О производстве биоэтанола на сахарном заводе

В настоящее время активное развитие получили технологии производства автомобильного топлива – биоэтанола – из углеводсодержащего сырья и биодизеля – из масличных культур. Перспективной может стать технология биологического топлива из лигноцеллюлозы (отходы древесины, солома злаковых культур и др.). Так, в Швеции, Дании и Испании по этой технологии уже работают 3 экспериментальных завода. Создание рынка биологического топлива имеет определённые преимущества, так как передовые технологии будут востребованы как в странах, не имеющих природных месторождений, так и в нефте- и газодобывающих. По себестоимости биотопливо дешевле природного и экологически безопаснее.

На рис. 1, 2 представлены принципиальные схемы получения биоэтанола из свеклосахарной мелассы и пшеницы.


Моторное топливо «биодизель» готовят из растительных масел по упрощённой схеме: 90 частей растительного масла (рапсовое, подсолнечное, кукурузное, пальмовое), 9 частей метилового спирта и 1 часть щёлочи перемешивают при комнатной температуре до расслоения массы. Смесь легко расслаивается: вверху будут находиться моноэфиры (биодизель), внизу – глицерин.

С помощью бактерий производят ещё и биобутанол (бутиловый спирт, С4Н9ОН). В производстве он менее затратный и легко смешивается с бензином, этанолом. Его добавляют в бензин в больших количествах (11–12%) без модернизации двигателя. В присутствии воды смесь «бензин-бутанол» меньше расслаивается, чем «бензин–биоэтанол».

Производство моторного топлива из возобновляемого органического сырья в мире развивается быстро. Инициатором этого направления стала Бразилия, которая ещё в 70-е годы XX в. приняла программу использования биоэтанола из сахарного тростника в качестве автомобильного топлива. В настоящее время в Бразилии заменяют до 20–25% бензина биоэтанолом [5].

Французские промышленники инвестировали 1 млрд евро в строительство 10 заводов по производству биологического горючего из сахарной свёклы и масличных культур. Предполагается к 2009 г. увеличить долю добавляемого биотоплива до 5–6% в его общей массе.

Половину урожая рапса в Евросоюзе перерабатывают в биодизель. Считают, что в холодное время года топливо из генномодифицированного рапса – лучшая добавка к дизельному топливу.

В Канаде предполагается производить к 2010 г. около 500 тыс. м3 биодизеля из сои при потребности 1,25 млн м3. В Малайзии, Индонезии, Сингапуре и других странах расширяют посадки масличных пальм. Предполагается на 90 заводах из пальмового масла вырабатывать дизельное топливо.

В Австралии, Таиланде, Бразилии расширяют посадки сахарного тростника. Сельское хозяйство быстро переориентируется на производство сырья для биотоплива [5].

Япония и другие густонаселённые страны предполагают закупать биоэтанол в других странах, чтобы не увеличивать выбросы парниковых газов у себя.

В Украине планируют на базе старых спиртовых заводов создать концерн по производству биоэтанола. Но себестоимость его будет значительно выше, чем на новом оборудовании.

В развитии биоэтанольной отрасли промышленности в странах СНГ инициатором стала Республика Казахстан. В 2008 г. там сдали в эксплуатацию завод по производству биоэтанола производственной мощностью 57 тыс. т в год. Предусмотрена глубокая переработка пшеницы в муку и биоэтанол с промежуточной стадией извлечения сухой клейковины, а также производство кормовых дрожжей и диоксида углерода. Такой же комплекс группа компаний «Титан» (РФ) строит на территории Омской области.

ОАО «Нафис-Косметикс» (Татарстан) заявило о строительстве крупнейшего в России завода по производству биоэтанола путём глубокой переработки более 1 млн т зерна пшеницы в год: из неё будут получать 350 тыс. т биоэтанола и 120 тыс. т протеина в год. Есть немерения построить такие заводы в других городах России.

Предполагается, что средний биозавод должен производить 15 млн дал этанола в год (42 тыс. дал/сут). Строительство заводов производственной мощностью менее 7 млн дал этанола в год считается экономически нецелесообразным.

В последние годы в России снижались площади посевов под зерновые культуры. Если использовать эти залежные земли под посевы свёклы, зерна, других культур, то можно получать сырье для выработки биоэтанола. Организация производства биоэтанола и биодизеля в нашей стране может обеспечить горючим сельскохозяйственную технику и создать тысячи дополнительных рабочих мест.

В развитии нового направления использования углеводсодержащего сырья особое внимание стоит уделить более рациональному применению свеклосахарной мелассы. Если из зерна пшеницы, кукурузы, кроме хлеба, можно вырабатывать высококачественный питьевой спирт, то из свеклосахарной мелассы получить такой спирт затруднительно. А биоэтанол, получаемый из мелассы, соответствует всем техническим требованиям как моторное топливо. Из 1 т зерна пшеницы получают 355–360 дм3 биоэтанола, а из 1 т условной мелассы (СВ = 85%) можно выработать 310–315 дм3 биоэтанола [4].

На типовом сахарном заводе производственной мощностью 6 тыс. т переработки свёклы в сут получают ~300 т условной мелассы (содержащей ~150 т сахара). Из этой мелассы можно получить 300 ~ 310 = 9 300 дал этилового спирта. Такое количество продукта производят в сутки на одном спиртовом заводе средней производственной мощности [4].

В 2007 г. в России было переработано 25 млн т сахарной свёклы и произведено примерно 1,25 млн т условной мелассы [2]. Из этой мелассы можно получить 1 250 000 * 310 = 387 500 000 дм3, или 387,5 тыс. м3 качественного биоэтанола, эквивалентного бензину.

Следовательно, по нашему мнению, целесообразно не вывозить мелассу с сахарного завода, а организовать своё производство биоэтанола. Для этого надо приобрести комплект типового технологического оборудования и установку с молекулярными ситами для обезвоживания спирта. Всё остальное (ТЭЦ, водоснабжение, мастерские, транспорт, управленческий аппарат, квалифицированные работники) на сахарном заводе имеется. Переработка мелассы в биоэтанол будет проводиться в межсезонный период. Организовать хранение мелассы с минимальными потерями сахара несложно [3].

При такой организации производства экономически эффективной может быть работа свеклосахарного завода по двухкристаллизационной схеме, когда первый и второй оттёки утфеля II выводят в резервуар на кратковременное хранение, а затем перерабатывают в этиловый спирт по упрощённой схеме с последующим обезвоживанием до биоэтанола [1, 6]. Такой вариант работы завода позволяет укоротить технологическую схему сахарного завода, исключив многочасовую (36–40 ч) кристаллизацию сахара охлаждением, освободить большие производственные площади и работать без мелассы.

С развитием свеклосахарной промышленности в России будет увеличиваться и количество свеклосахарной мелассы, ценнейшего сырья для производства биоэтанола. Себестоимость такой продукции на сахарном заводе может быть значительно ниже, чем на штатных спиртовых заводах, куда мелассу надо ещё доставить и организовать её хранение.

В литературе обсуждается создание в перспективе производства биоэтанола из полисахаридов (отходы древесины, солома, стебли кукурузы и др.) [5, 6]. В России в Ленинградском технологическом институте пищевой промышленности ещё в 1950 г. была организована подготовка инженеров-технологов по производству гидролизного спирта из отходов древесины. Тогда же профессором В. А. Смирновым был издан учебник для студентов вузов по технологии гидролизного спирта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бугаенко И.Ф., Штерман С.В., Грачёв О.С. Альтернативные виды топлива из сахарной свёклы и продуктов её переработки//Сахар. – 2007. – №2. – С. 18–20.
2. Краткие итоги производства сахарной свёклы и работы сахарных заводов РФ за период 1997 – 2007 гг. – М.: Союз сахаропроизводителей России, 2008. – 48 с.
3. Кривовоз Б.Г. О сохранении технологических качеств мелассы// Сахар. – 2008. – № 7. – С. 71–73.
4. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. – М.: Колос, 1999. – 495 с.
5. Сотская Т.В., Сотский В.В. Институциональный подход к оценке экономических и экологических перспектив Краснодарского края на мировом рынке этанола// Известия вузов. Пищевая технология. – 2007. – №1. – С. 94–97.
6. Kunterova L. Technynicky lin z cukru a skrobu// Listy cukrovarnicke a reparske. – 2001. – №7–8. – Р. 185–188.

Источник: Журнал «Сахар» #4-2009


Платные объявления


Неверное имя пользователя или пароль
Закрыть

Логин:

Пароль:

Регистрация Забыли пароль?