25.09.2015 Views

©УНК 2011

Переглянути повну версію статтей

Переглянути повну версію статтей

SHOW MORE
SHOW LESS
  • 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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!