?

Log in

No account? Create an account
entries friends calendar profile Чулан и склад Вольфа Кицеса Previous Previous Next Next
От биотоплива пока больше вреда, чем пользы - Вольф Кицес
wolf_kitses
wolf_kitses
От биотоплива пока больше вреда, чем пользы

А.М.Гиляров

Биотопливо входит в моду. Производящие его страны надеются в будущем обрести хотя бы частичную независимость от постоянно растущего в цене ископаемого топлива (нефти, угля и газа). Кроме того, считается, что использование биотоплива не должно приводить к росту содержания в атмосфере углекислого газа (CO2). Ведь количество СО2, выделяющегося при его сжигании, равно тому количеству, которое уже было изъято в ходе фотосинтеза растений, используемых как сырье для биотоплива. К сожалению, пока рост производства биотоплива приводит только к дополнительным выбросам СО2 в атмосферу. Особенно тревожная ситуация складывается в тропических районах, где ради плантаций соответствующих культур (прежде всего масличной пальмы) начинают сводить дождевые леса и распахивать саванны. Расчеты показывают, что образовавшийся «углеродный долг» (количество СО2, поступающее в атмосферу при разрушении естественного растительного покрова и сжигании топлива) огромен, а «погасить» его можно только, выращивая в этих местах культуры для биотоплива в течение десятилетий или даже столетий.

С переходом на биотопливо, которое начинает замещать традиционное ископаемое топливо, еще недавно были связаны большие надежды. Теоретически рассуждая, использование биотоплива должно привести к сокращению выбросов СО2 в атмосферу, поскольку оно, по сути, является «углерод-нейтральным». Углерод, изъятый из атмосферы в ходе фотосинтеза, просто возвращается в нее при сжигании образовавшегося органического вещества (биотоплива).

Однако выращивание соответствующих культур и производство из них топлива (например, этанола из кукурузы) само по себе требует немалых энергетических затрат: нужно вспахать землю, посеять семена, обеспечить полив и т. п. Все эти затраты, естественно, связаны со сжиганием топлива и выбрасыванием в атмосферу дополнительного количества СО2. Если суммарные энергетические расходы на производство биотоплива будут велики, то никакого ожидаемого сокращения эмиссии (выброса в атмосферу) СО2 и других парниковых газов может и не произойти.

Положение усугубляется тем, что почти все земли, пригодные для выращивания сельскохозяйственной продукции, и так уже давно распаханы. Когда часть их начинают использовать для культур, идущих на биотопливо (кукурузу или сахарный тростник для получения этанола, масличную пальму или сою для получения биодизельного топлива), то сразу же растет цена на фуражное зерно и продовольствие. А в силу глобального характера современной экономики процессы, происходящие в одной стране, сейчас же начинают затрагивать другие страны.

Крайне опасная тенденция последнего времени — это чрезвычайно быстро расширяющееся производство биотоплива в тропических районах (в Бразилии, Индонезии, Малайзии), где начинают сводить девственные леса или распахивать своеобразные бразильские саванны («кампос») — «кампос серрадос», или «серрадо». Уничтожаемые биомы характеризуются необычайно высоким разнообразием фауны и флоры, служат местами обитания многих видов, находящихся на грани вымирания (например, орангутана в Юго-Восточной Азии или ягуара в Южной Америке), а кроме того, содержат огромное количество связанного углерода — прежде всего в самих растениях, но также — в органическом веществе почвы.

Следует напомнить, что в целом, в масштабах всей планеты, в растительности и почвах содержится в 2,7 раза больше углерода, чем в атмосфере. Если вырубается и сжигается древесная растительность, это сразу ведет к значительному поступлению СО2 в атмосферу. К тому же, СО2 продолжает еще в течение ряда лет (порой десятилетий) выделяться в таких местах из-за продолжающегося гниения оставшихся в почве корней и разложения имевшегося там ранее органического вещества.

«Элементы» уже писали об отрицательных экологических последствиях растущего производства биотоплива. Недавно это проблема была снова затронута в двух статьях, появившихся в одном номере журнала Science.

Авторы первой статьи подсчитали так называемый «углеродный долг» — суммарное количество СО2, выделившегося за 50 лет как при сжигании полученного топлива, так и при его производстве, причем на всех этапах, начиная с уничтожения исконной растительности и подготовки земель для будущих плантаций. Срок в 50 лет взят потому, что этого времени достаточно, чтобы разложилась большая часть органического вещества, сохранившегося в почве от ранее существовавшей на этом месте экосистемы. Углерод, который связывался растениями, выращиваемыми для получения биотоплива, при расчете «долга» вычитался. Расчеты приведены для плантаций масличной пальмы, которые в Малайзии и Индонезии сменили дождевые тропические леса, и для плантаций сои, которые в Бразилии были разбиты на месте дождевого тропического леса или южноамериканской саванны (серрадо). «Углеродный долг» подсчитан также для полей кукурузы (выращиваемой с целью получения этанола), устроенных в США там, где еще недавно была прерия, а также для бросовых земель, на которых начинают выращивать кукурузу или многолетние травы прерий.

За исключением тех случаев, когда в качестве сырья для биотоплива используется растительность прерий, которую восстанавливают на бросовых землях, размер «углеродного долга» весьма внушителен (см. диаграмму): около 700 тонн СО2 в расчете на гектар для дождевых тропических лесов. Если же лес рос на торфяном болоте, то величина долга достигала рекордной величины — 3500 т СО2 /га. Несколько меньше (165–85 т СО2 /га) долг был для южноамериканских серрадо, превращенных в плантации сахарного тростника (сырье для получения этанола) или сои (сырье для дизельного топлива).

Зная скорость, с которой «погашается» углеродный долг при выращивании на освоенных территориях культур для биотоплива, можно рассчитать срок, в течение которого это погашение произойдет. В случае дождевых тропических лесов, превращенных в «биотопливные» плантации, это время измеряется несколькими столетиями, в случае прерий — около 100 лет, в случае серрадо 20–30 лет. Соответственно, на протяжении этого времени биотопливо, полученное с преобразованных земель, не будет давать никакой экономии по части СО2 в сравнении с обычным ископаемым топливом.

Вторая статья посвящена ситуации, сложившейся с производством биотоплива в США, где всё больше пахотных земель начинает использоваться для выращивания кукурузы с целью получения этанола. В 2004 году в США посевами кукурузы было занято около 30 миллионов га угодий, причем 11% площади — исключительно для производства этанола. Ожидается, однако, что к 2016 году около 43% земель, занятых в настоящее время кукурузой, выращиваемой для получения фуражного зерна и хлеба, будут отведены под кукурузу, выращиваемую исключительно как сырье для получения этанола. Соответственно, начнется распашка новых земель (старых залежей), и, как показывают расчеты авторов, возрастут цены на зерно. Ответом будет и рост площадей, занятых сельскохозяйственными культурами в других странах — в частности, в Бразилии, Китае и Индии.

Авторы данной работы рассчитали также выделение СО2, связанное с производством этанола из кукурузы (на всех этапах), и тоже пришли к неутешительным выводам. Пока биотопливо приводит только к дополнительной эмиссии углекислого газа в сравнении с традиционным ископаемым топливом. Для того, чтобы использование биотоплива (конкретно — этанола из кукурузы) начало положительно сказываться на балансе углерода и компенсировало дополнительные выбросы СО2, особенно значительные на начальных стадиях возделывания кукурузы, должно пройти 167 лет! Только после столь длительного культивирования растений, идущих на биотопливо, можно будет говорить о положительном воздействии его на баланс углерода в атмосфере. В течение же первых 30 лет после перехода на биотопливо суммарное количество СО2 (с учетом дополнительных выбросов), выделяющееся в расчете на километр пути автомобиля, использующего этанол, в два раза превысит количество СО2, выделяющееся при использовании традиционного ископаемого топлива.

Пока писалась эта заметка, информационные агентства сообщили: «Бывший зампред правления «Газпрома» Александр Рязанов задумал построить завод биоэтанола за 220 млн евро. Компания уже определилась с площадкой для строительства завода ... Завод будет находиться в поселке Дмитровка (Тамбовская обл.) ... Проект ориентирован на экспорт, ведь в России продажа биоэтанола пока нерентабельна ... Пока таких производств в России нет. Это высокорискованный бизнес: велика конкуренция со стороны Бразилии, где есть более дешевый сахарный тростник, а в перспективе конкуренцию может составить Украина, где планируется производство биоэтанола из кукурузы...»

Источники:

1) Joseph Fargione, Jason Hill, David Tilman et al. Land clearing and the biofuel carbon debt // Science. 2008. V. 319. P. 1235–1238.

2) Timothy Searchinger, Ralph Heimlich, R. A. Houghton et al. Use of U.S. croplands for biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change // Science. 2008. V. 319. P. 1238–1240.

http://elementy.ru/news/430691

Tags: , , ,

15 comments or Leave a comment
Comments
dobryj_manjak From: dobryj_manjak Date: May 22nd, 2008 08:16 pm (UTC) (Link)
Думаю, никто и не сомневался в этом. Смысл в биотопливе есть только экономический (если есть вообще).
kuzimama From: kuzimama Date: May 22nd, 2008 11:03 pm (UTC) (Link)
угу, никакого смысла СЕЙЧАС в биотопливе нет. даже не перенос порток на другой шесток.
natchalnik From: natchalnik Date: May 23rd, 2008 04:19 am (UTC) (Link)
Кик и все твои посты, прочитал с интересом. Спасибо. Похоже, что биотопливо - это очередной бессмысленный девайс вроде фильтров для питьевой воды, который нам активно втюхивают. Реклама не дремлет! Кто-то на этом заработает, как всегда. Увы!..
lenka_iz_hij From: lenka_iz_hij Date: May 23rd, 2008 05:10 am (UTC) (Link)
Если интересно, посмотрите статью нашего постоянного автора В.С.Арутюнова в журнале РХО.
http://www.chem.msu.su/rus/journals/jvho/2007-6/94.pdf
В принципе, смысл тот же: биотопливо может быть хорошим решением в частных случаях, но кто говорит, что оно решит все проблемы и заменит нефть - врет.
wolf_kitses From: wolf_kitses Date: May 23rd, 2008 12:19 pm (UTC) (Link)
Спасибо, интересно. Ещё хуже, что оно не решает экологических проблем, а создаёт новые. Для решения той же проблемы выбросов углерода куда лучше идея "закопаемого топлива" - с/х остатки пиролизировать и захоранивать
http://elementy.ru/news/430473
а энергетические проблемы потребления в их нынешней динамике решит только полный переход к общественному транспорту и в первом и в третьем мире, и снижение энергопотребления в первом мире до уровня бывшего второго. Тогда баланс сойдётся.
Хотел спросить Вас как химика - года 3 назад читал про успешные опыты в области подземной газификации углей, в Англии, были надежды что это даст новый источник энергии вместо нефти лучше чем уголь. Тут как?
lenka_iz_hij From: lenka_iz_hij Date: May 23rd, 2008 12:39 pm (UTC) (Link)
Да я-то не химик, я молекулярный биолог. О процессе "уголь-газ" мы писали. Конкретно про подземмную газификацию - нет, но про промышленное получение синтез-газа - да. Надземное, насколько помню, пока не удалось сделать выгодным, но перспективы просматриваются.

Про общественный транспорт согласна. Кстати, это было первое, что сказала моя дочь, когда лет в семь узнала про топливную проблему: "запретить машины, пусть на автобусе ездят!" У нас, правда, машины нет. ;) И еще мы с ней решили, что необходимо оставить автомобили инвалидам первой группы. А у кого их нет или "Ока", тем предоставить. ;) Но нас никто не слушает.
night_sun_dial From: night_sun_dial Date: May 23rd, 2008 01:04 pm (UTC) (Link)
Про общественный транспорт тоже ещё надо посчитать. Куда, сколько и чего. Вы когда-нибудь видели пустой автобус? А сколько он кушает? Сколько ему приходится останавливаться и снова разгоняться даже при полном отсутствии пробок? Ведь в таких режимах с ускорением больше всего тратится топлива. Чтобы автобус сравнялся по экономичности с легковушкой с одним (!) водителем, ему надо как минимум пассажиров 20 постоянно перевозить. И маршрут никак не сделать коротким для всех пассажиров, соответственно, лишний километраж неизбежен.

Хотя, конечно, можно заполнить, заставить... Но лучше будет сразу заставить пешком ходить.
lenka_iz_hij From: lenka_iz_hij Date: May 23rd, 2008 01:37 pm (UTC) (Link)
Кстати, отличная идея, насчет пешком. Типы, которые ездят на "ауди" в фитнес-клуб, уже даже не смешны, потому что это баян, - много их. ;) Вы правы, надо посчитать. Но если на глазок прикидывать - я в жизнь не поверю, чтобы автобусы и даже автолайны могли создать такую пробищу, как личные машины! (Я пишу из Москвы, откуда Вы - не посмотрела.)

И между прочим, это вовсе не "совковая" идея. Немцы уже дозревают до мысли, что приличному человеку машина нужна несколько раз в год.

Другое дело, что идея эта целиком и полностью утопична. :( Этого никогда не будет, пока есть что заливать в бак.
night_sun_dial From: night_sun_dial Date: May 23rd, 2008 01:42 pm (UTC) (Link)
сегодня пробки создали именно автобусы, поэтому я поеду на метро. а вообще их создаёт отсутствие должной организации движения.
wolf_kitses From: wolf_kitses Date: May 23rd, 2008 01:51 pm (UTC) (Link)
пробки создаёт тот факт, что число машин увеличивается быстрее чем пропускная способность дорог. А разрыв сей возникает оттого, что владелец личной а/м не оплачивает другим людям потраченный кислород, испорченное здоровье и пр. проблемы, да и расширение дорог под большее число авто финансируется за счёт всего населения, хотя далеко не все автовладельцы. Отсюда и перманентная пробка в городах, - и рост сети загородных дорог, уничтожающая его зеленую периферию.
http://www.polit.ru/lectures/2008/01/10/transport.html
А если бы автовладельцы платили полную цену ущерба + цену утилизации их а/т, который меняется довольно часто, своё авто было бы у 5-10% населения, как в 50-60-х гг. в СССР. Собственно это и есть норма, не выводящая город из экологического равновесия.
night_sun_dial From: night_sun_dial Date: May 23rd, 2008 02:13 pm (UTC) (Link)
все эти рассуждалки имеют под собой не больше оснований, чем "экологически чистое топливо". цивилизация машин позволила жить наибольшему количеству людей за всю историю существования человечества. устранение автомобиля из неё (равно как и резкое сокращение численности) будет столь же полезным делом, как устранение из природной среды всех хищников и прочих "вредителей".
wolf_kitses From: wolf_kitses Date: May 23rd, 2008 07:27 pm (UTC) (Link)
Эмоции в Ваших словах вижу. Содержания - нет. На сём дискуссию можно считать оконченной, никаких аргументов Вы не предоставили
toman_k From: toman_k Date: May 24th, 2008 12:29 am (UTC) (Link)
Кажись, тема начинает развиваться в очень интересном направлении. Про транспорт. А я люблю про транспорт :)
Для начала, сразу оговорюсь, что меня также сильно заботит проблема движения часто сильно избыточных по размеру транспортных средств ОТ (начиная с электричек, которые у нас просто не могут быть меньше, чем 4 вагона, и до трамваев, автобусов). Потому что большие автобусы действительно таят соблазн "оптимизировать", т.е. увеличить интервал, чтобы "поднакопить" пассажиров. Но пассажиры что-то не желают накапливаться по полчаса-часу на городском маршруте, и автобус оказывается лишь ещё более пустым и неэффективным. Так что это надо подстраивать размер ТС под пассажиропотоки. Лучше всего с подстройкой такого рода дело обстоит (теоретически) у трамвая, правда, практически наша промышленность выпускает только огромные вагоны трамвая, по размерам близкие к сочленённым автобусам - но это не есть свойство, принципиально присущее трамваю.
Когда где-то появляется регулярно почти пустой автобус, надо выяснять, почему же он оказался пустым, что же не так в маршрутной сети и вообще в сервисе.

Но теперь - более конкретно. Автобус "Газель", или "Соболь", вмещающий 10 пассажиров, имеет практически тот же двигатель, что легковой автомобиль "Волга", достаточно близка даже масса тары. Энергозатраты, а значит, расход топлива, конечно, несколько выше.
У типичного легкового автомобиля с 1,5 чел. и 1,5 т массы тары тары 1 т/чел. У "Газели" с 10 чел и 2 т тары - 0,2 т/чел. Газель с 2 людьми внутри - уже примерно будет равна легковушке с 1 человеком как по таре, так и вообще по расходу топлива.
Касательно количества остановок, у автобусов на самом деле остановок ненамного больше - бОльшая часть их торможений - это те же светофоры, перекрёстки и т.д., что у всех автомобилей, а пассажирские остановки - лишь менее половины. Во-вторых, у легковых автомобилей есть такой фактор, что они, как правило, разгоняются до бОльших скоростей, и довольно часто и сильно тормозят в движении при всяких манёврах - и это съедает вообще всю разницу по числу полных торможений, а поскольку расход энергии при разгоне определяется в основном массой тары, то при массе тары не больше хотя бы 1 т/чел, только по разгонам и подъёмам автобус уже выигрывает у легковушки с 1-2 ездоками. Для автобуса класса БВ, массой около 8 т, это означает, что в салоне должно быть хотя бы 8 человек. Т.е. примерно 1/4 занятых сидячих мест.
Но кроме компонента собственно разгона и преодоления подъёмов, которые напрямую зависят от массы, есть ещё сопротивление движению. Оно состоит в основном из сопротивления качения и аэродинамического. Коэффициент сопротивления качения для больших "грузовых" колёс больших автобусов раза в 2-3 меньше, чем у колёс легковых автомобилей. По аэродинамике же, которая вообще не зависит от веса, полноразмерный большой автобус примерно равен 5 легковушкам (при равной скорости, конечно). Так что и здесь опять получаем примерно ту же цифру - 5-10 человек на автобус, чтобы по аэродинамическим расходам энергии он приравнялся легковушке. В то время как вместимость может быть 40-50 человек только на сидячих местах.
iranis From: iranis Date: May 24th, 2008 07:12 pm (UTC) (Link)
Это, конечно, хорошо - общественный транспорт. Но учтите, что такая структура не подойдет для всех стран.
К примеру, в Америке существует очень много маленький городов, где все дома на ходятся довольно далеко от магазинов, парикмахерских, кинотеатров и т.д.
Например, ближайший ко мне магазин находится в 40 минутах хотьбы, банк - примерно 50 минут!
Я не использую машину, хожу пешком, но, знаете, тащить тяжеленные пакеты домой - не очень приятно. :-(
Есть, конечно, вариант использовать велосипед, что у успехом делают местные студенты, но, во-первых, на велосипед много не загрузишь, а, во-вторых, я ношу каблуки и узкие юбки, и на велосипеде буду смотреться просто комично.
Здесь, я думаю, в каждой семье есть машина. И не одна.
Общественный транспорт ходит, но по основным улицам.
И, напомню, в Америке городов с такой структурой очень много!
yuri7751 From: yuri7751 Date: May 26th, 2008 07:44 am (UTC) (Link)
"Гнать же спирт из стеблей той же пресловутой кукурузы или, например, целлюлозы, хоть и научились, да пока без особых перспектив с рентабельностью, поскольку в среднем, потратив 1 мегаджоуль энергии, можно получить бензина на 1,19 МДж, кукурузного спирта на 0,77 МДж и целлюлозного спирта – всего на 0,10 МДж. Есть и другие способы – вплоть до переработки масла, уже использованного для приготовления хрустящей картошки, о них мы поговорим в других публикациях, но многие из них, увы, также пока балансируют на грани рентабельности.

В поисках более "интересной" для переработки органики учёные обратили своё внимание на практически неисчерпаемый и легко возобновляемый ресурс – водоросли."
http://www.3dnews.ru/editorial/it_algae/print
15 comments or Leave a comment