцінку всього спектру прямих і непрямих екологічних ризиків супутніх застосуванню такої технології. Причому відсутність остаточних наукових доказів небезпечної технології не може розглядатися як причина для відмови від забезпечення належної системи безпеки.

Традиційні глобальні підходи до впровадження технології отримання біопалива (біодизеля і біоетанолу), такі як контроль з боку транснаціональних корпорацій, просування монокультур, максимізація прибули за рахунок підвищення екологічних і соціальних ризиків, викликають серйозні побоювання. Ми є свідками чергового впровадження неперевірених біологічних технологій без урахування «принципу обережності». Всі вищеперелічені проблеми вимагають детального і незалежного дослідження з обов'язковим залученням зацікавленої громадськості і компетентних експертів.

Необхідні заходи для попередження негативного впливу виробництва біопалива на навколишнє природне середовище:

- проведення на національних рівнях комплексної оцінки дії виробництва і використання біопалива різних видів; обов'язкові критерії: вплив на здоров'ї населення, продовольчу безпеку і біологічну різноманітність, реальний внесок в зниження рівня викидів парникових газів;

- розробку національних програм по біопаливу, пріоритет в яких повинен бути відданий виробництву енергоресурсів з відходів сільського господарства і деревообробки, включення цієї програми в національні енергетичні стратегії;

- впровадження інституту обов'язкової екологічної експертизи і оцінки дії на навколишнє середовище (ОВОС) всіх проектів по вирощуванню сільськогосподарських рослин для виробництва біоетанолу і біодизеля;

- введення заборони на вирощування трансгенних рослин для виробництва біопалива;

- забезпечення державної підтримки використання неконкурентних з продовольчою сферою технологій виробництва біопалива, зокрема, отримання енергії з відходів;

- заохочення локального (на регіональних і муніципальних рівнях) виробництва і використання цих технологій з метою більшої незалежності населення від глобальних коливань цін на викопні енергетичні ресурси;

- виділення коштів на пошук і оцінку нових джерел біопалива.

Таблиця 2.3

Ефективність виробництва етанолу з різних видів сировини

Для створення підприємства з виробництва біоетанолу з комплексним використанням сировини, збалансованим водоспоживанням та водовідведенням та автономним енергозабезпеченням необхідно:

* Економічно та технологічно обґрунтувати вибір сировини для виробництва біоетанолу

* Впровадити технологію підготовки сировини на основі комплексного використання її складових, зокрема:

* виробництво бетаїну з меляси;

* виділення зародку з кукурудзи;

* виділення клейковини з пшениці та/або харчового білка

* Здійснити селекцію високопродуктивних штамів дріжджів, що забезпечують зброджування концентрованих розчинів цукро- та крохмалевмісної сировини

* Підібрати ефективні антисептики та розробити методи антисептування виробничого обладнання та середовища

* Впровадити технологію направленого зброджування мелясного сусла з рециркуляцією дріжджів та вакуумування середовища, що зброджується, з підвищеним вмістом вищих спиртів та естерів

* Розробити технологію біоетанолу з цукрового буряка

* Впровадити енергозбережну технологію перегонки бражки з підвищеним вмістом спирту, його концентрування та зневоднення

* Розробити ефективну технологію утилізації післяспиртової барди (мелясової та зернової) з виробництвом біогазу, кормового продукту, доочищення метанової бражки та її повторного використання у виробничому процесі

* Впровадити технологію утилізації газів бродіння для заводів великої потужності

* Застосувати енергозбережну технологію одержання біоетанолу із застосуванням вітчизняного обладнання та сорбентів.

Організація та налагодження виробництва біоетанолу покращить паливно-енергетичний баланс, зменшить залежність країни від імпортних енергоносіїв, оптимізує структуру енергоресурсів, що позитивно вплине на енергетичну безпеку держави.

2.3 Розробка економіко-екологічної моделі

Для розробки еколого-економічної моделі було обрано ВАТ «Чортківський цукровий завод» так як він є типовим представником цукропереробної промисловості України, оскільки саме ця галузь господарства є найбільш перспективною для виробництва біоетанолу.

Таблиця 2.4

Показники роботи ВАТ «Чортківський цукровий завод»

Побудуємо графік залежності кількості виробленого етанолу від кількості перероблених буряків.

Таблиця 2.5

Вихідні дані для прогнозування виходу біоетанолу

Здійснюємо прогноз викидів до 2010 року.

Рис. 2.1 Вихід біоетанолу

Таблиця 2.6

Коефіцієнти однофакторної моделі

Таблиця 2.7

Значення дисперсійного аналізу

Згідно отриманих даних можна зробити висновок, що коефіцієнт кореляції та F- критерій Фішера відповідає допустимому і наша модель добре описує ситуацію яка склалась та критерій Студента визначає значущим змінну Х1. Тобто наша модель є придатною для проведення прогнозу.

Одержуємо регресійне рівняння

y = 0,14294*X-10747,387

Таблиця 2.8

Значення дисперсійного аналізу

Для здійснення прогнозу викидів на 2010 рік необхідно визначити кількість переробленого буряку у 2010 році. Побудуємо трендову модель динаміки змін кількості переробленого буряку.

Рис. 2.1. Трендова модель динаміки змін кількості переробленого буряку

Згідно трендові моделі кількість буряків у 2010 році буде 672752,1 т.

При цьому вихід біоетанолу при збереженні сучасних темпів розвитку складе 85415,8057 т.

Розділ 3. Оцінка негативного впливу на довкілля біоетанолу як моторного палива

3.1 Розробка заходів щодо зменшення негативного впливу на довкілля від виробництва та використання біоетанолу

Останнім часом, голосніше стали звучати питання про те, як впишеться світовий курс на створення повноцінної світової біопаливної індустрії в насущну концепцію забезпечення продовольчої і енергетичної безпеки. Коли говорять про сумніви і можливі негативні наслідки, то мають на увазі, перш за все біоетанол. Його виробництво достатньо широко розвинуто в провідних країнах світу, особливо в США. Останніми роками на цьому ґрунті в країнах-виробниках відбулося різке підвищення попиту на такі сільськогосподарські продукти, як кукурудза, цукор, олійні культури і т.д. В результаті - зростання цін на сільськогосподарську продукцію, підвищення вартості ресурсів, що використовуються для виробництва біоетанолу. Виникла реальна загроза продовольчої безпеки, причому не тільки в країнах, що розвиваються, як заявляють деякі експерти, але і у всьому світі.

Єдиний нюанс - поки навіть немає законодавчої бази для регулювання питань, пов'язаних з виробництвом біопалива. Проте ця обставина не знижує гострої потреби в біопаливі з боку іноземних компаній. Можливо, саме ця проблема, попит світового ринку, і про стимулює створення необхідних нормативних актів

3.2 Еколого-економічний аналіз запропонованих заходів

Для впровадження виробництва біоетанолу ІІ покоління, з метою поліпшення екологічної ситуації дві провідні європейські компанії погодились втілити в життя проект виробництва палива принципово нового покоління.

В 2006 BP і DuPont оголосили про спільну діяльність по випуску передового біопалива, позначивши своєю головною метою биоетанол ІІ покоління. В 2008 р. компанії оголосили про результати тестування палива, включаючи дані про те, що:

- 10% суміш биоетанол ІІ покоління діє так само, як і 16% етанолова суміш;

- суміші з великим вмістом етанола ІІ покоління також показали себе з кращого боку;

- густина енергії биоетанола ІІ покоління ближче до неетильваного бензину;

- биоетанол ІІ покоління не змішується з водою.

Раніше в 2008 р. компанії заявили, що в рамках партнерства велася розробка бутанола-1 і бутанола-2 (останній називається ізомером бутанола, він містить 4 атоми вуглецю, але атоми спирту розташовані в іншому порядку). Мета партнерства - розробити до 2010 року процес виробництва биоетанола ІІ покоління економічно рівного процесу виробництва біоетанолу. Зараз компанії подали заявки на більш ніж 60 патентів в областях біології, ферментній обробці, хімії і кінцевому використанні биоетанола ІІ покоління.

В цілому BP і DuPont вкладуть близько 400 млн. доларів в будівництво нового заводу. Завод займеться виробництвом біоетанолу, при цьому друга, невелика демонстраційна потужність приступить до випуску биоетанола ІІ покоління. Пізніше все підприємство може бути переобладнано для виробництва етанолу ІІ покоління.

Завод по виробництву етанолу буде побудований на вужі існуючому хімічному виробництві BP. Будівництво заводу завершиться в кінці 2009 р. Потужність виробництва складе 420 млн. літрів біоетанолу в рік. Етанол проводитиметься з пшениці. Змонтований на загальному майданчику демонстраційний завод зможе проводити 20 тис. літрів в рік биоетанолу ІІ покоління з різної біологічної рослинної сировини, переважно - цукро та крохмалевмісних культур.

Висновки

Згідно проведених досліджень можна зробити висновок, що виробництво та використання біоетанолу є доцільним лише в тому випадку якщо цикл виробництва буде замкненим без вивезення сировини за кордон.

Не дивлячись на серйознi потенцiальнi проблеми навколо питань забезпечення сталостi (особливо з описаними технологiями першого поколiння), бiопалива дiйсно мають декiлька потенцiальних переваг. Будучи впровадженi в правильному маштабi на мiсцевому рiвнi, вони можуть зменшити залежнiсть вiд iмпортованих мiнеральних палив та створити робочi мiсця в сiльскiй мiсцевостi. Це, потенцiйно, могло б допомогти деяким розвиваючимся країнам виготовляти власне паливо для транспорта, без iмпортування нафти, (хоча, враховуючи схильнiсть бiзнеса спрямовувати свою увагу до вищих цiн на заходi, це вигладає непевно).

Навiть якщо цi переваги можуть бути реалiзовано, справжнi проблеми використання землi та викидiв парникових газiв залишаються i глобальне впровадження таких джерел енергiї може саме по собi викликати кризу. Для того, щоб пiдкорити змiни клiмата, мають бути знайденi такi моделi розвитку, якi б дозволили їм бути вiдтвореними по всьому свiту; з принциповим наголосом на зменшеннi споживання ресурсiв. Часто говорилось про те, якщо б Китай досяг такого ж рiвня споживання палива на одного мешканця, як i США, йому б знадобилось бiльше нiж свiтовий обсяг видобутку нафти. Те ж саме стосується i бiопалив.

За оцінками Стендфордського університету у всьому світі з сільськогосподарського обороту виведено 385 - 472 мільйони гектарів землі. Вирощування на цих землях сировини для виробництва біопалив дозволить збільшити частку біопалив 8 % у світовому енергетичному балансі. На транспорті частка біопалив може скласти від 10 % до 25 %.

Досвід показує, що застосування біопалива екологічно нешкідливо. Біоетанол як паливо нейтральний як джерело парникових газів, володіє нульовим балансом діоксиду вуглецю , оскільки при його виробництві шляхом бродіння і подальшому згоранні виділяється стільки ж CO2, скільки до цього було зв'язано з атмосфери використаними для його виробництва рослинами.

В 2006 році застосування етанолу в США дозволило скоротити викиди приблизно на 8 млн. тонн парникових газів (у еквіваленті СО2), що приблизно рівним річним вихлопам 1,21 млн. автомобілів. Проте для виробництва етанолу в країнах, що розвиваються, активно вирубуються ліси, у тому числі і зливові, під плантації відповідних культур. Це вже завдає шкоди навколишньому середовищу. Пріоритет технічних культур актуалізує також проблему голоду в країнах, що розвиваються.

Згідно проведених досліджень була створена еколого-економічна модель динаміки залежності виходу біоетанолу від кількості вирощування буряків. Згідно цієї моделі був здійснений прогноз на 2010 рік згідно якого трендові моделі кількість буряків у 2010 році буде 672752,1 т. При цьому вихід біоетанолу при збереженні сучасних темпів розвитку складе 85415,8057 т. Цей прогноз є точним тому що наша модель добре описує ситуацію, що склалася, так як коефіцієнт Фішера відповідає нормі і наша модель є адекватною.

Список використаної літератури:

біоетанол моторне паливо довкілля

1. Александров М. Микрофлора сена и соломы // Вет. мед. наук.- 1986.- № 4.- С. 61-65.

2. Біопалива (технологія, машини і обладнання) В.О.Дубровін, М.О.Корчемній та ін. К.:ЦТІ «Енергетика і електрифікація», 2004.- 256 с.

3. Вірьовка M.I. Фізико-хімічні властивості альтернативного пального на основі рослинних олій // Механізація та електрифікація сільського господарства.- 2002.- Вип.86.- С 290-294.

4. Дубровін В.О. Розвиток технологій використання рослинницької продукції на енергетичні потреби в Україні // Аграрна наука і освіта.- 2004.- Т. 5.-

№ 1-2.- С.86-91.

5. Ковтун Г.О. Альтернативні моторні палива // Вісник НАН України,2005.- № 2.- С.19-27

6. Кухар В.П., Кузьмінський Є.В., Гнатюк О.А., Голуб Н.Б. Екобіотехнологія та біоенергетика: проблеми становлення і розвитку // Вісник НАН України.- 2005. № 9.- С.3-18.

7. Дубровін В.О., Корчемний М.О., Масло М.О. та інші. Біопалива (технології, машини і обладнання) // К, ЦТУ, Енергетика і електрифікація. -2004. -256 с.

8.Розпорядження Кабінету міністрів України від 12 лютого 2009 р. N 276-р «Про схвалення Концепції Державної цільової науково-технічної програми розвитку виробництва та використання біологічних видів палива».

9. Сайт присвячений проблемам біопалива в Україні та світі, «Біодизель та біопаливо» - http://juschin.com.ua/

10. Низка сайтів присвячених проблемам біопалива: www.biodiesel.crimea.ua, http://biodiesel.com.ua/, www.biodieselmach.com, www.ukrbioenergy.com.ua, www.ukrgasbiodiesel.com, www.ecocentr.com.ua, www.biofuelsukraine.com, www.minagro.gov.ua, www.epravda.com.ua, http://forum.domivka.net.

Размещено на Allbest.ru