Производство 

Применение альтернативных топлив на судах. Экологические аспекты применения альтернативных видов топлива на судах морского и речного флота. Мускульная сила человека

© Тишинская Ю.В., 2014

Актуальность данной темы обуславливается тем фактом, что судну для его функционирования необходимо большое количество топлива, что пагубно сказывается на состоянии окружающей среды, так как огромные грузовые корабли ежегодно выбрасывают в атмосферу миллионы кубометров углекислого газа, нанося огромный вред атмосфере и приближая таяние ледников на полюсах. Также в связи с нестабильными ценами на нефтепродукты и ограниченные запасы этих ископаемых заставляют инженеров постоянно искать альтернативные виды топлива и источники энергии.

Мировое судоходство является основным источником загрязнения окружающей среды, так как мировая торговля требует огромное количество потребления нефти и других горючих материалов для морских судов, но поскольку все больше внимания уделяется сокращению выбросов СО2, становится понятно, что настало время внесения изменений в силовые установки или вовсе найти им замену.

В настоящее время в рамках только одной страны потребление моторных топлив, производимых из нефти, может достигать сотни миллионов тонн. При этом автомобильный и морской транспорт являются одними из основных потребителей нефтепродуктов и останутся главными потребителями моторных топлив на период до 2040-2050 гг.

Также существенным толчком к развитию данного вопроса является тот факт, что в соответствии с требованиями Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов происходит планомерное ужесточение требований к содержанию оксидов серы, азота и углерода, а также твердых частиц в выбросах морских судов . Эти вещества наносят огромный вред окружающей среде и являются чуждыми любой части биосферы.

Наиболее жесткие требования выдвигаются для Районов Контроля Выбросов (Emission Control Areas - ECA). А именно:

· Балтийское и Северное моря

· прибрежные воды США и Канады

· Карибское море

· Средиземное море

· побережье Японии

· Малаккский пролив и др.

Таким образом , изменения норм по выбросам оксида серы с морских судов в 2012 году составляет 0 % и 3,5 % в особых районах и во всем мире соответственно. А к 2020 году нормы по выбросам оксида серы с морских судов в данных районах аналогично составят 0 %, а во всем мире уже снизятся до 0,5 % . Отсюда следует, необходимость решения проблемы снижения химических выбросов в атмосферу вредных веществ судовыми энергетическими установками и поиск новых, более «дружелюбных» видов топлива или энергии для использования последних на судах.

Для решения этих вопросов предлагается внедрение инноваций в двух различных направлениях:

1) Использование новых, более экологичных и экономичных видов топлива при эксплуатации судов;


2) Отказ от привычного нам топлива в пользу использования энергии солнца, воды, ветра.

Рассмотрим первый путь. Основными видами альтернативных топлив являются следующие:

Биодизель - это органическое топливо, производимое из масленичных культур.

Цена биодизеля марочного примерно в два раза выше цены обычного дизельного топлива. Исследования, проведённые в 2001/2002 годах в США показали, что при содержании в топливе 20 % биодизеля, содержание вредных веществв выхлопных газах увеличивается на 11 % и только использование чистого биодизеля уменьшает выбросы на 50 %;

Спирты - это органические соединения, содержащие одну или более гидроксильных, непосредственно связанных с атомом углерода. Спирты запрещены как топливо с низкой температурой вспышки;

Водород - это единственный вид топлива, продуктом сгорания которого не является углекислый газ;

Используется в двигателях внутреннего сгорания в чистом виде или в виде присадки к жидкому топливу. Опасность его хранения на судне и дорогостоящее оборудование для подобного использования делают данный вид топлива совершенно не перспективным для судов;

Водотопливная эмульсия производится на судне в специальной установке - при этом экономится топливо, уменьшаются выбросы оксида азота (до 30 % в зависимости от содержания воды в эмульсии), но не оказывает существенного влияния на выбросы оксида серы;

Сжиженные и компримированные горючие газы позволяют полностью исключить выбросы серы и твердых частиц в атмосферу, кардинально - на 80 % снизить выбросы оксидов азота, существенно - на 30 % снизить выбросы диоксида углерода .

Таким образом , можно утверждать, что единственным новым видом топлива, применение которого существенно влияет на экологические показатели судовых двигателей, является природный газ.

Перейдем к рассмотрению второго пути. Ветер и солнце являются самыми распространенными источниками энергии на земле. Многие организации предлагают всевозможные проекты по внедрению их в повседневную жизнь .

В международной практике существует уже несколько реализованных и еще нереализованных проектов судов с использованием энергии ветра и солнца для своего плавания.

В стремлении сократить расход топлива на больших торговых судах флота в мировом океане группой из Токийского университет был разработан проект “Wild Challenger”.

Используя гигантские выдвижные паруса, размеры которых составляют 50 метров в высоту и 20 метров в ширину, годовой расход топлива может быть снижен почти на 30 процентов. Для получения максимальной тяги паруса управляются индивидуально, и каждый парус является телескопическим с пятью ярусами, что позволяет складывать их, когда погода становится неблагоприятной. Паруса полые и изогнутые сделаны из алюминия или армированного пластика, что делает их более похожими на крылья. Компьютерное моделирование, а также испытания в аэродинамической трубе показали, что данная концепция способна работать даже при боковом ветре. Таким образом, проект “Wind Challenger” действительно может стать развитием экономичных судов будущего поколения .

Компания “Eco Marine Power” разработала проект «Aquarius », что в переводе означает «Водолей». Особенностью данного проекта, является использование солнечных панелей в качестве паруса.

Такие паруса даже получили собственное название «жесткий парус». Они станут частью крупного проекта, который позволит морским судам без проблем задействовать альтернативные источники энергии, находясь в море, на рейде и порту. Каждая панель-парус будет автоматически менять положение с помощью компьютерного управления, которые разрабатывает японская компания «KEI System Pty Ltd ». Панели также могут быть убраны при неблагоприятных погодных условиях.

Последнее достижение в области солнечных технологий означает, что теперь можно использовать комбинацию солнечных батарей и паруса, и этот факт выводит данный проект на передовые позиции в области развития современного судостроения.

Система «Водолей » разрабатывается таким образом, что она не требует много внимания со стороны экипажа судна и относительно проста в установке. Материалы, из которых изготовлен жесткий парус и другие компоненты системы, подвергаются переработке.

Система «Aquarius » станет привлекательной для вложения средств судоходными компаниями и судовыми операторами, за счет быстрой окупаемости проекта .

Можно сделать вывод о том, что оба этих пути призваны решать одни и те же проблемы. Внедрение данных проектов оказывает значительное влияние на мировые морские перевозки, способствуя значительному снижению уровня загрязнения окружающей среды и сокращению расходов на топливо и обслуживание. Что выбрать – дело каждого. Более простой путь для внедрения – использование экономичного топлива, так как эта технологи не требует полной замены флота, а может быть применена на уже существующих судах, однако все же при этом сохраняется определенный уровень расходов на топливо и выбросы вредных веществ в атмосферу. Выбор в пользу постройки судов, которые в своей эксплуатации используют альтернативные источники энергии, с одной стороны, требует полной замены флота, но с другой исключает расходы на топливо и существенно снижают различные виды загрязнений окружающей среды.

Литература

1. Сокиркин В.А. Международное морское право: учеб.пособие / Сокиркин В.А.,

Шитарев В.С. – М: Международные отношения, 2009. – 384 с.

2. Шурпяк В.К. Применение альтернативных видов энергии и альтернативных

топлив на морских судах [Электронный ресурс]. - Режим доступа к документу:

http://www.korabel.ru/filemanager

3. Корабли будущего [электронный ресурс]. – Режим доступа к документу:

http://korabley.net/news/korabli_budushhego/2010-04-05-526

4. Экономичные суда возможны [электронный ресурс]. – Режим доступа к

документу:http://korabley.net/news/ehkonomichnye_suda_vozmozhny/2014-01-06-

5.Альтернативная система «Водолей» может изменить морские перевозки

[электронный ресурс]. – Режим доступа к документу: http://shipwiki.ru/sovremennye_korabli/na_ostrie_progressa/alternativnaya_sistema_emp_aquarius.html

Спустя 100-лет после полного отказа от парусников, в попытке уменьшить расходы на топливо, судостроительные компании снова возвращаются к использованию энергии ветра.
Вот несколько проектов транспортных судов, которые используют альтернативные источники для доставки грузов.

Eco Marine Power - солнечные панели работают как паруса



Японская компания Eco Marine Power (EMP) решила создать одновременно и парусное и высокотехнологичное судно, заменив традиционные паруса на .

EMP является инновационной компанией, которая применяет новые технологии к разработке и построению морских судов. Инженеры и исследователи компании поставили перед собой цель разработать более экологически чистые двигатели для морского и речного транспорта, чтобы снизить как традиционных источников энергии, так и уменьшить вред, наносимый от их использования окружающей среде.

Вместо традиционных парусов они использовали управляемые солнечные батареи. Во-первых, их большая площадь и наличие управляемого поворотного механизма позволит использовать панели как обычные паруса. А во-вторых, накопленная за период плавания электрическая энергия будет расходоваться для питания двигателей при маневрировании судна в порту.

Поворотная система каждой солнечной панели позволяет выставлять ее идеально по ветру или же убирать совсем при непогоде. В сложенном горизонтальном положении солнечные панели все равно окажутся повернутыми активными поверхностями к солнечному свету и будут дополнительно заряжать бортовые аккумуляторные батареи.

Представители EMP утверждают, что жесткость и надежность конструкции их высокотехнологичных парусов сможет выдержать даже очень сильный шторм на море, а следовательно судно будет оставаться на плаву и двигаться по утвержденному курсу даже тогда, когда обычные парусные суда этого сделать не смогут. Кроме этого новые паруса требуют минимального технического обслуживания.
Инженеры EMP подсчитали, что оснащение обычного судна такими своеобразными парусами снизит расход топлива на 20 %, а если при этом оснастить корабль еще и дополнительными электромоторами, то расход будет уменьшен почти наполовину – примерно на 40 %.

ПРОЕКТ СУДНА РАБОТАЮЩЕГО НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ

Москва 2011г.

Исполнители:

Ведущий конструктор (1984г. р.)

Инженер-конструктор (1984г. р.)

Техник-конструктор (1989г. р.)

Руководитель темы:

Директор НПЦ «Речпорт», доц. А. К, Татаренков

Реферат

Отчет содержит 13 страниц текста, 1 таблицу, 5 рисунков, 1 источник

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ, ПЕРЕОБОРУДОВАНИЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ТЕПЛОХОДА ПРОЕКТА Р51, СЖАТЫЙ И СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (МЕТАН).

Объект разработки: суда внутреннего плавания с альтернативными видами топлива, т. е. возможность применения на судах двух вариантов газового топлива: сжатого природного газа или сжиженного природного газа.

Цель работы: Перспективное применение газового топлива для речных судов нового поколения.

Полученный результат: дана перспектива применения на речных судах судовой энергетической установки (СЭУ), работающей на газовом топливе, в частности - принципиальное решение по компоновке газового оборудования на судах класса «Р» проекта Р51.

Высокая стоимость дизельного топлива заставляет судовладельцев решать вопрос по поиску альтернативных видов топлива и переводу на них некоторые группы судов.

В связи с тенденцией превращения Москвы в экологически чистый город, в Московском транспортном узле нет больших воздушных массивов для рассеивания вредных выбросов. В связи с этим для повышения конкурентоспособности водного транспорта по сравнению с другими видами транспорта необходимо определить приоритетное направление, связанное со снижением токсичности отработанных газов.

Одним из таких направлений является перевод судовых силовых установок для работы с дизельного топлива на газ. При этом следует выделить возможность применения на судах двух вариантов газового топлива: сжатого природного газа или сжиженного природного газа.

Проектом предлагается перевести существующие суда внутреннего плавания на газовое топливо, а так же постройку новых судов на газовом топливе.

Технико-экономическое исследование эффективности использования сжиженного и сжатого природного газа на речных судах Московского водного бассейна было проведено во ВНИИГазе и на кафедре Судовых энергетических установок Московской государственной академии водного транспорта [Отчет о НИР по теме VI/810. М., МГАВТ, 1997. Переоборудование энергоустановки речных теплоходов городских линий Московского региона (на примере теплохода проекта Р-51 "Москва") для работы на сжатом природном газе], которое показало целесообразность применения газа на судах речного флота.

Московской государственной академией водного транспорта в 1998 году было произведено переоборудование силовой установки пассажирского теплохода «Учебный-2» проекта Р51Э (типа «Москва») для работы на сжатом газе. Переоборудование было произведено по проекту центр судостроения», разработанному применительно к судам проектов Р35 («Нева») и Р51 («Москва»).

Экспериментальные исследования показали прямую экономическую выгоду от использования газа. При этом была выявлена необходимость установки дополнительных датчиков-сигнализаторов, извещающих об утечке газа и при наличии утечки подающих сигнал для автоматического перевода системы на работу на дизельном топливе.

Несмотря на многие положительные стороны использования сжатого и сжиженного газа, следует отметить основной недостаток таких систем. Прежде всего, это потеря полезного пространства прогулочной палубы (на т/х «Учебный-2»

было установлено 32 баллона со сжатым газом объемом по 50 л каждый) для судов, работающих на сжатом газе, что говорит о преимуществе сжиженного. Следующим минусом является отсутствие требований Правил Российского Речного Регистра к судам, имеющим установки вышеуказанного типа, и, конечно же, основным сдерживающим фактором является отсутствие сети газозаправочных станций. И если для автомобильного транспорта эта сеть развивается, то для водного транспорта, отличающегося наличием больших мощностей и протяженностью линий перевозки, этот вопрос остается актуальным.

Вышеуказанное, конечно, потребует капиталовложений , но при этом можно будет достичь:

1. Улучшения экологической обстановки на водных акваториях за счет снижения токсичных выбросов и дымности отработанных газов судовых дизелей на 50%.

2. Снижения расходов на топливо на 20-30%.

В связи с этим перевод судов на газ позволяет иметь не только экономическую выгоду, но и приводит к улучшению экологической обстановки (чистоты воздушного пространства).

На транспортных судах наиболее реальным является использование сжиженного газа, что продиктовано высокими мощностями силовых установок и большой протяженностью линий (необходимы большие объемы запасов газа при минимальной потери полезной площади верхних палуб). В связи с этим для отдаленных районов потребуются суда - газовозы. Поэтому основная идея должна заключаться в создании типов судов, соответствующих опасным свойства продуктов, т. к. каждый продукт может иметь одно или несколько опасных свойств, включая воспламеняемость, токсичность, коррозионную агрессивность и реакционную способность. При перевозке сжиженных газов (продукт находится в охлажденном состоянии или под давлением) может возникнуть дополнительная опасность.

Серьезные столкновения или посадки на мель могут привести к повреждению грузовой емкости и в результате этого к бесконтрольной утечке продукта. Такая утечка может повлечь за собой испарение и дисперсирование продукта, а в некоторых случаях - хрупкий излом корпуса газовоза. Поэтому такую опасность, насколько это практически возможно, на основе современных знаний и научно-технического прогресса необходимо сократить до минимума. Эти вопросы должны найти свое отражение, прежде всего, в Правилах Российского Речного Регистра. При этом требования к газовозам и, возможно, химовозам должны быть основаны на надежных принципах судостроения, судового машиностроения и на современном понимании опасных свойств различных продуктов, т. к. технология проектирования газовозов является не только сложной, но и быстро развивающейся и в этой связи требования не могут остаться неизменными.

В связи с вышесказанным уже сегодня назрел вопрос о создании нормативной базы применительно к судам, работающим на газовом топливе, и к судам, перевозящим его.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при дальнейшем повышении мировых, а как следствие - и российских цен на дизельное топливо, судовладельцы вынуждены искать альтернативные пути решения проблемы, одним из которых является направление на применение газа. Однако использование газового топлива (как сжатого природного газа, так и сжиженного) на судах речного флота целесообразно только при наличии развитой сети заправочных станций.

В современных условиях строительство отраслевых заправочных станций газовым топливом - это разбазаривание государственных средств, а изыскать другие источники финансирования таких объектов невозможно. Поэтому становится реальным постройка в черте города и ряда крупных населенных пунктов газовых заправочных станций, которые использовались бы не только для заправки судов, но и для заправки автомобильного транспорта. Для возможности заправки судов в отдаленных районах возможно использовать суда - газовозы, которые целесообразно строить на предприятиях отрасли. В этом случае возможностью строительства таких объектов кроме государственных органов могли бы заинтересоваться такие организации, как Газпром, Экологический Фонд, Правительство Москвы и ряд других компаний.

Промышленность (например, ООО "ЭНЕРГОГАЗТЕХНОЛОГИЯ" и др.) производит поршневые газовые двигатели с искровым зажиганием и изделия на их базе: электроагрегаты, электростанции, двигатель-генераторы (газовые генераторы) и пр. Все газовые двигатели с внешним смесеобразованием.

Принципиальная схема и оборудование для работы судовой энергетической установки на газовом топливе.

Топливный газ подготавливается для сжигания в газовой линейке (рис.1). Далее топливный газ с давлением равным атмосферному поступает в смеситель (рис.2), где в необходимой пропорции смешиваются с воздухом. Дозировка газовоздушной смеси, поступающей в двигатель, осуществляется дроссельной заслонкой (рис.3) с электроприводом.

Регулирование частоты вращения и искрообразование осуществляет система управления газовым двигателем. Данная система осуществляет функции аварийно-предупредительной сигнализации газового двигателя, открывает и закрывает в нужный момент электромагнитный топливный клапан при пуске и остановке двигателя.

https://pandia.ru/text/78/182/images/image004_123.jpg" alt="C:\Documents and Settings\Татаренков АК\Рабочий стол\энергогаз\mixer.jpg" width="514" height="468">

Рис. 2 Смеситель

Рис.3 Дроссельная заслонка

НПЦ «Речпорт» выполнило ряд эскизных проработок по переоборудованию т/х «Москва» пр. Р-51 в части расположения баллонов с газом (габариты одного баллона: длина – 2000 мм, Ø 401 мм, объем 250 л.), сравнительные показатели эффективности переоборудования приведены ниже в таблице 1, а схемы (варианты) компоновки – рис.4.

Данное переоборудование требует дополнительного подкрепления в части обеспечения прочности конструкции тента. Предварительная конструкция подкрепления показана на рис. 5.

Таблица 1

Главные размерения корпуса, м:

длина – 36;

ширина – 5,3;

высота борта – 1,7

Серийный т/х «Москва» с дизельным ДВС

т/х «Москва» с газовой системой ДВС

т/х «Москва» с газовой системой ДВС

Расположение топливных емкостей

тент+корма

Автономность плавания, сут

Продолжительность рейса, час

Количество пассажиров, чел

проектное

фактическое

https://pandia.ru/text/78/182/images/image007_80.jpg" width="370" height="190 src=">

б) корма (12 баллонов)

https://pandia.ru/text/78/182/images/image009_67.jpg" width="527" height="681 src=">

Рис. 5 Предварительная конструкция подкрепления тента.

Список использованных источников

1. Отчет о НИР по теме VI/810. М., МГАВТ, 1997. Переоборудование энергоустановки речных теплоходов городских линий Московского региона (на примере теплохода проекта Р-51 "Москва") для работы на сжатом природном газе.

Международные инициативы в сторону снижения углекислого газа (CO2) и других вредных выбросов с судов являются драйверами поиска альтернативных источников энергии.

В частности, в отчете классификационного общества DNV GL рассматривается использование топливных элементов, газовой и паровой турбин вместе с электроприводными системами, что может быть эффективным только в сочетании с более экологичным видом топлива.

Использование топливных элементов на судах в настоящий момент находится в разработке, однако пройдет немало времени до тех пор, пока они смогут заменить основные двигатели. Концепты в данном направлении существуют уже сейчас, например, паром от VINCI Energies. Такое судно имеет длину 35 м. Оно будет способно держать заряд энергии, полученной от возобновляемых источников, в течение 4-х часов. На сайте компании сказано, что такое судно будет эксплуатироваться между французским островом Уэссан и континентом, начиная с 2020 года.

Также в качестве инновационных технологий рассматривается использование аккумуляторов и энергии ветра.

Судно, использующее энергию ветра, The Vindskip


Системы аккумуляторных батарей уже применяются в судоходстве, однако использование технологии для морских судов ограничено в связи с низкой эффективностью.

Наконец, использование энергии ветра, хотя и не является новинкой, должно еще доказать свою экономическую привлекательность в современном судостроении.

Напоминаем, что с 1-го января 2020 года содержание серы (SOx) в топливе не должно содержать более 0,5%, а выбросы парниковых газов должны быть сокращены на 50% к 2050 году, согласно последнему решению Международной морской организации (ИМО).

Альтернативные виды топлива

Среди альтернативных видов топлива в настоящее время рассматриваются: сжиженный природный газ (СПГ), сжиженный углеводородный газ (СУГ), метанол, биотопливо и водород.



ИМО в настоящий момент разрабатывает кодекс безопасности (IGF Code) для судов, использующих газ или другие экологичные виды топлива. Продолжается работа в области использования метанола и топлив с низкой температурой воспламенения.

Для других видов топлива IGF Code пока не разрабатывается, что судовладельцам необходимо принять во внимание.

Воздействие на окружающую среду

По данным DNV GL, при использовании СПГ выделяется меньше всего парниковых газов (основными парниковыми газами являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон). Однако несгоревший метан, являющийся основной составляющей СПГ, создает выбросы с 20 раз более мощным парниковым эффектом, чем углекислый газ (CO2 - двуокись углерода).

Тем не менее, по заверениям производителей двухтопливных двигателей, объем несгоревшего метана в современном оборудовании не столь велик, и использование их дает снижение парниковых газов в судоходстве на 10-20%.

Углеродный след (количество парниковых газов, причиной которых стали деятельность организаций, действия по транспортировке грузов) от использования метанола или водорода значительно больше, чем при использовании тяжелого топлива (HFO) и морского газойля (MGO).

При использовании возобновляемых источников энергии и биотоплива, углеродный след меньше.

Самым экологичным видом топлива является водород, производимый из возобновляемой энергии. Жидкий водород может быть использован будущем. Однако у него достаточно низкий показатель объемной энергетической плотности, что приводит к необходимости создания больших мест хранения.

Что касается выбросов азота, для соответствия стандарту Tier III двигатели внутреннего сгорания с циклом Отто, работающие на СПГ или водороде, не нуждаются в оборудовании для очистки выхлопных газов. В большинстве случаев для удовлетворения стандарту не подходят двухтопливные двигатели, работающие по дизельному циклу.



Уровень выбросов азота при использовании разных видов топлива.

Перспективы альтернативного топлива таковы, что уже сегодня мировые автопроизводители говорят о внедрении к 2010 году порядка 50 различных моделей, работающих на альтернативном виде горючего. В Европе особенно активны в этой области компании Mercedes-Benz, BMW, MAN. А к 2020 году, согласно резолюции ООН, нацелившей страны Европы на переход автомобилей на альтернативные виды моторного топлива, ожидается увеличение ТС на альтернативных видах топлива до 23% всего автопарка, из них 10% (порядка 23,5 млн. единиц) - на природном газе.

ТС на биотопливе

Биотопливо - использование биотоплива, например этанола (этилового спирта) или дизельного топлива (биодизеля), полученного из специально выращенных растений, обычно рассматривают как важный шаг к сокращению выбросов углекислого газа (СО2) в атмосферу. Конечно, при сжигании биотоплива углекислый газ попадает в атмосферу совершенно так же, как и при сжигании ископаемого топлива (нефти, угля, газа). Разница в том, что образование растительной массы, из которой было получено биотопливо, шло за счет фотосинтеза, то есть процесса, связанного с потреблением СО2. Соответственно, использование биотоплива рассматривается как «углерод-нейтральная технология»: сначала атмосферный углерод (в виде СО2) связывается растениями, а потом выделяется при сжигании веществ, полученных из этих растений. Однако стремительно расширяющееся производство биотоплива во многих местах (прежде всего в тропиках) ведет к уничтожению природных экосистем и утере биологического разнообразия.

Двигатели, работающие на биотопливе, используют энергию солнечного света, запасенную растениями. Энергия ископаемого топлива - это связанная энергия солнечного света, а выделяющийся при сжигании ископаемого топлива углекислый газ когда-то был изъят из атмосферы растениями и цианобактериями. Биотопливо ничем не отличается от обычного ископаемого топлива. Но разница есть, и определяется она временной задержкой между связыванием СО2 в ходе фотосинтеза и выделением его в процессе сжигания углеродосодержащих веществ. Кроме того, если связывание углекислого газа происходило в течение очень длительного времени, то высвобождение происходит очень быстро. В случае же использования биотоплива временной лаг совсем небольшой: месяцы, годы, для древесных растений - десятилетия.

При всех плюсах использования биотоплива быстрое увеличение его производства чревато серьезными опасностями для сохранения дикой природы, особенно в тропиках. В последнем номере журнала Conservation Biology появилась обзорная статья, посвященная вредным последствиям использования биотоплива. Ее авторы, (Martha A. Groom), работающая в рамках Междисциплинарной программы наук и искусств Вашингтонского университета в Ботелле (США), и ее коллеги Элизабет Грэй и Патрисия Таунсенд, проанализировав большой массив литературы, предложили ряд рекомендаций по тому, как сочетать получение биотоплива с минимизацией отрицательного воздействия на окружающую среду, с сохранением биоразнообразия окружающих природных экосистем.

Так, по мнению Грум и ее коллег, вряд ли заслуживает одобрения принятая во многих странах, и прежде всего в США, практика использования кукурузы как сырья для получения этанола. Культивирование кукурузы само по себе требует большого количества воды, удобрений и пестицидов. В результате, если учесть все затраты на выращивание кукурузы и производства из нее этанола, то окажется, что в сумме количество СО2, выделяющегося при изготовлении и использования такого биотоплива, почти такое же, как при использовании традиционного ископаемого топлива. Для этанола из кукурузы коэффициент, оценивающий выделение парниковых газов на определенный энергетический выход равен 81-85. Для сравнения, соответствующий показатель для бензина (из ископаемого топлива) составляет - 94, а для обычного дизельного топлива -83. При использовании сахарного тростника результат уже существенно лучше - 4-12 кг СО2/МДж.

Настоящий положительный скачок наблюдается при переходе к использованию многолетних трав, например одного из видов дикого проса - так называемого проса прутьевидного, обычного растения высокотравных прерий Северной Америки. Благодаря тому, что значительная часть связанного углерода запасается многолетними травами в их подземных органах, а также накапливается в органическом веществе почвы, территории, занятые этими высокими травами, функционируют как места связывания атмосферного СО2. Показатель эмиссии парниковых газов при получении биотоплива из проса характеризуется отрицательной величиной:

24 кг СО2/МДж (то есть СО2 становится меньше в атмосфере).

Еще лучше удерживает углерод многовидовой растительный покров прерий. Показатель эмиссии парниковых газов в этом случае также отрицательный:

88 кг СО2/МДж. Правда продуктивность таких многолетних трав относительно низкая. Поэтому и количество топлива, которое может быть получено с естественной прерии, составляет всего около 940 л/га. Для проса эта величина достигает уже 2750-5000, для кукурузы - 1135-1900, а для сахарного тростника - 5300-6500 л/га.

Очевидно, что замещая ископаемое топливо и снижая таким образом рост СО2 в атмосфере, биотопливо на самом деле может угрожать многим природным экосистемам, прежде всего тропическим. Дело, конечно, не в самом биотопливе, а в неразумной политике его производства. В уничтожении богатых видами природных экосистем и заменой их крайне упрощенными экосистемами сельскохозяйственных угодий. Большие надежды разработчики возлагают на использование в качестве сырья для биотоплива массы микроскопических планктонных водорослей, которые можно выращивать в специальных биореакторах. Выход полезной продукции на единицу площади при этом значительно выше, чем в случае наземной растительности.

В любом случае, необходимо оценить тот риск, который возникает для природных экосистем при культивировании растений, используемых в качестве сырья для биотоплива.