Будущее альтернативного топлива в России

Введение в альтернативное топливо

В последнее время все обсуждают альтернативное топливо, почему-то только ленивые бизнесмены, политики и журналисты обходят эту тему стороной. Все нас пугает возможностью, что у современной цивилизации могут закончиться запасы нефти и газа. Мы представляем себе замерзшие дома, остановленный транспорт и голод. В то же время в США уже несколько лет активно разрабатывают технологии получения топлива из альтернативных источников, в основном растительного происхождения.

Россия с её богатыми запасами углеводородов только начинает расти в этой области. Однако и у нас есть институты, которые успешно работают над этой проблемой. Один из таких – Казанский Институт органической и физической химии, который сейчас реализует программу по созданию альтернативных видов топлива, разработанную Российской академией наук три года назад.

Заведующий лабораторией фосфорилированных аналогов природных соединений, доктор химических наук Владимир Миронов, рассказал, что программу курируют два академика – Илья Иосифович Моисеев и Борис Федорович Мясоедов. Исследования финансируются на конкурсной основе Российской академией наук, также поддержка поступает от Татарстана.

Молодой ученый Антон Миндубаев участвовал в конкурсе на 50 лучших инвестиционных идей, организованном Инвестиционно-венчурным фондом и технопарком “Идея” под эгидой Правительства РТ, и получил грант для дальнейших исследований. В ИОФХ создается новая лаборатория химии возобновляемого сырья, в которой сосредоточатся работы по альтернативному топливу. Владимир Миронов ответил на некоторые вопросы о программе.

Источники альтернативного топлива

– Владимир Федорович, какие источники могут служить для получения альтернативного топлива?

– Главное условие – источники должны быть растительного или органического происхождения: это может быть растительная масса, например, рапс, пшеница, отходы растительного происхождения, обычный мусор, ил из канализации, навоз, а также отходы пивного и сахарного производства. Обрабатывая это сырье особым образом, мы можем получать биогаз, который на 70 процентов состоит из метана, спирт, моторные топлива и искусственный бензин.

• Растительная масса (рапс, пшеница)
• Отходы растительного происхождения
• Бытовой мусор
• Ил из канализации
• Навоз
• Отходы пивного производства
• Отходы сахарного производства

Из дешевого сырья можно получать масло, а с помощью химических процессов превращать его в более легкие эфиры и достигать нужных соединений. Если удается выделить метан, то его можно уже использовать как топливо для автомобилей или для отопления.

Метан – это ценное сырье. На его основе можно производить биоэтанол, который является отличной альтернативой бензину, значительно снижая токсичность выбросов в атмосферу и повышая экономическую эффективность производства.

Важно решить задачу получения метана из органического и растительного сырья в достаточных объемах, поскольку вопрос его дальнейшей переработки мы уже давно решили.

Исследования в лаборатории

– Что в этом направлении делается в вашей лаборатории?

– Мы занимаемся стимуляцией получения биогаза из различных источников. К примеру, работаем с бытовыми сточными водами и активным илом, который имеет высокую токсичность и неприятный запах. В нем есть микроорганизмы, которые перерабатывают все, что мы сбрасываем в канализацию, и производят газы. С помощью биореактора мы получаем метан, а в остатке имеем обеззараженное вещество, которое можно использовать как удобрение.

• Получение метана из сточных вод
• Обеззараживание активного ила
• Производство удобрений из отходов
• Снижение токсичности отходов

Промышленное производство

– Возможно ли организовать подобное производство на промышленной основе?

– Для этого нужно поменять систему канализации на западный манер. У них бытовые сточные воды не смешивают с промышленными, как это делается у нас. В результате наши сточные воды становятся опасными из-за высокого содержания тяжелых металлов. Правильно было бы очищать производственные сточные воды на очистных сооружениях, а затем уже сбрасывать в общие водоемы.

Мы проводим эксперименты с различными растениями, например, с амарантом, который эффективно производит метан и помогает перерабатывать трудно усваиваемые отходы, такие как пивная дробина, для его получения. При использовании амаранта также увеличивается польза от вторичного продукта – удобрений. Ведем работы и с другими отходами: навозом, жом сахарной свеклы, пивной дробиной, соломой и содержимым рубца крупного рогатого скота.

• Амарант для производства метана
• Навоз крупного рогатого скота
• Жом сахарной свеклы
• Пивная дробина
• Солома
• Содержимое рубца КРС

За два с лишним года работы лаборатории мы нашли активаторы, которые улучшают метаногенез. Мы тестируем, как долго он продолжается в разных средах и от каких веществ зависит скорость его производства. У нас уже имеются лабораторные установки объемом до 1 литра. В планах – разработать опытные реакторы объемом от 10 до 30 литров.

Наша цель – выяснить, как очистить биогаз и получить метан либо сжать его до товарного вида. Дальнейшие технические решения по переработке метана возможны только в сотрудничестве с другими научными учреждениями.

Специализированная лаборатория

– Зачем понадобилась специальная лаборатория?

– В нашей лаборатории фосфорилированных аналогов природных соединений исследуются разнообразные возможности применения амаранта, дайкона (китайская редиска), якона и других растений. Мы координируем выбор культур с московскими коллегами из Всероссийского научно-исследовательского института селекции и семеноводства овощных культур.

Кроме того, мы занимаемся модификацией природных веществ с добавлением фосфора. В нашем институте, в том числе и в нашей лаборатории, мы научились производить пластификаторы для текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности, а также пламегасители и стабилизаторы для полимеров. А теперь мы еще работаем над вопросами метаногенеза. В рамках одной лаборатории становится слишком тесно, и поэтому мы открываем вторую, специализированную. Кадры для работы над альтернативным топливом в основном – молодые ученые.

• Исследование растений (амарант, дайкон, якон)
• Модификация природных веществ фосфором
• Производство пластификаторов
• Разработка пламегасителей и стабилизаторов
• Исследования метаногенеза

Результаты нашей работы обычно приводят к патентам, новым технологиям или практически значимым продуктам, хотя пока все это достигается на лабораторном уровне.

Мы работаем на пилотном уровне в сотрудничестве с другими организациями, потому что только на производственных установках можно оценить экономические параметры процессов.

Патентование разработок

– Есть ли у вас запатентованные разработки в области метаногенеза?

– Мы находимся на стадии патентования метода активизации производства биогаза.

Будущее альтернативного топлива

– Владимир Федорович, можем ли мы в будущем полностью отказаться от производства топлива из нефти?

– В будущем это вполне возможно, но только при условии, что будут хорошо развиты сельское хозяйство и животноводство.

Что будет дальше, время покажет, но начало выглядит многообещающе.

Это также связано с тем, что работа по созданию альтернативного топлива Владимира Миронова, заведующего лабораторией Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова, была одним из важных оснований для его избрания членом-корреспондентом РАН. Поздравляем Владимира Федоровича с этой наградой!