Конец эры бензина: что будем заливать в баки в будущем — шесть альтернатив

Виски нам поможет: топливо с шотландским акцентом

Шотландцы недолго думая решили использовать для получения биотоплива свой излюбленный алкогольный напиток, а точнее — основные побочные продукты его производства: жидкие дрожжевые отходы, так называемый «эль из чана» и остатки зерна. Благо ежегодно их набирается огромное количество — 1,6 млрд литров жидких и 500 тыс. тонн твердых отходов. Ведь в процессе изготовления виски 90% всех принимающих участие в этом священнодействии ингредиентов — вода, дрожжи и зерно — превращаются в биологический мусор, который в лучшем случае применяют как удобрение или корм для скота, а в худшем сваливают в море.

Компания Celtic Renewables Ltd. совместно с учеными из Эдинбургского университета создала технологию по извлечению из переработанного сырья для виски спиртов — бутанола и этанола. Но в промышленных масштабах производитель намерен вырабатывать именно бутанол, который предполагается использовать не только для заправки автомобилей, но и в качестве топлива для воздушных и морских судов. Преимуществ у бутанола несколько: он на 25% энергоэффективнее по сравнению с этанолом, безопаснее в использовании, хорошо перемешивается с другими видами горючего, не требует изменения системы подачи топлива автомобиля, а также характеризуется низким уровнем выброса парниковых газов в атмосферу при сгорании. Но самое главное, бутанол признан властями Великобритании как биотопливо. По заверениям инноваторов, оригинальное биогорючее с шотландским акцентом станет доступным для британских водителей всего через три года. Ввиду экологической значимости проекта правительство Туманного Альбиона уже выделило на строительство завода в Шотландии грант в размере 11 млрд фунтов стерлингов.

Солнце взамен нефтяной вышки

Растения обладают способностью аккумулировать солнечное излучение. Этот поистине волшебный трюк под названием фотосинтез они мастерски проделывают уже на протяжении нескольких миллиардов лет, чтобы добывать себе пропитание из энергии света. Американским ученым из Гарвардского университета тоже удалось извлечь пользу из солнечной энергии: они придумали, как с помощью бактерий Ralstonia eutropha получить из нее жидкое топливо.

В основе изобретения лежит система, работающая по принципу искусственного листа. Неорганический катализатор так называемого «бионического листа» заставляет солнечный свет расщеплять воду на водород и кислород. Далее водород подается в биореактор, где под воздействием бактерий вместе со вступившим с ним в реакцию диоксидом углерода (углекислым газом) преобразуется в жидкое топливо — изопропанол (изопропиловый спирт). Всего за два года исследований ученым почти удалось достичь 1-процентной эффективности перевода солнечного света в биомассу, что соответствует результативности природного фотосинтеза. Следующий этап — добиться 5%-ной производительности своей установки. Полученный таким образом изопропанол можно использовать по мере необходимости, в том числе для заправки автомобилей будущего чистым спиртовым горючим или его смесью с бензином или дизельным топливом.

Уринотерапия для автомобиля

Мочевина уже сегодня широко применяется в автомобилестроении. Правда, до сих пор она нужна была для очистки отработавших газов.

Рекомендуем

Биотопливо: альтернатива есть

Корейские ученые доказали возможность использования человеческой мочи в производстве топливных элементов для автомобилей. Согласно их недавним исследованиям, они научились получать дешевую электроэнергию путем извлечения атомов углерода, накапливающихся в этой физиологической жидкости.

По мнению исследователей, атомы углерода станут полноценной заменой дорогостоящей платине, применяемой в настоящее время в этом электрохимическом устройстве в качестве катализатора. Именно углерод отвечает за процесс химического преобразования водорода и кислорода, в ходе которого генерируется электроэнергия. Такая замена поможет устранить основную причину, тормозящую внедрение топливных элементов в жизнь взамен традиционных двигателей внутреннего сгорания, — их высокую цену.

Поэтому вполне возможно, что уже в ближайшем будущем моча, до сих пор считающаяся абсолютно бесполезным побочным продуктом человеческой жизнедеятельности, сможет в одночасье превратиться в ценное сырье, став частью автомобильного двигателя. Для справки: ежедневно человечество производит около 10,5 млрд литров жидкости, которой можно заполнить 4200 бассейнов олимпийского размера.

Солярка на халяву

Вода и воздух, а точнее углекислый газ (диоксид углерода) – вот и все, что потребовалось компании Audi совместно с немецким стартапом Sunfire, чтобы создать практически из ничего экологически чистое дизельное топливо e-diesel. В апреле 2015 года на экспериментальном заводе в Дрездене была получена первая партия синтетической солярки нового поколения. Это знаковое для автомобильного мира событие не прошло мимо немецкого правительства. Йоханна Ванка, министр образования и научных исследований Германии, лично залила несколько литров «свежайшего» дизельного топлива в свой Audi A8, чтобы проверить его на деле.

Для производства e-diesel за основу берется так называемая голубая нефть-сырец. Зарождается она с генерации электричества из природных возобновляемых источников энергии: ветра, солнца или воды. Добытая таким образом энергия используется для извлечения из воды, нагретой до парообразного состояния, водорода путем высокотемпературного электролиза. Затем водород смешивается с CO ₂, который в результате двух химических реакций преобразуется в СО (угарный газ). А путем дальнейших процессов на выходе образуется жидкость, состоящая из длинноцепочечных углеводородов. Это и есть та самая «голубая нефть».

После этого она поставляется на ректификационный завод, где из нее получают уже конечный продукт — синтетический e-diesel. Пока углекислый газ, необходимый для производства, поставляет специальное биогазовое предприятие. В дальнейшем он будет частично забираться прямо из окружающей среды на радость борцам с парниковыми газами. Кроме того, защитников природы порадует и экологическая чистота синтетического дизельного топлива. Ведь оно не изготавливается из ископаемой нефти, а значит, не содержит серы и при сгорании образует меньше загрязняющих веществ. К тому же, как отмечают изобретатели, двигатели на этом топливе работают тише. Синтетическое дизельное топливо можно использовать как в чистом виде, так и в смеси с обычной соляркой.

В ближайших планах компаний Audi и Sunfire построить завод, способный выпускать e-diesel в промышленных масштабах. По предварительным прогнозам, стоимость нового топлива составит от 1 до 1,5 евро за литр, что в целом соответствует или немного превышает текущую рыночную цену на солярку в Европе.

Растительный бензин

Не прошло и нескольких недель после того, как компания Audi громогласно заявила о создании синтетического дизельного топлива из углекислого газа и воды, как немецкий автопроизводитель вновь удивил мир. Он представил на всеобщее обозрение совместную с французской Global Bioenergies разработку — первый в мире синтетический бензин из растительного сырья, получивший название e-benzin. Из сахаров, извлеченных из растительной биомассы, к примеру, из кукурузы, в ферментационном аппарате вырабатывают газообразный изобутан. Затем он проходит стадию очистки и под давлением переводится в жидкое состояние. Полученное сырье путем химических реакций преобразуют в изооктановое топливо, получая на выходе чистый бензин с октановым числом 100.

В настоящее время изооктан используется как добавка для улучшения качества традиционных видов топлива. Но по заверениям специалистов компании Audi, e-benzin можно будет применять и в чистом виде. При сгорании он не загрязняет окружающую среду, так как не содержит серы и бензола, а его высокое октановое число помогает увеличивать мощность двигателя.

Пока проводятся тестовые испытания нового вида топлива. Кроме того, в Германии уже приступили к строительству завода по производству изооктана и высокоочищенного изобутана, который начнет работать в 2016 году. Дальнейшие планы компаний Audi и Global Bioenergies еще интереснее. Они хотят разработать технологию получения синтетического бензина без применения биомассы, используя для этого только воду, водород, углекислый газ и солнечный свет.

Солярка с родных полей

Рапсовое поле

Наши исследователи тоже не лыком шиты и не теряют времени даром. Ученые из Иркутского национального исследовательского технического университета и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН наглядно доказали, что можно не только сжигать солярку на полях во время посевной и уборочной, но и превратить зеленые нивы в возобновляемые экологически чистые источники биодизтоплива. В ходе экспериментов ученые сделали ставку на выращивание масличных растительных культур как наиболее подходящих, по их мнению, для производства биологического горючего. Горчица, рапс, масличная редька, крамбе, сурепица и рыжик — все эти растения (а точнее, масла, извлеченные из них) в скором времени могут превратиться в горючее, на котором поедут российские автомобили. По предварительным оценкам, стоимость такого топлива составит не больше 20 руб. за литр. Теперь дело за предпринимателями, которые смогут воплотить это изобретение в жизнь.

***

Многие страны могут похвастаться своими разработками альтернативного топлива. Так, в Латвии научились производить бутанол из борщевика, злостного и к тому же ядовитого сорняка, доставляющего массу проблем жителям сельской местности. Уникальность созданной латышскими учеными установки в том, что для расщепления биомассы они применяют не химические вещества, а энзимы, извлеченные из грибов. Во Вьетнаме придумали, как делать горючее из скорлупы кокосовых орехов. А еще можно вырабатывать топливо из водорослей, древесной щепы, отработанного пищевого масла, бытового мусора и много чего еще. Так что в случае истощения нефтяных запасов топливный коллапс человечеству точно не грозит.