Журнал «Вокруг Света» №03 за 2007 год
Шрифт:
По счастью, бензин в машине редко кончается внезапно — водитель обычно заранее ищет заправку. Но ее все же может не оказаться поблизости, и тут впору позавидовать крестьянину, который в крайнем случае может скормить своей лошади если не собственный бутерброд, то пучок травы. В конечном счете и машины, и лошади, и люди питаются энергией, которую нам дарит Солнце . Но если живые организмы используют по большей части энергию «свежую», только что произведенную (и воспроизводимую), то техника потребляет энергию, которую природа раз и навсегда отложила в свои нефте-, газо- и углехранилища миллионы лет назад.
Возвращение к истокам
Еще в 1826 году американский изобретатель Сэмюэль Мори запатентовал двигатель, в котором в качестве топлива использовались растительный скипидар и спирт. В 1853 году было доказано, что растительное масло вполне можно употреблять в качестве горючего для паровых машин и пароходов. (В те далекие времена «пароходами» назывались
В начале 90-х годов XIX века Рудольф Дизель построил первый двигатель, работавший на угольной пыли. При запуске модель взорвалась, чуть не убив самого изобретателя. И следующий свой экспериментальный двигатель в 1894 году новатор заправил уже более дешевым и значительно менее опасным арахисовым маслом.
А Генри Форд как начал со «спиртовых» двигателей, так и поддерживал их вплоть до 40-х годов прошлого века. Возможно, одной из причин было то, что Генри сам был из фермеров и технологию производства домашнего спирта знал не понаслышке. Так или иначе, но первый его «квадрицикл», собранный в 1896 году, работал именно на спирту, несмотря на то, что автомобили немецких инженеров Готтлиба Даймлера и Карла Бенца к этому времени уже почти десятилетие заправлялись бензином. Первый по-настоящему массовый автомобиль, построенный Фордом в 1908 году, знаменитая «Модель Т», одинаково хорошо бегал и на этиловом спирте, и на бензине, и на их смеси. Форд был настолько уверен в будущем спиртовых автомобилей, что даже построил на Среднем Западе США спиртоперегонный завод. Вплоть до середины 20-х годов XX века 25% продаж компании Standard Oil на Среднем Западе приходилось именно на фордовский этиловый спирт.
1908 год. Генри Форд за рулем «автомобильного плуга» (так называли первые трактора). Ранние модели двигателей Форда работали на этаноле
Цены на спирт и цены на бензин в ту пору были примерно равны, но в 1907 году, после того как в Техасе были открыты крупные залежи нефти, бензин резко подешевел — до пяти центов за литр, в то время как цена спирта оставалась на уровне семи центов. Однако уже в самом скором времени спиртопроизводители опять уровняли их стоимость, сообразив, что для производства непищевого этанола можно использовать отходы сахарного тростника. Во время Первой мировой войны, после резкого скачка цен на нефть, популярность этанола поднялась до невиданных до того высот. В начале 1920-х годов модно стало заправляться спиртобензиновыми смесями, такими как Benzalcool, Koolmotor, Alcool, Natelite, Moltaco, Lattybentyl или Agrol.
Производству автомобильного спирта не помешал даже знаменитый американский «сухой закон» (восемнадцатая поправка к Конституции США о полном запрете торговли спиртными напитками), действовавший с 1919 по 1933 год. Заводы по производству автоэтанола, в отличие от предприятий по изготовлению виски, имели не 2–3, а всего лишь одну ректификационную (перегонную) колонну, ибо для биоэтанола, в отличие от пищевого спирта, второй и третьей перегонки не требовалось. Поэтому хозяину фабрики доказать, что он «гонит» свою продукцию именно для автомобилей, а не для их водителей, не составляло особого труда. Завод могли закрыть, только если его уличали в связи с бутлегерами.
Злую шутку со спиртовым топливом сыграла его доступность. Гнать спирт мог любой. Нефтепереработкой же занималось небольшое количество компаний. Богатели они, даже при равных продажах, значительно быстрее. И, приумножая капитал, внедряли новые технологии, которые делали бензин все более дешевым. К 1937 году нефтяное топливо стоило почти в полтора раза дешевле биологического. Но и это было бы еще ничего, ведь и сегодня сравнительная дороговизна бензина не заставляет автомобилистов срочно переоборудовать машины под дешевый газ. Однако химические гиганты, играя против фермеров, провели ряд «антирастительных мероприятий».
В 1893 году на Аугсбургском машиностроительном заводе Рудольф Дизель (слева) начал испытания нового типа двигателя внутреннего сгорания
Самый интересный гвоздь в крышку «биотопливного гроба» забили даже не нефтяники, а газетный магнат Вильям Херст и химический концерн DuPont. Все началось с бумаги. В те времена немалую ее часть производили из конопли. Конопля тогда еще считалась вполне безобидным растением, хорошим сырьем для легкой и бумажной промышленности. Но был у конопляной бумаги один существенный (с точки зрения DuPont) недостаток: при ее производстве, в отличие от бумаги, произведенной из древесины, не требовалось применять специальные разработанные компанией
отбеливатели. И компания, подключив к делу Херста, владевшего кроме газет еще и множеством заводов, производивших как раз «деревянную» бумагу, повели наступление на эту сельхозкультуру. Отныне в американской прессе мирный Cannabis (это научное название конопли) именовался исключительно мексиканским словом marijuana и преподносился обывателю как страшное наркотическое зелье, производимое ненавистными американцам мексиканскими эмигрантами. Фокус удался, во второй половине 1930-х годов конопля в США была запрещена, а попутно была высмеяна и идея производства топлива из сельскохозяйственных растений.В начале 1940-х, казалось бы, окончательно убитому биотопливу опять помогла восстать со смертного ложа война. Отрезанные от нефтеносных районов немцы в этот период частенько заправляли свои танки соевым и рапсовым маслом, ибо переделки двигателя для него почти не требовалось. Да и для нашего Т-34 растительное масло было допустимым видом топлива. А США, Великобритания и Швеция , дабы сэкономить ставший вдруг дефицитным нефтепродукт, заставили частников заливать в баки своих машин смесь из 35% спирта и 65% бензина. Но, как только были восстановлены прежние каналы нефтяных поставок, этанол и биодизель (дизельное топливо из растительных масел) вновь были забыты.
По улицам европейских городов ездит немало машин, «питающихся» рапсовым или подсолнечным маслом
Вспомнить о них спустя почти 30 лет помогла нефтяная «война», начавшаяся в 1973 году. После невиданного скачка цен на нефть правительство США, главной страны импортера, приняло несколько законов, поощрявших производство и применение автомобильного спирта и биодизеля. Впрочем, американцы и сами быстро разобрались что почем и начали спешно закупать европейские дизельные автомобили, которые могли работать на дешевом рапсовом, соевом и кукурузном масле. Если в начале 1970-х в Штатах не было ни одного предприятия, производившего автомобильный этанол (прочие спирты в основном импортировались), то к 1980 году их стало уже 10, а к 1984-му — 160. Однако в 1985-м война окончилась полным фиаско для стран ОПЕК, цены на бензин опять упали, а половина этаноловых заводов закрылась.
Ныне самое время о них вспомнить, ведь даже оптимистично настроенные аналитики считают, что цены на нефть не опустятся ниже 40 долларов за баррель. И, значит, биологическое, выращенное на полях топливо вновь станет экономически выгодным.
А «неэкономически» оно было выгодно всегда. Биотопливо относится к возобновляемым энергоисточникам и этим принципиально отличается от нефти, газа и угля, запасы которых на нашей планете конечны. Кроме того, биотопливо экологически относительно чисто. Ведь при его сжигании в атмосферу выбрасывается не больше углекислоты, чем потребили растения, из которых оно было выработано. Была тонна углекислого газа, ее за время своего роста «съела» высаженная на поле кукуруза, кукурузу перегнали в спирт, спирт сожгли, и эта самая тонна вернулась туда, откуда ее на время извлекли, — в атмосферу. Следовательно, общее содержание этого газа, который многие климатологи считают основной причиной «глобального потепления», не увеличивается. Экологи называют такое положение вещей «нулевой эмиссией СО sub 2 /sub ».
Мотосамогон
Самым распространенным видом биотоплива считается этанол и различной крепости его смеси с бензином, основными из которых являются E10 и E85.
С процессом производства этанола знаком каждый, кто хоть раз в жизни гнал самогон либо видел, как его гонят. В сущности, известный многим чистый «первач», если очистить его от посторонних примесей и довести «крепость» с максимальных 96 до 99 градусов, и есть «этанол». В качестве сырья подходят практически любые виды растений. Рожь, кукуруза, свекла, картофель, рис, просто древесина, тростник — все, чем богато местное сельское хозяйство. Сырье собирается, перемалывается и закладывается в бродильный чан. Туда же добавляются вода, дрожжи и специальные ферменты, облегчающие и ускоряющие процесс. Процесс брожения, в результате которого дрожжевой грибок разлагает содержащийся в бывших растениях сахар на свободно улетучивающуюся углекислоту и спирт, продолжается несколько дней. Когда содержание спирта в браге достигает 15%, брожение прекращается, брагу фильтруют и заливают в специальный бойлер, в котором ее доводят до температуры 80–90 градусов. Спиртовой пар прогоняют через охлаждающий дистиллятор (змеевик). В получившемся спирте еще содержится 4% воды. Для того чтобы от нее избавиться, «огненную жидкость» пропускают через специальные «молекулярные сита» — абсорбенты, вытягивающие лишнюю воду и доводящие «крепость» конечного продукта до 99,6 градуса. Из тонны ржи получается 375 литров спирта, из тонны кукурузы — 410 литров, из тонны проса — 510. Средний современный биозавод по производству этанола может производить до 150 миллионов литров топлива в год. Производительность крупных биозаводов уже сейчас достигает миллиарда литров в год (этого хватит примерно на 700 000 автомобилей).