Интенсификация перехода страны от сырьевой к инновационной экономике, активно проводимые модернизация и переоснащение Вооружённых Сил РФ и гражданского сектора требуют сосредоточения усилий на решении до 2020 г. следующих основных задач в области энергетической безопасности:
- разработка новых высокоэффективных горючих и топлив (в том числе из альтернативного нефти сырья) для авиационной, ракетно-космической и военной техники;
- создание с использованием нанотехнологий и наноматериалов горюче-смазочных материалов (ГСМ) и специальных жидкостей, обеспечивающих длительную автономную эксплуатацию техники в экстремальных условиях, в том числе в Арктике;
- снижение уровня импортозависимости в обеспечении ГСМ с целью повышения мобилизационной готовности страны.
Основными источниками сырья и энергии традиционно являются нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы, торф. Месторождения всех ископаемых топлив рано или поздно будут исчерпаны, или их разработка станет экономически нецелесообразной. Для обеспечения оборонной и экономической безопасности страны энергоносителям отводится особая роль. Одной из важнейших задач общества на современном этапе развития науки и техники является развитие альтернативной энергетики за счёт вовлечения в переработку возобновляемых источников сырья и энергии.
Одним из самых перспективных возобновляемых источников энергии является растительная биомасса (лигноцеллюлозное сырьё). Она доступна везде, где есть леса, где образуются многотоннажные отходы лесообрабатывающей, лесохимической промышленности. Но мы настолько привыкли к нашим традиционным нефтяным энергоносителям, что не замечаем тех возможностей, которые есть в альтернативной энергетике. В процессе фотосинтеза ежегодно образуется 200 млрд т биомассы, а ежегодный прирост древесины составляет 12 млрд м3, что значительно превышает мировую добычу всех ископаемых органических топлив. Поглощая углекислоту (т.е. парниковый газ – самый масштабный загрязнитель атмосферы), растения превращают её в потенциально полезные продукты – в сырьё для производства компонентов моторных топлив, полимеров, органических кислот и ряда других ценных химикалиев. Из растительной биомассы можно получать не только все те вещества, которые синтезируются на основе нефти, но и целый ряд уникальных соединений, синтез которых из углеводородов является экономически нецелесообразным или просто невозможным. Биомасса – в основе новой парадигмы промышленной химии и химмотологии.
Президент РФ Владимир Путин заявил: «Если мы не будем вкладывать в это деньги, не будем вкладывать свои знания, то в конечном счёте, когда произойдёт очередная научная революция, мы можем оказаться на обочине вместе со своим газом и нефтью, потеряем конкурентоспособность». Департамент энергии США недавно определил 10 самых востребованных продуктов, которые промышленность будет производить из биомассы: этанол, углеводороды (компоненты моторных топлив), органические кислоты и ароматические оксиальдегиды. США ставят задачу к 2022 г. заменить половину дизельного топлива, производимого из нефти, на биодизель. Та страна, которая первая осуществит переход на альтернативные источники сырья и энергии, будет иметь решающие экономические и военные преимущества.
Потенциальные возможности биомассы как энергетического, биологического и химического сырья используются далеко не в полной мере. Это связано с тем, что разработанные до настоящего времени процессы химической переработки биомассы по эффективности значительно уступают нефтехимическим процессам, в большинстве своём каталитическим. Катализу ещё предстоит сыграть существенную роль в интенсификации переработки биомассы. Базовые каталитические технологии – стратегически важный объект высоконаукоёмкой промышленности. Катализаторы и каталитические технологии являются структурообразующим и инновационным базисом химической промышленности и смежных отраслей всех развитых экономик мира, в том числе и России. Именно с их помощью удаётся решать такие важнейшие задачи, как получение продукции с высокой добавленной стоимостью, обеспечение необходимого качества продукции и возможность использования доступных сырьевых ресурсов, оптимизация энергозатрат и решение экологических проблем. Число стран, владеющих полным комплексом технологий производства катализаторов для стратегически важных отраслей, меньше, чем стран, владеющих технологиями производства атомного оружия. Весьма внушителен вклад каталитических технологий в ВВП. В России он составляет 12–15%, а в странах, где осуществляют более глубокую переработку сырья, этот вклад ещё больше, например, в США он достигает 40%.
На рис. 1 представлена одна из возможных схем комплексной переработки биомассы в различные источники энергии и другое ценное химическое сырьё.
 |
| Рис. 1. Переработка биомассы в различные источники топлива и энергии. |
| Источник: http://технодоктрина.рф/ |
В табл. 1 показаны возможные варианты замены горючих ископаемых топливом из биомассы и в частности из углеводной её части.
 |
| Источник: http://технодоктрина.рф/ |
Подводя краткие итоги можно утверждать, что по прогнозам ведущих российских нефтяных компаний темпы роста добычи нефти с 2015 г. будут снижаться при неуклонном увеличении потребности в моторных топливах. Учитывая зарубежный опыт расширения энергетических ресурсов за счёт применения альтернативных топлив, крайне необходимы отечественные технологии по созданию биотоплив, которые могли бы в перспективе применяться как в ВВСТ (вооружении и военной специальной технике), так и технике гражданского назначения без снижения их тактико-технических характеристик. Для практической реализации данного направления необходимо:
- обосновать ассортимент биотоплив для ВВСТ и гражданского сектора экономики;
- обосновать требуемый уровень качества биотоплив, обеспечивающий надёжную эксплуатацию ВВСТ;
- разработать тактико-технические требования на биотоплива для ВВСТ;
- исследовать особенности использования биотоплив в условиях эксплуатации ВВСТ и оценить их влияние на надёжность ВВСТ.
Авторы:
- Козлов И.А. - канд. хим. наук, начальник подразделения криогенных и альтернативных топлив Отдела ракетных топлив Минобороны России
- Севрюков И.Т. - д-р техн. наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, полковник в отставке, гл.н.с. ВНИИ по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (Федеральный центр науки и высоких технологий)
- Ротарь В.К. - депутат Думы Ханты-Мансийского автономного округа – Югры г. Радужный, начальник подразделения ОАО «Варьеганнефть»
- Гиренко Р.Н. - инженер, аспирант
Список литература:
- Работа посвящается 75-летию профессора И. Т. Севрюкова
