Инженеры из Краматорска придумали энергосберегающий и безотходный способ производства биодизеля. За подобными разработками — энергетическое будущее Украины

Чтобы получить биодизель, необходимо в специальных огромных колоннах смешать рапсовое масло с метиловым спиртом и добавить катализатор (обычно — щелочь). Смесь доводят до температуры 60 градусов, и в результате образуется метиловый эфир и другие побочные продукты, в том числе глицерин. При этом годится только рапсовое масло, поскольку именно оно (в отличие от подсолнечного и др.) при существующих технологиях позволяет добиться требуемого (невысокого) коэффициента помутнения и кристаллизации конечного продукта. Это классическая технология, которую используют сегодня во всем мире. Реакция, зависящая от качества исходного сырья, проходит долго и энергозатратно, потребляя примерно 100–120 кВт ч. Для того чтобы интенсифицировать процесс получения биодизеля, хрестоматийную формулу нарушают: добавляют вдвое больше метилового спирта, чем необходимо. Этот избыток приводит к сильному омылению полученного продукта, а потому его нужно «мыть» — водой, разбавленной метанолом. Но если не убирать из конечного продукта излишки спирта, температура вспышки будет невысокой, отчего топливо получится низкокачественным. В итоге приходится отгонять лишний спирт, а затем «сушить» биодизель, чтобы он не был влагосодержащим.

К сожалению, стандартная технология приготовления биотоплива трудо- и энергоемка, а потому малорентабельна. Краматорские специалисты для получения биодизеля придумали использовать процесс кавитации, которая в одночасье решает почти все проблемы классической технологии. Созданный в Краматорске реактор обеспечивает нагревание любой налитой в него жидкости до двух-трех тысяч градусов Цельсия и увеличение давления до двух-трех тысяч атмосфер. В этих условиях в жидкости образуются расширяющиеся и затем разрушающиеся микропузырьки, которые производят ударную волну необычайной мощности. Иными словами, такие показатели температуры и давления провоцируют разрыв молекулярных связей. Это и есть процесс кавитации.

Кавитация позволяет добиваться интенсификации любых химических процессов, т. е. проводить одни химические реакции без катализаторов, другие — с минимальным количеством реактивов, а третьи — с ускорением в сотни раз. В описанном случае кавитация позволяет произвести реакцию этерификации (известный по учебникам химии процесс получения метилового эфира — чем, по сути, и является биодизель) очень быстро. Спирта нужно ровно столько, сколько требуется по формуле. Может быть использовано сырье любого качества (не только рапсовое масло, но и пальмовое, кукурузное, подсолнечное, соевое, конопляное и другие, а кроме того, и животные жиры), производство безотходно и с минимальными затратами энергии (15 кВт ч).

«У нас отсутствует процесс мытья биодизеля и отгонки метанола, поскольку компоненты вступают в реакцию внутри кавитатора по весовому соотношению, не требуя ни одного лишнего грамма. А на выходе получается чистый, прозрачный биодизель», — объясняет заместитель директора НПО «Специальные технологии» и автор разработки Геннадий Иваненко.

Умный и компактный

Кавитационные технологии советские ученые начали развивать еще в 50-е годы прошлого века, но эти исследования были закрытыми. Сегодня у исследователей появились новые инструменты для разработки подобных технологий, и в 1996 году Геннадий Иваненко вместе с ведущим инженером НПО Игорем Сусловым всерьез подошли к кавитационным процессам. Окончив Краматорский индустриальный институт, оба инженера в начале 90-х занимались изучением процессов гидравлического нагрева жидкостей для химической промышленности. Поначалу кавитация позволила им разработать по заказу Министерства чрезвычайных ситуаций Германии аппарат для обеззараживания поверхностной воды в полевых условиях. Сегодня «Специальные технологии» ведут переговоры с администрациями крупных российских шахт и трубных заводов, планируя разработку кавитационных установок по обеззараживанию шахтных жидкостей.

Заинтересовавшись два года назад биодизелем, ученые поняли, что кавитация станет незаменимой и при производстве этого топлива. К последней — магнитно-импульсной — модели кавитационного реактора они пришли не сразу: сначала исследовали свойства вихревых и торсионных реакторов, затем был разработан прямоточный кавитатор без термического нагрева. По словам Геннадия Иваненко, последняя модель вобрала в себя все лучшее от моделей-предшественников. Ее изюминка в том, что микроплазменные образования удерживаются теперь в одной точке магнитным полем, не давая им разрушать внутренние поверхности реактора. К тому же это увеличивает скорость и эффективность реакции вдвое. Кроме того, резко (в 14–20 раз по сравнению с классической технологией) падает энергопотребление.

Новый кавитатор герметичен, автоматизирован и компактен. Все компоненты, необходимые для проведения реакции, подаются в реактор в жидком виде, дозируясь электронной системой. Затем вступает в силу кавитация, а на выходе электронный селектор отделяет биодизель от глицерина. Полная автоматизация позволяет установке самостоятельно определять необходимое количество катализатора — в зависимости от качества поступившего в реактор масла. Это гарантирует на начальном этапе получение качественного продукта из сырья любого качества и температуры, чего, к примеру, не могут позволить установки немецкого производства. «В Германии делают установки для производства биодизеля из масла со стандартизированными характеристиками. Но ведь в Украине исходное сырье никогда не будет изо дня в день обладать идентичными показателями», — говорит Леонид Гордиенко, руководитель краматорского Центра инновационных технологий, выводящего сегодня на мировой рынок новое поколение установок по производству биодизеля.

Если характеристики полученного биодизеля не будут отвечать заданным параметрам, встроенный в установку компьютер не позволит топливу даже выйти из реактора. Тут же замигает лампочка, сигнализирующая о том, что реакция в кавитаторе «не пошла» или «пошла неправильно», и программа заблокирует процесс производства. Лишь в этом случае необходимо вмешательство человека. «Задача дежурящего возле установки обслуживающего персонала — только реагировать на аварийные сигналы. Если модуль остановился, нужно выяснить причину и устранить ее. Но сам аппарат защищен от перегрева, утечек, попадания режущих элементов. Никаких опасных зон и выбросов вредных веществ», — рассказывает Игорь Суслов. Это немаловажно, поскольку в Великобритании, например, при производстве биодизеля необходимые для реакции компоненты все еще засыпают в емкости вручную, а затем перемешивают большими мешалками.

Дело не в инвесторе

Стоимость разработанного в Краматорске кавитационного реактора пока высока — 25 тыс. евро. Вся установка, позволяющая производить 500 литров биодизеля в час, стоит 60 тыс. евро. Тем не менее первые установки были проданы в начале прошлого года российским производителям, а сегодня кавитаторы украинского производства уже работают в Парагвае, Норвегии, Египте. Об украинском ноу-хау зарубежные компании узнают посетив сайт НПО. Заинтересовавшись, они приезжают в Украину, тестируют установку и лишь затем делают заказ. За последние полтора года было продано всего шесть установок, поскольку их цена высока даже для зарубежных аграриев, не говоря уже об украинских. Геннадий Иваненко обещает, что в ближайшее время «Специальные технологии» будут менять свою ценовую политику, изыскивая способы снизить стоимость установок.

Даже владелец небольшого агрокомплекса вряд ли позволит себе такую роскошь, как кавитационный реактор за 25 тысяч евро. К этому его должно стимулировать государство — посредством льгот и субвенций

Доходов от немногочисленных заказов объединению «Специальные технологии» хватает, чтобы продолжать научные изыскания, а потому ученые утверждают, что инвестор им не нужен. «В первоначальный бизнес-план мы заложили двести тысяч долларов — на международное патентование нашего реактора и посещение зарубежных выставок. Но потом решили, что это не такие громадные средства, чтобы отдавать за них часть прибыли инвестору. Как только продукт стал узнаваемым, появился платежеспособный заказчик, а нам только его и надо», — говорит Гордиенко.

Пока краматорское изобретение заинтересовало считанные украинские компании.

А между тем, убежден Гордиенко, каждое крупное аграрное хозяйство должно бы иметь установку по производству биодизеля мощностью тысяча литров в час. «В Донецкой области, например, восемнадцать районов. Если бы Главное управление сельского хозяйства области закупило по установке на район, к ней съезжались бы крестьяне со своим сырьем, и топливо обходилось бы им в две гривни шестьдесят копеек, максимум — три гривни за литр. Нынче каждую весну наш фермер берет кредит на закупку солярки, а потом он вынужден продавать урожай дешевле — на месяц раньше срока. А что ему делать, если нужно погасить кредит?», — спрашивает Леонид Гордиенко.

Биодизель, произведенный на краматорской установке из собственного сырья, действительно обойдется аграрию дешевле. Другое дело, что не то что крестьянин, а и владелец небольшого агрокомплекса вряд ли позволит себе такую роскошь, как кавитационный реактор за 25 тыс. евро, а уж тем более всю установку по производству биодизеля за 60 тыс. евро.

Гордиенко рассказывает, что неоднократно беседовал с чиновниками, обосновывая бессмысленность строительства больших заводов по производству биодизеля из рапса и обещая сократить затраты на их запуск как минимум вдвое — за счет серийного выпуска кавитационных реакторов. Он убеждал их в том, что украинского агрария так же, как европейского, к использованию энергосберегающих технологий должно стимулировать государство. К примеру, словацкие фермеры приобретают гелевые, ветровые и биогазовые установки за 30% цены — оставшиеся 70% стоимости берет на себя государство. А наши чиновники, по словам Гордиенко, только усмехаются в ответ. В беседах с сотрудниками Министерства агропромышленной политики ученый предлагал беззатратную схему внедрения кавитаторов: попросту включить их в официальный перечень оборудования, предоставляемого аграриям по лизинговой схеме. Самому ведомству это ничего бы не стоило. Причем аграрии смогли бы покупать такие установки в рассрочку, а проценты гасило бы государство. В Минагропроме эту идею восприняли с холодком.

Леонид Гордиенко уверяет: «Энергетическая зависимость Украины — это миф. Реальность — это зависимость от крупных транснациональных корпораций и чиновников-коррупционеров». Хотя на чистом биодизеле никто в мире сегодня не ездит (им пока только разбавляют обычное дизельное топливо), в Европе уже поняли, что пятипроцентная добавка биодизеля уменьшает вредные выбросы в атмосферу почти вдвое, следовательно, уже только по этой причине в ближайшие десять лет это направление получит серьезное развитие.

Биодизель чиновникам не нужен

Несмотря на высокую популярность темы биотоплива в Европе, отечественные эксперты убеждены, что разговоры о формировании украинского рынка биодизеля пока малоперспективны: в Верховной Раде господствует лобби, не заинтересованное в поиске и развитии производства альтернативных видов топлива. Кроме того, биодизель собственного производства из выращенного на украинских почвах рапса показывает невысокую рентабельность.

Что касается госчиновников, то в этом вопросе они демонстрируют двойные стандарты. С одной стороны, Украина взяла на себя обязательство уже в 2010 году потреблять свыше 520 тыс. тонн биотоплива: согласно требованиям ЕС, его доля до конца 2010 года должна достичь 5,7% в структуре энергопотребления, чтобы, согласно Киотскому протоколу, уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу. Для выполнения этого обязательства 22 декабря 2006 года Кабинет министров утвердил Программу развития производства дизельного биотоплива до 2010 года, где задекларировал намерение построить как минимум 20 заводов суммарной проектной мощностью не менее 623 тыс. тон


Похожие записи:
  1. Стартует второй тур Конкурса инноваций, организованного журналом «Эксперт Украина». Первый тур показал, что у отечественных инноваторов много интересных проектов, но они еще не научились заявлять о них рынку
  2. Российская стальная компания Evraz Group, контролируемая Романом Абрамовичем, за 2,3 млрд долларов покупает среднюю по размеру американскую металлургическую корпорацию Oregon Steel Mills. До сих пор российские металлурги таких дорогих приобретений не делали
  3. В США уже больше месяца бастуют теле- и киносценаристы. Дальнейшее продолжение забастовки грозит миллионными убытками не только Голливуду, но и всему Лос-Анджелесу
  4. В Украине зарождается национальная сеть бизнес-ангелов — компаний, которые финансируют рискованные инвестиционные проекты. Для динамичного развития им необходимы грамотное государственное стимулирование и взаимопонимание с отечественными инноваторами
  5. В течение ближайших месяцев с молотка уйдет один из девяти немецких земельных банков — Landesbank Berlin (LBB). Для Германии это может стать началом слома всей послевоенной архитектуры финансовой системы
  6. Крупнейшая мировая выставка информационных технологий CeBIT больше не поражает воображение: в Ганновер приехали не столько гранды, сколько скучные, но практичные середнячки
  7. В схватке за звание мирового финансового центра номер один постепенно побеждает Лондон, прежде всего благодаря более либеральному законодательству