©УНК 2011
ÐеÑеглÑнÑÑи Ð¿Ð¾Ð²Ð½Ñ Ð²ÐµÑÑÑÑ ÑÑаÑÑей
ÐеÑеглÑнÑÑи Ð¿Ð¾Ð²Ð½Ñ Ð²ÐµÑÑÑÑ ÑÑаÑÑей
- No tags were found...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Біопаливо має велике майбутнє. Після більш ніж 150 років використання нафти і її продуктів ми стали<br />
залежними від неї. Перше покоління біопалива показало нам як свої переваги, так і підводні камні цієї надійної<br />
технології, яка також може допомогти нам створити підгрунття майбутнього без викопного палива<br />
<strong>©УНК</strong> <strong>2011</strong>
До вашого відома серія оригінальних перекладених матеріалів «Додатка» журнала Nature під назвою<br />
«Біопаливо» 1 . У перекладі, розміщеному нижче, можливі невідповідності у датах, враховуючи те, що<br />
оригінальні матеріали статтей були опубліковані в журналі Nature в червні, а перекладені і опубліковані на<br />
сайті УНК декілька місяців пізніше [прим. УНК]<br />
Біопаливо<br />
Майкл Грейсон, помічник редактора «Додатків» Nature Outlook<br />
Усе занадто ідеально, щоб бути правдою: світ користується енергетичною рідиною, яку<br />
зручно добувати із землі. Оскільки все більше країн користується цим рідким багатство,<br />
стає зрозуміло, що так не може продовжуватися бескінечно, особливо, коли найбільші<br />
запаси знаходяться у руках найменш розвинутих і нестабільних країн. Більше того, ми<br />
почали цінувати величезну екологічну вартість використання доісторичного вуглецю.<br />
З тих пір, як більше 150 років тому гас почав замінювати китовий жир в світильниках,<br />
нафтопродукти прийшли до влади в усьому - починаючи від вентиляторів до реактивних<br />
винищувачів - і ми стали повністю залежними від них. Але не назавжди. Нам потрібна<br />
альтернатива, яка б виконувала функції сирої нафти, але не мала недоліків; яка може<br />
зламати нашу залежність від викопного палива і зменшити викиди парникових газів, без<br />
ризикованого глибоководного буріння або остраху нафтових аварій.<br />
Біопаливо може стати альтернативою. Це паливо може бути виготовлено з різних видів<br />
вихідних матеріалів, від відходів деревини до водоростей або навіть генетично<br />
модифікованих бактерій. Така різноманітність означає, що широкий перелік видів<br />
біопалива може бути отриманий в різних місцях і мати різне призначення.<br />
Біопаливо має великі переспективи; очікування високі, а перші спроби відбуваються із<br />
перемінним успіхом. Багаті на цукор та олію культури, які потребують високородючих<br />
грунтів створюють інші проблеми, переключаючи увагу від дефіциту палива на дефіцит<br />
продовольства. Є й інші проблеми: виробництво такого біопалива першого покоління є<br />
водо- та енергоємним, а тому насправді мало чим зменшує частку викидів парникових<br />
газів в атмосферу. Але ці проблеми вирішуються. Такі проблеми зазвичай характерні для<br />
молодих технологій. Біопаливо наступного покоління вже набуває досвіду. Може пройти<br />
20-30 років, перш ніж біопаливо зможе вільно дихати, важливим залишається лише ціна<br />
питання.<br />
Ми вдячні за фінансову підтримку Biotechnology and Biological Sciences Research Council,<br />
BP, Ceres, São Paulo Research Foundation (FAPESP) і US Department of Energy's BioEnergy<br />
Science Center. Nature несе відповідальність за всі оригінальні редакційні матеріали.<br />
1<br />
Джерело матеріалів: «Огляд Nature: Біопаливо», спеціальний додаток Nature від 23 червня <strong>2011</strong>/Випуск<br />
474/ Номер 7352 – c. 451 - 477 (S1 - S25); http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7352_supp/index.html#out<br />
[Source: Nature Vol 474, Issue No. 7352 Suppl, S1 - S25 (<strong>2011</strong>) - "NatureOutlook: Biofuels " 23 June <strong>2011</strong> -<br />
p. 451 – 477]<br />
© УНК 2
Зображення: хай-тековий погляд на витончену структуру попередньо обробленої біомаси в Національній<br />
лабораторії відновлюваної енергії в Колорадо (DENNIS SCHROEDER/NREL)<br />
Вступ: біопаливо наступного покоління<br />
Пітер Ферлі, науковий журналіст, Вікторія, Британська Колумбія<br />
Прихильники біопалива наполягають на своєму напротивагу стрімкого потоку<br />
суперечливих висновків, але чи зможе сучасне біопаливо впоратися з цим?<br />
Витривалі, надзвукові винищувачі. Президент США Барак Обама, вирішив,<br />
що неймовірне дійство, яке спостерігали студенти Джорджтаунського університету у<br />
Вашингтоні навесні <strong>2011</strong> року, допоможе зрозуміти їм, чому біопаливо заслуговує на<br />
головну роль в його енергетичній стратегії. Пілот винищувача ВВС США в півтора рази<br />
перевищив швидкість звуку на суміші 50/50 нафтового палива і біопалива з рослини<br />
Camelina sativa, неїстівного родича гірчиці - вагомі докази того, як сказав Обама, що<br />
біопаливо може допомогти країни позбутися своєї залежності від<br />
нафти. «Якщо винищувач Raptor F-22 може перевищити швидкість звуку на біомасі, то і<br />
твоя розвалина це зробить», пожартував Обама.<br />
Як видно із промови Обами, така непопулярність біопалива все-таки показує, що, не<br />
дивлячись на його сучасні вади, воно буде частиною нашого енергетичного<br />
майбутнього. Стрімке зростання масштабів біопалива, ферментованого або отриманого з<br />
продовольчих культур, таких як кукурудза (маїс), цукровий очерет або соя, призвело до<br />
підвищення цін на продукти харчування та вирубку лісів. І так як виробництво біопалива<br />
залежить головним чином від викопного палива, ці початкові спроби мало що зробили для<br />
скорочення викидів парникових газів. У квітні <strong>2011</strong> року, підбиваючи підсумки<br />
результатів 14-місячного розслідування з етики біопалива, Наффілдська рада з біоетики,<br />
авторитетна організація Лондона, окреслила необхідні напрямки і причини необхідної<br />
підтримки біопалива, яке було піддане критиці.<br />
Та попри непопулярність біопалива, на що вказує і промова Обами, потрібно визнати, що<br />
© УНК 3
незважаючи на усі його нинішні недоліки, воно має стати частиною нашого енергетичного<br />
майбутнього. Інші відновлювані джерела енергії, такі як сонце і вітер, сприятимуть<br />
електричній потужності, але реальність така, що переважна більшість двигунів вимагає<br />
рідкого палива і буде таким найближчі роки. І будь-які спроби подальшого існування<br />
мільйонів транспортних засобів в світі, портребуватимуть біопаливо.<br />
На початку <strong>2011</strong> року, такі організації, як лондонський фінансовий гігант HSBC і<br />
екологічна захисна група Oceana, яка знаходиться у Вашингтоні, округ Колумбія, визнали<br />
біопаливо важливим компонентом для усе стрімко зростаючої кількості транспорту,<br />
економічного зростання та охорони навколишнього середовища. Використане належним<br />
чином, біопаливо може максимізувати використання відходів сільського господарства,<br />
лісового господарства та відходів урбанізованого життя. Цей підхід може допомогти<br />
врятувати землі, які поглинають вуглець, а також інші критично важливі екологічні<br />
функції.<br />
У травні Міжнародне енергетичне агентство (ІЕА), яке знаходиться в Парижі, представило<br />
стратегічний план прискорення споживання біопалива у розмірі близько 2% від частки<br />
світового транспортного палива сьогодні і до 27% у 2050 році. Біопаливо, на думку ІЕА,<br />
може достатньо потіснити нафту, щоб запобігти викидам вуглекислого газу величиною<br />
2,1 гігатон щорічно, при його сталому виробництві - приблизно стільки, скільки чистого<br />
діоксиду вуглецю поглинається океанами. В таких оцінках запевняють ІЕА, Обама та інші,<br />
і що біопаливо не тільки краще за бензин (газолін), але і з точки зору технічного прогресу<br />
є надія, що воно буде окупатися екологічно та соціально. Прихильники біопалива<br />
розраховують на нове покоління біопалива, яке максимально замінить нафтопродукти<br />
(сиру нафту) і зведе до мінімуму побічні наслідки. «Продовжувати те, що ми почали<br />
десять років тому із звичайним біопаливом уже неможливо», говорить дослідник<br />
біопалива Ансельм Айзентраут, головний автор стратегічного плану ІЕА. «Нам потрібно<br />
більше землі і ресурсозберігаючих технологій».<br />
Біопаливо, яке підтримується ентузіастами серед своїх прихильників, може бути отримане<br />
з різних неїстівних матеріалів – будь-то етанол зі стебел кукурудзи або інших<br />
«целюлозних рослин», або навіть з міського сміття, або реактивне паливо зі спеціальних<br />
енергетичних культур, таких як швидкозростаюча неїстівна родичка гірчиці Camelina<br />
sativa. Порядок дій на сьогодні представлений таким чином, щоб продемонструвати<br />
необхідність агрономічної і технологічної підтримки, яка надається в промислових<br />
масштабах, скороченні прямого використання нафти та викидів парникових газів, і що усе<br />
буде реальним, тривалим та етичним.<br />
Біопаливо, отримане з зернових культур, окрім кукурудзи і цукрового очерету, знову<br />
опиняється на порозі комерціалізації. У 2007 році розробники передового біопалива<br />
готувалися побудувати свої перші виробничі потужності. Вони очікували на бурхливе<br />
зростання, частково обгрунтоване зростаючою державною підтримкою. Наприклад,<br />
Конгрес США розробив документ, за яким стимулювалося виробництво целюлозного<br />
етанолу до величини близько 950 млн літрів в <strong>2011</strong> році. Але Агенство з охорони<br />
навколишнього середовища США – вказуючи на нестачу запасів – наказало виготовити<br />
лише 30 мільйонів літрів целюлозного етанолу і 57,7 мільйонів літрів етанолу з кукурудзи<br />
на цей рік. Сполучені Штати Америки «мали агресивний план і ми практично з цього<br />
нічого не зробили», говорить Джеремі Мартін, політичний аналітик Союзу стурбованих<br />
вчених, Массачусетської захисної групи, прихильник біопалива.<br />
Дослідники, які вивчають вплив біопалива протягом всього його життєвого циклу - від<br />
культур до автомобілей - передбачали великі розміри викидів парникових газів. У<br />
доповіді, за оцінками дослідників з Прінстонського університету, опублікованої в журналі<br />
Science в 2008 році, парникові гази в результаті збільшення вирощування кукурудзи для<br />
© УНК 4
виробництва етанолу будуть перевищувати викиди парникових газів від<br />
бензину. Незважаючи на явне посилання дослідження на біопаливо першого покоління,<br />
така несподівана оцінка звела на нуль усе виробництво біопалива.<br />
Біопаливо усіх видів отримало ще один удар, коли зростання цін на продовольство<br />
викликало голодні бунти в Мексиці в грудні 2007 року, які згодом поширилися серед<br />
бідних верств населення по всьому світу. Річний обсяг виробництва біоетанолу і біодизеля<br />
різко зріс з 16 мільйонів літрів в світі в 2000 році до понад 100 млн. літрів в 2010 році,<br />
випереджаючи зростання запасів кукурудзи, цукрового очерету і рослинної олії. Хоча<br />
багато економістів погоджується з тим, що біопаливо менше сприяло зростанню цін на<br />
товари, ніж участь в цьому спекулянтів-посередників, ціни на нафту, протести і харчові<br />
бунти показали, що перехід від основних продуктів харчування у руки біопалива<br />
спотворює глобальний ринок сільськогосподарської продукції.<br />
У той час як майбутнє біопалива залишається нечітким, електротехнічні засоби рухаються<br />
вперед і займають його місце. Основні автовиробники почали масовий маркетинг своїх<br />
перших електричних транспортних засобів, як наприклад, Chevy Volt General Motors в<br />
Мічігані і Nissan Leaf японського автовиробника. В усьому світі урядові, промислові та<br />
приватні інвестиції йдуть на розвиток електричних транспортних засобів і акумуляторних<br />
технологій - у тому числі 100 мільярдів юанів (US$ 15 млрд) бюджету Пекіна – і<br />
затьмарюють інвестиції в біопаливо.<br />
Сучасне біопаливо обіцяє уникнути проблеми, з якою зустрілися його попередники –<br />
вибір між їжею і паливом. Проблема полягає в його більш високій виробничій вартості у<br />
порівняні з біопаливом першого покоління і нафтовим паливом. Ціни на біоетанол<br />
встановлюються з урахуванням його відносно низької енергоефективності; біоетанол дає<br />
тільки 70% енергії традиційного палива. А за даними IEA, вартість виробництва і<br />
роздрібного продажу дизеля і етанолу з целюлози становить близько $ 1,10 за літр<br />
бензинового еквівалента, або близько $ 4 за галон. У порівнянні з ціною 62-75 центів<br />
США за літр етанолу з кукурудзи і тростини, бензин коштує близько 54 центів<br />
США. Отже на даний момент сучасному біопаливу ще далеко до конкурентнів - але це<br />
питання часу. За оцінками IEA, до 2050 року біопаливо на основі целюлози буде<br />
продаватися лише по 75 центів США за літр. Але подолання цього розриву потребує<br />
постійних інвестицій, досліджень і розробок.<br />
Але вдача потроху повертається до біопалива, частково після серії стихійних лих і<br />
соціальних негараздів, які загострили актуальність відмовитися від нафти. Обама<br />
проголошує свою енергетичну стратегію в умовах скорочення запасів нафти і зростаючої<br />
нестабільності в багатому нафтою арабському світі. Аналіз HSBC стверджує, що круто<br />
зростаючий попит на запаси з боку країн, що розвиваються, повинен представляти<br />
інтереси «тих, хто водить автомобіль, опалює будинок або працює на заводі». Лихо, яке<br />
сталося через нафтову пляму у BP Deepwater Horizon в 2010 році вирішили називати<br />
криком допомоги океана шодо ліквідації нафтового буріння в Мексиканській затоці до<br />
2020 року.<br />
А згодом, ядерна криза в Японії в <strong>2011</strong> році, яка знову ж таки нагадала про важливість<br />
низьковуглецевої електроенергії. Найрозвинутіші економіки, такі як Китай, Німеччина і<br />
Сполучені Штати, розраховували на ядерну енергію, щоб забезпечити мільйони<br />
електричних транспортних засобів. Без цих інвестицій в поновлювані джерела енергії,<br />
електромобілі перейдуть на паливо вугільних електростанцій, роблячи для навколишнього<br />
середовища мало що корисного.<br />
Чи можуть підприємці відродити біопаливо? Здається що так, за державної фінансової<br />
підтримки з боку Сполучених Штатів і Європи кілька розробників біопалива вже почнуть<br />
© УНК 5
будівництво нових промислових заводів протягом наступного року. У плані IEA<br />
показується, що заводи, здатні замінити біопаливом майже 175 мільйонів літрів бензину,<br />
який щорічно виробляється, вже побудовані, і за оцінками ще й інші заводи з<br />
потужностями в 1,9 млрд літрів на рік вже на стадії будівництва і розробки. Адміністрація<br />
Обами обіцяє виділити федеральні кошти на фінансування принаймні чотирьох провідних<br />
заводів біопалива до 2013 року.<br />
Багато хто з першопрохідців сучасного біопалива в пілотних проектах виробництва<br />
целюлозного етанолу використовували комбінацію фізичних, ферментативних і<br />
бродильних процесів для отримання біопалива. Візьміть, наприклад, завод з виробництва<br />
етанолу, який виробляє 50 млн літрів етанолу на рік, який італійська фірма хімікатів<br />
Gruppo Mossi & Ghisolfi почала будувати на півночі від Турину в квітні <strong>2011</strong> року, і який<br />
призначений для заміни близько 34 мільйонів літрів бензину. Завод буде використовувати<br />
солому, в якій потім за допомогою ферментів, що поставляються данською компанією<br />
Novozymes, будуть руйнуватися довголанцюгові вуглеводні молекули до більш дрібних<br />
досупних для бродіння цукрів.<br />
Компанія Mascoma, яка знаходиться в місті Ліван, Нью-Гемпшир, планує почати<br />
будівництво целюлозного заводу з етанолу в Мічігані, виробничим об’ємом 150 мільйонів<br />
літрів на рік, на прикінці <strong>2011</strong> року. Компанія розробила генетично термофільні бактерії,<br />
які виділяють целюлозні ферменти. «Організм виробляє свої ферменти, тому ви вибираєте<br />
лише найбільш важливі компоненти», пояснює Джонатан Міленц, який очолює наукову<br />
групу Bioconversion Science & Technology Group в лабораторії Oak Ridge National<br />
Laboratory в штаті Теннессі і який співпрацював з Mascoma.<br />
Інший новатор - компанія Coskata в штаті Іллінойс, яка отримала 250 млн. дол США<br />
державного кредиту на побудову заводу з виробництва целюлозного етанолу в сільській<br />
частині Алабами. Завод вироблятиме 208 млн літрів етанолу на рік шляхом газифікації<br />
деревної біомаси. У новітній технолгії Coskata окис вуглецю і газовий водень, що<br />
виділяються біомасою, ферментуються в етанол анаеробними бактеріями. Одна з переваг<br />
газифікації біомаси в тому, що процес дозволяє використовувати широке розмаїття<br />
сировини, ніж при ферментативному підході. «Ви можете використовувати будь-який<br />
вуглецевий матеріал - навіть гумові шини», говорить Міленц. «Так набагато<br />
раціональніше».<br />
Всі ці процеси потребують використання біомаси, і як нафтопереробні заводи, що<br />
розділяють і перероблюють нафту в різноманітні види палива і хімічні речовини,<br />
дозволяють у великій кількості отримати не тільки головний цільовий продукт, так і інші<br />
побічні речовини. Ці інші продукти включають тверді залишки, які можна спалювати для<br />
вироблення пари та електроенергії, або продавати як корм для тварин; вуглекислий газ,<br />
який може бути очищений для вулканізації та газифікації; гліцерин для фармацевтичних і<br />
косметичних засобів. Ці відходи дозволяють отримати більше доходів, а в деяких<br />
випадках забезпечують безкоштовні джерела відновлюваної енергії для переробних<br />
заводів. Така інтеграція також може знизити викиди вуглекислого газу - аргумент, який<br />
виробники біопалива першого покоління також намагаються враховувати.<br />
Є й нові напрямки виробництва біопалива. Компанія Exxon, приміром, виділила 600 млн.<br />
дол США для фінансування спільного проекту між Synthetic Genomics і R&D в Ла-Хойя,<br />
Каліфорнія, заснованого підприємцем по розшифруванню геному людини Крейгом<br />
Вентером, щоб розробити процес виробництва фотосинтетичними водоростями готових<br />
до переробки жирів.<br />
Навесні цього року біомолекулярний інженер UCLA Джеймс Ляо повідомив про три нові<br />
способи біопереробки для виготовлення бутанолу - перспективне паливо на спиртовій<br />
© УНК 6
основі, який дає на 25% більше енергії ніж літр етанолу. За допомогою оригінальної<br />
метаболічної інженерної розробки Ляо розробив процес отримання біопалива шляхом<br />
бродіння білку замість цукру. Джерелом білку є також водорості, з яких Exxon та інші<br />
намагаються отримати олію. Підхід Ляо з використанням водоростей має сенс, оскільки<br />
водорості містять приблизно дві третини білка і в кращому випадку одну чверть жирів.<br />
Відкриття Ляо неймовірного способу отримання бутанолу показує, що це «дуже<br />
хвилюючий момент» для сучасного біопалива R&D, каже Міленц. «Поєднання<br />
термохімічних інновацій і властивостей генетично модифікованих організмів означає, що<br />
є багато інших шляхів і способів, про які нам ще невідомо».<br />
Чи забезпечать переваги біопалива стабільність транспортної галузі? Вони могли б, якби<br />
виробники і політики чітко окреслели його шлях і дослідили вплив біопалива на загальну<br />
енергетичну та екологічну картину світу.<br />
Фото: поле рослини міскантуса -<br />
Miscanthus, однієї з декількох<br />
неїстівних культур, яка буде<br />
використовуватися у виробництві<br />
біопалива наступного покоління<br />
(OHN JAMES/ALAMY)<br />
Дослідження показують, що<br />
можливо зібрати достатній<br />
урожай біомаси для<br />
задоволення потреб<br />
біопалива. У травні <strong>2011</strong> року<br />
Міжурядова група експертів зі<br />
зміни клімату (IPCC)<br />
випустила звіт по<br />
використанню відновлюваних<br />
джерел енергії, в якому озвучувався висновок, що біомаса до середини сторіччя може<br />
стійко забезпечувати до 300 ексаджоулей (Один ексаджоуль дорівнює одному мільярду<br />
гігаджоулей, або одному мільярду гігават-секунд.) - в чотири рази більше за необхідну<br />
кількість біомаси цільового показника IEA (у розмірі 27% світової потреби біопалива в<br />
транспорті).<br />
Питання в тому, як гарантувати, що біомаса збуде заготовлятися так, як рекомендує IEA і<br />
IPCC – з максимальним використанням сільськогосподарських відходів, відходів лісового<br />
господарства та побутової сфери, і при цьому заохочувати вирощування спеціальних<br />
енергетичних культур так, щоб забезпечувати зв'язування вуглецю та виконання інших<br />
критично важливих екологічних функцій. Один із способів направити розвиток біопалива<br />
на зелений шлях полягає в розробці переліку стандартів і практичних навиків, яких би<br />
дотримувалися виробники біопалива, або добровільно, або за законом.<br />
Наприклад, в березні <strong>2011</strong> року під час круглого столу з питань сталого біопалива, яке<br />
проводиться Енергетичним центром в EPFL, в Лозанні, Швейцарія, запропонувала<br />
показові параметри для системи сертифікації біопалива, щоб окреслити різницю між<br />
необхідними видами біопалива і тими, які є екологічно руйнівними. Цю пропозицію<br />
підтримала більшість компанії. Стратегічний план IEA цитує не менше 67 ініціатив з<br />
усього світу щодо розвитку саме таких критеріїв сталості біопалива – зростаюча кількість,<br />
яка може зашкодити подальшому процесу. Коли справа доходить до уніфікацій, необхідні<br />
міжнародні методи і стандарти, як сказав директор IEA Айзентраут, щоб покінчити з<br />
плутаниною, яка може перешкоджати спокійній роботі підприємців. «Тут є ризик появи<br />
ринкових непорозумінь», попереджає він.<br />
© УНК 7
Проблема - відсутність єдності в питанні виміру впливу біопалива на навколишнє<br />
середовище. Питання, яке присутнє в більшості спірних ситуацій навколо біопалива у<br />
переході від непрямого землекористування - головної проблеми, яка цитується в статті<br />
Science 2008 року. Зазвичай вирощування енергетичних культур на існуючих<br />
сільськогосподарських угіддях витісняє інші культури в інші незаймані лісові угіддя, тим<br />
самим спричиняючи вивільнення вуглецю як з лісових грунтів, так і з отриманої<br />
деревини. Оцінка такого непрямого впливу на навколишнє середовище життєвого циклу<br />
біопалива є спірним питанням; різноманітні методології та результати отримання даних<br />
широко представлені і доступні. Висновки щодо викидів парникових газів при<br />
виробництві конкретного об’єму біопалива з конткретного виду біомаси на конкретній<br />
землі можуть коливатися від нормального до плачевного, як і різні витікаючі з цього<br />
наслідки, в залежності від використаних в обчисленнях рівнянь.<br />
Що робити з побічними продуктами від переробки біологічних речовин, таких як<br />
надлишок електроенергії, є іншим спірним питанням при розробці життєвого циклу<br />
біопалива. Джеффрі Хаммонд, директор Інституту сталого розвитку енергетики та<br />
навколишнього середовища при університеті міста Бат, Великобританія, який очолює<br />
програму, фінансовану Дослідницькою радою біотехнології та біологічних наук, щодо<br />
целюлозного етанолу і вивчав методологічний вплив досліджень життєвого циклу<br />
етанолу, який отримують з пшеничної та ячмінної соломи. «Залежно від того, який<br />
методологічний підхід ви застостовуєте, загальний обсяг викидів парникових газів може<br />
варіювати, щонайменш, втричі», говорить Хаммонд.<br />
Група Хаммонда розглянули три методології, які використовуються у Великобританії для<br />
розрахунку скорочення парникових викидів із застосуванням до біопалива і його побічних<br />
продуктів. У всіх випадках за моделлю екологічної цінки життєвого циклу було<br />
встановлено, що переробка соломи та отриманий з неї етанол є чистими редукторами<br />
вуглецю. Але вигоди з того не багато - скорочення викидів вуглекислого газу становить<br />
від 9% до 38%, залежно від методології.<br />
Недавнє дослідження дає певні утішні результати про оцінку впливу<br />
біопалива. Супутниковий аналіз Стенфордського університету та Інституту Карнегі у<br />
Вашингтоні, опублікований в квітні <strong>2011</strong> року у виданні Nature Climate Change, відзначив<br />
локальний охолоджуючий ефект від насаджень цукрового очерету для виробництва<br />
етанолу. Аналіз показав, що насадження цукрового очерету в Серрадо, регіоні центральної<br />
Бразилії, відображає світло краще (має більше альбедо) і краще проникає за культури, які<br />
він витіснив. В результаті спостерігається локальне охолодження на 0,93 ° С. Таке<br />
регіональне охолодження може значно уладнати проблеми із впливом на<br />
землекористування при підвищенні продуктивності сільського господарства в<br />
посушливих регіонах, таких як на північі заходу США, говорить Девід Лобелл, що вивчає<br />
продовольчу безпеку в Стенфордському університеті і є одним з авторів статті.<br />
Екстраполюючи отримані дані високого альбедо біоенергетичних культур, таких як просо<br />
(Panicum virgatum) і Miscanthus, Лобелл каже, що великі насадження в південнозаходному<br />
регіоні Сполучених Штатів можуть підвищити фермерський дохід і тим самим<br />
знизити ціни на сільськогосподарські товари. Ці більш низькі ціни, у свою чергу, знизять<br />
заміщення лісів та дикої природи сільськогосподарськими угіддями. «Локальне<br />
охолодження може зупинити побічні ефекти землекористування», говорить Лобелл.<br />
Прогрес в галузі біопалива вимагає не тільки технічних досягнень, але і рівня економічних<br />
і політичних прогнозів. Невизначеність може спричинити зупинку процесу. Європейська<br />
комісія (ЄК) включила побічні ефекти землекористування в Директиву з відновлюваної<br />
енергетики 2009 року, які зобов’язує європейські держави підвищити частку<br />
© УНК 8
відновлюваних джерел енергії до 10% до 2020 року. Директива визнає тільки те<br />
біопаливо, у якого частка викидів вуглекислого газу як мінімум на 35% нижче за бензин<br />
(поріг зросте до 60% до 2018). Але обіцяне керівництвом в грудні 2010 року<br />
представлення методів розрахунку викидів вуглекислого газу при землекористуванні було<br />
відкладене до липня, а можливо, і довше, «не приймаючи в даний час ніяких дій і<br />
продовжуючи контролювати наслідки», такий варіант політики ЄК.<br />
Зображення: технологічна карта Міжнародного енергетичного агентства: біопаливо для транспорту,<br />
<strong>2011</strong> рік (INTERNATIONAL ENERGY AGENCY'S TECHNOLOGY ROADMAP: BIOFUELS FOR TRANSPORT,<br />
<strong>2011</strong>)<br />
Нормативний параліч зупиняє подальшу інтеграцію передових видів біопалива в<br />
енергопостачання. Це хвилює як прихильників біопалива, так і політичних аналітиків, які<br />
говорять, що такий статус-кво є неприйнятним. «Якщо ми будемо тільки продовжувати<br />
використовувати викопне паливо планета приречена і тоді вже побічні ефекти стануть не<br />
настільки важливими», говорить Джонатан Міленц в Ок-Ріджі. «Легко тільки сказати, що<br />
біопаливе погане і просто продовжувати використовувати нафту».<br />
Авіація має особливу заінтересованість в біопаливі. Існує не так багато альтернативних<br />
варіантів, наприклад, реактивні літаки на електричних двигунах, але їх шанси малі, так як<br />
повітряний транспорт стає більш затребуваним сектором, обслуговуючи приблизно 2,5<br />
млрд. пасажирів (<strong>2011</strong> рік) до прогнозованих 16 млрд пасажирів в 2050 році, потребуючи<br />
рідкого палива з відновлювальних джерел. Суміш рафінованої рижієвої олії з нафтовим<br />
паливом для реактивних двигунів, на прикладі підтриманого Обамою винищувача F-22<br />
Raptor, може незабаром завершити багаторічний процес сертифікації нового виду палива<br />
© УНК 9
для повітряних подорожей. Але в промислових масштабах переробка біомаси все ще<br />
залишається предметом уявлень фінансистів.<br />
Цей застій дратує Мартіна з Союзу стурбованих учених. Кращий спосіб визначити,<br />
наскільки велика роль сучасного біопалива в енергетичному масштабі, побудувати<br />
двадцять промислових заводів з переробки біомаси і перевірити ефективність та вплив<br />
енергетичних культур, збираючи і зберігаючи тонни біомаси на заводах; а також із<br />
залученням новітніх процесів переробки, таких як у компаній Mascoma і Coscata, для<br />
виробництва сучасного палива і палива наступного покоління. «Давайте зробимо перший<br />
мільярд галонів. Це багато що пояснить», говорить Мартін.<br />
Одне не викликає сумнівів: загальна сума державних інвестицій у сумі приблизно 4 млрд.<br />
дол США, яка необхідна за оцінкою Мартіна, копійка порівняно з субсидіями, які<br />
витрачає тепер держава на паливо на основі продуктів харчування, що перевищує 5<br />
мільярдів доларів США щорічно зі сторони уряду США. Якщо немає консенсусу навколо<br />
біопалива, необхідно змінювати пріорітети фінансування. Тільки в цьому випадку<br />
транспортні засоби, які працюють на сучасному біопаливі, матимуть шанс вивести світ на<br />
шлях чистого і безпечного майбутнього.<br />
© УНК 10
Малюнок/JONATHAN BURTON<br />
Сільське господарство: їжа проти палива<br />
Дункан Грехем-Роу, науковий письменник, Брайтон, Великобританія<br />
Найбільш спірним аспектом біопалива є конкуренція за сільськогосподарські<br />
угіддя. Виникає питання – чи потрапить в історію така конкурентна боротьба між<br />
сучасними досягненнями в біопаливі і сільського господарства?<br />
Коли водії Феррарі Формули-1 зайняли перше і друге місця в Бахрейні в минулому році на<br />
чемпіонаті Гран-прі у їх баках знаходилось щось незвичайне – лігноцелюлоза, або<br />
біопаливо «другого покоління». Навіть на високооктанових світових гонках Формули-1<br />
вже усвідомили реальність скорочення запасів нафти та загрозу кліматичних змін. З 2008<br />
року за новими правилами щонайменше 5,75% всього палива Формули-1 повинне бути<br />
рослинного походження. Але паливо в баках моделей Феррарі різне. Виготовлене з<br />
неїстівних частин рослин, ці паливні домішки демонструють лише один із шляхів, коли<br />
біопаливо може задовільнити наші потреби в енергії не за рахунок зниження виробництва<br />
продуктів харчування.<br />
Недавнє зростання цін на продукти харчування є одними з найгостріших питань,<br />
відповідно до Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН. Цей ріст був<br />
пов'язаний зі зростаючим використанням біопалива «першого покоління», одержуваного з<br />
продовольчих культур, таких як цукровий очерет і кукурудза (маїс), які часто<br />
зустрічаються сьогодні, наприклад, в суміші з газоліном (бензином). Продовольчі бунти<br />
стають дедалі частішими в країнах, що розвиваються, багато хто з цих людей стурбовані<br />
тим, чи така поведінка західних урядів розумна - або етична – на шляху до амбітних цілей<br />
пропаганди біопалива. Чи є шлях, який би задовільнив потреби населення світу в<br />
продовольстві?<br />
© УНК 11
У випадку з Феррарі, так. Їх вибір - біопаливо з етанолу, одержуваного з соломи, відходів<br />
сільського господарства. Розроблений біотехнологічною компанією «Іоген» в Оттаві,<br />
паливо спротивного автомобіля є одним із прикладів того, як наукові досягнення<br />
допомагають дослідникам уникнути деяких проблем біопалива першого покоління. Якщо<br />
нове покоління палива може бути використане в поєднанні із вдосконаленим<br />
землекористуванням та зростанням врожайності сільськогосподарських культур, ми<br />
можемо не вибирати між продовольством і паливом.<br />
Використання культур у виробництві рідкого палива не нова ідея. Ще в дев'ятнадцятому<br />
столітті Рудольф Дизель створив свій однойменний двигун, який працював на рослинній<br />
олії та арахісовому маслі. Бразилія офіційно затвердила додавання етанолу з цукрового<br />
очерету в своє паливо з 1929 року. Тим не менш, тільки в останнє десятиліття, після<br />
побоюваннь з приводу енергетичної безпеки та зміни клімату та із зростанням споживання<br />
енергії, біопаливо почало займати більш важливе місце у глобальній енергетичній<br />
політиці.<br />
Поспіх в розробці таких видів палива призвів до тиску на землекористування. В Малайзії,<br />
наприклад, політика заохочення використання та виробництва пальмового масла в основі<br />
біодизельного палива призвела до заміщення великих ділянок джунглів Борнео<br />
пальмовими плантаціями. І там, де їстівні культури, такі як кукурудза, йдуть на паливо,<br />
значні частки світового врожаю тепер ідуть на переробку біомаси, замість продуктів<br />
харчування. У 2007 році Сполучені Штати Америки засіяли 92, 9 млн акрів (близько 375<br />
тисяч квадратних кілометрів) кукурудзою, одну третину з якої було використано для<br />
виробництва етанолу. Така непропорційність, як було заявлено, призвела до негайного<br />
підвищення цін на зерно, що зросли на 73% на кінець 2010 року. На початку цього року<br />
FAO повідомила, що індекс її цін на продовольчі товари був найвищим за 20-річну історію<br />
індексу.<br />
Не акцентуючись на даних, все рівно стає ясно, що біопаливо є лише частиною<br />
проблеми. За даними звіту Світового банку у 2008 році «Щодо зростання цін на<br />
продовольство», біопаливо хоча і займає головне місце, є вагомі причини вважати, що<br />
інші фактори, такі як спекуляції на біржі та екстремальні кліматичні явища, також<br />
сприяли зростанню цін на їжу з 2002 року. Зростання цін на нафту також не потрібно<br />
забувати, тому що це має прямий вплив на ціни продовольства, говорить Оттолін Лейзер,<br />
рослинний генетик з Кембриджського університету, Великобританія. Лейзер, яка була<br />
також співавтором нещодавньої доповіді про біопаливо у Наффилдській Раді з біоетики в<br />
Лондоні, вказувала на те, що потрібно багато енергії - в основному у вигляді викопного<br />
палива - на збір врожаю, його переробку і транспортування продовольства.<br />
Фото: насадження дерев Віллоу для<br />
поставки на біопаливну<br />
електростанцію в Локербі,<br />
Шотландія, Великобританія<br />
(GETTY IMAGES)<br />
Віддаючи критикам біопалива<br />
належне, ціни на<br />
продовольство не є їх єдиною<br />
стурбованістю. За словами<br />
Ангели Карп, наукового<br />
керівника Центру<br />
біоенергетики та зміни<br />
клімату в Rothampsted<br />
© УНК 12
Research в Харпендені, найбільшому сільськогосподарському дослідницькому центрі<br />
Великобританії, біопаливо першого покоління вимагає інтенсивного залучення ресурсів,<br />
таких як вода і азот, а це впливає на викид парникових газів. Хоча більшість видів<br />
біопалива не розроблялося спеціально під вирішення проблем зростання рівня<br />
вуглекислого газу, проте, очікується, вони допоможуть вирішити цю проблему. Тим не<br />
менш часто біопаливо спроможне лише на мінімальні скорочення викидів парникових<br />
газів в порівнянні з тим же викопним паливом, згідно аналізу життєвого циклу Найджел<br />
Мортімер, колишнього голови постійного відділу енергетики в Шеффілдському<br />
університеті, Великобританія, який зараз працює в «Норс Енерджі», Стоксфілд,<br />
консалтинговому агенстві відновлюваних джерел енергії та сталого розвитку. І<br />
дослідження Кеннет Стоун, сільськогосподарського інженера у філії Служби<br />
сільськогосподарських досліджень США у Флоренції, штат Південна Кароліна, показує,<br />
що якщо департамент США з енергетики досягне на 2030 рік цільової частки біопалива із<br />
використання етанолу, отриманого з кукурудзи, лише сільськогосподарське використання<br />
води зросте у шість разів.<br />
Однією з найскладніших проблем, пов'язаних з конкуренцією між біопаливом і<br />
виробництвом продовольства, є землекористування. В ідеалі, біопаливо має вирощуватися<br />
на малорентабельних землях, що мають низький запас вуглецю, в результаті чого грунти<br />
вищої якості використовуються під виробництво продуктів харчування, каже Ян Крут,<br />
керівник дослідницьких робіт у Кенілвортській Раді з розвитку сільського господарства та<br />
садівництва. Але насправді рентабельність енергетичних культур змушує фермерів<br />
змінювати виробництво продовольчих культур на виробництво паливних культур,<br />
створюючи цепну реакцію, гооврить Олів'є Дюбуа, координатор Групи з біоенергетики<br />
FAO в Римі. «Продовольчі культури все ще повинні деінде вирощуватися», говорить<br />
він. А це означає знайти додаткові землі і використання їх в сільськогосподарських цілях.<br />
Проблеми землекористування не обмежуються тільки рослинними культурами: худоба<br />
також має велике значення. За даними дослідження, опублікованими Брюс Дейл,<br />
інженером-хіміком в Науково-дослідній лабораторії з перетворення біомаси<br />
Мічиганського державного університету в Іст-Лансінг, більше 80% американського<br />
сільськогосподарського виробництва йде на корм для тварин. Глобальне збільшення<br />
споживання м'яса є однією з основних рушійних сил зростання цін на продовольство. Як<br />
каже Лейзер: «Це неймовірно марнотратно».<br />
Із постіним зростанням світового населення, частка нових земель усе зменшується. До<br />
2050 року населення світу, як очікується, перевищить 9 мільярдів чоловік. За даними звіту<br />
FAO 2009 року «Як нагодувати світ в 2050 році» означає, що ми повинні нагодувати на 2,3<br />
мільярди більше людей. Більше того, через неухильне зростання споживання м'яса та<br />
середнє споживання калорій, кількість їжі, необхідної для задоволення цього попиту, буде<br />
зростати швидше, ніж приріст населення на 34%. «Нам потрібно 70% додаткового<br />
продовольства до 2050 року», говорить Дюбуа.<br />
© УНК 13
Діаграма: зростаючі потреби (Популяційний відділ Департаменту з економічних та соціальних питань<br />
Секретаріату Організації Об'єднаних Націй, 2007 рік і ООН, 2007 р., FAO 2002 р., EIA 2010 р.<br />
Але навіть до того, Управління енергетичної інформації США прогнозує, що буде<br />
додатковий попит на землю з боку енергетичного сектора. До 2035 року споживання<br />
енергії в країнах, що розвиваються, повинне зрости на 84%, і майже одну третину з цієї<br />
величини, як очікується, буде належати біопаливу. Кількість земельних ділянок як для<br />
продовольчих, так і паливних потреб, зменшиться, якщо тільки не відбуватиметься зміна<br />
способів ведення сільського господарства. Глобальна кількість орних земель, теоретично,<br />
зросте протягом наступних чотирьох десятиліть. Але FAO прогнозує, що чистий приріст,<br />
швидше за все, буде складати 5%, тому що в розвинених країнах перетворення орних<br />
земель частіше відбувається під розширення міст. Таким чином, щоб підвищувати<br />
продуктивність сільського господарства, потрібно підвищувати врожайність, говорить<br />
Дюбуа.<br />
Тенденції останнього півстоліття не є обнадійливими, проте: хоча середня глобальна<br />
продуктивність збільшується, темпи зростання знизилися з 3,2% в 1960 році до 1,5% в<br />
2000 році. Крут бачить промінь надії: продуктивність як і раніше росте і, за його словами,<br />
є багато можливостей для вдосконалення. Один із способів полягає в тому, щоб зменшити<br />
розрив між країнами. Наприклад, велика частина Африки недостатньо використовується в<br />
основному через відсутність інфраструктури. Якщо фермери не можуть продати свій<br />
продукт на ринку, вони вирощуватимуть тільки те, що купуватимуть, щоб прогодувати<br />
© УНК 14
свою сім'ї, каже Крут. Зростання виробництва біопалива в цих регіонах має великий шанс<br />
позитивно вплинути як на інфраструктуру, так і сільськогосподарське виробництво.<br />
Генетична модифікація також може допомогти підвищити продуктивність сільського<br />
господарства, і не тільки шляхом створення культур, які є більш стійкими до<br />
шкідника. «На горизонті - посухостійка кукурудза», яка може виживати у більш жорстких<br />
умовах і вимагає менше води, каже Крут. Солестійкість також може бути включена. З<br />
такими культурами більша частина землі залишиться життєздатною і ці рослини можуть<br />
вирощуватися у регіонах, де підвищення рівня моря збільшує солоність води. Крім того,<br />
деякі культури, такі як кукурудза, мають набагато більш ефективні механізми<br />
фотосинтезу, ніж пшениця або рис, говорить Крут. Ці високопродуктивні механізми<br />
можуть бути «запозичені» в одного виду рослин і включені в інші.<br />
З іншого боку, за допомогою методів поліпшення ведення сільського господарства<br />
сучасне біопаливо може подолати багато проблем, що змусили поставити біоетанол та<br />
біодизель на противагу виробництва продуктів харчування. Залучаючи до виробництва усі<br />
частини рослини, а не тільки їстівні, значна кількість різного виду біомаси може служити<br />
вхідним ресурсом, або сировиною. В таких інших частинах рослин заключено набагато<br />
більше енергії, ніж у зернах, але вона значно важче доступна, говрить генетик Кріс<br />
Сомервіль, який керує Інститутутом енергії біологічних наук в Університеті Каліфорнія,<br />
Берклі. Цей процес набагато дорожче, ніж виробництво етанолу з кукурудзи.<br />
Для створення палива Феррарі із соломи, компанія «Іоген» використовує фермент з гриба<br />
«джунглева гниль» (Trichoderma reesei). Гриб виділяє цей фермент для отримання<br />
поживних речовин з дерев, шляхом перетравлення лігніну, одного з основних компонентів<br />
лігноцелюлози, деревної частини рослин. Але справа у тому, щоб віднайти більш<br />
ефективні ферменти. Ферменти для обробки кукурудзяного етанолу відрізняються<br />
високою ефективністю і коштують всього близько 2 центів США за галон США, говорить<br />
Сомервілль. Ферменти, які розщеплюють лігноцелюлозу, коштують близько 13-25 центів<br />
США за літр, ось де проблема. В Інституті енергії біологічних наук, «ми б хотіли знизити<br />
цю вартість майже вдвічі», говорить він.<br />
Можна було б генетично створити рослини з лігніном, який легше руйнувати, але це<br />
довго, говорить Сомервілль. Більш перспективним є ідея використання селекції або<br />
генетичного аналізу для визначення рослин, які містять велику кількість енергії. Чарльз<br />
Вайман, хімічний та екологічний інженер в Університеті Каліфорнії, Ріверсайд, вивчав 47<br />
варіантів тополі, щоб визначити, в яких цукор найбільш легше виділяється з лігніну - і що<br />
може це зробити можливим. У березні <strong>2011</strong> року його команда повідомила, що вихід<br />
цукру може варіювати з 28% до 92% від теоретичного максимуму, в залежності не тільки<br />
від вмісту лігніну, а й від його структури.<br />
Тому якщо ці технології можуть вдосконалюватися і витрати на обробку відходів частин<br />
рослин можуть бути зменшені, є можливість вирішити питання продовольства і<br />
палива. Наприклад, зерно з кукурудзи може бути зібране як продукт харчування, в той час<br />
як інша частина рослини може бути відправлена на виробництво палива. Хоча цей<br />
елегантний, подвійний підхід складний в реалізації на практиці, каже Дюбуа. «Це як<br />
взаємовигідне рішення, але конкурентне використання відходів є великою<br />
проблемою. Вони використовуються як дешеве органічне добриво».<br />
У 2009 році дослідження Гая Лафонда, агронома з сільськогосподарського та<br />
агропромислового комплексу Канади в Індіані Хед, показало, що якщо більше 40%<br />
соломи було отримано з землі і не реінвестовано, якість грунту знижується. «Іоген»<br />
виготовляє в середньому 256 тис літрів етанолу на рік, з моменту його відкриття в 2004<br />
році, маючи при цьому потужність понад 1,9 млн. літрів. Компанія пояснює цей дефіцит<br />
випробувальним обладнанням і тому працює періодично. Але якщо компанія Shell, яка<br />
© УНК 15
володіє частиною компанії, почала виробництво етанолу з соломи в промислових<br />
масштабах, потребуючи для цього 20-30 тонн соломи на день в якості сировини, це може<br />
створити попит на солому.<br />
«Основна увага буде приділятися не подвійному застосуванню, і спецілізації культур»,<br />
розмірковує Лейзер. Під «спеціалізацією» вона має на увазі використання<br />
швидкозростаючих видів рослин, які збираються винятково для виробництва біопалива.<br />
Щоб уникнути конкуренції між енергетичними культурами і продовольчими за землі, за її<br />
словами, потрібний ретельний підбір видів. Швидкорослі види верб або тополь,<br />
наприклад, можуть вирощуватися на забрудненех грунтах, що також допомагає зменшити<br />
деградацію грунтів. Ці дерева перетворюють вуглекислий газ у біомасу швидше, ніж<br />
більшість інших рослин, властивість, яка повинна забезапечувати високі виходи<br />
біомаси. Багаторічні трави, такі як міскантус і просо (Panicum virgatum) є найкращими<br />
кандидатами. Ці рослини використовують невелику кількість води і запасають поживні<br />
речовини в своєму корінні, які залишаються в грунті для посівів наступного року. «Якщо<br />
ваш урожай дуже бідний в плані поживності, це означає, що вам практично не потрібне<br />
добриво», говорить Лейзер. Багаторічні трави також можуть вирощуватися на землях, які<br />
непридатні для сільськогосподарських культур. Дійсно, говорить Сомервілль, непридатні<br />
землі можуть бути перетворені в поля для біоетанолу, вирощуючи посухостійкі рослини,<br />
такі як агава, із якої виготовляється текіла.<br />
Дюбуа каже, що біопаливо другого покоління «має свої недоліки». Воно все ще потребує<br />
землі, і рослини, які потребують мінімальну частку вхідних компонентів, будуть<br />
конкурувати з продовольчими культурами за ці ресурси. І перше покоління біоетанолу<br />
з’явилося лише половину століття тому. «Великомасштабне виробництво біопалива<br />
другого покоління займе п'ять-десять років», говорить він.<br />
Цей процес вже почався. Нафтова компанія BP веде будівництво 400$-мільйонного заводу<br />
з виробництва целюлозного етанолу в Хайланді. Завод використовуватиме високо<br />
енергетичний цукровий очерет, відомий як «енергетичний очерет», а також просо або<br />
міскантус, виготовляючи близько 136 млн. літрів палива на рік – достатній примисловий<br />
масштаб за визначенням Департамента енергетики США. Може це і звучить голосно, але<br />
у порівнянні з 1,3 млн. літрами бензину на день, які, як говорить Сомервілль, виготовляє<br />
його місцевий перероний завод, це виглядає банально.<br />
Хоча це може зайняти певний час, сучасне покоління біопалива вже на своєму шляху.<br />
Незалежно від того, чи це друге покоління біопалива, яке потрапляє в наші паливні баки, а<br />
також гоночні автомобілі Формули1 - або третє, або четверте, біопаливо буде відігравати<br />
важливу роль у вирішенні світової енергетичної кризи. І завдяки технологіям, ретельному<br />
управлінню земельними ресурсами і зваженому використанню, ми зможемо задовільнити<br />
наші потреби як у іжі, так і в паливі.<br />
© УНК 16
Варіанти: ідеальне біопаливо<br />
Малюнок/JONATHAN BURTON<br />
Ніл Саваж, науковий письменник, Ловел, Массачусетс<br />
Паливо з біомаси повинне бути дешевим та енергоефективним. Бензин диктує високий<br />
стандарт.<br />
Одним словом можна описати майбутньє біопаливо з точки зору людей, які намагаються<br />
його створювати – аналог бензину. «Нашою метою є насправді розробити методи, завдяки<br />
яким одні й ті ж молекули були б в бензині, авіаційному і дизельному паливі», говорить<br />
Джордж Хубер, інженер-хімік в університеті Массачусетс-Амхерст, який працює над<br />
способами перетворення рослинної органічної речовини або біомаси в транспортне<br />
паливо. Як і бензин (газолін), ідеальне біопаливо повинне увійти в існуюючу сьогодні<br />
інфраструктуру і зодовільняти потребам будь-якого транспорту.<br />
Етанол, на який дуже довго орієнтувалася біопаливна галузь, не відповідає цим<br />
вимогам. У порівнянні з нафтовим паливом він менш енергоефективний: літр етанолу дає<br />
машині стільки є, скільки приблизно 70% літру бензину, етанол недостатньо потужний<br />
для вантажівок або літаків. Більше того, етанол змішується з водою із навколишнього<br />
середовища, в результаті чого паливо стає більш розведеним. Також викликає корозію і<br />
тому не може легко використовуватися в сучасних двигунах або дешево транспортуватися<br />
існуючими трубопроводами.<br />
Щоб подолати ці обмеження, дослідники намагаються перетворити біомасу в більш<br />
складні за етанол спирти, а також у вуглеводні, які більше нагадують такі у нафті і які є<br />
сумішшю вуглеводнів різної довжини. Ці науковці розробляють процеси - як біологічні,<br />
так і хімічні – для виготовлення речовини, які можуть йти в паливний бак або бути<br />
включені в технологічний процес вже існуючих нафтопереробних заводів. Вони хочуть<br />
використати якнайбільше доступної біомаси, не тільки прості вуглеводні, які можна<br />
отримати з цукрового очерету або зерен кукурудзи, а й зі складнішої для отримання<br />
© УНК 17
целюлози і лігніну зі стебел кукурудзи, дерев і проса.<br />
«Вищі спирти» - молекули з більшим числом атомів вуглецю і водню, ніж етанол – більше<br />
підходять для цього. Етанол має два атоми вуглецю, зв'язані з п'ятьма атомами водню, а<br />
також гідроксильну групу. У цих вуглець-водневих зв'язках зберігається потрібна енергія;<br />
розрив цих зв'язків відбувається під час згорання і при цьому виділяється<br />
енергія. Додавання ще двох атомів вуглецю і чотирьох атомів водню утворює бутанол,<br />
який є менш агресивним і концентрує більше енергії. З його чотирма атомами вуглецю<br />
бутанол вже має близько 90% енергії бензину, який є сумішшю молекул з п'ятьмавісьмома<br />
атомами вуглецю. Дизель і реактивне містять молекули із із 9 до 16 атомами<br />
вуглецю.<br />
Сьогодні етанол часто додають у бензин для запобігання раннього запалювання. Перехід<br />
до вищих спиртів може зробити паливну суміш, багату на спирти, більш<br />
підходящою. Сьогоднішні бензинові суміші, як правило, не перевищують 10% етанолу,<br />
але легко уявити собі паливо, яке містить 50-70% вищих спиртів, наприклад, менш<br />
корозійний спирт бутанол. Деякі навіть говорять, що немодифіковані автомобільні<br />
двигуни можуть працювати на одному лише бутанолі. «Ви можете досягти більшої<br />
ефективності в паливі, якщо будете рухатися у сторону збільшення довжини ланцюга<br />
молекули», говорить Мішель Чанг, хімік з Університету Каліфорнії, Берклі, яка<br />
використала мікробів для виробництва бутанолу.<br />
У кінцевому рахунку, бутанол може бути дешевшим у виготовленні, ніж етанол. Коли<br />
дріжджі виробляють етанол, скажімо, з цукру кукурудзи, спирт виходить і змішується з<br />
водою. Воду потрібно скип’ятити, що означає використати більше енергії для<br />
виробництва палива. Але бутанол та вода не змішуються, так що вони можуть бути<br />
розділені за менш енергоємного процесу.<br />
В першу чергу проблема полягає у виробництві достатньої кількості спирту. Виробляти<br />
великі обсяги етанолу відносно легко. Дріжджові штами уже тисячі років<br />
використовуються при виготовленні алкогольних напоїв і містять природні ферменти, які<br />
перетворюють глюкозу рослинного походження в етанол. Ними просто генетично<br />
маніпулювати для отримання більшої кількості етанолу. Хоча є організми, які природньо<br />
виробляють бутанол і вищі спирти, більшість з них утворюють їх у малих кількостях,<br />
говорить Чанг. «Питання в тому, як ви отримаєте той же вихід, що і з етанолом. Ще<br />
нікому це не вдалося».<br />
Чанг недавно знайшла спосіб збільшити виробництво бутанолу в десятки разів, по крайній<br />
мірі у лабораторних умовах. Вона зібрала комбінацію генів з різних організмів і змусила<br />
експресувати їх у бактерії Escherichia coli, кишкова паличка. Деякі з цих генів належать<br />
штаму бактерії Clostridium, яка природньо виробляє бутанол. Проблема, говорить Чанг,<br />
що клостридія має свій «розпорядок», який більшою мірою орієнтований на виживання,<br />
ніж на виробництво великої кількості спирту. Коли клітина розуміє, що забагато<br />
бутанолу, ферменти починають знищувати його. Подібні спроби інших дослідників тому і<br />
були низько продуктивними, дозволяючи отримати близько половини грама бутанолу на<br />
літр розчину глюкози. Тому замість того, щоб використати процес виготовлення бутанолу<br />
клостридіями, Чанг змішала гени двох інших бактерій, Treponema denticola і Ralstonia<br />
eutropha. Ці гени кодують трохи іншу версію ферментів, які контролюють бродіння -<br />
ферменти, які менше руйнують бутанол.<br />
© УНК 18
Діаграма: енергоємність (HAN, Л. та ін. Анну. REV. ХІМ. BIOMOL. ENG. 1,19-36 (2009)<br />
Така маніпуляція стає важчою за більш довгих вуглецевих ланцюгів. Чим більше<br />
молекула, тим необхідно більше кроків. І кожен крок дає можливість клітині повернути<br />
процес в інший, більш природній для неї, напрям. «Щоб отримати ідеальне виробництво,<br />
клітини мають бути здоровими», говорить Шота Ацумі, хімік з Університету Каліфорнії в<br />
Девісі. «Якщо прибирати деякі шляхи багато разів, клітини стають хворими». Ацумі<br />
також вставив гени з інших організмів у кишкову паличку, щоб спонукати бактерії<br />
виробляти різні форми бутанолу, у тому числі і спирту із п’ятьма вуглецевими<br />
молекулами - пентанолу.<br />
Співавтор Ацумі по проекту - Джеймс Ляо, хімічний та біомолекулярний інженер в<br />
Університеті Каліфорнії, Лос-Анджелес - недавно отримав вищі спирти в процесі, який<br />
поєднує в собі дві переваги в порівнянні з виробництвом етанолу з кукурудзи. Він почав з<br />
видами клостридій, що, на відміну від багатьох бутанол-вмісних штамів, можуть<br />
перетравлювати целюлозу, тим самим дозволяючи використовувати більшу кількість<br />
біомаси. Замість залучення кишкової палички у процес, Ляо змінив шляхи в клостридії<br />
так, що бактерія почала виробляти модифіковану розгалужену версію бутанолу -<br />
ізобутанол. Ізобутанол має ту ж хімічну формулу, що і бутанол, але різну структуру, що<br />
покращує його характеристики для двигунів і дозволяє легше перетворювати в інші<br />
хімічні речовини.<br />
Деякі компанії намагаються поставити бутанол або ізобутанол з біомаси на масове<br />
виробництво. У грудні 2010 року біотехнологічна компанія Green Biologics, Абінгдон,<br />
Великобританія, оголосила, що підписала угоду про співробітництво у використанні своєї<br />
технології ферментизації, яка основана на штамі Clostridium, з двома китайськими<br />
біохімічним компаніям. Butamax Advanced Biofuels, спільне підприємство нафтової<br />
компані ВР і хімічного гіганта DuPont, відкрило двері випробуваного заводу в Халлі,<br />
Великобританія, і сподівається налагодити діюче комерційне виробництво до 2013 року. І<br />
Gevo, передова компанія біопалива в Енглвуді, штат Колорадо, перейшла від виробництва<br />
етанолу в штаті Міннесота до виготовлення 68 млн. літрів на рік ізобутанолу, починаючи з<br />
© УНК 19
2012 року. Як і етанол, бутанол, ймовірно, буде представлений на ринку у якості<br />
бензинової суміші.<br />
Ацумі говорить, що для того, щоб ізобутанол був конкурентноспроможним, потрібно<br />
принаймні на пару порядків збільшити його вихід. Він не бачить необхідності у залученні<br />
мікробів у процес створення спиртів з більшою довжиною вуглецевих ланцюгів, тому що<br />
простіше використовувати традиційне перетворення ізобутанолу в інші корисні<br />
молекули. «Ізобутанол вже і так авторитетне біопаливо», говорить він, додаючи, що<br />
чотирьох- і п'ятивуглецеві спирти «достатньо підходять для паливної<br />
промисловості». Ізобутанол може, наприклад, бути зневоднений, для отримання<br />
вуглеводного ізобутану, який в свою чергу може використовуватися для чого завгодно, від<br />
бензину до авіаційного палива.<br />
Не тільки спирти є ключовою проблемою, коли наша мета - відповідати сьогоднішнім<br />
нормам запасів та системі дистриб’юції. «Із спиртовим паливом, зокрема етанолом, ви<br />
втрачаєте у швидкості», говорить інженер-хімік Джон Регалбато з університету Іллінойсу<br />
в Чикаго. Спирт не настільки енергоефективний, як вуглеводні», говорить Регалбато, який<br />
також є колишнім директором Програми каталізу і біокаталізу Національного наукового<br />
фонду США, який спонсорує проекти для перетворення біомаси в паливо та інші хімічні<br />
речовини.<br />
Чим ближче молекули, які виробляють мікроби, до молекул, які спалюються в сучасних<br />
двигунах, говорить Регалбато, тим легше вони будуть відповідати існуючій<br />
інфраструктурі. Вони стануть, як говорять експерти біопалива, паливом «по<br />
краплі». Регалбато любить цитувати девіз LS9, промислової біотехнологічнії компанії в<br />
Південному Сан-Франциско, штат Каліфорнія, яка використовує бактерії для<br />
виготовлення ланцюгів вуглеводнів: «краща заміна нафти – тільки сама нафта».<br />
LS9 є одним з кількох підприємств, які використовують синтетичну біологію для<br />
застосування процесів ферментації в отриманні вуглеводнів, замість спиртів. Дослідники<br />
LS9 ідентифікували гени, які дозволяють одному виду бактерій, ціанобактерій, природньо<br />
виробляти алкани - одне із сімейств молекул, які складаються тільки з атомів вуглецю і<br />
водню. Найменші алкани (метан, пропан і бутан) є горючими газами, у той час як бензин і<br />
дизельне паливо в основному складаються з алканів довших ланцюгів. Компанія<br />
працювала над дослідним проектом більше двох років і в грудні 2010 року оголосила, що<br />
отримала 30 млн. дол США фінансування для налагодження комерційного виробництва.<br />
Зображення: піроліз - піддаючи<br />
деревну стружку (ліворуч) обробці<br />
при 400 °С протягом декількох<br />
секунд з каталізатором (в центрі),<br />
отримують «біо-нафту» (праворуч)<br />
(DR. JOUNGMO СНТ)<br />
Ще один спосіб отримати<br />
вуглеводні з рослинного<br />
матеріалу – використовувати<br />
рідкі жири, такі, які<br />
отримують з пальм або<br />
сої. Хімічний процес,<br />
переетерифікація, перетворює<br />
ці масла в біодизельне<br />
паливо. Але через<br />
необхідність викоритосвувати<br />
землі під вирощування<br />
© УНК 20
сільськогосподарських культур, Регалбато говорить, що біодизельне паливо навряд чи<br />
досягне достатнього рівня для задоволення попиту на паливо. Багато роботи було<br />
зроблено у використанні водоростей для виробництва олії і перетворення її в біодизельне<br />
паливо, Але, на жаль, спроби ентузіастів не виправдалися.<br />
Не кожен підхід для отримання вуглеводнів включає перетворювання біомаси бактеріями.<br />
Джеймс Дамесік, хімічний та біологічний інженер в Університеті Вісконсін-Медісон,<br />
отримує паливо з рослинного матеріалу за допомогою багатоступінчатого хімічного<br />
процесу. Він перетворює біомасу в прозору рідину, названу гамма-валеролактон або<br />
GVL. Як і етанол, GVL може бути змішаний з бензином. Але GVL має важливу перевагу:<br />
він може бути оброблений далі, щоб стати вуглеводнем. Для отримання GVL, Дамесік<br />
використовує сірчану кислоту для целюлози з кукурудзяних відходів (стебла і листя, що<br />
залишилися після збору врожаю), проса або деревини. З іншого боку, в процесі бродіння,<br />
ферменти часто додають до біомаси, щоб зруйнувати целюлозу до простого цукру<br />
глюкози, з яким може впоратися бактерія. Сірчана кислота коштує набагато дешевше, ніж<br />
ферменти.<br />
Цей спосіб дає рівну кількість мурашиної і левулінової кислоти. Змішуючи з<br />
каталізатором, утвореного з рутенія і вуглецю, в левуліновій кислоті, перетворює її на<br />
GVL, який містить 97% енергії оригінальної біомаси. У той час як бродіння вимагає<br />
декілька днів, каталіз займає всього «кілька десятків хвилин», говорить Дамесік. GVL<br />
може транспортуватися існуючими трубопроводами або цистернами на НПЗ для<br />
подальшої переробки. Так нагрівання під високим тиском в присутності цеоліту<br />
(алюмосилікатний каталізатор, зазвичай використовується в крекінгу нафти) перетворює<br />
GVL в бутен плюс вуглекислий газ. Бутенові молекули можуть бути об'єднані (за<br />
допомогою іншого звичайного каталізатора), щоб отримати більш довгі вуглеводневі<br />
ланцюги для дизельного або авійаційного палива. Є одна проблема у цьому процесі, що<br />
сірка в кислоті має тенденцію деактивувати вуглець-рутенійовий каталізатор, проблема,<br />
яку Дамесік вирішив за допомогою рутеній-ренійового каталізатора. Зараз він працює над<br />
створенням каталізаторів, які використовують більш дешевий метал, ніж рутеній.<br />
Деякі дослідники намагаються поліпшити хімічні методи, такі як газифікація і піроліз, які<br />
вже давно використовуються для перетворення біомаси у вуглеводне паливо. Газифікація,<br />
яка існує понад століття, включає нагрівання вуглець-вмісних матеріалів до високих<br />
температур в присутності кисню. В результаті синтезований газ можна спалювати як<br />
паливо або перетворювати в рідке паливо з використанням процесу Фішера-Тропша,<br />
процес, розроблений ще в 1920-х роках. Піроліз працює таким чином: біомаса<br />
нагрівається з 400 °C - 600 °С протягом декількох секунд за відсутності кисню, а потім<br />
швидко охолоджуються до утворення рідини, відомої як біонафта. Біонафта, аналогічно<br />
сирій нафті, являє собою суміш сполук, які можуть бути модифіковані для виробництва<br />
вуглеводного палива.<br />
Це модифікація включає в себе додавання великої кількості водню до вуглецю в біонафті,<br />
що може коштувати більше ніж сама біонафта, говорить Хубер, колишній студент<br />
Дамесіка. Хубер розробив процес піролізу, що за рахунок додавання каталізатора, не<br />
зупиняється на стадії біонафти. Біомаса подрібнюється і швидко нагрівається, у результаті<br />
потік пари проходить через цеоліт, що перетворює його на пари бензолу, толуолу і<br />
ксилолу. Ці ароматичні вуглеводні можуть бути змішані для отримання палива, що може<br />
використовуватися, наприклад, у високопродуктивних машинах, таких, які потребують<br />
великий відсоток толуолу. Весь процес займає всього кілька хвилин. «Ми вважаємо, що це<br />
буде значно дешевше, ніж газифікація чи бродіння», говорить Хубер. Університет<br />
ліцензував його технологію, щоб запустити компанію Anellotech у Нью-Йорку, в якій<br />
Хубер є співзасновником. «Поки ми маємо дешеву сировину, ми можемо виготовляти<br />
нашу продукцію за ціною нижче $3 за галлон», говорить Хубер. У квітні цього року ціни<br />
© УНК 21
на бензин були приблизно 4 долари за галон в США (близько 1 долара США за літр) і<br />
близько 2 доларів США за літр у Великобританії.<br />
Хубер не передбачає певної єдиної технології у виробництві біопалива. Замість цього, за<br />
його словами, буде суміш, що дозволяє найкращим чином використовувати доступні<br />
ресурси і задовільнити різніманітний попит на паливо. «Майбутня переробка біологічних<br />
речовин буде нагадувати нафтопереробний процес сьогодні», прогнозує Хубер. «Ви<br />
будете мати ряд різних підрозділів, які роблять різні продукти». Але паливо<br />
продовжуватиме виготовлятися із тих же сполук, що і сьогодні. Немає причин намагатися<br />
вигадувати якісь нові рідини, говорить Джордж Черч, генетик Гарвардської медичної<br />
школи в Бостоні, штат Массачусетс, тому що «алкани є досить гарними кандидатами на<br />
роль палива». Немає кращого способу забезпечити транспорт енергією; бензин «як<br />
акумулятор, який в 50 або 100 разів енергоефективніший», говорить Черч, чиї<br />
дослідження із синтетичної біології взяли участь у технологіях LS9 та інших компаній<br />
біопалива.<br />
Регалбато сподівається, що вуглеводневе паливо біопоходження скоро легко перейде у<br />
повсякденне використання. «Я не здивуюся, коли ми почнемо заправлятися «зеленим<br />
бензином» через п'ять-сім років», говорить він. «І ми навіть не будемо це підозрювати,<br />
тому що це буде буквально поступова заміна «по краплям». У довгостроковій перспективі<br />
він очікує, що звичайні автомобілі і рідке паливо у паливних баках, поступиться<br />
транспортним засобам на батарейках, які працюватимуть від електрики, отриманої з<br />
ядерних і відновлюваних джерел енергії. Такі важкі транспортні засоби як катери, літаки,<br />
танки й вантажівки будуть використовувати біопаливо. Така стратегія, за його словами,<br />
може дозволити позбутися залежності від імпорту нафти. «Електрика для легких<br />
транспортних засобів, біомаса для вантажівок, і ми станемо енергетично незалежними за<br />
два десятиліття», говорить він. Ляо, який вважає, що найбільш перспективною сировиною<br />
будуть водорості, каже, що біопаливо буде успішним, тільки тоді, коли буде<br />
виготовлятися за доступною ціною і у великому обсязі. «Це має виготовлятися з тією ж<br />
швидкістю, що і отримувана на даний час нафта із землі», говорить він. «Тоді ми можемо<br />
говорити про заміну нафти».<br />
© УНК 22
Фото: лігноцелюлозна біомаса, деревина, ферментативно розщеплюється на вихідні хімічні компоненти,<br />
які можуть використовуватися для виробництва біопалива (PHOTOLIBRARY.COM)<br />
Лігноцелюлоза: проблема обробки<br />
Кетрін Сендерсон, журналіст, Тулуза, Франція<br />
Є можливість використання неїстівних складових рослин у якості джерела<br />
біопалива. Але отримати енерговмісні молекули не так уже і легко<br />
Потенційно величезне джерело відновлюваної енергії залежить від наших зусиль. Щороку<br />
виробляється понад 40 мільйонів тонн матеріалів з неїстівних частин рослин, в тому числі<br />
зі стебел пшениці, стовера кукурудзи (стебла і листя) і деревної стружки від заготівлі лісу<br />
– і багато що з цього просто викидається або знищується. Використання деревних стружок<br />
в ролі біопалива другого покоління виглядає дуже привабливо.<br />
Деревний матеріал, який дає рослинам їх жорстку і структурну цілісність складається з<br />
трьох основних типів вуглецевих полімерів - целюлози, геміцелюлози та лігніну - під<br />
загальною назвою лігноцелюлозна біомаса. Взяті окремо, ці полімери дають хімічні<br />
компоненти, які можуть бути використані для виробництва біопалива. Целюлоза,<br />
зрештою, є полімером глюкози. А якщо цей цукор отримати, він у процесі бродіння може<br />
йти у виробництво етанолу або більш довгого (за вуглеводнем ланцюгом)<br />
бутанолу. Геміцелюлози є полімерами різного розміру, які включають ряд різних цукрів, в<br />
той час як лігніновий полімерний хребет складається з кільцевих фенольних групп на<br />
основі вуглецевих структур.<br />
Інші корисні хімічні речовини, такі як фурани - молекули з кільцевою структурою, що<br />
складаються з чотирьох атомів вуглецю і атому кисню - можуть бути отримані з<br />
лігноцелюлозної біомаси і можуть служити альтернативою високоенерговмісного палива.<br />
Більшість нинішніх розробок біопалива другого покоління зосереджуються на етанолі, з<br />
© УНК 23
фуранами і бутанолом на більш ранніх стадіях розвитку.<br />
Проблема в тому, що в рослинах ці хімічні речовини утримуються дуже міцними<br />
зв’язками. Глюкозні полімерні ланцюги в целюлозі в значній мірі нерозчинні і існують у<br />
формі кристалічних мікрофібрил, які роблять цукор важкодоступним. Ці целюлозні<br />
мікрофібрили прикріплюються до геміцелюлози, яка містить різні цукри, що робить їх<br />
більш складним для перетворення в такий єдиний продукт як етанол. Оточує це все лігнін,<br />
який захищає целюлозу і геміцелюлозу. Лігнін уявляє собою складну масу полімерів, які<br />
зшиті один з одним. Сильні зв'язки, які утримують полімери лігніну разом, важко<br />
зруйнувати. До цього слід додати, що склад лігніну різниться від рослини до рослини, і<br />
справжня структура міцного матеріалу залишається невідомою.<br />
В даний час, найкращий спосіб зламати цей лігноцелюлозний матеріал і отримати його<br />
хімічні речовини для виробництва палива, є тепло і сильні хімічні речовини. Це складний<br />
процес: після закінчення механічної стадії, деревна біомаса попередньо оброблюється з<br />
використанням тепла, кислоти або аміаку, щоб розірвати лігнін і звільнити целюлозу і<br />
геміцелюлозу всередині. Тепер ферменти можуть проникати в біомасу і звільняти цукри,<br />
які потім ферментуються і дистилюються для виробництва етанолу. Поки що<br />
ферментативне біопаливо залишається на експериментальному рівні. Ферменти, доступні<br />
на даний момент, не дуже ефективні, використовувати ці методи у широких масштабах не<br />
виходить - існуючий процес споживає більше енергії, ніж при цьому отримується.<br />
Гарною новиною є те, що існують альтернативні джерела ферментів. Деякі тварини<br />
харчуються деревиною. Тому, можливо, люди повинні просто з'ясувати, як такий<br />
ферментативний процес відбувається у них, а потім використати його у промислових<br />
умовах.<br />
Є багато потенційних джерел ферментів, які перетравлюють деревину. Деякі дослідники<br />
розглядають ферменти мікроорганізмів, знайдених в кишечнику термітів або в грибах, які<br />
розкладають деревину і які процвітають на стовбурах дерев. Наприклад, біотехнологічна<br />
компанія Dyadic, заснована в Юпітері, штат Флорида, розробила гриби, з яких, як вони<br />
говорять, можна недорого виробляти ферменти, які швидко перетравлюють<br />
лігноцелюлозу. Ферментативну технологію, розроблену компанією Dyadic, на даний час<br />
використовує іспанська енергетична компанія Abengoa на своєму заводі в Саламанка, з<br />
потужністю 5 млн. літрів на рік виробництва етанолу зі стовера кукурудзи і пшеничної<br />
соломи.<br />
Фото: гріббл, Limnoria<br />
quadripunctata, виділяє травний<br />
фермент, який перетравлює<br />
деревину у гаванях, і може бути<br />
корисний при створенні біопалива<br />
(SIMON CRAGG AND GRAHAM<br />
MALYON, UNIVERSITY OF<br />
PORTSMOUTH)<br />
В Університеті Йорка<br />
Великобританії, клітинний<br />
біолог Саймон Макквін-<br />
Мейсон досліджує морську<br />
тварину<br />
Limnoria<br />
quadripunctata, яка<br />
пробуравлює деревину і також<br />
відома під назвою гріббл. Це<br />
невеликі ракоподібні вже<br />
давно викликали хаос в<br />
© УНК 24
портах і гаванях, виїдаючи деревину біля причалів, пірсів і т.п. «Ця тварина дуже<br />
відрізняється від інших тварин, які їдять деревину», говорить Макквін-Мейсон. «ЇЇ<br />
кишечник позбавлений мікробного життя». Це означає, що гріббл - на відміну від<br />
термітів, які використовують свої кишкові бактерії для перетравлення деревини, в змозі<br />
сам виробляти ферменти, необхідні для перетворення деревини в цукри.<br />
Макквін-Мейсон і його колеги працюють, щоб визначити, які гени дозволяють гріббл<br />
виробляти правильну суміш целюлаз - ферментів, які руйнують целюлозу. До сих пір вони<br />
виявили близько 60 генів, що беруть участь у виробництві глікозілгідролаз, одного з видів<br />
целлюлаз. Целлюлази гріббла, здається, відносяться до трьох чи чотирьох сімей, над<br />
кожною з яких група працює. Не ясно, як гріббл справляється з лігніном, хоча група<br />
білків, які називаються гемоціаніни, можуть бути до цього причетними. Ці ферменти<br />
досить виражені в травних залозах гріббл і також були знайдені в його кишечнику,<br />
припускаючи, що вони можуть брати участь в травленні.<br />
Близько трьох років потрібно групі вчених Макквін-Мейсона, щоб повністю дослідити<br />
травні ферменти гріббл. Для того, щоб визначити, які ферменти краще всього виділяють<br />
цукри з необробленої біомаси, дослідники будуть працювати з ферментивною фірмою<br />
Novozymes з Багсверда, Данія. «Це дійсно не має значення, звідки ферменти родом, до тих<br />
пір, поки ми в змозі виготовляти їх дешевше», сказав Клаус Фугсланг з Novozyme.<br />
Розширення процесу з лабораторного до промислового масштабу не так уже і<br />
просто. Перетворення лігноцелюлозних матеріал включає в себе безліч необхідних<br />
ферментів для розщеплення целюлози в різних місцях. Тому коли нові перспективні<br />
ферменти будуть знайдені, вони проходитимуть випробування на ряді ферментних<br />
сумішей для оптимізації загальної реакції. Поліпшена ферментна суміш є пріоритетом,<br />
говорить Фугсланг, який керує дослідженням целюлозного етанолу в лабораторіях в<br />
Novozyme Девісі, Каліфорнія: «Із появою кращих ферментів приходить можливість<br />
зниження необхідної хімічної та попередньої обробки».<br />
Схема: з поля до заправки (Katharine Sanderson)<br />
Хімічні процес попередньої обробки також потребують удосконалення. У хіміка в<br />
арсеналі є розчинник, який називають іонна рідина. Це солі, які стають рідкими при<br />
кімнатній або трохи вище температурі, звільняючи свої іони. Вони можуть проникати<br />
© УНК 25
крізь лігнін і зріджену біомасу, хоча деталі цього процесу ще не повністю вивчені. Хімік<br />
Бред Холмс і його колеги в інституті Joint BioEnergy Institute в Емервілі, Каліфорнія,<br />
використовують іонні рідини для розчинення кристалічної целюлози, а потім<br />
відновлюють її у більш зручний твердий аморфний стан.<br />
Але вирішальний крок у цьому процесі - виділення цукру з іонних рідин - виявився<br />
складним завданням. Крім вартості і хімічних втрат деякої частини іонної рідини, є ще<br />
одна проблема: якщо яка-небудь іонна рідина залишається в цукровій суміші, вона<br />
запобігає функціонуванню ферментів при наступній стадії бродіння. Група Холмс<br />
перевіряє борну кислоту як можливе рішення отримання цукрів без руйнування іонних<br />
рідин, але технологія все ще молода. Ймовірно вона не буде доступною у великих<br />
масштабах наступні десять років, каже він.<br />
При цьому роль хімії не закінчується на попередній обробці. Обробка рослин для<br />
виробництва біопалива повинна бути величезною, що вимагає величезної кількості<br />
ферментів. Тому чисто хімічний шлях до лігноцелюлозного біопалива може виявитися<br />
простіший, ніж ферментативний маршрут, говорить ензимолог, який згодом почав<br />
займатися хімією, Рональд Рейнс, який працює в університеті Вісконсін-Медісон. «Я<br />
поважаю ферменти, але вони можуть бути досить тендітними», говорить він. «І вони<br />
безумовно дорогі». Хімічний підхід до проблеми може скористатися великим досвідом<br />
хімічної промисловості. «Ми знаємо, як користуватися хімією при дуже великих<br />
масштабах», говорить Рейнс.<br />
Дослідницька група Рейнса розробила систему, яка використовує іонну рідину, що<br />
складається з N, N-диметилацетаміду і хлориду літію, що можуть розчиняти целюлозу без<br />
зміни її хімічної будови. Цей процес може виробляти корисне паливо з рослинної біомаси<br />
в одну стадію при температурі нижче 140 °C.<br />
Паливо, яке група Рейнса отримує після цього, належить до іншої сім'ї етанольного<br />
біопалива: фуранів. За допомогою каталізатора хрому, Рейнс може отримати речовину під<br />
назвою 5-гідроксиметилфурфурол, або ГМФ, яка, в свою чергу, може бути використана<br />
для виробництва перспективного замінника бензину - ДМФ, або 2,5-диметилфурана. ДМФ<br />
також може змішуватися за таким способом, що й існуючий зараз етанол, і є на близько<br />
40% більш високоенергоємним, ніж етанол – подібно до рівня бензину - він має великий<br />
потенціал на роль біопалива. «Ми дуже задоволені ДМФ», говорить він.<br />
Незважаючи на ентузіазм Рейнса, ДМФ повинен пройти ретельні дослідження, перш ніж<br />
зможе бути прийнятий в якості біопалива. Безпека перш за все, так як ДМФ, як відомо,<br />
токсичний для нервової системи, а наслідки викидів ДМФ поки що повністю не<br />
зрозумілі. Початкові тести на ДМФ були проведені і є обнадійливими: ДМФ має<br />
маломасштабні викиди твердих частинок в порівнянні з бензином та аналогічні показники<br />
згорання.<br />
З іншого боку, хімія також дає альтернативу ферментам, які є природними<br />
каталізаторами. Хіміки Джон Хартвіг та Олексій Сергєєв з Університету штату Іллінойс в<br />
Урбана-Шампейн недавно повідомили, що нікелевий каталізатор вибірково видаляє атоми<br />
кисню з модельних сполук лігніну в точних місцях без руйнування всієї молекули. Чим<br />
менше кисню в лігніні, тим краще він працює як паливо.<br />
Нікелевий каталізатор працює так: зруйнувавши зв’язок вуглець-кисень у алкіловому<br />
вуглецевому ефірі, молекулах арилового ефіру та діарилового ефіру, потім замінюють<br />
атоми водню на кисень, залишаючи решту аренової молекули нетронутою. При<br />
попередніх спробах вибірково розірвати цей вуглець-кисневий зв’язок використовували<br />
високі температури і тиск, в результаті яких атом водню прикріплявся в інших позиціях<br />
© УНК 26
аренової молекули, створюючи неоптимальну і неефективну суміш сполук. Використання<br />
нікелевого каталізатора дозволяє уникнути цієї проблеми. Тим не менш, каталізатор на<br />
даний час знаходиться в розчинній формі, що робить його непередбачуваним, щоб пізніше<br />
виокремити його з продуктів реакції. Хартвіг працює над створенням твердої версії<br />
каталізатора так, щоб рідина протікала над або через нього, роблячи процес розділення<br />
набагато легшим. Крім того технологія повинна бути протестована на природньому<br />
лігніні. Крім того, для підвищення стійкості ресурсів для цього методу, Хартвіг шукає<br />
відновлювані або джерела біомаси для водню, що використовується в реакції.<br />
Поки ці технології стають реальністю, практичне застосування зосереджується на<br />
ферментах і етанолі. У квітні цього року хімічна компанія Mossi & Ghisolfi в Тортоні,<br />
Італія, оголосила, що вона розпочала роботу над найбільшим в світі целюлозним заводом<br />
з виробництва етанолу - комерційний об'єкт в Crescentino, на північному заході Італії,<br />
який планується ввести в експлуатацію до 2012 року . Завод буде мати здатність<br />
виробляти близько 50 мільйонів літрів целюлозного етанолу на рік з використанням<br />
ферментів Novozymes. Якщо розглядати це в перспективі, це вдвічі більше, ніж<br />
запланована Агенцією охорони навколишнього середовища США в <strong>2011</strong> році цифра для<br />
виробництва целюлозного етанолу, призначеного для паливної суміші.<br />
Для хімічних підприємств, таких як цей, ще більш важливо використовувати нові<br />
технології, ніж мізерний процес отримання лігніну і целюлози. Ці питання є<br />
найголовнішими для Кетрін Смарт, яка є керівником програми LACE (лігноцелюлозне<br />
перетворення в етанол), промислово-наукового співробітництва на базі Університету<br />
Ноттінгема, Великобританія. Окрім досліджень перетравлювання пшеничної соломи,<br />
дослідники LACE вивчають економіку та соціально-етичні проблеми, які породжуються в<br />
процесі появи целюлозного етанолу. LACE тісно співпрацює з декількома промисловими<br />
партнерами, у тому числі нафтовою компанією BP, British Sugar і Dutch life and material<br />
sciences company DSM, і оптимізує процес виробництва етанолу з різних деревних<br />
відходів.<br />
Для лігноцелюлозного виробництва біопалива очевидно потрібен пошук необхідних<br />
матеріалів. Для Смарт, однією з найбільших проблем є логістика: транспортування<br />
величезної кількості ферментів і біомаси, або матеріалів, яка необхідні для<br />
підприємства. Можливо буде необхідно, наприклад, створити виробництво ферментів намісцях.<br />
Фугсланг стверджує, що вся інфраструктура етанолу з біомаси буде відрізнятися<br />
від існуючої на даний час мережі дистрибуції викопного палива. Він вважає, що мова<br />
повинна йти про створення менш потужних заводів у районах доступної біомаси.<br />
Найбільша перешкода, з якою стикаються технології біопалива другого покоління це брак<br />
наукових знань. Відсутні відважні інвестори, які готові взяти ставку на нові технології та<br />
стимулююче законодавство, яке б підтримувало і стимулювало виробництво целюлозного<br />
біопалива протягом першого покоління палива на основі рослинних культур. Поки ці<br />
проблеми не будуть вирішені, деревні рослини зможуть ненадовго бути в ролі джерела<br />
палива.<br />
© УНК 27
Фото: водорості на фермі вимагають великих поверхневих площ води, щоб ефективно перетворювати<br />
сонячне світло в жири, що використовуються потім як біопаливо (CYANOTECH CORPORATION)<br />
Водорості: піниста речовина<br />
Ніл Саваж, науковий письменник, Ловел, Массачусетс<br />
Зелена слизова маса, яка покриває ставки, є ефективним джерелом перетворення<br />
сонячної енергії в паливо, але зростання промислових масштабів потребує винахідливості<br />
Коли ви уявляєте культуру, яка є джерелом біопаливо, що перше приходить Вам на<br />
думку? Поле кукурудзи або цукрового очерету? А може замість цього має бути піниста<br />
речовина. Водорості, мікроорганізми які вкривають застави зеленою плівкою і створюють<br />
червоне масове цвітіння водоймищ, є перспективним джерелом біопалива. Дослідники<br />
вважають, що водорості можуть давати 61 тис. літрів з гектара, в порівнянні з 200 - 450<br />
літрів з таких культур, як соя і рапс. І у час зростання цін на нафту, така прибутковість<br />
привертає інтерес з боку держав і промисловості. У минулому році Міністерство<br />
енергетики США виділило $44 млн. на створення науково-дослідного консорціуму для<br />
удосконалення технологій перетворення водоростей у паливо.<br />
Промисловість також активно бере участь. Sapphire Energy, енергетична компанія, яка<br />
спеціалізується на відновлюваних джерелах енергії, зі штаб-квартирою в Сан-Дієго, штат<br />
Каліфорнія, вклала понад 100 млн. доларів США приватних інвестицій в розвиток<br />
«зеленої маси», поряд із виділяємими $104 млн. федеральним урядом США, починаючи з<br />
2009 року, на стимулюючу політику. Нафтова компанія Exxon Mobil виділила 300<br />
мільйонів доларів США на розробки, об'єднавшись з біотехнологічною компанією<br />
Synthetic Genomics в Ла-Хойя, Каліфорнія. І авіабудівна компанія Boeing підтримала<br />
Організацію біомаси водоростей (Algal Biomass Organization) з метою створення<br />
реактивного палива із водоростей.<br />
Ці приклади свідчать про великий потенціал водоростей. Ці організми можуть<br />
вирощуватися в штучних ставках на землях, непридатних для сільського господарства,<br />
тому вони не конкуруватимуть із продовольчими культурами за земельні ресурси. Вони<br />
© УНК 28
можуть вирощуватися на поверхні озер або прибережних водних шляхах або в чанах на<br />
пустирях. Водорості швидко розмножуються, поширюючись у водоймищі за кілька<br />
годин. І вони процвітають там, де місце непридатне для інших – наприклад, у стічних<br />
водах перероблюваних заводів сміття у присутності вуглекислого газу, виділяємого<br />
промисловими об’єктами.<br />
Більшість водоростей, які розглядаються для виробництва біопалива, є одноклітинними<br />
організмами, які перетворюють вуглекислий газ, водень і азот в вуглеводні, ліпіди і білки.<br />
Позбавлення організму поживних речовин призводить до того, що фотосинтетичний<br />
механізм водоростей переходить від росту і розмноження до виробництва ліпідів. Після<br />
кількох днів за допомогою центрифуги відокремлюють фракцію водоростей з води, в якій<br />
вони росли. Руйнування зв’язків між клітинами дозволяє виділити жири, які можуть бути<br />
перетворені в вуглеводне паливо. Білки водоростей і залишки вуглеводів потім можуть<br />
використовуватися у фармацевтичній промисловості або як корм для тварин.<br />
Але те що просто нас словах, може бути важко відтворити на практиці. Просто візміть за<br />
приклад GreenFuel Technologies, компанія, яка була заснована в 2001 році дослідниками з<br />
Массачусетського технологічного інституту (MIT) в Кембриджі. GreenFuel побудувала<br />
серію найбільших дослідних установок, які використовували відходні гази електростанцій<br />
у якості джерела корму для морських водоростей і підписали $92-мільйонну угоду на<br />
побудову ще низки таких заводів в Іспанії. У 2009 році компанію закрили через<br />
відсутність коштів, дізнавшись, що отримувати врожай водоростей дорожче, ніж<br />
очікувалося. Недавнє дослідження водоростей Інституту енергії біонаук в Університеті<br />
Каліфорнії, Берклі, яке фінансується нафтовою компанією BP, показало, що багато що<br />
належить зробити, перш ніж можна буде досягнути економічної ефективності. За словами<br />
Найджела Квінна, сільськогосподарського інженера Національної лабораторії Лоренса<br />
Берклі, який очолював дослідження, отримання палива з водоростей з використанням<br />
сьогоднішніх технологій програшний варіант, якщо не робити це в поєднанні з іншим<br />
процесом, таким як, наприклад, очищення стічних вод або виробництво цінних<br />
проміжних продуктів.<br />
До свого великого часу водорості мають подолати кілька перешкод. З одного боку,<br />
питання території: щоб працював фотосинтез, світло повинне досягати водоростей. Якщо<br />
шар водоростей товстіший за кілька сантиметрів, організми на поверхні затінюватимуть<br />
інших, не пропускаючи сонячне світло. Однією з альтернатив є розширення у<br />
площині. Водорості повинні покривати площу 9,25 млн. га - розмір Португалії - щоб<br />
отримувати достатньо біодизеля для покриття річних потреб палива в Європі у розмірі 370<br />
мільярдів літрів, за словами Рене Вьюфелса і Марії Барбози, екологічних технологів в<br />
Центрі продовольчих досліджень Університету Вагенінген в Нідерландах.<br />
Реально, тільки 5,5% земель в США доступні для розміщення ставків для вирощування<br />
водоростей, за оцінками Марка Вігмоста, гідролога Тихоокеанської північно-західної<br />
національної лабораторії в Річленді, штат Вашингтон. З урахуванням сучасних<br />
технологій, земля може виробляти 220 млрд літрів олії з водоростей на рік - у розмірі<br />
близько половини такого ж об’єму нафти, імпортованої США щороку. Крім того, при<br />
поточних процесах виробництва, для таких великомасштабних підприємств потрібно<br />
приблизно в три рази більше води, що споживає все сільське господарство США, говорить<br />
Вігмоста. Щоб оцінити, наскільки може бути знижено використання води, він подивився<br />
на області, де середній рівень сонячного світла, опадів і вологості може дати більш<br />
ефективний ріст водоростей: узбережжя Мексиканської затоки, південно-східне<br />
узбережжя Великих озер. Він знайшов достатньо землі в цих регіонах, щоб замінити<br />
близько 17% імпорту нафти біопаливом, використовуючи тільки одну чверть води,<br />
призначеної для сільського господарства (приблизно така ж кількість води, що вимагає<br />
виробництво біоетанолу). Вігмоста основує цей аналіз на системі використання відкритих<br />
© УНК 29
водойм глибиною до 30 сантиметрів і площею 4 га, припускаючи, що вони живитимуться<br />
прісною водою. Штами водоростей, які ростуть в солоній воді або стічних водах можуть<br />
бути більш піходящими.<br />
Можна використовувати менше води за рахунок переходу від відкритих водоймищ, які<br />
втрачають воду через випаровування, до закритих фотобіореакторів. У звичайному<br />
реакторі, у масиві скляних трубок в CO 2 циркулює суміш водоростей та води; мета – щоб<br />
забезпечити всіх організмів достатньою кількістю сонячного світла. Але такі системи -<br />
популярні в Китаї, за словами Вігмоста – мають недоліки. Наприклад, так як потрібно<br />
доставляти сонячне світло в реактори, вони повинні бути охолоджені, що часто означає<br />
розпилення на їх поврхні води, тим самим певною мірою збільшуючи витрати, економія<br />
яких відбувалася за рахунок відсутностю втрат від випаровування.<br />
З іншого боку водоростям крім води необхідний CO 2 - але клітини водоростей не здатні<br />
ефективно використовувати атмосферний CO 2 , щоб підтримувати необхідне швидке<br />
зростання у промислових масштабах. Тому такі ферми необхідно будувати поблизу<br />
штучних джерел CO 2 , таких як вугільні електростанції. «Якщо до вашого CO 2 -<br />
трубопроводу чотири або п'ять миль, це буде вам коштувати дорожче ніж отримані<br />
прибутки», говорить Куінн.<br />
Фото: водорості в Solazyme<br />
тримають в темряві і «годують»<br />
цукром для виробництва олії<br />
(Solazyme, INC)<br />
Компанія з відновлюваних<br />
джерел енергії Solazyme в<br />
Південному Сан-Франциско,<br />
штат Каліфорнія, намагається<br />
обійти деякі проблеми з<br />
вирощування водоростей<br />
шляхом обміну фотосинтезу<br />
на схожий вид ферементації,<br />
який використовуються у<br />
виробництві<br />
етанолу. «Продуктивність неймовірно низька, коли вирощувати водорості при прямому<br />
процесі фотосинтезу», говорить президент і головний технічний директор Solazyme<br />
Харрісон Діллон. Компанія тримає свої водорості в темряві і живить їх цукром, який може<br />
бути отриманий з будь-якого джерела. Таким чином організми перетворюють цукор в<br />
олію. Діллон прогнозує, що навіть без допомоги держави, біопаливо компанії буде<br />
конкурентоспроможне з цінами на бензин. Solazyme залучає старі заводи, щоб<br />
демонструвати свої технології і має контракт на поставку 570 тис. літрів палива,<br />
отриманого з водоростей, для Міністерства оборони США в цьому році. Компанія<br />
сподівається почати продавати це паливе комерційним заводам для виробництва<br />
вуглеводневого палива до кінця 2013 року.<br />
Джеймс Ляо, хімічний і біомолекулярний інженер в Університеті Каліфорнії в Лос-<br />
Анджелесі, також хоче відійти від традиційних способів використання водоростей.<br />
Основна проблема обмеженої кількості речовин, необхідних для вироблення організмами<br />
олії, що це відбувається за рахунок продуктивності. Ляо, замість цього, додає багато<br />
поживних речовин. У результаті штучного цвітіння водоростей це дає менше олії, але<br />
багато білка. Водорості потім стають сировиною для інших організмів, таких як кишкова<br />
паличка, яка перетравлює водорості і виробляє спирти, такі як етанол та бутанол. Ті, в<br />
свою чергу, можуть бути використані для вуглеводневих палив за допомогою стандартних<br />
© УНК 30
хімічних процесів. Одним з переваг пропозиції Ляо є ефективність. «Це, ймовірно,<br />
найшвидший спосіб фіксувати CO 2 », говорить Ляо.<br />
З іншого боку, це вирішує одну із потенційних проблем відкритих водойм - заселення<br />
іншими організмами. Штами, які були генетично спроектовані для вироблення більшої<br />
кількості олії, можуть конкурувати із природними штамами, які потрапляють до<br />
системи. Як бонус, процес перетворення дає аміак в якості побічного продукту і це<br />
джерело азоту може використовуватися для живлення наступного зростаючого покоління<br />
водоростей.<br />
Ще одним можливим джерелом палива є синьо-зелені водорості, які по суті не є<br />
водоростями, а бактеріями, а саме ціанобактеріями (Cyanobacterium). Враховуючи, що<br />
клітини водоростей повинні бути зруйновані, щоб отримати з них олію, ціанобактерії<br />
виділяють свої продукти прямо в середовище. В результаті цього необхідність знищення і<br />
вирощування нової партії відпадає, забезпечуючи безперервне виробництво. Джордж<br />
Чарч, генетик в Гарвардській медичній школі в Бостоні, штат Массачусетс, розробив<br />
ціанобактерії для виробництва вуглеводневих молекул відповідної довжини вуглеводних<br />
ланцюгів для різних видів палива. «Ми не просто виготовляємо олії. Ми робимо дещо<br />
схоже на нафту», говорить Чарч, який заснував компанію Joule Unlimited в Кембриджі,<br />
штат Массачусетс. Більше того, говорить Чарч, проектування бактеріальних генів в<br />
кінцевому рахунку дозволяє організмам ефективно зв’язувати атмосферний CO 2 –<br />
перевага, яка дозволяє уникнути необхідності штучного джерела СО 2 . Компанія<br />
проводить тестування своєї технології на дослідному заводі поблизу Остіна, штат Техас, і<br />
планує розпочати комерційне виробництво в 2012 році. Вони стверджують, що вони<br />
вироблятимуть 140 тис. літрів з гектара на рік.<br />
Існує багато можливостей для прогресу. За поточними оцінками, біологічний фотосинтез<br />
може конвертувати не більше 10% сонячного світла, що досягає поверхні Землі, в хімічну<br />
енергію; Вігмост говорить, що сьогоднішні види водоростей конвертують близько<br />
1,1%. Генна інженерія допоможе створити водорості, які виробляють більше олії і є більш<br />
ефективними при перетворення сонячної енергії в біомасу. Інженери працюють над<br />
поліпшенням конструкцій систем вирощування водоростей у слоях для кращого<br />
потрапляння сонячних променів, а також системи збору врожаю, які можуть<br />
використовувати мікрохвильові або звукові хвилі для виділення жирів.<br />
Квінн говорить, щоб зробити біопаливо з водоростей економічно життєздатним, такі<br />
дослідження можуть зайняти десять років, але це певною мірою може допомогти частково<br />
замінити наші потреби в бензиновому паливі сьогодні. «Ми не завжди знаємо, який шлях<br />
буде правильним», каже він. Але «ми оптимістично налаштовані».<br />
© УНК 31
Не забруднюйте воду<br />
Фото/PHOTOLIBRARY.COM<br />
Джеремі Мартін, старший науковий співробітник, Кембридж, Союз стурбованих вчених,<br />
Массачусетс, JMartin@ucsusa.org<br />
При переході від кукурудзи до багаторічних культур при створенні біопалива важливе<br />
значення має збереження чистої води, стверджує Джеремі Мартін<br />
Найважливіший екологічний вплив виробництва біопалива відбувається не від вихлопної<br />
труби автомобіля або труби переробного заводу біологічних речовин, а від ферм, де<br />
вирощуються культури, з яких виготовляється рідке транспортне паливо. Виробництво<br />
біопалива вже займає рівень, яке перебудовує сільське господарство у всьому світі. У<br />
Сполучених Штатах, виробництво етанолу з кукурудзи забруднює поверхневі і підземні<br />
води, що зводить на нуль існуючі здобутки довгострокової продуктивності сільського<br />
господарства. Перехід на біопаливо наступного покоління з багаторічних культур дає<br />
можливість розширити виробництво біопалива, в той же час захищаючи водні ресурси та<br />
створюючи різноманітнішу і гнучку систему сільського господарства. Проте для реалізації<br />
цього потрібні суттєві зміни в обох напрямках, як політики біопалива, так і сільського<br />
господарства.<br />
Використання зерен кукурудзи для виробництва етанолу в Сполучених Штатах зросло<br />
більш ніж у три рази з 2005 по 2010 рік, і зараз на етанол припадає більше третини усього<br />
врожаю кукурудзи США. Ця тенденція буде продовжуватися: уряд США затвердив рівень<br />
річного споживання біопалива – який майже повністю складається із кукурудзяного<br />
етанолу - з 45 млрд. літрів у 2010 році до приблизно 57 млрд. літрів в 2015 році. Цей темп<br />
зростання значно перевищує прогнозоване підвищення врожайності кукурудзи. І<br />
враховуючи, що попит на продукти харчування навряд чи буде стояти на місці,<br />
результатом буде поступове зростання цін на зерно, яке в свою чергу, вестиме до<br />
розширення і більш інтенсивного виробництва кукурудзи.<br />
© УНК 32
Це може створити проблему водних ресурсів. Займаючи лише 10% від площі<br />
американських сільськогосподарських угідь (в тому числі орні землі і пасовища),<br />
кукурудза споживає 40% добрив, що використовуються в країні. Розширення насаджень<br />
кукурудзи призведе до ще більшого використання великої кількості добрив, що призведе<br />
до істотного збільшення кількості азоту і фосфору в грунтах, які проникатимуть в<br />
грунтові і поверхневі води. Так, був знайдений підвищений вміст нітратів та пестицидів в<br />
неглибоких грунтових водах більш ніж половини сільськогосподарських вододілів<br />
США. Вода в більш ніж 20% цих вододілів перевищує рівень небезпечності питної води<br />
по нітратним стандартам, що є потенційним фактором ризику розвитку раку, спричиняє<br />
репродуктивні проблеми і метгемоглобінемію, або «синдром синьої дитини», при якому<br />
порушується транспорт кисню в крові немовлят.<br />
Більша частина американської кукурудзи вирощується у середній частині західних<br />
штатів. Стоки з ферм потрапляють в річку Місіссіпі, а потім в Мексиканську затоку, де<br />
приплив надлишкових добрив призводить до щорічного цвітіння водоростей, що<br />
руйнують кисень у воді, вбиваючи рибу та інших морських мешканців. Мертва зона, що є<br />
результатом діяльності останніх п'яти років, займає в середньому область більше 15 тисяч<br />
квадратних кілометрів.<br />
Багато з існуючих програм по скороченню сільськогосподарського забруднення води були<br />
розроблені в епоху низьких цін на врожай, перш ніж зріс попит на етанол з кукурудзи, і<br />
покладалися на заохочувальні виплати добровільних заходів по охороні. Але високі ціни<br />
на врожай роблять стимулюючі виплати неконкурентоспроможними. Високі ціни також<br />
змусили фермерів садити кукурудзу на ерозивних і мало продуктивних землях, які раніше<br />
були виділені для збереження – тим самим розширюючи сільськогосподарське<br />
виробництво, що погіршує якість води, так як ця земля потребує більше добрив і більш<br />
схильна до втрати добрив в результаті вилуговування або ерозії. При очікуваних високих<br />
цінах на кукурудзу охоронні програми втрачатимуть свій вплив у війні із виробництвом.<br />
Перехід на целюлозне біопаливо другого покоління допоможе заощадити водні<br />
ресурси. Багаторічні культури такі як просо (Panicum virgatum), міскантус або<br />
швидкозростаючі дерева вимагають менше добрив, пестицидів і гербіцидів, ніж<br />
кукурудза. Більше того, їх глибока багаторічна коренева система накопичує добрива, тим<br />
ініціюючи їх менше потрапляння у річки. Ці корені також накопичуюють вуглець<br />
(допомогаючи пом'якшувати глобальні зміни клімату) при одночасному підвищенні<br />
довгострокової продуктивності грунтів. Дослідження міскантуса і проса в Університеті<br />
Іллінойсу виявили, що багаторічні біоенергетичні культури зменшують неорганічне<br />
вилуговування азоту більш ніж на 90% в порівнянні зі сівозміною типу кукурудзасоя.<br />
Дослідження також показало, що ці багаторічні культури зменшують дренажні<br />
потоки, які викликають ерозію і створюють умови потрапляння пестицидів в поверхневі<br />
води.<br />
Самою найважливішою перешкодою в розвитку багаторічних культур, що сприяють<br />
економній стратегії водних ресурсів, є відсутність целюлозної промисловості<br />
біопалива. Ключовим завданням, що стоїть перед піонерами в цій галузі є залучення<br />
капіталу для створення перших біопереробних заводів промислового<br />
масштабу. Підтримка запуску перших комерційних заводів буде коштувати уряду США в<br />
5 млрд. дол США на рік, які зараз витрачаються на податкові пільги етанолу з кукурудзи.<br />
Але інвестиції в енергетичні технології самі по собі не гарантують, що біопаливо гратиме<br />
конструктивну роль в сільському господарстві. Розширення виробництва біопалива має<br />
супроводжуватися надійним фінансуванням та адмініструванням існуючих<br />
сільськогосподарських програм щодо збереження та розумній новій політиці в досягненні<br />
© УНК 33
високих результатів в захисті водних ресурсів і навколишнього середовища, навіть при<br />
зростанні виробництва. Хоча наші сподівання на біопаливо мають враховувати наші<br />
потреби у споживанні олій - і це вірно, як для виробництва біодизельного палива на<br />
європейському ринку, так і для виробництва етанолу в Сполучених Штатах - в кінцевому<br />
рахунку, масштаб, в якому біопаливо можна виробляти, повинен узгоджуватися з<br />
дефіцитними природними ресурсами, від яких ми залежимо, таких як продовольство,<br />
паливо та необхідні екологічні послуги.<br />
© УНК 34
Фото: працівники Гарало, Малі, пресують насіння ятрофи, які містять олію, що може горіти і виробляти<br />
електроенергію<br />
Місцеві переваги: зародки економіки<br />
Наташа Гілберт, кореспондент для Nature, Лондон<br />
Біопаливо може допомогти бідним країнам модернізуватися, але підтримувати такі<br />
зростаючі за обсягами проекти на конкурентному рівні далеко не просто<br />
Після ночі вулиці Гарало, невеликого містечка на півдні Малі, продовжують залишатися<br />
чорними від сажі. Близько десяти тисяч жителів не мали електрики і тому<br />
використовували парафін (гас), щоб освічувати свої будинки, робочі місця, і<br />
використовували електронні фонарі, щоб знайти дорогу навколо. Протягом багатьох<br />
років місцеві жителі просили створити муніципальну мережу освітлення в області, але<br />
робота була занадто дорогою. У 2006 році фермери Гарало взяли справу у свої руки.<br />
Розуміючи, що бавовна перестала забезпечувати їх гідною зарплатнею, вони засадили<br />
поля ятрофою (Jatropha сurcas), з насіння якої виготовляють олію, яка йде на виробництво<br />
електроенергії. Щоб досягнути своєї мети, сільські жителі в Гарало об’єдналися з<br />
неурядовою організацією - Фундація палива з сільського господарства в комунальній<br />
техніці (FACT) (http://www.fact-foundation.com). Ця організація знаходиться в Нідерландах,<br />
і надає допомогу країнам, що розвиваються для виробництва і використання біопалива.<br />
Сьогодні місцеві фермери вирощують 600 гектарів землі для ятрофи, яка забезпечує<br />
електроенергією 350 будинків - приблизно половина населення міста Гарало - і бізнес, а<br />
також вуличні фонарі. Ще 200 домогосподарств висловили зацікавленість у підключенні<br />
до такої мережі, говорить Вінфрід Рійсенбік, директор Фундації.<br />
На додаток до забезпечення світлом, теплом і паливом для транспорту, біопаливо дало<br />
© УНК 35
торговцям і бізнесменам містечка інструмент і впевненість в модернізації. Один кравець,<br />
наприклад, купив електричну швейну машину; один мебельник купив<br />
бензоінструмент. Обидва майстри тепер можуть виконувати свою роботу швидше, краще,<br />
і, отже, отримувати більший дохід, говорить Рійсенбік. «Електрика має великий вплив на<br />
жителів. Вона має позитивне ставлення у людей, які живуть тут», додає він.<br />
Проект Гарало є свідченням того, як виробництво біопалива може значно поліпшити<br />
життя бідних людей у країнах, причому настільки, що Фундація використовує схожий<br />
принцип ще у десяти навколишніх селах, щоб підтримувати більше число фермерів і<br />
вирощувати ще 900 гектарів ятрофи. Рійсенбік говорить, що в його планах надати<br />
біопаливну електроенергію ще 100 селам.<br />
Чому проект Гарало настільки успішний, каже Рійсенбік, тому що місцеві жителі самі<br />
взяли ініціативу та відповідальність за цей проект. Фермери Гарало організувалися в<br />
кооператив, який збирає і обробляє насіння ятрофи. Фермери приймають рішення і<br />
вирішують проблеми разом, колективно гарантуючи справедливі ціни на свій урожай і<br />
електроенергію, яку вони купують.<br />
Щоб розпочати проект, кілька організацій, в тому числі Stichting Het Groene Woudt<br />
(голландський приватний фонд) і Малійский урядовий департамент, що фінансуються<br />
Світовим банком, фінансують створення об’єкту для отримання олії з насіння ятрофи та<br />
електростанцій для перетворення олії в електрику. Електростанція знаходиться у віданні<br />
місцевої неурядової організації, Малійського народного центру - Mali Folkecenter<br />
(http://www.malifolkecenter.org). Крім того, Фундація FACT допомагає місцевим<br />
підприємствам отримати доступ до фінансових кредитів, щоб скористатися новим<br />
електропостачанням.<br />
Чи можуть такі проекти проекти, як в Гарало, бути поширеними по всій Африці, щоб<br />
істотно вплинути на зниження рівня бідності та покращення рівня життя? Це приваблива<br />
перспектива. Багато африканських країн, які мають вихід до моря з нерозвиненою<br />
інфраструктурою практично не мають доступу до викопного палива, від яких залежать<br />
розвинені країни. Біопаливо, яке виготовляється з культур, характерних для регіону, може<br />
стати доступним джерелом місцевого палива, а також предметом міжнародної торгівлі,<br />
говорить Том Річард, біоінженер Університету штату Пенсільванія. Великомасштабне<br />
виробництво живитеме експортний ринок біопалива країн, що розвиваються, що<br />
дозволить фермерам «диверсифікувати свої доходи», говорить Річард. Таким чином,<br />
зростаюча біопаливна індустрія може допомогти бідним країнам зміцнити їх економіку і<br />
створити робочі місця та нові джерела доходу фермерів.<br />
Незважаючи на свої численні успіхи, рівень ініціативи біопалива Гарало недостатній для<br />
таких великих задумів. ЇЇ територія, як і раніше, обмежується будинками і<br />
підприємствами. Крім того, проект все ще перебуває в залежності від зовнішнього<br />
фінансування. «Це дуже дорого запускати дрібні заводи», говорить Франк Росілло-Калле,<br />
почесний науковий співробітник відділу енергетичної політики Імперського коледжу в<br />
Лондоні. Такі благодійні проекти, як цей, дуже корисні для перших кроків і навряд чи<br />
допоможуть Африці досягнути більш широкого економічного зростання та енергетичної<br />
незалежності. Мета Рійсенбіка, що проект буде самостійним бізнесом, як раніше<br />
залишається далекою мрією. Доходи, отримані від продажу електроенергії, покривають<br />
операційні витрати і лише завдають втрат у порівнянні з вкладеними в проект<br />
коштами. «На даному етапі не представляється можливим запустити підприємство як<br />
комерційний проект», співчуває Рійсенбек.<br />
Шлях до великомасштабного виробництва біопалива країн, що розвиваються, повен<br />
перешкод, а тому така робота у невеликому масштабі рідко приводить до комерційного<br />
© УНК 36
успіху. Величезна доля інвестицій у виробництво біопалива в країнах, що розвиваються,<br />
йде від великих іноземних компаній, які хочуть налагодити виробництво на плантаціях в<br />
промислових масштабах, говорить Лаура Герман, спеціаліст з управління лісами основі<br />
Центрі міжнародних досліджень у галузі лісівництва в Індонезії (CIFOR). Вивчення,<br />
проведене Герман спільно з Ян Віллем ван Гелдером, директором економічної<br />
дослідницької фірми Profundo, виявило, що в період між 2000 і 2009 роками, $5.7-6.7<br />
млрд. було вкладено у 10 великих компаній в Азії, Африці та Латинській Америці (тільки<br />
на Бразилію припадає трохи більше половини). Тим не менш створені досі іноземні<br />
комерційні проекти з біопалива значною мірою не забезпечують обіцяних вигод для<br />
місцевого населення.<br />
Герман вивчала комерційні ініціативи виробництва біопалива в Гані і Замбії, де іноземні<br />
компанії придбали більш ніж 1,1 млн. га і 600 тис. га відповідно, в основному для<br />
вирощування ятрофи. Місцеві громади і фермери досить часто будуть продавати свої<br />
землі іноземним компаніям в надії отримати роботу або підписувати обов'язкові<br />
контракти для вирощування ятрофи для компаній. Але компанії часто відмовляються від<br />
контрактів, говорить Герман, а обіцяні робочі місця не забезпечуються. Наприклад, в<br />
Замбії фермери укладали контракти на вирощування ятрофи за фіксованою ціною з<br />
конкретною компанією. Але як тільки культура почала приносити свої плоди, «компанія<br />
щезала», говорить вона.<br />
Фото: фермери в Гарало, Малі,<br />
вирощують 600 гектарів ятрофи,<br />
забезпечуючи половину міста<br />
електрикою (JOERG BOETHLING/<br />
PHOTOLIBRARY.COM)<br />
Більшість таких компаній –<br />
іноземні. Місцевим жителям<br />
часто не вистачає досвіду і<br />
правових знань, щоб вести<br />
переговори на гідних умовах,<br />
а також мають недостатньо<br />
влади, щоб привести компаній<br />
до відповідальності. Отже,<br />
багато громад в кінцевому<br />
підсумку пов'язано з<br />
довгостроковими договорами оренди на 50 років, у яких компанії диктують закупівельні<br />
ціни для фермерів. «Люди відчайдушно і сліпо кидаються на інвестиції від переваг, які<br />
вони можуть отримати», попереджає Герман. «Очікування високі, але мало розуміння<br />
того, що потрібно робити, щоб отримати ці вигоди».<br />
Це ще не всі погані новини: Герман та її колеги натрапили на кілька компаній в Гані, які<br />
діяли по правилам. Компанії були зареєстровані у відповідних державних органах,<br />
отримали екологічні дозволи і пропонували хорошу зарплатню і справедливі умови для<br />
місцевих жителів. Але все таки, всі види біопаливних підприємств такого характеру<br />
мають «заплямовану» репутацію в очах громадських об’єднань і борців за права людини,<br />
які захищають місцевих жителів. За іронією долі, відповідають ті, хто має доступ до<br />
місцевих груп і має змогу інформувати, що найважче відслідкувати, говорить Джордж<br />
Шоневельд, дослідник в лісовому секторі в CIFOR. «Чим помітніше і привабливіше<br />
виглядає компанія, тим більше вона привертає до себе увагу», говорить він. «Більш<br />
скритні з них майже залишаються без уваги».<br />
Ефективність та економічність масштабу, які мають комерційні та централізовані<br />
виробники біопалива, обмежують ці вигоди для місцевих жителів. У доповіді<br />
© УНК 37
Наффилдської ради з біоетики, опублікованій у квітні, повідомлялося, що європейська<br />
політика для задоволення 10% транспортних енергетичних потреб за рахунок<br />
відновлюваних видів палива до 2020 року проводить політику «нестійкого» і<br />
«неетичного» розширення глобального виробництва біопалива.<br />
Проте, враховуючи потенціал у вирішенні проблем кліматичних змін і скорочення<br />
бідності, в доповіді Наффилдської ради прийшли до висновку, що уряди мають обов’язок<br />
розвивати біопаливо. Якщо країни можуть гарантувати виконання строгих етичних та<br />
екологічніх стандартів - тобто паливо не порушує здоров'я і умови праці людей, а також<br />
не сприяє викидам паркникових газів - то вони повинні заохочуватися іноземними<br />
інвестиціями у виробництво, говорить Річард Темплер, директор Портерського Інституту<br />
сталого дослідження біоенергетики в Імперському коледжі Лондона. «Якщо вони можуть<br />
виробляти біопаливо належним чином, чому ні», говорить він.<br />
Автори Наффилдської ради припускають, що Європейська Комісія повинна створити<br />
систему моніторингу і перевірити, чи будь-яке біопаливо, що споживається в Європі, має<br />
ці стандарти, і застосувати негайні санкції проти тих, хто зловживає цими правами,<br />
наприклад, несправедливою оплатою праці або використанням дитячої праці. Вони також<br />
закликають Програму навколишнього середовища Організації Об'єднаних Націй<br />
розробити міжнародні стандарти для «ринку екологічно стійкого і дружнього до прав<br />
людини біопалива», говорить Джойс Тейт, науково-політичний дослідник і провідний<br />
автор дослідження Наффилдської ради. Уряди також мають грати значно більшу роль в<br />
регулюванні розширення біопаливної промисловості на рівні впевненості, що<br />
реалізуються переваги для місцевих громад, каже Герман. Це може включати конкретні<br />
зобов’язання з боку компаній та їх підзвітність, коли ці обіцянки не виконуються, щоб<br />
гарантувати, що люди отримають законну компенсацію. Крім того, каже Герман, уряд міг<br />
би надавати більше фінансової підтримки і стимулів для створення дрібних підприємтсв<br />
виготовлення і обробки біопалива, наприклад, такий як створений FACT, допомагаючи<br />
подолати розрив між невеликими проектами і великимим комерційними<br />
підприємствами. Такі міжнародні стандарти і правила допоможуть громадам отримати<br />
свої вигоди від виробництва біопалива, заохочуватимуть кращі практики інвестиційних<br />
компаній - і поліпшать репутацію біопалива. Ми ще маємо час отримати з цього урок і<br />
зробити зміни на краще. Багато проектів, які демонструють позитивну дію біопалива, такі<br />
як Гарало, допоможуть подолати скептицизм тих груп, які зацікавлені у негативному<br />
впливі біопалива на соціальну справедливість і сталість продовольства, говорить Том<br />
Річард.<br />
«Це було б легко думати, якщо що ми зараз це погано робимо, то і в майбутньому будемо<br />
також», говорить Річард і додає: «Ми повинні позбутися цих поганих думок». Якісно<br />
розроблений план біопалива на промисловому і місцевому рівнях, говорить він, повинен<br />
бути частиною загального плану, який допоможе поставити світ на більш стійке і<br />
справедливе підгрунття.<br />
© УНК 38
Фото: незважаючи на щедрість цього кенійського ринку, Африка страждає від слабкої інфраструктури<br />
та низької продуктивності (SIMON Майна/AFP/Getty Images)<br />
Перспектива: нова надія для Африки<br />
Лі Р. Лінд, професор Дартмутського Коледжу Таєрської школи інженерії, Ганновер, Нью-<br />
Гемпшир, координатор виконавчого комітету проекту Global Sustainable Bioenergy,<br />
lee.r.lynd@Dartmouth.edu<br />
Джеремі Вудс, викладач, Імперський коледж Лондона, співдиректор Porter Alliance,<br />
Jeremy.woods@imperial.ac.uk<br />
Біоенергетика може вирішити продовольчу проблему найбіднішого континенту в світі,<br />
говорить Лі Р. Лінд і Джеремі Вудс<br />
Це помітно, що зростаюче виробництво енергії з біомаси відбуватиметься за рахунок<br />
продовольства, особливо для бідного населення світу. Але після ретельного вивчення,<br />
помітно, що сучасна біоенергетика - у вигляді палива, електроенергії та тепла - може бути<br />
розроблена таким чином, щоб навпаки вирішити продовольчу кризу.<br />
В Африці, де рівень продовольчої кризи є найвищим, голод існує завдяки багатьом<br />
підсилюючих один одного факторам: бідність, слабко розвинена інфраструктура<br />
сільського господарства та підтримка, деградовані землі та збройні конфлікти. В основі<br />
цих чинників наслідок трьох десятиліть занепаду розвитку сільського господарства в<br />
бідних країнах світу.<br />
Після успішної зеленої революції і усуненні голоду в Індії, Пакистані та інших країнах<br />
Азії в 1960-х роках, світ ступив у тривалий період рясної і дешевої їжі. За словами<br />
Роджера Туроу і Скотта Кілмана у книзі: «Вдосталь: чому у час достатку найбідніші<br />
голодують?», цей надлишок дешевої їжі переключив увагу від подальшого розвитку<br />
сільського господарства, особливо стосовно Африки. Переважною думкою на Заході було:<br />
наша їжа дешева і рясна; країни, які розвиваються, можуть купувати продукти у нас; якщо<br />
© УНК 39
люди голодні, ми нагодуємо їх.<br />
Глобальна підтримка розвитку сільського господарства в Африці знизилася з $8 млрд. на<br />
рік в 1980-х роках до менш ніж $3 млрд., а допомога з боку Сполучених Штатів різко<br />
впала. У цей період ми також стали свідками появи філософії «структурного<br />
регулювання» жорсткої економії бюджетних коштів провідних агентств з розвитку, таких<br />
як Світовий банк. Бідним країнам порекомендували зменшити розмір уряду, розпустити<br />
неефективні підприємства державного сектора і нехай приватний сектор бере усе на<br />
себе. Але приватний сектор був недосвідчений і недостатній, а постачальники, як і<br />
кредитори, були дрібними фермерами, які були занадто бідними, щоб бути достатньо<br />
сильними на ринку.<br />
У результаті, відзначає Туроу, сільськогосподарські школи та науково-дослідні інститути<br />
в Африці були на грані вимирання. Розповсюдження послуг, які поширювали новітні<br />
технології та консультації для фермерів, було забуте. Сільська інфраструктура була<br />
зруйнована. Розвиток кількості складських приміщень, системи зв’язків типу фермерринок,<br />
сільського фінансування і товарних ринків були проігноровані. Одна третина<br />
однієї половини продукції сільського господарства зазвичай йшла у відходи, не<br />
потрапляючи на ринки. Африканська продуктивність сільського господарства дуже впала<br />
у порівнянні з рештою світу.<br />
Графік: зелена революція обійшла Африку стороною – врожай зернових культур за Продовольчою і<br />
сільськогосподарською Організацією Об'єднаних Націй (FAOSTAT), <strong>2011</strong><br />
Без підтримки уряду або фінансових механізмів, таких як ф’ючерсні угоди або<br />
страхування врожаю, африканським фермерам залишилося нести всі ризики бізнесу<br />
© УНК 40
самостійно. Додайте до цього низьку інфраструктуру, застарілі знання і технології,<br />
рослинне насіння низької якості, і стає ясно, чому багато хто вважав неможливим<br />
конкурувати на ринку і тому відмовилися від виробництва додаткових культур.<br />
Останнім часом ситуація дещо змінилася. Внаслідок різкого часткового підвищення цін на<br />
продовольство у 2007-2008 роках, світ переключив увагу на глобальну продовольчу<br />
кризу. Зрозуміло, що розвиток сільського господарства приходить на зміну стратегії<br />
швидкої допомоги в боротьбі з голодом. Крім того, африканські фермери на даний час<br />
вкрай необхідні, якщо світ хоче вирішити проблему нестачі продуктів харчування,<br />
приблизно вдвічі більші за обсяги виробництва для задоволення прогнозованого<br />
зростання населення до 2050 року. Більше ніде немає настільки великих можливостей<br />
збільшення врожайності сільськогосподарських культур.<br />
При розгляді впливу біоенергетики на продовольчу безпеку в Африці, як правило,<br />
зосереджуються на земельній конкуренції та ігнорують потенціал біоенергії при<br />
заохоченні розвитку сільських районів. Тим не менш, потенційно продуктивні землі<br />
достатньо поширені в багатьох країнах Африки, тоді як відсутність розвитку є основною<br />
причиною голоду. Огуст Тему з Міжнародного центру по агролісоводству зауважує:<br />
«Африка займає площу в 12 разів більшу за Індію, має з нею однакову якість землі і на<br />
30% менше людей. І все ж Індія виробляє достатньо продовольства, щоб прогодувати<br />
себе, а Африка ні. Зелена революція оминула Африку в першу чергу через серйозні<br />
організаційні та інституційні недоліки, а не із-за географічних обмежень».<br />
Вплив біоенергетики на продовольчу небезпеку - і її частих побратимів, які йдуть поруч,<br />
бідність і слабкий розвиток сільських районів - залежить від вирощуваних культур,<br />
земель, які використовуються, застосованих технологій, і як ефективно поставки<br />
біоенергії співпрацюють із сільським господарством та соціально-економічною<br />
системою. Перелік, який необхідно враховувати.<br />
Біоенергетика в принципі може бути отримана з неїстівних рослин, які ростуть на землі,<br />
яка не підходить для вирощування їстівних рослин. Трава має значний потенціал<br />
відновлення деградованих грунтів, а такі рослини, як агава, можуть рости на дуже сухому<br />
грунті. Цукровий очерет вимагає землі більш високої якості, ніж трава або агава, у той час<br />
як щорічні оброблювані культури вимагають землі високої якості.<br />
Технологія виробництва електроенергії з біомаси, а також для виробництва біопалива з<br />
цукрового очерету, кукурудзи та насіння олійних культур (наприклад, соя, соняшникова,<br />
пальмова олія, ятрофа) уже створена. Однак не у випадку виробництва біопалива з трави<br />
або волокон агави. Хоча олійне насіння є більш дорогим у виробництві і має найменший<br />
вихід палива на одиницю землі, ніж інші культури, воно потребує певної розробки<br />
технологій переробки і тому більш доцільно виробляти їх у невеликих<br />
масштабах. Комплекс із інтегрованого виробництва продуктів харчування, тваринних<br />
кормів та біоенергетики є потенційно привабливими.<br />
Деякі способи поставок біоенергії можуть гірше вплинути на продовольчу кризу, у той час<br />
як інші, краще. Розглянемо кілька переваг виробництва біоенергії з неїстівних культур, які<br />
вирощуються на поганих грунтах, в аспекті продовольчої кризи:<br />
• використання та розвиток ринкових знань і навичок африканців у сільських районах, для<br />
яких ця можливість є обмеженою;<br />
• введення вкрай необхідної сільськогосподарської інфраструктури і ноу-хау;<br />
• поліпшення платіжного балансу і валютної оцінки. При економічному зростанні<br />
© УНК 41
Африки, попит на електроенергію та паливо продовжуватимуть різко зростати; вартість<br />
імпортованої нафти здійснює постійно зростаюче навантаження на економіку Африки та її<br />
фермерів;<br />
• демократизація енергетики, самодостатність та доступність для сільського<br />
господарства. Обмежений доступ до чистої, доступної енергії перешкоджає розвитку і<br />
виробництву продуктів харчування, посилюючи втрати при постачанні продовольства і<br />
загострює проблему голоду;<br />
• регенерація в Африці великих площ деградованих земель в економічному сенсі;<br />
• шлях до розвинутого сільського господарства в Африці, в значній мірі незалежного від<br />
факторів, що роблять його неможливим у випадку виробництва продуктів<br />
харчування. Північна Америка і Європа експортують велику частину продовольства за<br />
цінами, з якими африканським фермерам важко конкурувати. Але ці регіони не<br />
експортують біопаливо і навряд чи будуть робити це в майбутньому, а експорт тепла і<br />
електроенергії не представляється можливим.<br />
• зменшення конфлікту, який є основним, як і причиною, так і наслідком, голоду і убогості<br />
в Африці. Використання біоенергії для усунення як продовольчої кризи, так і економічної<br />
небезпеки може допомогти змінити ситуацію на краще.<br />
Культури, вирощені на більш якісних землях, в цілому забезпечують переваги,<br />
перераховані вище, але ситуація є більш складною, чим із поганою якістю землями, через<br />
сильний зв’язок з виробництвом продуктів харчування. Ця взаємодія є потенційним<br />
активом, якщо їм правильно регулювати, а якщо ні, становитиме ризик для продовольчої<br />
безпеки.<br />
Оцінка потенціалу виробництва біомаси послідовно визначає Африку і Бразилію як два<br />
регіони з потужними можливостями. Хоча кожна ситуація є унікальною, Африка могла б<br />
сподіватися повторити нещодавній успіх Бразилії в декількох аспектах.<br />
Останні десять років 10% населення Бразилії вийшло з бідності. Виробництво етанолу<br />
майже в два рази зросло за цей період, коли Бразилія почала міжнародне виробництво та<br />
експорт елктроенергії. Близько половини основної енергії в Бразилії є відновленою, і<br />
цукровий очерет дає третину з цього на рівні 0,6% від загальної площі земель країни, з<br />
області, далекої від екологічно чутливих тропічних лісів Амазонки. Віходи від<br />
виробництва етанолу з очерету стали важливим джерелом електроенергії, а також<br />
розглядається їх використання як корм великої рогатої худоби. Бразилія проаналізувала<br />
наслідки виробництва етанолу, засвідчивши макроекономічні вигоди, а також збільшення<br />
доходів працівників та здатність надати освіту і харчування для своїх дітей.<br />
Як і Бразилія, Африка має вигідне географічне положення для виробництва великої<br />
кількості продовольства та біоенергетики, більше ніж потрібно, при стабільному<br />
використанні води і без шкоди біорізноманіттю. Ми вважаємо, що біоенергія може<br />
поступово поліпшити продовольчу безпеку і добробут бідних африканців, тим самим<br />
перетворюючи кредит в актив.<br />
Можливі три сценарії розвитку подій. Перший, біоенергетичний потенціал Африки може<br />
не розвинутися. При натисках і постійних проблемах континенту, це буде<br />
неможливо. Другий, біоенергетика може бути розроблена таким чином, щоб вирішити<br />
продовольчу кризу і забезпечити добробут бідних африканців. І третє - біоенергетика<br />
може стати вигідною тільки для кількох людей, при відсутності такого для усіх інших.<br />
© УНК 42
Тому виникає питання: що потрібно зробити, щоб впевнитися, що ми зробили правильний<br />
вибір?<br />
По-перше, ми вважаємо, що запропоновані проекти біоенергетики в Африці, можна<br />
очікувати, очевидно поліпшать продовольчий стан на місцевому рівні. Це буде ініціювати<br />
роздуми у напрямку від абстрактного до конкретного, з урахуванням законної<br />
захищеності питань експлуатації. Досягнення цієї мети вимагає планування та<br />
моніторингу. Поява нових рамок і стандартів оцінки біоенергетики, таких, як Круглий стіл<br />
з питань сталого біопалива та Глобальне партнерство біоенергетики, повинні бути<br />
адаптовані до африканського контексту. Приватно-державне партнерство, в принципі є<br />
привабливим способом для використання економічного двигуна приватного<br />
підприємництва з метою реалізації соціальних переваг. Фермерні кооперативи можуть<br />
бути способом об’єднання виробництва і представлення інтересів дрібних фермерів при<br />
поставках продуктів виробництва з біомаси. Необхідно проводити дослідження з<br />
виробництво біомаси, переробних технологій та інтеграції суспільства, враховуючи<br />
особливості Африки.<br />
Важливі стратегічні питання включають різні властивості процесів на рівні села і<br />
промисловості, необхідно реалізувати найближчі завдання таким чином, щоб сприяти, а<br />
не перешкоджати впровадженню передових технологій у міру їх появи, і отримати доступ<br />
до експортних ринків таким чином, що враховувати потреби і наміри африканців.<br />
У процесі зустрічі людства із численними проблемами нашого часу, наші бажання<br />
полягають в обходженні шляхів, які не сприяють стійким результатам, і поступаються<br />
лише перед необхідністю визначити та реалізувати (можливо навіть небагато) ці підходи.<br />
Біоенергетика є прикладом. Першим кроком на шляху досягнення таких безпрограшних<br />
результатів по відношенню до біоенергії, продовольчої безпеки і скорочення масштабів<br />
бідності, є усвідомлення, що такі результати можливі.<br />
© УНК 43
Фото/DANIEL DEITSCHEL/GETTY IMAGES<br />
Паливна політика<br />
Мартін Роббінс, письменник, Майденхед, Великобританія<br />
Біопаливу була відведена ключова роль у зменшенні нашої залежності від викопного<br />
палива, у той час як його екологічний і соціальний вплив залишається невизначеним.<br />
Комплексна задача стоїть перед політиками<br />
В останні роки розроблена узгодженість навколо питання енергетики, найбільше<br />
показавши себе у 2006 році, коли Джордж В. Буш повідомив, що США має «залежність»<br />
від нафти. Нафта критикувалася з усіх боків політичної сфери, від людей, які стурбовані<br />
наслідками викопного палива до правих партійніх патріотів, які роблять акцент на<br />
залежності нації від імпорту ресурсів з найбільш проблематичних країн світу.<br />
Ефект від цієї залежності особливо помітний в країнах, що розвиваються, де нафта<br />
зазвичай складає велику частку загального імпорту. Конфлікт в Лівії змусив піднятися<br />
ціни на нафту в Нейробі, поряд із ростом тарифів на таксі, водії яких мотивували це<br />
ростом цін на паливо. В Кампалі водії нещодавно були змушені вишиковуватися в черги<br />
на місцевех АЗС, в надії знайти, де що залишилось. Разом із обуренням на підвищені ціни<br />
продовольства, їх розчарування швидко переросло в масові виступи. Нафта є не тільки<br />
економічною проблемою; дедалі вона стає важливим питанням безпеки.<br />
Біопаливо розглядається багатьма як рішення цих проблем: відновлювані ресурси, що<br />
можуть вирощуватися локально, можуть оброблятися існуючими технологіями і<br />
потрапляти прямо в автівки. Недавній звіт Eurobarometer показав, що заохочення сталої<br />
політики біопалива в ЄС отримало 83 % громадського схвалення.<br />
© УНК 44
Але ніхто не визначив напрями політики, яка б зробила біопаливо життєздатним і<br />
замінила бензин чи дизельне паливо. Правила, стимули і штрафні санкції, документально<br />
розпорошені по країнах, часто переводять проблеми добререгульованих країн на менш<br />
регульовані. Більш того, зростаюча кількість недержавних організацій, науковців,<br />
політиків і навіть деякі виробники біопалива проявляють стурбованість щодо швидкого і<br />
неконтрольованого росту біопалива, особливо фокусуючись на потребі адекватного<br />
регулювання в країнах, що розвиваються, впливі на землекористування і безпеку<br />
продовольства.<br />
Глобально, уряди витрачають мільярди доларів, субсидуючи біоенергію, але ці суми<br />
блідніють поряд із тим, що буде витрачено на викопне паливо.За оцінкою Bloomberg New<br />
Energy Finance в 2009 році уряди надали субсидій на суму не менше $43 млн. на<br />
відновлювані джерела енергії та біопаливну промисловість, а по оцінкам Міжнародного<br />
енергетичного агентства, у 2008 році субсидії на викопне паливо склали $557 млрд.. Ця<br />
непропорційність показує біопаливо в досить невигідному положенні. «Вищі ціни на<br />
біопаливо проти викопного палива» є значною перешкодою на шляху розвитку, говорить<br />
Матті Лемус, виконавчий віце-президент біодизельного виробника Neste Oil.<br />
Найщедріша державна підтримка біопалива надходить зі Сполучених Штатів.<br />
Міжнародна рада з продовольства та сільськогогосподарської політики (IPC) оцінює<br />
американські субсидії біопалива у розмірі близько $7 млрд. на рік, поряд із $5 млрд від<br />
Європейського Союзу. Финансова допомога включає в себя прямі субсидії по 12 центів<br />
США за літр і податкові пільги для паливних сумішей - 26 центів США за літр. Між тим,<br />
Закон США про продукти харчування, збереження і енергетики 2008 року стимулював<br />
державні інвестиції в формі грантів та гарантій по кредитам через Міністерство<br />
сільського господарства США.<br />
Розраховувати точний рівень державних витрат в будь-якій країні важко, і оцінки часто<br />
носять політичний характер. Справжні цифри прикриваються складним комплексом<br />
прямої і непрямої підтримки, які у великій мірі невіддільні від широкої<br />
сільськогосподарської політики. В Сполучених Штатах і ЄС ця картина ускладнюється ще<br />
і різними політиками, які проводяться різними штатами і учасниками. Відсутність<br />
прозорості також є проблемою, хоча IPC відмічає, що політика викопного палива<br />
страждає від схожої незрозумілості.<br />
У всьому світі політикою з найбільшим впливом на виробництво біопалива є квоти на<br />
суміші. Уряди, принаймні 17 країн, надають величезний стимул на попит біопалива,<br />
ставлячи стандарти сумішей на рівні 5-10% біоетанолу з бензином, або 2-5% біодизеля з<br />
дизельним паливом - суміші, на яких більшість легкових автомобілів і фургонів може<br />
працювати з легкістю.<br />
Стандарт на поновлюване паливо Агенства з охорони навколишнього середовища США<br />
встановлює чіткі довгострокові умови використання біопалива в транспортуванні до 36<br />
млрд галонів до 2022 року поряд із скороченням викидів парникових газів. Європа має<br />
цільовий показник біопалива на рівні 10% від від транспортного палива до 2020 року, але<br />
прогрес дуже різниться між державами-членами.<br />
Зустрічаючи підвищений попит, який стимулюється такими умовами, потрібен імпорт<br />
великих виробників, таких як Бразилія. І Сполучені Штати, і Європейський Союз, однак,<br />
ввели протекціоністські обмеження, а високі тарифи на імпорт перешкоджають<br />
конкуренції і стабільності повернення вартості. Сполучені Штати, наприклад,<br />
встановлюють тариф у розмірі $14 центів США за літр на бразильський біоетанол, хоча<br />
цей вид палива вважається більш підходящим, ніж місцевий, на основі кукурудзи. І<br />
Лехмус стверджує, що якщо біопаливо стане глобальною реальністю, політики в Європі<br />
© УНК 45
повинні зрозуміти, що «значна частина цього біопалива і його сировина буде надходити з-<br />
поза меж ЄС».<br />
Домінування кукурудзи в політичному сценарії біопалива США ставить у глухий кут тих,<br />
хто пропонує більш якісніші рішення. «Тому ми заснували в США Advanced Biofuels, коли<br />
ми попросили людей розповісти усе, що вони знають про етанольне біопалива на основі<br />
кукурудзи», говорить Джоан Іванчіч, виконавчий директор лобістської компанії в<br />
Фредеріку, штат Меріленд. «Далеко не всі люди чули, що біопаливо може виготовлятися з<br />
широкого спектру сировини, використовуючи широкий спектр технологій».<br />
Хоча Сполучені Штати є найбільшим у світі виробником біоетанолу, політика біопалива<br />
країни може перешкоджати прогресу. З одного боку, Сполучені Штати залежні від<br />
неефективних технологій з обробки кукурудзи першого покоління. Крім того, Агентство з<br />
екологічної охоронної політики поставило умови, що паливо може містити лише 10%<br />
етанолу (після 2007 року збільшилося до 15% на транспортні засоби) – «межа», яка<br />
встановлює обмеження на майбутній попит і залишатиметься на місці, доки наслідки<br />
впливу агресивнішої паливної суміші на транспортні засоби та навколишнє середовища<br />
стануть зрозумілішими.<br />
Європа зробила свої власні помилкові кроки. У 2009 році Європейський Союз став<br />
виробником більшої частки біодизельного палива в світі (60%), однак тепер законодавці<br />
ЄС борються із зростаючим розумінням, що межі були встановлені в терміновому<br />
порядку без повного розуміння впливу на землекористування і цін на<br />
продовольство. Хоча досі відбувається політична підтримка виробництва біопалива,<br />
Лехмус висловлюється поширеною думкою, що «законодавство на території ЄС стає все<br />
більш фрагментованим» і грузне в нерішучості. Великобританія, наприклад, вимагає від<br />
постачальників електроенергії йти на зустріч відновлюваним джерелам енергії (що<br />
означає більше споживання біомаси) і виступає за біопаливо, встановлюючи дорожній<br />
податок на паливо, нижче за викопне паливо. Але те, що уряд Великобританії дає з одного<br />
боку, він забирає з іншого: субсидії виробникам біопалива були припинені в квітні 2010<br />
року.<br />
Під тиском з боку виробників і прихильників відмовитися від стандартів паливних<br />
сумішей, європейські політики змушені вирішити, які заходи слід прийняти щодо<br />
використання земель в липні <strong>2011</strong> року. Два серйозних питання на порядку денному -<br />
додавання штрафних санкцій на біопаливо за їх вплив на землекористування, або<br />
підвищення екологічних стандартів палива, яке повинне відповідати їм, щоб претендувати<br />
на підтримку. Ці труднощі разом із європейською політикою та існуючою транспортною<br />
інфраструктурою в значній мірі не стосуються біоетанолу, як це має місце в Бразилії, а<br />
біодизеля на основі рапсу, яке вимагає більш інтенсивного використання добрив. З<br />
багатьма фермерами, які активно вкладають зусилля у вирощування рапсу, значні зміни в<br />
політиці будуть дратувати багатьох в сільськогосподарській галузі, створюючи головний<br />
біль для європейських лідерів.<br />
Країни, що розвиваються, мають різні інтереси, з урахуванням їх меншої залежності від<br />
викопних видів палива. Індія і Китай з їх величезним зростаючим населенням стоїть перед<br />
переспективою великого тиску з боку енергозабезпечення протягом найближчих<br />
десятиліть. Китай є третьою за величиною в світі країною-виробником біоетанолу, а<br />
також забезпечує близько $2 млрд. прямих субсидій на відновлювані джерела енергії<br />
поряд з кредитною програмою під низькі відсотки підтримки R&D і капітальних вкладень<br />
виробниками, і етанольною «квотою» в 10 % до 2020 року. Хоча біопаливна<br />
промисловість Індії в даний час відстає, країна поставила мету задовільнити 20% свого<br />
попиту дизельним паливом рослинного походження до 2017 року.<br />
© УНК 46
Ключовою проблемою для обох країн є масштаби, необхідні для підтримки великих груп<br />
населення. Китай експериментує з різними культурами, але більшість його етанолу<br />
виробляється з кукурудзи досить неефективно - обставина, які може управляти<br />
політичними настроями в час, коли ціни на урожай зростають. Індія, з іншого боку,<br />
робить ставку на біопаливо з ятрофи (Jatropha сurcas) - багаті на олію багаторічні<br />
чагарники, які розглядаються багатьма як ідеальна культура для біопалива, бо вона може<br />
рости в напівпосушливих або засолених районах, не придатних для вирощування<br />
харчових культур. Індія планує виділити 140 тисяч квадратних кілометрів для ятрофи -<br />
більш ніж в три рази більше від площі всіх сільськогосподарських харчових культур<br />
Великобританії. Успіх політики ятрофи країни буде залежати, де знаходиться ця земля,<br />
наскільки продуктивною є і які сорти культур використовуються: до сих пір неясно, чи<br />
вихід або якість олії буде достатньою для великомасштабного виробництва біопалива.<br />
Бразилія має великі ділянки орної землі в субтропічному кліматі, а її цукровий очерет має<br />
енергетичну продуктивність в кілька разів більшу за кукурудзу. Військовий уряд 1970-х<br />
років наполягав, щоб народ був незалежний від енергії в результаті періодів нафтових<br />
криз. В результаті, Бразилія сьогодні є світовим лідером в області виробництва<br />
біоетанолу, поступаючись лише Сполученим Штатам. Але справи не завжди йдуть так<br />
гладко. Попит на цукор для вживання в їжу конкурує з цукром для виробництва<br />
біопалива, напруженість, яка змусила бразильський уряд вжити жорстких заходів:<br />
напівприватний виробник Petrobras змушений налагодити виробництво так, щоб<br />
запобігти впливу цін на етанол. Бразильська модель була успішною, проте з її підгрунттям<br />
державного втручання і багатими природними ресурсами, вона може виявитися<br />
непридатною в інших місцях.<br />
Міжнародне енергетичне агентство недавно заявило, що біопаливо може задовільнити<br />
27% світового попиту на транспортоване паливо до 2050 року, але для того щоб це<br />
відбулося, повинні бути проведені ключові економічні, політичні та технологічні<br />
заходи. Виробники потребують послідовної підтримки з боку уряду, на рівні з викопними<br />
видами палива, довгострокова політика має забезпечувати більшу визначеність і<br />
прозорість для інвесторів. Іванчич вказує на багато переваг від переходу від викопних<br />
видів палива переважно в державному секторі: наприклад, енергетична безпека,<br />
економічний розвиток, військова лояльність і пом'якшення наслідків зміни клімату. Без<br />
економічних стимулів, вона стверджує, «приватний бізнес не може отримати повернення<br />
на інвестиції на рівні вартості біопалива».<br />
Біопаливо в кінцевому рахунку є використанням енергії Сонця. На жаль, більшість самих<br />
сонячних регіонів світу знаходяться в найбідніших країнах, і відсутній уряд, здатний<br />
вести ефективну політику або улагоджувати справи з місцевою корупцією. Без належного<br />
регулювання біопаливо може увіковічнити зловживання правами людини.<br />
Серед виробників думки розходяться, який підхід до регулювання є кращий, глобальний<br />
чи локальний. Аннегрет Якобсен, менеджер з комунікацій датського виробника ферментів<br />
Novozymes, припускає, що «кращий спосіб забезпечити глобальну стійкість біопалива є<br />
стандарт ISO, тобто орієнтир, встановлений Міжнародною організацією по стандартизації,<br />
який включає приватні та державні інститути в більш ніж 150 країнах. Крім того,<br />
британська Наффилдська рада з біоетики є прихильником схеми «справедливої торгівлі»,<br />
із сертифікацією постійного виробника. Інші воліють локальних рішень. «В ідеальному<br />
світі, країни будуть розробляти місцеві закони і правила, які найкращим чином<br />
відповідають їх власним економічним, екологічним і соціальним цілям», говорить Іванчіч.<br />
© УНК 47
© УНК 48
Діаграми: стимули і цілі (PIE CHARTS: EUROBAROMETER SURVEY, 2010.SUBSIDIES: GLOBAL SUBSIDIES<br />
INITIATIVE TARGETS: VARIOUS, COMPILED BY BIOENERGYWIKI BREAKDOWN: EUROSTAT)<br />
Зміни в землекористуванні від виробництва біопалива є іншим спірним питанням, як по<br />
збільшенню викидів вуглекислого газу, так і його потенційного впливу на ціни продуктів<br />
харчування. Деякі види біопалива будуть більш стійкими, ніж інші, але на даний час єдині<br />
норми субсидій та стандарти сумішей мають тенденцію в рівній мірі застосовуватися до<br />
всіх видів біопалива, незалежно від того, чи вони екологічно чисті, чи ні.<br />
Лехмус є прихильником законодавства «технологічної і сировинної нейтральності, що<br />
підкреслює важливість скорочення викидів та сталість». Подібні побоювання є головним<br />
питанням порядку денного екологічних захисників: Кеннет Ріхтер, учасник біопаливної<br />
кампанії в Friends of the Earth, заклиє до політики, «що гарантує сталість та значне<br />
скорочення викидів вуглецю з біопалива». Багато видів палива поки що не відповідають<br />
цим умовам; Наффилдська рада з біоетики стверджує, що тільки третина біопалива, яка<br />
використовується у Великобританії, відповідає будь-яким екологічним стандартам, і що<br />
нинішня політика ЄС для транспортного палива є «непридатною і неетичною», не<br />
захищаючи навколишнє середовище і не уникаючи порушеннь прав людини.<br />
Біда в тому, що ніхто не знає, як виміряти вплив біопалива. Програма ООН з<br />
навколишнього середовища закликала до подальших досліджень у питанні стабільності в<br />
доповіді за 2009 рік, в якій перераховано багато ключових питаннь, пов'язаних з<br />
біопаливом, особливо помітки типу «потребують правки» поруч з ними. У промисловості<br />
існує невідповідність з існуючими дослідженнями: недавні дослідження США та ЄС щодо<br />
бразильського етанолу показали значення викидів, які коливалися від 3,8 г двоокису<br />
вуглецю на мегаджоуль енергії палива до 17 г або навіть 46 г. «Це одна і та ж культура,<br />
однієї тієї ж країни», відзначає Якобсен. «Такі різні результати є яскравим показником<br />
того, що наука ще не зріла».<br />
Політики прекрасно розуміють цей розрив в знаннях і Норман Бейкер, заступник<br />
держсекретаря Великобританії з транспорту, нещодавно визнав, що «в минулому були<br />
певні зміни в політиці біопалива» і що майбутні політичні рішення мають бути<br />
«надійними і стабільними, щоб дати підприємствам впевненість для інвестицій. На<br />
противагу цьому однак є «наукова невизначеність щодо стійкості біопалива та його більш<br />
широкі соціально-економічні наслідки», сказав Бейкер. А поки це не вирішено, це буде<br />
величезною проблемою для розробки політики, досить послідовної для інвесторів, досить<br />
гнучкої, щоб узгоджуватися з нашим рівнем знань.<br />
Для споживачів складна мережа субсидій та тарифів не дає змогу співставити переваги<br />
біопалива палива і його вартість. Між тим політикам потрібні більш якісні дослідження,<br />
щоб оперувати ними при визначенні підходящого, сталого виробництва<br />
сільськогосподарських культур і методів подальшої підтримки і стимулювання<br />
інвесторів. Для будь-кого, більш повна інформація про наслідки використання біопалива є<br />
ключем нашого відлучення від залежності викопного палива.<br />
© УНК 49
Фото: Моемський цукровий завод в Оріндуова забезпечує біопаливом 25 тис. заправних станцій по всій<br />
країні (NEWSCOM/PHOTOSHOT)<br />
Перспективи: досвід Бразилії<br />
Марсія Мораес, професор економіки, Університет Сан-Пауло, Бразилія<br />
Тридцяти п'яти річний досвід навчив одного з провідних виробників в світі біопалива<br />
кільком важливим урокам, на які іншим країнам слід звернути увагу, говорить Марсія<br />
Мораес<br />
Нічого не заважало Бразилії опиинитися там, де вона зараз знаходиться - країна з<br />
динамічною біопаливною індустрією, яка щорічно переробляє половину свого врожаю<br />
цукрового очерету у 24 млрд. літрів етанолу для 12,5 млн транспортних засобів. У 2009<br />
році майже 1,2 млн. робочих місць в Бразилії було задіяно в секторах цукрової тростини,<br />
цукру і етанолу. Близько половини належать малоосвіченим робітникам на плантаціях<br />
цукрової тростини. Працівники з цукровим очеретом є серед найбільш високооплачуваних<br />
робітників бразильського сільського господарства, і їх діти мають кращі соціальноекономічні<br />
умови, ніж діти інших сільськогосподарських робітників.Ось деякі з уроків,<br />
які Бразилія засвоїла, щоб побудувати свою біопаливну індустрію:<br />
Урок 1: Стабільний державний контроль<br />
У 1975 році ринку етанолу з цукрового очерету бкв відсутній. Бразильському уряду<br />
довелося взяти справу у свої руки, щоб створити його і протягом десятиліть строго його<br />
контролювати. Чіткі і стабільні правила дозволили компаніям створити довгострокові<br />
інвестиції, необхідні для досягнення своїх цілей.<br />
Наприкінці 1990-х років відбувається різке скорочення державного втручання в<br />
біопаливну промисловість. Виробничі квоти були скасовані, так як існували етанольні<br />
субсидії. Ціни на цукор і етанол були передані ринку. Виробники цукрового очерету в<br />
даний час заробляють на цінах на цукор і етанол; а виробники і дистриб'ютори етанолу<br />
можуть вільно домовлятися за ціни і кількість. Вільний ринок надав значної<br />
© УНК 50
ефективності. Але з плануванням попиту на ринку складніше. На відміну від кукурудзи і<br />
сої цукровий очерет є багаторічною культурою, яка проходить через шестиирічний цикл<br />
(посадка в перший рік і збір врожаю наступні п'ять років). Планування поставок<br />
цукрового очерету означає паралельне врахування оцінок попиту наступних п'ять років,<br />
як для етанолу, так і для цукру. Ринкова економіка не завжди дає чітки відповіді на ці<br />
питання.<br />
Урок 2: Планування максимальної гнучкості<br />
З самого початку в Бразилії вирішили виробляти два типи етанолу: негідратований етанол,<br />
який змішується з бензином (газолін) і гідратований етанол, що використовується в<br />
транспортних засобах, які працюють тільки на етанолі, а також на «гнучкому» паливі для<br />
FFV-автомобілів [прим.УНК – FFV- flexible fuel vechicle (англ.) – автомобілі, які<br />
працюють на «гнучкому паливі», тобто можуть їздити як на бензині, так і на суміші<br />
бензину з етанолом в гнучких пропорціях].<br />
Втручання держави має важливе значення для створення необхідної інфраструктури як<br />
для гідратованого, так і негідратованого етанолу, в тому числі установка насосів для<br />
гідратованого етанолу на більш ніж 25 тис. АЗС. Сьогодні втручання держави в<br />
основному зводиться до визначення частки безводного етанолу в суміші, встановлюючи<br />
таким чином податкові ставки на експорт цукру та забезпечуючи дотримання існуючих<br />
екологічних і трудових норм. Зосердження на безводному етиловому спирті, безумовно,<br />
знижує необхідні інвестиції, допомагає планувати поставки і дозволяє співіснувати<br />
викопному і альтернативному паливу - просте змішування безводного етанола з бензином<br />
(газолін) в різних пропорціях дає будь-який необхідний вид палива.<br />
Урок 3: Чіткі правила етанольних запасів<br />
Етанол виробляється з сільськогосподарських продуктів, які залежать від погодних умов і<br />
тривалості вегетаційного періоду. Хоча збір врожаю цукрового очерету і виробництво<br />
етанолу триває 6-8 місяців на рік, етанол продається цілий рік. Тому має бути розроблена<br />
політика для збереження запасів, щоб уникнути дефіциту або різкого коливання цін<br />
протягом року.<br />
Урок 4: Правильний масштаб<br />
Коли Бразилія запустила своє виробництво біопалива в 1975 році в національній програмі<br />
Programa Nacional do Álcool закликалося до створення дрібних заводів. Цим заводам не<br />
вистачало економічного масштабу, а тому більшість було закрито через економічну<br />
неефективність.<br />
Урок 5: Захист навколишнього середовища<br />
Обов'язковою умовою є зведення до мінімуму впливу на навколишнє<br />
середовище. Бразилія регулює такі питання, де вирощувати цукровий очерет - наприклад,<br />
забороняючи виробництво в чутливих біомах Амазонії і Пантаналу. Уряд регулює<br />
використання води, використання відходів як добриво, збереження лісів і спалювання<br />
стебел цукрового очерету як метод видалення соломи. Навіть без наказів виробники<br />
біопалива бачили результат мінімізації відходів. Біовиробництва спалюють волокнистий<br />
жмих цукрового очерету для вироблення електроенергії етанольних заводів і на продаж.<br />
Урок 6: Залучення приватних інвестицій<br />
Бразилія значно розширила своє виробництво цукру і етанолу в останні роки, спираючись<br />
© УНК 51
як на вітчизняні, так і іноземні приватні інвестиції. Зовнішній капітал дозволилив галузі<br />
впроваджувати нові технологій і стандарти управління. Інвестицій з інших країн, зокрема,<br />
сприяли тому, що бразильські виробники біопалива отримали доступ на зовнішні ринки,<br />
які можуть бути захищені від протекціоністської політики.<br />
Для кожної країни досвід буде різний. Але стратегії, якими керується ця країна з<br />
населенням майже 200 млн чоловік, повинні показати всьому світові, що майбутнє<br />
енергетики не повинне залежати від нафти.<br />
© УНК 52