Биодизелем в Казани начали заниматься ненамного позже, чем в передовой Японии. Более того, местная технология является более “продвинутой” относительно того, что было продемонстрировано командой Biodiesel Adventure Project. Подробнее о татарстанском ноу-хау рассказал один из его создателей - профессор Казанского технологического университета доктор технических наук Фарид ГУМЕРОВ.

Одной из изюминок прошлогодней выставки “Нефть, газ. Нефтехимия” на Казанской ярмарке была необычная “Тойота”, проехавшая вокруг света на биодизеле, получаемом из отработанного растительного масла на собственной мобильной установке…. 

Широкое понятие

“Биотопливо - понятие очень широкое, - предупреждает Фарид Мухамедович. - Есть биогаз, биоэтанол, есть и биодизель, заменяющий солярку. Будем беседовать о последнем?”

Соглашаюсь, потому что поводом для беседы стала установка для создания биодизеля, разработкой которой занимаются сегодня Гумеров и его команда.

“Современное биодизельное топливо основывается на эфирах жирных кислот, - поясняет собеседник. - Полученную продукцию во многих странах мира уже продают на бензоколонках наряду с обычным бензином”.

Казалось бы, все просто. Это панацея от снижающихся запасов нефти, это экологично (при сжигании биотоплива выброс вредных веществ практически исключен, а если оно попадает на почву, то само и разлагается). Но проблема все-таки существует: пока биодизель - достаточно затратное производство, по себестоимости превосходящее традиционную солярку.

Нетрадиционный подход

Сусей Ямада продемонстрировал в Казани компактную установку, производящую биотопливо по традиционной технологии. То есть, когда в результате катализированной реакции между растительным маслом и метанолом получается смесь метиловых эфиров.
От катализаторов зависит скорость реакции - от 1 до 40 часов. Получаемый продукт - эфиры жирных кислот, а также попутно вырабатываемые глицерин и примеси. Последние представляют собой остатки “ускорителя процесса” и продукты омыления. Такое “приданое” биодизелю совершенно не нужно.

Так вот и этот, самый “бюджетный” вариант производства по себестоимости пока уступает нефтяному собрату. Зная о подобной проблеме, многие государства спонсируют новое направление производства “зеленого” дизеля.

“Речь идет об использовании в том числе и так называемых сверхкритических флюидных сред, - поясняет Фарид Гумеров. - Это чрезвычайно большое направление, в котором существует такое множество поднаправлений, что проще сказать, где “сверхкритика” неприменима, чем перечислить сферы, которые она охватывает”. Например, сверхкритический флюидный экстракционный процесс - один из эффективнейших методов разделения смешанных субстанций. Но все же особо перспективным направлением, которое стало новым шагом и в производстве биодизеля, является использование сверхкритических флюидов в качестве среды для осуществления в ней химических реакций. В этом случае отпадает потребность в катализаторе, потому что сама среда ускоряет процесс. Это приводит к большей конверсии, а продукт не надо чистить от катализатора и омыляющих веществ. Кроме этого, если время традиционной реакции измеряется часами, то в “сверхкритике” оно составляет в зависимости от природы масла минуты (в случае рапсового масла - от 1 до 4 минут). В мире первые подобные испытания были проведены в 2001 году, в Татарстане - годом позже.

Не критикуйте “сверхкритику”!

Во-первых, что такое сверхкритические флюиды? С таким вопросом мы также обратились к профессору Гумерову. “У каждого газа есть термодинамическая критическая точка с соответствующими значениями давления и температуры, выше которых область термодинамической поверхности вещества называется областью сверхкритического флюидного состояния. Преимущество флюидного состояния заключается в том, что оно одновременно обладает достоинствами как жидкости, так и газа. В частности, речь идет о высокой растворяющей способности, низкой вязкости и высокой диффузионности. В итоге флюидная среда легко проникает в любые пористые структуры, а реакции и процессы в ней идут намного быстрее, чем в обычных условиях”.

Наш собеседник не мог не отвлечься на некоторые примеры применения “сверхкритики”. Есть сверхкритический диоксид углерода. С его помощью в США, по данным пятилетней давности, в год получали 15 млн. тонн нефти, вытесняя ее из высокообводненных и истощенных скважин. Он же лежит в основе приготовления всевозможных экстрактов, из которых делают напитки и лекарственные препараты. Да что далеко ходить - аспирант КГТУ из Вьетнама в июне защитил диссертацию по технологии предварительной обработки чайного сырья. Суть ее в увеличении с помощью сверхкритического СО2 выделения ценных чайных компонентов при заварке. Таким образом, вместо 2 граммов чая в пакетик, согласно разработанной технологии, можно класть 1,5 грамма, а выход веществ при аналогичной процедуре заваривания будет таким же.

Казанское начало

Флюидная тема для профессора Гумерова - большая часть жизни. Так, в 2000 году вышло первое издание его книги “Суб- и сверхкритические флюиды в процессах переработки полимеров”. К слову сказать, ранее в России ничего подобного не выпускалось. Общие идеи, основанные на существующем мировом опыте, Фарид Гумеров представил и генеральному директору ОАО “Татнефтехиминвест-холдинг” Рафинату Яруллину в 2002 году. Тот заинтересовался “сверхкритической” идеей, и через полгода при его поддержке были решены вопросы по созданию группы и реализации проекта. А еще через полгода в КГТУ были получены первые результаты реакции трансэтерификации в сверхкритическом метаноле - смесь метиловых эфиров жирных кислот.

Реакция была проведена в периодическом режиме, то есть в “однопорционном” размере. Разумеется, для промышленности нужен непрерывный режим производства, а значит, и более мощная установка. Ее созданием в последнее время и занимается команда под руководством профессора Гумерова. “Исследования стимулируются и ведутся при мощнейшей поддержке “Татнефтехиминвест-холдинга”, - подчеркивает Фарид Мухамедович. - Холдинг закупил для нашей научной группы оборудование на 7,5 млн. рублей, в том числе дорогостоящий хромотограф”.

Работа над “непрерывнорежимной” установкой началась в минувшем октябре. Ориентировочный срок, поставленный перед учеными, - полгода. “Это время нам дано на то, чтоб мы железо собрали, а дальше - надо пробовать” - поясняет Гумеров, потому что простое масштабирование в этом случае не работает: слишком много сопутствующих вещей и свойств нужно учесть.

Пилотная установка небольшая. Она рассчитана на получение 150 тонн биодизеля в год (таковы параметры реактора). По замыслу создателей, она будет востребована фермерами, которые смогут обеспечивать топливом свою технику, посадив пару-тройку гектаров рапса на своих же площадях.

Впрочем, может быть, и не рапса. В последнее время стоимость этого растительного сырья просто взлетела, да и в мире существует большая этическая проблема: как можно употреблять пищевые продукты на производство биотоплива, когда кругом так много бедствующих стран?

Поэтому сейчас ученые ищут несъедобные растительные источники масел. У Татарстана, к примеру, есть опыт общения с Малайзией. Зарубежные коллеги изначально сосредоточили внимание казанцев фактически на сорняковом растении - ятрафе. Однако впоследствии выяснилось, что получить масло из ее мелких семян технологически очень сложно. Поэтому малайзийцы уже повторно предложили нашим ученым опробовать в реакции пальмовое масло.

А будущее?

“Биодизельное топливо - всего лишь сотая часть из того, что вообще может быть предложено в рамках сверхкритических флюидных технологий. По зарубежным экспертным оценкам, эффект от их использования в будущем может быть сопоставим с лазерными и информационными технологиями”, - поясняет Гумеров, однако соглашается порассуждать о перспективах своего направления в масштабах как республики, так и всего мира.

Например, нельзя не учесть того факта, что планета идет к водородной энергетике, а биотопливо в данной цепочке является промежуточным этапом.

“Мой прогноз на биотопливо сегодня таков. Если весь мир занят его разработкой, - значит, на него есть серьезный расчет. А вот насколько отдаленна эта перспектива, тут трудно сказать”, - размышляет профессор, добавляя, что главное для России - не отстать от современных тенденций развития науки и технологий, чтобы не попасть затем в энергетическую зависимость от более развитых стран.

Но ученый обмолвился еще об одной стороне разрабатываемой технологии. “При таких же параметрах протекает еще один важный процесс, - заинтриговал Гумеров, - и если у нас получится, то для республики и, в частности, для ОАО “Нижнекамскнефтехим” мы сможем создать очень серьезный процесс”.

Раскрывать карты профессор не стал. Что ж, поживем - увидим. Пока же будем ждать новых топливно-раздаточных колонок на АЗС - “зеленых”.

www.e-vid.ru