САХАР- КЛЮЧЕВОЙ ФАКТОР ИДЕАЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ БИОТОПЛИВА

Cахар - ключевой фактор идеального сырья для биотоплива? Многие считают, что высокие, быстрорастущие деревья лучше всего подходят для получения биомассы для топлива, но новое исследование, проведенное двумя национальными лабораториями Министерства энергетики США, показывает, что размер деревьев - это только часть уравнения. Не меньшее экономическое значение имеет количество сахаров, которые могут быть произведены из лигно-целлюлозной биомассы и преобразованы в топливо. При производстве биотоплива из древесной биомассы сырье представляет собой значительные расходы, связанные с затратами на посадку, сбор и транспортировку деревьев. Фермеры обычно смотрят на то, сколько деревьев они могут посадить на акр, не обращая внимания на то, сколько топлива будут производить эти деревья, или на качество этого топлива. Исследователи проанализировали 900 образцов черного тополя, выращенного в Орегоне, чтобы определить, как различия в их размере и составе влияют на качество сырья и экономику биоперерабатывающего завода. «Эти различия действительно имеют значение для экономики», - сказал Брайан Дэвисон, инженер-биохимик из ORNL и руководитель проекта. Количество топлива, производимого на акр каждый год, и минимальная отпускная цена топлива наиболее сильно связаны с размером дерева. Но исследователи обнаружили, что при рассмотрении 25% самых больших деревьев, размер и содержание сахара были почти одинаковыми для MFSP. В долгосрочной перспективе, в случае биоперерабатывающего завода, это составит миллионы долларов, если сажать деревья, которые дают больше всего сахара». Ученые выбрали черный тополь для изучения из-за его быстрого роста и распространенности в Северной Америке. Дерево может быть готово к сбору урожая примерно через семь лет после посадки. Помимо содержания сахара, исследователи также проанализировали количество лигнина, который образует твердые клеточные стенки и кору, которые трудно разрушить. Деревья с лучшими характеристиками можно клонировать для быстрого размножения. «Мы заметили, что не было никакой корреляции между составом и размером - это намекает на то, что мы можем выборочно разводить для максимизации обоих этих атрибутов одновременно, не меняя один на другой», - сказал Бартлинг, проводивший технико-экономический анализ образцов тополя. Генная инженерия может позволить дальнейшее улучшение содержания сахара. Исследователи использовали компьютерное моделирование для оценки гипотетического сценария с участием двух клонов, в котором сахар был увеличен на 5% среди меньшего набора деревьев. Дополнительное содержание сахара снизило MFSP, подчеркнув, как состав может начать компенсировать экономические потери небольших деревьев.

ВЫСТАВКА

С 22 по 24 июня 2021 года на площадке ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР» состоятся Международная выставка RENWEX 2021 и Международный форум «Возобновляемая энергетика для регионального развития» Целью мероприятия является создание условий для выработки фундаментальных инструментов взаимодействия и эффективной работы внутри отрасли, что выражает девиз выставки: «‎Создаем будущее возобновляемой энергетики вместе!».‎ С 22 по 24 июня 2021 года на площадке ЦВК «ЭКСПОЦЕНТР» состоятся международная выставка возобновляемой энергетики и электротранспорта – RENWEX 2021 и международный форум «Возобновляемая энергетика для регионального развития», где будут представлены передовые разработки в сфере возобновляемых источников энергии. Среди актуальных тем отраслевой повестки, освещаемых на выставке и форуме – водородная энергетика, геотермальная энергетика и гидроэнергетика, микрогенерация, биотопливо, солнечные и ветряные электростанции, электротранспорт. Ключевыми драйверами растущего внимания к тематике ВИЭ стали как глобальная актуализация климатической повестки, так и необходимость снижения стоимости производства и внедрения возобновляемых источников. В ходе форума и выставки будет осуществляться продвижение инновационных российских и зарубежных технологий в области возобновляемой энергетики и экологического машиностроения. Также будет обсуждаться более широкий круг вопросов, связанных с развитием розничного энергетического рынка в России в контексте региональной энергетики. Выставка RENWEX представляет собой уникальную синергию коммуникационных и деловых элементов, совместно создающих комфортную среду взаимодействия между потребителями и производителями ВИЭ. Мероприятие помогает развиваться как начинающему свой рост бизнесу, так и уже состоявшимся участникам рынка возобновляемой энергетики. Предыдущая выставка продемонстрировала впечатляющие результаты в качестве эффективного пространства налаживания деловых коммуникаций, что говорит об успешности выставки, как связующего звена между игроками в сфере ВИЭ и теми, кто заинтересован в этом новом направлении энергетики. В RENWEX принимают участие основные действующие лица отрасли – представители бизнес-сообщества, профильных государственных и исследовательских организаций. В прошлом году экспозиция получила интернациональный характер: в ней приняли участие 63 компании из 9 стран: Австрии, Германии, Китая, Нидерландов, России, Словакии, Турции, Франции и Швейцарии. В свою очередь, посетители представляли 42 страны. Деловая программа включала в себя 13 мероприятий, в которых приняли участие более 120 спикеров и 2000 делегатов. Повестку международного форума «Возобновляемая энергетика для регионального развития» составляют следующие вопросы: развитие розничного рынка ВИЭ и необходимых технических решений, нормативное регулирование ВИЭ, использование ВИЭ при энергоснабжении удаленных и изолированных потребителей, использование биотоплива и утилизация отходов, международный опыт развития возобновляемой энергетики, цифровизация современной энергетики, развитие электротранспорта и сопутствующей инфраструктуры, развитие систем накопления энергии для промышленных потребителей и домохозяйств. Дискуссии на тему микрогенерации в ходе форума отводится отдельный день. Особое внимание будет уделено популярному направлению развития электротранспорта. Присутствие компаний, за последнее время вызвавших к себе интерес внутри отрасли, позволит посетителям познакомиться и углубить понимание рынка электромобилей. Детально будут рассмотрены перспективы и вызовы внедрения автомобилей на водородном топливе, проблемы транспортировки и хранения водорода, а также высокие издержки его производства по сравнению с другими источниками энергии и прочие особенности рынка водородной энергетики. В работе выставки и форума примут участие представители органов государственной власти, бизнес-сообщества, экспертных и общественных организаций, консалтинговых компаний и финансовых институтов, а также ведущих СМИ. Организатором выставки RENWEX 2021 выступает АО «ЭКСПОЦЕНТР» под патронатом ТПП РФ. Организатор форума «Возобновляемая энергетика для регионального развития» – НП по развитию возобновляемой энергетики «ЕВРОСОЛАР Россия». Стратегическим партнером выставки и деловой программы является Ассоциация развития возобновляемой энергетики (АРВЭ). Более подробную информацию можно получить в организационном комитете мероприятия. Официальный сайт проекта: renwex.ru Дирекция выставки: тел.: +7 (499) 795-37-64, е-mail: kormnovva@expocentr.ru Оргкомитет форума: Тел.: +7 (495) 913-67-25, e-mail: Yatskova@ren4reg.com

оссийские энергетики готовы к отопительному сезону. Об этом 30 октября 2020 года заявил глава профильного ведомства Александр Новак. По его словам, на сегодня по линии электроэнергетики из 934-х субъектов электроэнергетики 92% предприятий уже получили паспорта готовности. Оставшиеся должны получить их до 15 ноября. Вместе с тем, как отметил министр строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ Владимир Якушев, система ЖКХ проходит подготовку к осенне-зимнему периоду (ОЗП) в непростых условиях, поскольку финансовое состояние субъектов РФ выглядит не лучшим образом. Однако, несмотря на сложности, ресурсы, выделенные из бюджета субъектов РФ, остались практически на том же уровне, что и в 2019 году. «В целом работа идет и, нужно сказать, что такая слаженность в действиях и фокусирование внимания на той проблематике, которая есть в субъектах, привела к тому, что на данный день мы имеем готовность даже несколько лучше, чем в прошлом году. Необходимые запасы топлива сформированы», — сообщил Владимир Якушев. Под особым контролем те субъекты РФ, которые традиционно готовятся к зиме с определенными сложностями в силу их финансовых возможностей и ряда других накопленных проблем. В первую очередь, это Забайкальский край и Еврейская автономная область. К другим событиям. Ассоциация гарантирующих поставщиков и энергосбытовых компаний предложила отказаться от повсеместной установки «умных» счетчиков электроэнергии. Об этом на днях сообщило издание «Известия» со ссылкой на проект мер, которые организация направила в комитет Госдумы РФ по энергетике. Дело в том, что с 1 июля 2020 года все поставщики должны менять вышедшие из строя приборы в многоквартирных жилых домах за свой счет. С 2022 года все устанавливаемые счетчики электричества должны быть «интеллектуальными». Оплачивать установку счетчиков, следить за их исправностью и менять их тоже должны компании. В Ассоциации отмечают, что повсеместная установка «умных» счетчиков невыгодна. Начальник департамента развития розничного рынка и сетей ассоциации «Сообщество потребителей энергии» Валерий Жихарев заявил, что такая программа может стоить от 630 млрд. рублей до 1,1 трлн. рублей. Организация предложила ориентироваться на решение региональных властей: либо менять старые счетчики на «умные» во всем МКД, либо не делать этого вовсе. Точечная замена приборов не несет существенных плюсов для энергосистемы в целом. Комплексный подход можно сделать возможной опцией по выбору субъекта РФ. Правительство РФ продлило программу поддержки зеленой энергетики в РФ до 2035 года. Напомним, что в России с 2014 по 2024 годы действует программа поддержки ВИЭ, в том числе строительства электростанций, проекты определяются на конкурсной основе. Проектам гарантируется окупаемость инвестиций в течение 15 лет с базовой доходностью 12% годовых с корректировкой на доходность ОФЗ. Интересное мнение по тематике развития зеленой генерации озвучил вице-президент по стратегии, управлению производственным портфелем и трейдингу ПАО «Фортум» Дмитрий Боровиков. Он считает, что сегодня стратегически стоит вопрос уже не о создании промышленных компетенций в альтернативной энергетике, а о выживании промышленных потребителей, которые скоро столкнутся с жестким углеродным регулированием на внешнеэкономических рынках и сами станут заказчиками декарбонизации российской электроэнергетики. По словам Дмитрия Боровикова, на этом фоне интересно выглядит горячее обсуждение федеральными органами исполнительной власти мер продления поддержки ВИЭ в России после 2025 года с критикой в адрес объемов поддержки альтернативных источников энергии, а также со стремлением к повышению требований по уровню локализации оборудования ВИЭ. «Взгляд министерств хорошо демонстрирует реальные акценты и оценку готовности экономики России к мировому энергетическому переходу», – полагает эксперт. Президент РФ Владимир Путин подписал указ об утверждении стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года. . Документ разработан в целях реализации Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года, утвержденных указом главы государства 5 марта 2020 года. Стратегия определяет основные направления, задачи и меры по развитию Арктической зоны, а также механизмы, этапы и ожидаемые результаты их реализации. Отметим, что к основным проблемам, вызовам и угрозам, формирующими риски развития Арктической зоны и обеспечения национальной безопасности, отнесены интенсивное потепление климата, сокращение численности населения, отставание значений показателей качества жизни от общероссийских значений, низкий уровень доступности качественных социальных услуг и благоустроенного жилья в отдаленных населенных пунктах. В документе определен комплекс мер для достижения основных задач в сфере социального развития Арктической зоны. Часть из них направлены на развитие первичного звена здравоохранения, включая оснащение оборудованием, обеспечение медорганизаций авто- и авиатранспортом, совершенствование механизмов государственного финансирования предоставления медпомощи. Аналитический Центр при Правительстве РФ представил обзор, в котором говорится, что, несмотря на существующие риски, атомная энергетика, как низкоуглеродная, является перспективной с точки зрения достижения целей климатической политики, предусмотренных Парижским соглашением по климату. Согласно информации Всемирной ядерной ассоциации на сентябрь 2020 года, количество действующих ядерных энергоблоков в мире составило 441, их общая установленная мощность – 391,7 ГВт. В настоящий момент строится 53 реактора суммарной мощностью 59,2 ГВт, из которых 12 реакторов — в Китае, 7 — в Индии, 4 — в России. Кроме того, запланировано строительство еще 106 ядерных реакторов (суммарная мощность 113,8 ГВт), в том числе в странах, где прежде отсутствовали АЭС — в Египте и Узбекистане. Возможность строительства АЭС рассматривается и в других странах, включая Казахстан, Польшу, Саудовскую Аравию. По прогнозам BP к 2050 году в мире ожидается рост производства электроэнергии на АЭС, который, однако, будет сильно варьироваться в зависимости от сценария: от +42% к 2018 году в сценарии Business-as-usual до +164% в сценарии Net Zero1 . Отметим, что в последнее десятилетие существенно нарастил производство «атомной» энергии Китай, занимающий сейчас третье место, Россия — на 4-й позиции. Япония с 2015 года возобновила выработку электроэнергии на АЭС, однако текущий уровень выработки в стране более чем в четыре раза ниже показателя 2010 года. А вот Германия после аварии на АЭС «Фукусима-1» объявила курс на постепенное прекращение эксплуатации атомных станций: по итогам 2019 года выработка на них сократилась на 46,6% по сравнению с 2010 годом.

БИОТОПЛИВО

Биотопливо < ГРАНИЦА между фотоном и электроном Любое растительное масло или спирт, полученный путём сбраживания углеводистого сырья, и есть простейшее биотопливо. Но чтобы заправлять им автотранспорт, его преобразовывают и модифицируют. Однако это примеры биотоплива из первого поколения, а сейчас учёные работают над 5-ым поколением этой технологии. Биотопливо – концептуальный взгляд В принципе, любой энергоноситель который надо сжигать и есть биотопливо. Но в случае с полезными ископаемыми, вроде угля, нефти или газа, биомасса прошла чрезвычайно длительный путь превращения в энергоноситель. Современное человечество так долго ждать не может, поэтому учёные стараются ускорить этот процесс, или хотя бы коренным образом изменить его. Так же как и с обычными энергоносителями, биотопливо может быть: Твёрдым (дрова, пеллеты, древесный угль); Жидким (биодизель, биоспирты и пр.); Газообразным (светильная, пиролизная или газогенераторная смесь). Технологии, которые сейчас популяризируются в частном сегменте, относятся к первому поколению. В промышленном масштабе, получают биотопливо по технологиям второго поколения. Но разницу между ними, преимущества и недостатки биотоплива, очень мало кто себе представляет. А это крайне скабрезная ситуация. Ведь разницу между истребителем 1-го и 5-го поколения знают школьники, хотя ни одного из самолётов даже не видели. Первое поколение Получение биотоплива из пищевого сырья было первой ступенькой. Используются сельхозкультуры с высоким содержанием жиров и углеводов. Например, из рапса, рыжика, подсолнечника выжимают масло, которое затем рандомизируется и на выходе получают биодизель, а из кукурузы, картофеля и зерна путём сбраживания и перегонки получают этанол. Лёгкость с которой эта технология вошла в мир, объясняется тем, что в ней используются уже возделываемые сельхозкультуры, и в оборот включаются развитые посевные площади. Но обратная сторона медали открывает неприглядную картину роста цен на продукты питания и увеличение числа голодающих в мире. Ведь эти продукты, вместо использования в пищу, идут на переработку как техническое сырьё. Кроме того, по подсчётам Международного Энергетического Агентства, в глобальном масштабе для производства 1% автомобильного биотоплива, требуется 1% посевных площадей. Да и эффективность этих технологий оставляет желать лучшего. В среднем, для производства биодизеля энергоёмкостью 3 джоуля, требуется потратить 2 джоуля энергии. В затратах учитывается полный сельскохозяйственный цикл (вспашка, засев, обработка и сбор урожая) и этап переработки. Вот поэтому назрела необходимость дальнейшего развития технологии. Второе поколение Для получения биотоплива надо использовать непищевое сырьё – отходы деревообработки, корневую массу растений и даже отходы животноводства и пищевой промышленности. Возможность перепрофилирования сельскохозяйственных угодий в площади для возделывания энергетических культур вызывает серьёзные опасения даже в Совете Европы. Поэтому они приняли постановление, запрещающее с 2020 года производства биотоплива первого поколения. Основа технологий второго поколения – биоуглерод. Прежде всего это целлюлоза и лигнин. В специальных реакторах они ферментируются, сбраживаются и из них производят: Этанол; Метанол; Эфиры; Многоатомные спирты, до октанола включительно; Метан; Водород. В принципе, биотопливо рассматривается через призму использования его в двигателях внутреннего сгорания. А раз так, то и требования к биотопливу стандартизируются по характеристикам обычного бензина или дизеля. Есть любопытные наработки в этом поколении. Например сухая перегонка сосновой древесины при определённых условиях, даёт на выходе смесь метилового спирта, скипидара и кетонов в такой пропорции, что этот продукт успешно заменяет бензин А-80. Американская фирма Virent, разработала, запатентовала и уже несколько лет выпускает биобензин, который абсолютно ничем не отличается от бензина полученного из минерального сырья! Фактически этот продукт называется биогазолин, для его получения используют биомассу и специальные катализаторы, а сам процесс называется «BioForming». Качество получаемого продукта настолько высокое, что бензин Virent прошел всесторонние испытания, в том числе в ходе успешного исследования «безвредности» для десяти автомобилей в Великобритании, проведенного фирмой Shell. Бензин Virent также использовался в соревнованиях F1 командой Scuderia Ferrari Formula 1. Бензин Virent также получил регистрацию EPA Part 79. ⇐ Ставте ЛАЙК!!!. Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта) Кроме биобензина, фирма выпускает биодизель и биореактивное топливо. Проблема, которую решают процессы биотоплива второго поколения, заключается в извлечении полезного сырья из этой древесной или волокнистой биомассы, где полезные сахара заблокированы лигнином, гемицеллюлозой и целлюлозой. Все растения содержат лигнин, гемицеллюлозу и целлюлозу. Эти сложные углеводы (молекулы на основе сахара) сначала «освобождаются» от связей, потом ферментируются и из них производят спирты, эфиры и кетоны. У этой технологии есть как положительные так и отрицательные стороны. Преимущество заключается в том, что земли сельхозназначения не выводятся из цикла выращивания продовольственных культур. Биомасса для технологий второго поколения если и получается с пахотных земель, то лишь как побочный продукт фактического урожая, или же выращивается на маргинальных землях, на которых не получается эффективно возделывать продовольственные растения. В большинстве случаев, при выращивании не используются ни удобрений, ни дополнительного полива. Отрицательным моментом в этой технологии является сложность переработки сырья. Требуются более высокотехнологичные реакторы и системы подготовки биомассы. Третье поколение Его основа – аквакультуры и вообще водоросли. Урожайность мельчайших водорослей почти в 100 раз превышает самую продуктивную сельскохозяйственную культуру. Если учитывать что для этого не требуется активного участия человека, то направление кажется очень перспективным. В различных видах водорослей содержится до 77% жирных масел (от сухого веса), которые идут на производства биодизеля. Остаток (жмых) может ферментироваться, сбраживаться и идти на получение спиртов и эфиров. Есть несколько проектов коммерцилизации этой технологии, которые с переменным успехом развиваются в США. Но для максимальной эффективности, требуется постоянная положительная температура и много солнечного света. Поэтому такая технология не подходит для стран с суровым климатом. Хотя и в этом правиле есть исключения. Например в Гамбурге построили здание, фасадная часть которого покрыта фотобиореактором с сине-зелёными водорослями. Из этих водорослей планируется получать биотопливо для энергетических нужд объекта. Так как объект построен по технологии «Умный дом», то все процессы получения энергоносителя из водорослей автоматизированы. Технология получения биотоплива из водорослей новая, поэтому в ней заложены множество вариантов революционных улучшений на всех этапах, от выращивания, до модификации сырья в готовый продукт. В США с 2013 года на рынке реализуются разные виды биотоплива полученного из водорослей. Хотя водоросли не занимаются пахотные земли, не влияют на стоимость продуктов питания, а их выращивание гораздо меньше влияет на окружающую среду, в этой технологии есть некоторые изъяны. В частности биодизель из водорослей не снижает текучесть при низких температурах. В некоторых ситуациях это может создавать проблемы при заправке автомобилей. А недостаточно широкое распространение методики, ещё не вывело этот вариант получения топлива на конкурентноспособный уровень цен (по сравнению с нефтью). Тем не менее, многие страны вкладывают большие средства в продвижение технологий третьего поколения. Например США выделили 600 млн. долларов с 2013 по 2018 года на эти цели, а Индия вложила 50 крор индийских рупий для практическое реализации на нескольких объектах. Четвёртое поколение Биомасса в любом случае требует дополнительно переработки, и часто затраты на этот этап производства биотоплива очень высоки. Поэтому появилась идея «заставить» микроорганизмы напрямую синтезировать нужные углеводороды из солнечного света, углекислого газа и воды – это и есть концепция четвёртого поколения. Технология только разрабатывается на лабораторном уровне. О выходе на коммерческий рынок пока не идёт речи. Но какие-то положительные успехи уже достигнуты. Генетически модифицированные цианобактерии позволяют изменить направление развитие данных микроорганизмов. В преобразованном состоянии они уже функционируют не для того чтобы максимально заполнить окружающее пространство, а для выработки нужных энергоносителей: метана, водорода, жиров. Эффективность такого преобразования вообще не может быть сопоставлена с циклом первого поколения. Даже по самым скромным оценкам, она в 50-100 раз более эффективно запасает солнечную энергию. Пятое поколение – взгляд в будущее Пока это только прорабатываемые концепции, которые тем не менее щедро финансируются правительствами западных стран (в основном США). Дело в том, что эффективность связывания солнечного света в той же кукурузе через фотосинтез, с последующей переработкой в этанол, не превышает 0,2%. А теоретический максимум энергоэффективности фотосинтеза вообще не превышает 5%. Поэтому задача стоит в том, чтобы вообще отойти от фотосинтеза! Предположительно это будет такое устройство, которое поглощает из воздуха углекислый газ и водяные пары, а используя солнечную энергию, преобразовывает эти вещества в углеводородное топливо. Фантастика? Очень нереальная задача, но серьёзное финансирование этим разработкам выделяет министерство обороны США. Дело в том, что доставка топлива для своих войск в некоторые районы Афганистана поднимает его цену до 130 долларов за литр. А на самых отдалённых базах, себестоимость дизтоплива оценивается в 300 долларов за литр! Учитывает и тот факт, что около 70% потерь в технике и живой силе отмечается именно при нападениях на топливные конвои и подрывы автоколонн. Даже если по результатам работ биотопливо пятого поколения будет обходиться по 25-40 долларов за литр, оборонное ведомство США сочтёт такой вариант более рациональным. Ретроспективное сравнение и ожидаемые перспективы Однажды министр нефтедобычи Саудовской Аравии, шейх Ахмед Закия Мани высказал очень глубокую мысль: «Каменный век закончился не потому что закончились камни, и бронзовый век закончился не потому что закончилась бронза. Нефтяной век закончится раньше, чем закончится нефть, потому что будут найдены новые варианты обеспечения энергий». В среднем, сейчас производство биотоплива в мире увеличивается на 7-8% в год. Россия входит в тройку лидеров экспортёров биотоплива. Но к сожалению это всего лишь пеллеты, которые изготавливаются из отходов лесозаготовок. А в остальном мире, Евросоюзе, США, странах Южной Америки и Юго-Восточной Азии, практически на каждой заправке можно залить в топливный бак биобензин или этанол, или 100% смесь углеводородов полученных из альтернативных источников.

Котельные Красноярского края планируют перевести на биотопливо Власти Красноярского края провели оценку работы автоматизированных котельных, которые эксплуатируются в регионе: на сегодняшний день в краесовременными системами контроля и диспетчеризации оборудованы более 100 теплоисточников. КПД автоматизированного теплоисточника достигает 89 % и не зависит от применяемого топлива. Министр промышленности, энергетики и ЖКХ Красноярского края Евгений Афанасьев в ходе инспекцииобъекта теплоснабжения в посёлке Солонцыотметил, что в данный момент министерство проверяет техническую возможность перевода действующих котельных в Красноярском крае на древесные пеллеты. Использование переработанных древесных отходовне только сэкономит муниципальные средства, но и позволит решить проблему утилизации отходов лесозаготовки.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

ГОТОВИМСЯ К КОНЦУ ЭПОХИ УГЛЕВОДОРОДОВ.

Никита Волченко: «Россия должна готовиться к концу эпохи углеводородов»

Молодой ученый Никита Волоченко о перспективах зеленой энергетики, использовании микробов для создания вечного двигателя и практическом применении изобретений на Карасунских озерах.

Необычная разработка кубанских ученых Никиты Волченко и Андрея Самкова за два года завоевала более десятка дипломов всероссийских конкурсов и инновационных форумов. Молодые сотрудники Кубанского государственного университета работают над получением… «микробного» электричества - энергию в их системе, построенной по принципу привычной батарейки, вырабатывают бактерии. Новшество уже опробовано: вырабатываемой конструкцией мощности хватает для подсветки светодиодной лампы. 

Доцент кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии КубГУ Никита Волченко, уверяет, что у «зеленой энергетики» большое будущее как в урбанистике, так и в системах датчиков, сенсоров для контроля среды.

 - Почему после окончания университета вы остались в науке? Бытует мнение, что молодые ученые получают чуть ли не копейки, а выбить финансирование на исследования очень сложно. Это действительно так?

- Сегодня картина не столь печальна, как принято считать. Действительно, в 90-е и нулевые годы ученые в основном работали на устаревшем советском наследии. Когда в 2002 году я окончил биофак, однокурсники грустно шутили, мол, встретимся в соседних палатках на Вишняках, потому что работа по специальности многим казалась бесперспективной.

Последние же несколько лет в эту сферу вкладываются значительные финансовые ресурсы, прежде всего в инфраструктуру науки. Так, в КубГУ появились электронный и атомно-силовые микроскопы и другое современное высокотехнологичное оборудование, позволяющее проводить серьезные исследования, не выходя из здания вуза. Сам университет несколько лет назад победил в федеральном конкурсе по стратегическому развитию вуза, открылись новые точки роста, в том числе для перспективных направлений и молодых исследователей.

На верхних строчках рейтингов

- Если конкретно, о каких серьезных исследованиях вы говорите?

- Возьмите наш проект по микробной биоэнергетике. В КубГУ около 30 лет существует серьезная научная школа по микробному разложению нефтепродуктов, созданная и активно развиваемая нашим учителем, профессором Эммой Карасевой. Опираясь на имеющийся фундамент работ по микробиологии и биотехнологии, команда нашей кафедры решила попробовать силы и в получении энергии с помощью микробов. Таких направлений ранее в университете не было.

В итоге были запущены два биоэнергетических проекта - по микробному биоэлектричеству и исследованию зеленых микроводорослей как основы для биотоплива. Последним направлением активно занимается доцент Александр Худокормов.

В целом благодаря федеральной поддержке у нас сформировался весьма неплохой для регионального вуза научно-технический задел. Понятно, что университет не может конкурировать с такими научными тяжеловесами, как Томск или Новосибирск, но в пределах Юга России КубГУ находится в верхних строчках рейтингов наравне с ростовским Южным федеральным университетом, который получает не в пример больше средств.

Исследования же по выработке энергии с помощью возобновляемых природных источников одновременно проходят в крупнейших исследовательских центрах мира. И российские ученые стараются не отставать от зарубежных коллег.

Будущее - за альтернативой

- Тогда почему на слуху разработки западных, китайских ученых, а о вкладе российских исследователей почти не слышно?

- Разработки ведутся и в нашей стране, но, как биолог, отмечу, что это вопрос естественного отбора в науке. Государство, в котором избыток углеводородных ресурсов, не вкладывается глобально в возобновляемую энергетику. Это логично, ведь еще на несколько поколений у нас хватит нефти и газа. Проблем с углеводородами, в отличие от Китая или Западной Европы, у России нет.

Между тем первые лица страны и руководители госкорпораций регулярно поднимают вопрос развития альтернативной энергетики. Назначенный на днях первым заместителем главы администрации президента Сергей Кириенко, будучи главой «Росатома», неоднократно заявлял о необходимости закладки фундамента для возобновляемой энергетики в России. Причем для этого уже предприняты конкретные шаги - так, в Волгодонске на предприятиях «Атоммаша» будут выпускать ветряные турбины. Очевидно, внутри системы идет перестройка и подготовка к переходу на новые технологии.

- Чем это вызвано, на ваш взгляд? Это понимание ограниченности углеводородов, забота о нашем общем доме - Земле, следование мировым трендам?

- Думаю, все вместе взятое. Причины те же, что и у активного освоения Россией полярных областей: все понимают, что при нашем поколении, максимум при следующем, там, где сегодня полярные льды, будет активная навигация и уже сегодня нужно готовить для нее основу. Технологическое будущее за возобновляемой энергетикой. Углеводороды прогнозируемо закончатся, а выжать огромное количество энергии из окружающей среды, к тому же без вреда для нее, можно уже сегодня.

Другой современный тренд, о котором говорят в «Сколково» и других наукоемких кластерах российской экономики, - будущее не только за гигантскими мощностями атомных станций и ГЭС, но и за системами распределенной энергетики. Крупные электростанции останутся для градообразующих предприятий, но все большую массовость получат рассеянные по местности и приближенные к потребителю малые источники электроэнергии.

Они уже применяются в Европе. Грубо говоря, ваши солнечные батареи или ветрогенераторы добывают энергию для дома, а избыток отдают в общую сеть. Юридическая база для этого в России уже готовится, не исключено, что в скором времени малые источники
возобновляемой энергии смогут конкурировать с крупными поставщиками.

Бактерии могут быть полезны флоту

- Расскажите о вашем проекте «микробных батареек». Как они работают?

- Принцип микробного топливного элемента крайне прост и в чем-то похож на работу обычной гальванической батареи. Из школьного курса физики мы знаем, что в батарее две камеры с электролитами, два электрода, а электрический ток возникает за счет химической реакции при их замыкании. В «минусовую» анодную камеру вместо электролита заливают жидкость с бактериями, которые разлагают органику, отрывая от молекул органических веществ свободные электроны. Они-то и бегут от отрицательного анода к положительному катоду, создавая небольшой ток. Одновременно перемещаются и протоны. Практика и теория показывают, что микробы способны разложить практически любую органику, весь вопрос в скорости и подборе естественных микробных сообществ.

Такая система является маломощной и способна дать не больше вольта, но этого хватает для работы диодной лампочки или каких-то измерительных приборов. Важное преимущество - такая «микробная батарейка» практически бесконечна. Пока живут микроорганизмы, а убить их не так-то просто, она будет работать.

- Теперь о практическом применении. Где эту разработку можно будет использовать?

- Микробного топливного элемента хватает для маломощных потребителей. Так, с площади размером с обычную книгу нам удается заряжать лампочку-диод. Не так давно удалось запустить маломощный электродвигатель - моторчик, который крутит небольшой ветряк.

С точки зрения практического применения есть пара трендов, которые уже  реализуются, - локальное освещение как альтернатива китайским фонарикам на солнечных батареях, и датчики температуры, влажности, освещенности, сенсоры контроля окружающей среды. Сегодня на такие датчики ставят солнечные батареи, которые из-за своей площади и характерного вида его демаскируют, делают узнаваемым. Система же элементов, опущенная в почву или болото, не видна никаким образом, ее практически невозможно обнаружить. Так что технологию можно вполне реально использовать для следящих за перемещением подводок и кораблей морских датчиков контроля пространства, в метеорологии, для подсветки водной глади.

Еще одно перспективное направление - доочистка сточных вод предприятий перерабатывающей и пищевой промышленности. А вот канализационные стоки для высоких технологий не подойдут: слишком много органики и мало аэрации, то есть доступа кислорода.

Молодежь питает инновационными идеями

Краснодар. Карасунские озера. Источник: krd-blog.blogspot.ru

- Знаю, что на инвестиционном форуме «Сочи-2014» руководство КубГУ презентовало ваш проект Владимиру Евланову, который тогда был мэром Краснодара. После этого изобретение нашло практическое применение на дне Карасуна. Каковы результаты его использования «в поле»?

- В Карасунском озере «катодный» элемент свободно плавает по воде, а «анодный» утоплен в илистом грунте. Третий год «микробная батарейка» там дает ток для диодной подсветки. Поначалу, правда, были сомнения, будет ли устройство работать зимой, когда микроорганизмы замедляют свою жизнедеятельность до минимума. Но система пережила уже две зимы, продолжая давать электричество.

Исходно, по нашим расчетам, для работы сверхъяркой светодиодной лампочки были нужны бактерии с порядка 7 квадратных метров дна. Сегодня удалось упростить электрические схемы, теперь хватает площади заметно меньше квадратного метра.

Подобный технический эффект достигнут при привлечении наших талантливых студентов - это возвращаясь к вопросу о науке. В этом и бонус работы в университете - постоянное общение с молодежью, ребятами с нетривиальным мышлением.

В частности к нам пришел первокурсник Андрей Лазукин, который, еще не зная ограничений, «как не должно быть», собрал электронную схему, и она оказалась в несколько раз эффективнее сделанной профессиональными физиками в лаборатории.

Это к вопросу о том, чем сильна наша наука, - в России всегда найдутся люди с мозгами и руками, который вдруг сделают то, что не удалось профессионалам. Тем более что государство объективно начало вкладывать средства в таких ребят. Сейчас талантливый студент, суммарно получающий стипендию в 20 тысяч рублей, реальность. Один из моих дипломников, например, получал немногим меньше, чем я, будучи доцентом. И это хорошо, так как позволяет удерживать в стенах университета перспективную молодежь.

- Поступали ли другие предложения по использованию изобретения в Краснодаре или других городах?

- Несколько месяцев продолжается обсуждение с мэрией краевой столицы, мы общаемся с главным архитектором города. Видна заинтересованность властей в такой «зеленой энергетике», рассматривается возможность создания пилотных площадок на газонах или в водоемах. Но практического продвижения пока нет. Возможно, проблема с реализацией идеи - в системе госзакупок, их бюджетном финансировании. В казне нет статьи расходов на альтернативную энергетику.

Черепановым нужно финансирование

- Ваша команда получила несколько грантов на усовершенствование и дальнейшее развитие исследований в микробной энергетике. Российские венчурные компании не заинтересовались этим направлением?

- У нас нет опыта успешного взаимодействия с венчурными фондами. Как правило, они требуют проекты с более четким и не очень отдаленным по времени экономическим обоснованием, грубо говоря, разработка должна приносить прибыль уже в ближайшие годы. При этом мы неоднократно получали средства от Фонда содействия инновациям Ивана Бортника «Умник», получили грант Российского фонда фундаментальных исследований.

Можно проектировать, разрабатывая инновации не хуже западных коллег. Но бизнес в большинстве своем предпочитает покупать готовые отработанные зарубежные технологии, чем вкладываться в развитие российских. Даже скачок курса доллара ситуацию не изменил. Наверное, это извечная беда российской науки, тянущаяся не первое столетие - наши Черепановы и Можайские создают уникальные технологии и идеи, но параллельно работающие иностранные коллеги быстрее перекладывают их на экономические рельсы, сразу получая финансовую выгоду.

Резюмируя ответ о практическом применении «микробной батарейки», скажу, что она зависла между лабораторией и широким использованием на практике. Мы уже знаем, что микробный топливный элемент реально работает, но для практического применения нужна заинтересованность именно бизнеса, необходимо финансирование.

- Как в целом оцените перспективы широкого внедрения в России альтернативных источников энергии?

- Не думаю, что альтернативная энергетика в ближайшие годы станет сверхмассовой. Приведу в качестве примера солнечные батареи, которые активно разрабатываются последние несколько десятилетий. Они уже перестали быть изобретением только для военных, перейдя на панели калькуляторов, а затем и крыши некоторых умельцев, но ТЭЦ пока не обанкротились. Энергия солнца и ветрогенераторы не заменили ныне существующие энергосистемы.

Что касается микробного электричества, то это нишевый продукт для нескольких сегментов. Например, для небольшой локальной сети из маломощных устройств. Глобального отказа от существующей энергосистемы, повторюсь, ожидать не приходится.