Биотопливо вредит климату

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Летишь, бывало, летом на самолете над Европой и видишь под крылом яркие желтые лоскуты на полях. Это рапс, выращивание которого финансирует Евросоюз. Понятно, что никакой нормальный фермер не откажется от выращивания сельхозкультуры, если на это дают деньги, да еще и сбыт гарантирован. А куда пойдет этот рапс? На биотопливо.

Европа носится с биотопливом как с писаной торбой. Концепция звучит многообещающе: крахмал, сахар и масло из таких культур, как кукуруза, злаки, свекла или сахарный тростник, превращаются в экологически чистое топливо. Растительные жиры перерабатываются в биодизель, а крахмалы и сахара — в этанол, который добавляют в бензин.

Европа уверена, что такое биотопливо гораздо лучше отвратительного бензина из ископаемых углеводородов, который сгорает и выделяет ужасный СО₂ и тем самым разогревает климат. Но и биотопливо, сгорая, выделяет СО₂. Правда, Европа говорит — это другое. Сколько биомасса связала углекислого газа, столько и образовалось при сгорании. Поэтому биотопливо углерод-нейтрально. Но это такой самогипноз, на мой взгляд.

Так ли уж углерод-нейтрально биотопливо? Так ли оно безвредно для окружающей среды? Немецкие ученые задались этим вопросом и пришли к очевидному, на мой взгляд, выводу. Биотопливо в конечном итоге наносит климату больше вреда, чем пользы.

Во-первых, эти энергетические культуры надо выращивать. Но где? Либо забирать поля, на которых выращивают культуры для пищевой промышленности, то есть создавать проблемы с продуктами питания. Либо вырубать леса и освобождать площадки для рапса и кукурузы.

Но вырубать леса — это в прямом смысле рубить сук, на котором сидит человечество. Леса поглощают углекислый газ, изымают его из атмосферы, то есть охлаждают планету. И здесь каждый воин, каждый штык на счету. Достаточно подсчитать, сколько углекислого газа поглотили бы вырубленные под рапс деревья, и вся углеродная нейтральность биотоплива летит к чертям.

Так что единственный выход — выращивать энергетические культуры на пустырях и плохих, заброшенных землях. И все это должно жестко регулироваться законодательно, чтобы никто не трогал леса.

Таким образом, биотопливо из возобновляемого сырья, которое казалось панацеей от энерго-климатических бед, стало чуть ли не самым плохим решением. Но я знаю пример идеального решения для биотоплива. Это решение разработали у нас в России. «Химия и жизнь», разумеется, рассказывала о нем. (Читайте подробную статью С.М. Комарова «Тулунский бутанол: топливо из леса» в №5 «Химии и жизни» за 2009 год.)

Лет 15 назад на Тулунском гидролизном заводе в 400 километрах от Иркутска Корпорация Биотехнологии запустила опытную установку по производству биобутанола из отходов древесины. Этот гидролизный завод в Тулуне построили еще в 1949 году и делали здесь гидролизный спирт из древесины. В общем — самогон из табуретки.

Помните у Высоцкого? «И если б водку гнать не из опилок, то что б нам было с пяти бутылок?»

В свое время нам об этом процессе рассказывали в школе на уроках химии. Суть простая. С помощью серной кислоты целлюлозу, а это полисахарид, расщепляют на сахара, а потом получившийся сладкий раствор сбраживают и отгоняют спирт.

Когда расплодились заводы по производству синтетического спирта, гидролизные закрыли. А тулунский завод умный директор законсервировал. И лет 15 назад в Тулун пришла Корпорация Биотехнологии и принесла новый биотехнологический процесс — получение биобутанола из отходов древесины. У завода появился шанс начать новую жизнь и войти в нее с новейшей суперсовременной отечественной биотехнологией.

Бутанол — тот же спирт, но в отличие от этанола у него не два, а четыре атома углерода, и воняет он так отвратительно, что в рот его не возьмешь. И это важно для безопасности его потребителей-автомобилистов — выпить этот спирт никто не сможет, поэтому он отправится прямиком в бензобак.

Сырье для нового процесса — это отходы переработки древесины. Из 20–30-метровой сосны вырезают из середки два шестиметровых бревна, а все остальное — вершки и корешки, пни, сучья, тонкие части ствола, то есть 60% дерева, — это отходы. Они-то и идут в переработку. И сырье, разумеется, практически под рукой — кругом ведь тайга, где идет заготовка деловой древесины и постоянно образуются отходы.

Грубо схема выглядит так. Древесину сильно измельчают, ультразвуком извлекают смолы и эфирные масла, еще раз измельчают, помещают в воду, добавляют грибные ферменты, которые расщепляют древесную целлюлозу на сахара, сахара переходят в раствор, а лигнин оседает на дно. А затем сладкий раствор сбраживают микроорганизмы по имени клостридии с образованием бутанола.

Кстати, клостридии, которые при сбраживании сахара синтезируют бутанол, впервые обнаружил Луи Пастер в 1861 году. И в начале ХХI века новый штамм этих микроорганизмов специально для производства бутанола сделали в ГосНИИсинтезбелке. В одном из тех никчемных, как говорили в 90-х, НИИ, который чудом уцелел в эпоху разгрома промышленности и отраслевой науки. Именно здесь создали первую в мире безотходную технологию и опытную установку для получения биобутанола.

Производство безотходное, потому что все, что получается, находит применение. Смола и эфирные масла обладают бактерицидными свойствами и приятно пахнут, поэтому их используют в освежителях воздуха и для других целей. Из лигнина, который вообще не гниет, делают строительные плиты.

Октановое число у бутанола почти как у бензина. Поэтому двигатель не надо переделывать, можно смешивать бутанол с бензином и заливать в бак. А вообще, у любого синтетического или гидролизного спирта есть большое преимущество перед бензином — они дают очень чистый выхлоп, потому что в спирте нет примесей.

К тому же биобутанол пахнет лучше, чем синтетический — немного елкой отдает. Кстати, та же история с европейским биодизелем, который делают из масличных культур. Говорят, он попахивает жареными пирожками.

Так что можно делать биотопливо из отходов переработки древесины и не отчуждать земли, и не вырубать леса для выращивания рапса и кукурузы. Впрочем, в Европе и лесов-то не осталось. И деревообработкой они не занимаются, разве что в Финляндии и Швеции.

Честно говоря, у нас в России бензина — залейся, биотопливо нам вряд ли нужно. Но бутанол сам по себе — прекрасный растворитель, который используют не только в большой промышленной химии, но и в фармацевтической промышленности. И получать растворитель из отходов переработки древесины, то есть из возобновляемого сырья, — это здорово.

Тогда, в 2008-м, аналогов этой технологии в мире не было. Проектом руководил замдиректора по науке ГосНИИсинтезбелка Евгений Рубенович Давидов. В производстве биобутанола зашито много необычных технических решений, предложенных этим институтом. Наши российские биотехнологи и инженеры вообще очень сильны. Не знаю, что сейчас происходит на заводе в Тулуне. Надо будет поинтересоваться. Но в любом случае приятно сознавать, что мы были первыми.