Версия для печати
Вернуться к списку

Человечество купается в энергии, просто не научилось ещё эффективно её использовать

Развитие современных технологических систем в наиболее экономически развитых странах мира становится невозможной без развития биотехнологии, которая становится главной движущей силой развития медицины, сельского хозяйства и других отраслей экономики. Во многих странах мира стратегической задачей становится поиск "экологических" источников энергии, наметилась тенденция тотального перехода к биотехнологиям. В ведущих странах мира по инвестиционной привлекательности биотехнологии сегодня уступают лишь информационным технологиям. На конференции было отмечено, что в основном благодаря повсеместному переходу на биотопливо в ближайшие десятилетия в мире произойдут серьезные научно-технические и отраслевые сдвиги.

Участники Конгресса член-корреспондент РАН, профессор, доктор химических наук, завкафедрой химической энзимологии в МГУ Сергей Варфоломеев, президент Национальной Биотопливной Ассоциации Алексей Аблаев и профессор, доктор биологических наук, завкафедрой микробиологии МГУ Александр Нетрусов поделились своими соображениями относительно предпосылок и перспектив развития биоэнергетики в России и мире, и, как следствие, ее участие в мировом рынке биотехнологий.

С. Варфоломеев: Конгресс, который уже завершил свою работу, является крупнейшим бизнес-форумом по биотехнологии на территории СНГ и Центрально-Восточной Европы. В этом наиважнейшем мероприятии приняли участие ведущие специалисты по биотехнологии, представители науки, бизнеса, государственных ведомств, делегации из 40 стран Европы, Азии, Северной и Латинской Америки, в том числе из большинства стран СНГ и Прибалтики и многих регионов РФ.

Немногие отдают себе отчет в том, что биоэнергия, то есть энергия, которую получают различными способами из биомассы, в мире удваивается для потребителя каждые 2-2,5 года. Если мы сейчас посмотрим на темпы роста в этой области, то увидим, что при жизни нынешнего поколения, через 15-20 лет, энергия, которую будут получать из биомассы, приведет к наиболее плодотворному и благополучному развития нашего общества.

Организатором этой конференции был доктор Алексей Аблаев, и все вопросы, связанные с биотопливом, это круг его личных интересов.

А.Аблаев: Почему мир переходит на биотопливо? Европа переходит на программу «20-20-20». К 20-му году 20 процентов всей энергии в Европе будет биоэнергией, и по крайней мере 10 процентов от всего потребляемого топлива будет биотопливом. Причем, это не пожелание, это закон. Сейчас эти нормы обязательны для европейских стран. В США ещё в 2007-м году был принят закон, нацеленный на то, что к 2022 году в стране биотоплива будет произведено примерно 36 миллиардов галлонов. Это половина потребляемого жидкого автомобильного топлива в Америке.

Почему так? Я часто задавал себе этот вопрос, и мне пришла такая аналогия. В 50-е годы Советский Союз вывел спутник, а попытка американцев запустить спутник провалилась на глазах у всего мира. Америка была потрясена. И руководство США поняло, что их страна невероятно отстает по образованию, по технологиям от России. Именно поэтому президент Джон Кеннеди произнес свою речь, в которой заявил, «мы полетим на Луну». Президент понял, что Америке нужна понятная, достижимая и трудная цель, чтобы объединить нацию: научные, финансовые и интеллектуальные ресурсы. И самое главное, что эта цель должна быть понятна всем. Через 10 лет они это сделали, совершив рывок в технологии, обучении, математике. Это дало импульс США на 50 лет развития. И сейчас Америка находится примерно в том же положении, что и тогда. Мы наблюдаем такое же падение и снижение уровня образования. Нет нормальной цели. И такое ощущение, что биотехнологии выбраны, как одна из таких целей – достижение с их помощью полной энергонезависимости. Таким образом, мир воспринимает биоэнергию и биотопливо не как решение тактических задач – экологических и сельскохозяйственных, а как импульс для развития всей страны, как понятную и достижимую цель, чтобы двигаться вперед. И нам тоже нужна такая цель. Биотехнологии и бионергия могут быть такой целью.

С. Варфоломеев: Мы говорим о биотопливе, на самом деле это самые различные и разнообразные по своей природе энергоносители. Это, прежде всего, этанол, который в бензине в развитых странах составляет от 15 до 80 процентов. Это также метан, который получается за счет конверсии отходов, это бутан, который является продуктом конверсии биомассы, эквивалентной для двигателя внутреннего сгорания, и это еще водород. Водород в этом ряду является абсолютно уникальным и удивительным топливом. В мире гораздо меньше сейчас обращают внимание на водород по сравнению, например, с биоэтанолом. Но, водород — это топливо абсолютно экологически чистое. И фактически это абсолютно экологически замкнутый цикл. Вы получаете биомассу и кислород, вы получаете водород, как топливо, при сжигании вы получаете реакцию с кислородом, которая дает энергию. Лидером в этой области в нашей стране является профессор Александр Иванович Нетрусов:

А.Нетрусов: Мы как раз занимаемся конкретными проблемами получения водорода из целлюлозосодержащего сырья и других непищевых субстратов. Мы не стараемся использовать пищевые запасы для производства биоэнергии. Мы идем по пути использования отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также по пути использования тех природных отходов, которые образуются в результате сельскохозяйственного цикла, к примеру, соломы.

Водород, который образуется при таких процессах – это водород, образованный микроорганизмами. Микроорганизмы, которые образуют водород, бывают мезофильные и термофильные. Наибольшую производительность имеют последние, с ними мы как раз и работаем.

Это часть проекта, который выполняется в содружестве с 21 учреждением Европы. Мы часть большого европейского проекта, который называется «High evolution». Он занимается выделением водорода в т.н. нетермальных процессах, потом что альтернативой являются термальные процессы, например, пиролиз или какое-нибудь высокотемпературное сжигание биомассы. Мы используем микроорганизмы.

Было очень интересно участвовать в этом замечательном форуме, потому что мы встречаемся с нашими коллегами из самых разных областей. К нам подходят учёные, производственники, которые уже сейчас хотят использовать наши достижения в области альтернативной энергии.

А.Аблаев: Зачем нам все-таки нужно биотопливо? Нас часто об этом спрашивают.

В США, в первую очередь, для того, чтобы поддержать сельское хозяйство, во вторую – добиться энергонезависимости от импорта нефти, в третью – для решения экологической проблемы.

У Европы на первом месте энергонезависимость, на втором – экология, на третьем – поддержка сельского хозяйства. В России, в первую очередь, это поддержка сельского хозяйства, во вторую – экология, ну а энергобезопасность нас не сильно волнует.

Почему у нас на первом месте поддержка сельского хозяйства? В нашей стране инвестиции в сельское хозяйство за последние 10 лет наконец стали давать результаты. Мы стали внедрять промышленные технологии в производство зерна, мяса, и именно поэтому за последние два года у нас сверхвысокие урожаи зерна. И это не просто случайность, и не за счет улучшения погоды или ещё по какой-то другой причине. Это целенаправленное увеличение урожайности с помощью новых технологий. У нас в стране невероятное количество зерна. Если говорить о масштабах экспорта, то пока инфраструктура может переработать, продавая на экспорт, 25 миллионов тонн зерна, максимум 30-35. Наше зерно не особенно там жалуют. Внутреннее потребление зерна – это 70-75 миллионов тонн с учетом 100-процентного обеспечения себя продуктами питания. Остаются резервы, которые попросту негде хранить. Их хранят неправильно, и, например, в прошлом году из-за этого мы потеряли очень много зерна. Эти резервы будут всегда, и именно из-за того, что зерна на рынке много, цены на него очень низкие, поэтому фермерские и крестьянские хозяйства теряют деньги.

Глубокая переработка зерна для получения продуктов питания, кормов для животных и может быть биотоплива – стал бы выходом для поддержания рынка зерна, для управления внутреннего рынка торговли зерном и развития сельского хозяйства. Это мы говорим о биотопливе первого поколения из пищевого сырья. Мир это давно понял, и разговоры о том, что еда – это продовольствие, что биотопливо повышает цены на продовольствие, утихли примерно полтора года назад. Как только цены на нефть стали падать, немедленно за ними стали падать цены на продовольствие. И стало ясно, что не биотопливо, а цены на нефть и другие товары влияют на цены на зерно.

Мы говорим, что биотопливо из пищевого зерна может занять в России максимум несколько процентов рынка. Остальное – это биотопливо из непищевого сырья: быстрорастущих деревьев, трав. И это также будет способствовать благотворно развитию сельского хозяйства. Поэтому многие регионы обсуждают с нами проекты глубокой переработки зерна. И биотопливо стоит не первым в списке продуктов, которые будут производить эти заводы. В первую очередь эти заводы будут выпускать продукты питания и корма для животных.

С. Варфоломеев: На самом деле мы должны понимать, что когда мы производим сельскохозяйственный продукт, то всего лишь 20-30% этого продукта идет потребителю в качестве пищевого продукта, остальное же – это отходы. И противоречия между производством пищевых продуктов и биотоплива абсолютно нет. Увеличивая производство зерна, вы увеличиваете производство материалов, из которых современная биотехнология способна сделать самое разнообразное топливо. Поэтому, чем больше сельское хозяйство производит продуктов, тем больше она автоматически производит сырья для биотопливной индустрии.

- Каковы перспективы развития биоэнергетики в странах СНГ?

А. Аблаев: В странах СНГ очень интересная картина. В Казахстане уже построено два завода специально для производства биотоплива. В республике принят закон, и заправки уже продают смеси бензина с 10% биотоплива. Казахстан понимает, что это хороший инструмент для развития целевых земель, это улучшение экологии в больших городах, и это высвобождение нефтяных и газовых ресурсов как для развития экспорта, так и для собственной нефтехимической промышленности. Казахстан этим самым убивает трех зайцев, хотя у этой страны есть своя нефть, как и у нас. На Украине ситуация ещё более интересная. Нефти там нет, есть только уголь, поэтому там активно развивают эту отрасль. Строятся заводы, и сельское хозяйство Украины с энтузиазмом воспринимает эти процессы, и правительство понимает это. Еще один интересный проект – одна из компаний Украины, которая традиционно производила полиэтилен из этилена, получая сырье из нефтепереработки. В результате распада СССР потерялись связи между республиками и соответственно прекратились поставки этилена. И сейчас эта компания будет производить этилен для своей установки из биоэтанола. Это современная технология, которая уже внедрена в Бразилии, Германии, а теперь будет использоваться и на Украине. Повторяю, раньше мы делали этанол из этилена, сейчас мы делаем этилен из этанола. Эти темы для двух крупных производителей зерна и наших соседей очень и очень актуальны.

Белоруссия, особо об этом не распространяясь, начало производство как этанола первого, и что особенно интересно, второго поколения, так и биодизеля. И один из движущих факторов для этого – это желание быть энергонезависимыми, самообеспеченными, в первую очередь для сельского хозяйства.

Таджикистан и Узбекистан намерены тоже серьезно заняться производством биотоплива, в первую очередь для сельского хозяйства, экспорта не сырья, а экспорта продуктов добавленной стоимости. Например, в Узбекистане, как вариант – это масло хлопчатника для производства биодизеля.

Азербайджан – нефтяная страна, у которой достаточно своих энергоресурсов, и тем не менее азербайджанская компания «АгроХайятт» активно сейчас производит микроводоросли в качестве пищевых добавок, и активно рассматривает возможность использования своих уникальных технологий производства микроводорослей для производства биотоплива в Азербайджане.

У всех стран СНГ, если пристально посмотреть, найдутся ресурсы для производства того или иного вида биотоплива.

С. Варфоломеев: Я подчеркну одну особенность этой ситуации. Сейчас акценты смещаются, и многие мировые химические компании поменяли свой лозунг. Теперь он звучит приблизительно так «Углерод не из углеводородов нефти, а углерод из биомассы и возобновляемых ресурсов». Фактически, углерод из CO2. Пример перехода от производства этанола на производство этилена от этанола – это один из очень серьезных симптомов того, что химическая индустрия поворачивается лицом к биоресурсам и возобновляемой сырьевой базе. Я хочу напомнить, что первый в мире буталиен – он является продуктом, из которого построена вся резина – был сделан из этанола великим русским химиком Лебедевым в конце 20-х годов. Это означает, что эта цепочка, биомасса-маномеры-полиэтилены, выстраивается сегодня по-другому. Тем более что мир уже устал от гор полиэтилена, который не перерабатывается, не трансформируется и является одним из главных факторов загрязнения окружающей среды. Современные полимеры, и я это говорю ответственно, будут построены из материалов природного происхождения.

А. Аблаев: Совсем недавно компания «Гудиер» объявила о завершении разработки и начале промышленного производства изопрена на основе биомассы, т.е. производства изопрена, сырья для очень качественной резины, которая сейчас получается либо в натуральном виде, деревьев-каучуконосов, либо из нефтесырья. Сейчас компанией «Гудиер» осваиваются способы его получения из биомассы. По себестоимости это дешевле, чем из нефтесырья, то есть, это ещё один сигнал нефтепереработчикам, что нужно на это обращать внимание. Да, нефть ещё очень долго будет как топливом, как средством химической промышленности. Но тенденция в мире однозначна – идет сдвиг в сторону полимеров, материалов из возобновляемого сырья. И, как правило, эти материалы дешевле, чем те, которые мы производим из нефти.

- В северных регионах России, в частности, в Архангельской области местными видами топлива являются дрова, заготовленные из качественного леса, в первую очередь в связи с нехваткой традиционных энергоресурсов. Как Вы оцениваете такую ситуацию?

А.Аблаев: Использование древесины для топки в Европе считается хорошим тоном. Ничего нет страшного в том, что топят древесиной. Вопрос, как её заготавливать, какие леса для этого вырубаются. Европа для себя этот вопрос решила, что должны быть сертифицированные леса, и т.д. Если это делать правильно – это нормальный хороший подход, который идет сейчас во всем мире.

С. Варфоломеев: Надо отдавать себе отчет в том, что страна у нас большая, и подавляющее число регионов являются у нас крайне энергодефицитными. Это не просто Архангельская область, где ещё есть дрова, они могут себя на крайний случай обеспечить. У нас есть бескрайние степи Калмыкии, у нас фантастические по пейзажам горы Алтая. Но это энергодефицитные регионы, и для них возобновляемая энергия – это единственный путь к реальному освоению.

Существует ещё гигантская область создания фотоэлектрических преобразователей, солнечных преобразователей. Это такая же комплементарная область, где напрямую используется солнечная энергия с конверсией от 10 до 20% КПД в электричество. Для Китая, например, который является энергодефицитной страной, это единственный способ освоения северо-западных регионов. Китай сейчас вышел на первое место в мире по производству фотоэлектрических преобразователей. Вместе с Тайванем они их сейчас производят столько же, сколько Европа и США вместе. И это экспоненциальный рост. Пятнадцать лет фотоэлектрические преобразователи могут быть показателем, меняющим всю область электроэнергетики. При этом надо отдавать себе отчет, что возникают области в ветроэнергетике, в концентрировании солнечной энергии. Это абсолютно детерминированная глобальная проблема, которая приводит нас всех к новому пониманию и новому состоянию обеспеченности человека во всём.

А. Аблаев: Если мы коснемся солнечных батарей, то, как ни странно, первая страна в мире по установленным мощностям - это Германия. Не самая солнечная страна. И в сравнении с Америкой, Германия производит энергии солнечных батарей в 10 раз больше. Причина здесь простая – это политика государства. Это сознательное принятие законов, специальных тарифов для этих батарей и энергии, произведенной таким видом батарей. И именно это позволило Германии выйти в лидеры в области возобновляемой энергии наравне с Данией. Поэтому, биоэнергия - это возобновляемая энергия в целом. Роль государства в определении политики развития этой отрасли просто не подлежит сомнению. В первую очередь, должны конечно работать законы. Если мы говорим о роли государства, то это не субсидии или какие-то преференции, это просто некое определение политики, как государство видит развитие энергетики в своей стране.

С.Варфоломеев: Мы должны отдавать себе отчет в том, что человечество купается в энергии, просто не научилось ещё эффективно её использовать. Дефицит энергии – это просто некая отсталость технологии, которая задана историческим процессом. Пройдет 10-15 лет и все эти системы ограничений исчезнут. Мы в свое время посчитали, сколько нужно энергии человечеству к 2100 году, при условии, что население Земли достигнет отметки в 11 миллиардов. Эта цифра объективна, она берётся ООН, есть разные модели, которые это показывают. В настоящее время человек потребляет в год 60 гигаДжоулей энергии, где бы он не находился: в Африке, Америке, Европе. Поверхность Земли, которую нужно покрыть солнечными преобразователями, для того чтобы закрыть этот дефицит, составляет порядка 660 тысяч квадратных километров. Хочу задать вопрос: вы знаете, сколько крыш есть сейчас в мире? Приблизительно столько же. Это означает, что проблема энергетики исчезнет. Ситуация с энергодефицитом всегда была и будет. Самым главным движущим фактором развития человечества является улучшение качества жизни каждого индивидуума. Любое общество, любое государство идет в этом направлении. И биомир, биоэнергетика на основе использования возобновляемого ресурса солнечной энергии являются одним из главных детерминированных путей в этой области. Качество жизни человека будет увеличиваться с введением новых технологий.

А.Аблаев: На конгрессе блестяще выступил владелец ряда инвестиционных фондов, аналитик развития биотехнологий Стивен Барроу. Он заявил, что уже сейчас современные медицинские технологии позволяют поддерживать жизнь человека практически неограниченно. Проблема в том, что это очень и очень дорого. Он добавил, что поэтому государство и решает, когда эти ресурсы «отрезать», иначе всем не хватит. И вот когда мы избавимся от проблем с ресурсами на энергетику, мы сможем эти освободившиеся ресурсы направить на улучшение качества жизни человека, в первую очередь, его продолжительности, используя уже медицинские биотехнологии.

Дефицит будет всегда. Вопрос, в какой области мы устраним этот дефицит и куда направим получаемые излишки. Поэтому стимул развиваться останется у человечества всегда.

А.Нетрусов: Биотехнологии – это очень обширная наука. Сейчас на Западе придумали градации для биотехнологий и «раскрасили» их в разные цвета. «Голубая» биотехнология – это биотехнология, связанная с использованием морских ресурсов. «Белая» биотехнология – использование ферментов промышленности. «Красная» биотехнология – использование всех возможных манипуляций с живыми клетками. «Зеленая» - все манипуляции с растительными клетками. «Серая» биотехнология – это использование микробов в промышленности. На самом деле микробы в промышленности используются с незапамятных времен. Более 6 тысяч лет человечество использует микроорганизмы для производства хлеба, пива, вина, сыра, кисломолочных продуктов. Поэтому биотехнология в каждый дом не просто входит, она уже там живет. Другое дело – современная биотехнология. Это тоже связано с повседневной жизнью человека. В настоящее время огромное количество моющих средств выпускается с биодобавками. Это ферменты, которые позволяют эффективнее и быстрее убирать загрязнения с тканей. Это огромное количество пробиотических препаратов, которые входят в различных кисломолочные продукты. А пробиотики – это очень важная часть общего здоровья человека. Более того, сейчас есть такая тенденция, заменять антибиотики пробиотиками. Считается, что XX век был веком антибиотиков. А XXI век будет веком пробиотиков.