10 проблем биотоплива

Серьезные проблемы персепктивного топлива

10 проблем биотоплива

Сегодня биотопливо является основной темой для разговоров в транспортных кругах, и не зря. Растительное топливо может производиться практически в любом месте, создается из возобновляемых ресурсов и производит чистые выбросы, в отличие от топлива на основе нефти. Международные тенденции внедрения перспективных автомобильных топлив, направлены на развитие таких видов биотоплива, как этанол на основе кукурузы и биодизель из сои, рапса и пальмового масла.

Но биотопливо не полностью бесплатно. Ряд негативных  факторов играют роль в стоимости такого топлива, как с экономической, так и с экологической точки зрения, и биотопливо не всегда выходит, как наиболее приемлемый вариант. Правда, топливо на растительной основе поступает из возобновляемых источников, в то время как ископаемое топливо, в конце концов, закончится. Но существуют многие осложняющие аспекты, из-за которых биотопливо часто достается дорогой ценой.

Многие распространенные сельскохозяйственные культуры могут использоваться для производства биотоплива в некоторых частях мира. Но в других регионах, вырастить то же самое растение было бы невозможно, или очень дорого. Аналогичным образом, использование удобрений, воды и земли, необходимых для производства достаточного количества растительного топлива, может создать значительные проблемы, начиная от повышенного загрязнения, до снижения доступа к продовольствию.

Биотопливо, и процесс его интеграции в повседневное использование, могут быть дорогостоящими. Давайте посмотрим на некоторые недостатки биотоплива, и обретем новый взгляд на него.

 

1. Региональная пригодность

Сельскохозяйственные культуры для производства топлива ничем не отличаются от прочих растений в плане региональной пригодности. Некоторые растения будут расти лучше в одних регионах, и не смогут расти в других. Ряд наиболее рентабельных культур для производства биотоплива растет в весьма ограниченных климатических условиях. Потребители и производители этого топлива, живущие в странах, где произрастают менее рентабельные культуры, будут  вынуждены нести гораздо большие расходы на их выращивание.

Исследователи работают над увеличением урожайности у толерантных к погоде биотопливных культур. Но так же, как апельсины никогда не будут товарной культурой на Чукотке, на Земле всегда существуют регионы, которые просто не смогут поддерживать масштабное производство биотоплива.

2 Использование влаги

Спросите у любого человека, в чем растение нуждается для роста, и он вероятно, отметит две вещи: солнечный свет и воду. Хотя Солнце находится вне полного контроля производителей биотоплива, вода находится среди потенциально серьезных проблем для растительных видов топлива — требования к поливу некоторых культур для производства биотоплива,  могли бы оказать сильное влияние на местные водные ресурсы.

Исследование показало, что для того, чтобы произвести достаточное количество этанола на базе кукурузы, спрос на биотопливо уже оказывает отрицательное влияние на запасы пресной воды в Великих Равнинах Юго-Западной и Центральной части США. Центральной проблемой является относительно высокая потребность кукурузы в воде. Исследователи изучают варианты рекомбинантных, менее водопотребляющих культур, и пытаются применять тщательное планирование, определяющее, какие сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива, в данной области, могут смягчить эту проблему. Но широкомасштабное производство биотоплива, особенно с помощью кукурузы, в засушливых районах мира, будет поглощать и без того ограниченные водные ресурсы питьевой воды и увеличивать потребности в воде на орошение других культур.

3. Продовольственная Безопасность

Производство биотоплива с использованием продовольственных культур, таких как кукуруза, соя, сорго, имеет потенциал к  резкому изменению доступа к продуктам питания. Увеличение предложения и спроса на биотопливо — означает увеличение спроса, например, на кукурузу. Кукуруза становится дороже и это может представлять угрозу для жителей некоторых регионов. Продовольственная безопасность и доступ к недорогим продуктам питания для населения этого региона окажутся под угрозой.

Рост спроса на продукты питания, используемые в качестве биотоплива, может иметь положительный эффект для компаний-производителей сельскохозяйственной продукции, в форме более высоких цен на нее. Но эта цена быстро перекладывается на потребителей. Фермеру-скотоводу, например, возможно, придется заплатить дополнительно несколько долларов за кукурузу, чтобы накормить своих животных. Это непосредственно приведет к более дорогим мясопродуктам в продуктовом магазине. Для миллиардов людей, которые живут лишь на несколько долларов в день, даже небольшое повышение цен на продовольствие может уменьшить их доступ к нормальному питанию.

4. Вырубка леса

Резкое возрастание  европейского спроса на биотопливо было обусловлено положениями, направленными на снижение выбросов парниковых газов. Исследователи нашли ответ в виде пальмового масла, относительно легкодоступного сырья в производстве биотоплива, Владельцы плантаций готовили свои земли, чтобы удовлетворить спрос.

И последовал экологический хаос. По некоторым оценкам, расширение индонезийских плантаций, для производства пальмового масла вызвано тем, что подавляющее большинство лесов было вырублено в конце 80-х и 90-х годов. И высокое потребление  топлива грузовиками для перемещения пальмового масла, а так же практика выжигания кустарников и торфяников для подготовки сельхозугодий — сделали страны Юго-Восточной Азии одним из ведущих мировых источников выбросов парниковых газов.

Индонезийское пальмовое масло создает большую проблему, в дополнение к прочим недостаткам биотоплива. Региональный характер высокопродуктивных растений для производства пальмового масла означает, что в некоторых частях мира, спрос на биотопливо мотивирует подобные плантации быстро увеличиваться. Но если это не будет сделано с прицелом на экономию ресурсов и сокращения выбросов при производстве растительных видов топлива, такое наращивание производства может привести к повышению экологических проблем, вместо того, чтобы их решать.

5. Использование удобрений

Все растения развиваются лучше, когда применяются удобрения. Но удобрения могут оказать вредное влияние на окружающую среду, а также их применение может означать серьезную угрозу загрязнения для источников пресной воды.

Многие удобрения содержат азот и фосфор. Хотя оба эти химических элемента способствуют быстрому и обильному росту большинства сельскохозяйственных культур, они имеют и оборотную сторону. Чрезмерное или ненадлежащее применение таких удобрений может оставить избыток азота и фосфора  в почве, которые затем попадают в подземные воды, а через них в реки, озера и подземные водоносные горизонты. Ничего хорошего ожидать от этого не приходится.

Фосфор участвует в качестве катализатора размножения водорослей — крошечные водяные растения питаются им и быстро размножаются, часто убивает других растения и водных животных, уменьшает количество кислорода в воде или освобождает токсичные химические вещества. Азот в питьевой воде может привести к множеству проблем со здоровьем, в том числе метгемоглобинемию - состояние, которое уменьшает количество кислорода в крови у маленьких детей. Тщательное применение удобрений может помочь предотвратить проблему повсеместного загрязнения окружающей среды, но расширение производства биотоплива для удовлетворения мирового спроса, открывает дверь для большего количества ошибок в этой области.

6. Эффективность использования биотоплива

Это может показаться парадоксальным, но некоторые ученые утверждают, что широкое производство биотоплива дает отрицательные результаты. Они говорят, что при использовании биоэтанола или биодизеля производится меньше энергии, чем затрачивается на их производство, и, тем более, меньше, чем при использовании нефтепродуктов.

Для примера можно взять поле пшеницы, выращиваемой для производства этанола. Оно может дать 400 литров топлива с одного урожая. Но если учесть трактор, который сожжет 300 литров топлива в сезон на обработку этого поля, грузовик для перевозки зерна, сжигающий 20 литров за рейс, и перегонный аппарат, использующий энергию 160 литров топлива, чтобы выполнить перегонку зерна в спирт, является ли производимый этанол по-настоящему экологически чистым, с низким уровнем выбросов топливом? Если добавить в это уравнение и затраты других ресурсов, таких, как многие литры пресной воды, необходимых для роста растений, и количество удобрений, необходимых для поддержания их развития, то становится еще тяжелее считать биотопливо продуктом, реально экономящим энергию и снижающим выбросы углерода.

В 2005 году исследование показало, что использование существующей сельскохозяйственной и производственной технологии, затрачивает от 27 до 118 процентов больше энергии на производство 1 литра биодизеля, чем содержится в нем энергии! В то время как технология, в конечном итоге, может сузить эти коэффициенты «расходы/энергия», энергетические затраты на современное производство биотоплива, являются основным препятствием для его широкого использования.

7. Различное качество биотоплива

Многие сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива используются для производства биодизеля. Масло, содержащееся в семенах, выжимается, фильтруется и преобразуется в топливо с помощью химического процесса. Но от того, что разные культуры могут стать биодизелем с помощью этого процесса, в результате топливо может значительно варьироваться по его способности производить энергию. Другими словами, не все сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива обладают равными энергетическими возможностями.

Во-первых, есть проблема доходности. Количество  растительного масла, которое можно получить с 1 гектара сельскохозяйственных культур, может широко варьироваться — от 40 литров для кукурузы до 1300 литров для пальмового масла. Также, не каждый климатический район подходит для высокой урожайности сельскохозяйственных культур, которые могли бы производить экономически выгодный биодизель.

Во-вторых, маслозаводы производят не одинаковый продукт. Масла из различных культур имеют различную консистенцию. Молекулярные связи в маслах с низким содержанием насыщенных жиров, которые остаются жидкостями при низких температурах, отличаются от масел с высоким содержанием насыщенных жиров, которые часто затвердевают в среднем диапазоне температур.

Это различие оказывает влияние на жизнеспособность масел в качестве топлива. Одно из очевидных соображений — гелеобразование или помутнение. Топливо, которое используется в теплых регионах, было бы не очень полезным в холодном климате. Следовательно, имеет смысл использовать ненасыщенные масла в качестве источника биотоплива.

Но есть и другая сложность, которая возникает в связи с этим выбором. Много ненасыщенных масел имеет нежелательные характеристики. Они оставляют липкие остатки в двигателе при использовании в качестве топлива. Гидрогенизация или насыщение масел водородом, могут смягчить эту проблему, но увеличение такой переработки — означает увеличение затрат.

8. Монокультура

Символами сельскохозяйственных успехов во многих частях мира являются бескрайние поля кукурузы, соевых бобов и пшеницы — одинаковых культур, протянувшиеся, насколько может видеть глаз. К сожалению, эта картина также знак монокультуры, сельскохозяйственной проблемы, которая, очевидно, могла бы стать намного хуже из-за биотоплива.

Монокультура относится к практике выращивания сельскохозяйственных культур, в значительной степени сосредоточенных в одном месте, практически без севооборота. Хотя это является экономически привлекательной практикой, облегчающей труд фермера, зато может иметь серьезные экологические недостатки. Сотни, даже тысячи, гектаров посадок монокультуры, становятся заманчивой мишенью для вредителей растений. Аналогичным образом, питательные вещества, которые откладываются в почву с помощью севооборота, который позволяет «отдохнуть» полям, лежащим под парами, исчезают под интенсивным монокультурным земледелием. Монокультурные хозяйства должны использовать гораздо больше искусственных удобрений, но чем их становится больше, тем выше вероятность загрязнения окружающей среды. Также монокультура увеличивает риск полной потери урожая для фермера в случае массового поражения болезнями и вредителями.

Монокультурная проблема не ограничивается производством биотоплива. Это вопрос, который изучался в течение многих лет в отношении крупномасштабного производства продовольственных культур. Но поскольку многие популярные сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива, такие, как кукуруза и соя, также являются и популярными источниками питания для большей части населения в мире, понятно, что проблемы, относящиеся к монокультуре, могут стать намного сложнее, поскольку потребители требуют все больше биотоплива.

9. Генная инженерия для биотопливных культур

Фермеры, выращивающие кукурузу и сою, как потенциальные источники биотоплива, все больше сажают генетически модифицированные версии этих растений. Это не результат селекции, которую фермеры практикуют в течение нескольких лет. Генетически модифицированные сельхозкультуры производятся в лаборатории, устойчивы к гербицидам и вредителям, и дают более высокие урожаи.

В теории, это выглядит, как отличный способ не отставать от спроса на биотопливные культуры. В конце концов, лучшие урожаи будут снижать цены, и давать достаточно кукурузы и соевых бобов для питания и топлива в мире, верно? Но в иногда генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры могут получить довольно опасные свойства.

Яркий пример случился в начале 2000-х годов. В ходе первоначальных проверок модифицированного сорта кукурузы, исследователи обнаружили, что сорт, спроектированный отгонять моль, питающуюся кукурузой, давал пыльцу, которая, возможно, могла бы убить личинки бабочки-монарха. Ученые забили тревогу, и дальнейшие тесты подтвердили, что эта пыльца действительно представляет угрозу для бабочек. Кукуруза не попала в массовую продажу, иначе могла бы возникнуть экологическая катастрофа, а бабочки-монархи погибли или мигрировали.

10. Технические проблемы

Пожалуй, один из недостатков биотоплива является наиболее очевидным — оно создано не на основе нефти, поэтому будет действовать по-разному в  двигателях, предназначенных для обычного топлива.

Этанол на основе кукурузы, например, имеет более высокую плотность, чем бензин. Топливные форсунки для этанола должны быть больше, чтобы соответствовать по мощности сопоставимому бензиновому двигателю. Алкогольное топливо (в том числе этиловый спирт) может подвергать коррозии или повреждениям некоторые изделия из металла и резиновые уплотнители, используемые в бензиновых двигателях. Преобразование двигателя с одного вида топлива на другой, в некоторых случаях, потребует целый ряд новых прокладок и топливопроводов. И после того, как двигатель заработает, различие в свойствах сгорания между бензином и этанолом означает, что необходимо отрегулировать угол опережения зажигания, чтобы мотор заработал должным образом.

Биодизель не будет выглядеть намного лучше. Благодаря более высокой температуры точки загустевания, чем у дизельного топлива на базе нефти, мотор на биодизеле может быть трудно, если не невозможно запустить в холодную погоду. Проблема еще хуже с чистыми растительными маслами, иногда используемыми в качестве топлива. Водители транспортных средств на таком виде топлива, часто устанавливают дополнительные отопители для топливного бака и топливопроводов, чтобы масло не загустевало. На эту тему есть несколько разработок – в виде двухтопливной системы, сначала работающей на обычном дизтопливе, а потом переходящей на масло, а так же химических добавок, предотвращающих загустевание масла.

В любом случае, требуется много времени и денег, чтобы уравнять биотопливо с топливом на основе нефти, что может отпугнуть потенциальных пользователей биотоплива.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

*


17 − 14 =


Поиск Google

(function() { var cx = '013762819107762716451:zn5azro-xtc'; var gcse = document.createElement('script'); gcse.type = 'text/javascript'; gcse.async = true; gcse.src = (document.location.protocol == 'https:' ? 'https:' : 'http:') + '//www.google.com/cse/cse.js?cx=' + cx; var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(gcse, s); })();

Мы Вконтакте

Top
Follow

Get every new post delivered to your Inbox

Join other followers