В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

Двигаясь разными путями, венчурные капиталисты стремятся к одной и той же цели — новому источнику моторного топлива, который будет коммерчески жизнеспособным, конкурентоспособным, доступным в больших количествах и для которого не понадобится совершенно новая инфраструктура.

Технология разложения растительных материалов и сельскохозяйственных отходов и превращения их в этанол существует. Проблема в том, как сделать ее экономически выгодной и пригодной для крупнотоннажного производства. Это большая проблема. «Мы всегда знали, что при помощи ферментов дерево можно превратить в сахар, — сказал топ-менеджер одной из первых фирм по производству целлюлозного этанола, которая функционирует с 1970-х гг. — Дело не в этом, а в стоимости и в возможности производства в промышленных масштабах»[703].

Неопределенность обусловлена характером проблемы. Исследователи бросают вызов анатомии самого растения. Они пытаются извлечь из растений и других материалов то, что эти органические материалы просто так не отдают.

Основная проблема для этанола — как извлечь сахар, который можно подвергнуть брожению и затем путем перегонки преобразовать в спиртовое топливо. Из сахарного тростника его получить несложно. Кукурузу необходимо размолоть и подвергнуть соответствующей обработке. С целлюлозным этанолом все сложнее. Его получают из сахаров, которые являются составной частью длинной сложной цепочки углеводов, включающей целлюлозу и гемицеллюлозу. Но до топлива им далеко. Они слишком жестки, поскольку составляют «стены» растения. Целлюлоза и гемицеллюлоза наряду с лигнином придают растению структурную целостность. Именно благодаря им дерево стоит.

Эту «броню», которая защищает сахар, нужно разбить. Необходимо отделить целлюлозу и гемицеллюлозу от лигнина и извлечь из них сахара, пригодные для преобразования путем брожения в этанол (этиловый спирт). Это преобразование можно осуществить с помощью специальных ферментов.

Сырье для целлюлозного этанола недорогое. Это могут быть остатки сельскохозяйственных культур или сельскохозяйственные отходы, например остатки зеленой массы, солома, оставшаяся после сбора пшеницы, или багасса, волокнистые отходы сахарного тростника. Это могут быть другие сельскохозяйственные остатки, древесные отходы и даже некоторые виды мусора. Также целлюлозный этанол можно получать из разных видов трав, которые выращиваются на малоплодородной земле, например вышеупомянутое просо прутьевидное, мискант или сорго, двоюродный брат сахарного тростника.

Но стоимость переработки по-прежнему велика. Ее необходимо резко снизить, чтобы эта технология стала конкурентоспособной.

Существует и «забытая проблема» — логистика. По сравнению с нефтью биомасса имеет очень низкую плотность энергии. Соответственно, ее необходимо собирать в больших количествах, и затраты на ее сбор, транспортировку и хранение велики. У нефти плотность энергии такова, что транспортировать ее даже на другой конец земного шара экономически выгодно. Биомасса имеет «местный характер», из-за чего ее транспортировка ограничивается радиусом 80 км. Рассмотрим завод по производству целлюлозного этанола производительностью 6000 баррелей в день. Для обеспечения его сырьем может понадобиться до 50 000 рейсов грузовиков с полуприцепом в год.

Заводу также необходим стабильный источник поставок. Если сырье собирают раз или два в год, то его необходимо где-то хранить, что является еще одной логистической проблемой. Сырье также портится и гниет. Все это повышает стоимость. И к тому же само сырье не бесплатно.

Индустрия не выйдет на приемлемые масштабы, если эти логистические проблемы не будут решены. Один из способов сделать это — сменить сырье, т. е. растение.

БОЛЕЕ КРЕПКИЙ ОРЕШЕК, ЧЕМ ДУМАЛИ МНОГИЕ

Став кандидатом наук по молекулярной биологии, Ричард Хамилтон год проработал в Гарварде, где опробовал свои идеи по созданию при помощи биотехнологий и генной инженерии новых растений. В 1997 г. он инициировал учреждение компании под названием Ceres, которая занималась генами растений. И только в 2004 г., когда этанольный бум уже набирал обороты, он сосредоточился на создании при помощи биотехнологий растений, которые можно использовать в качестве сырья, решающего проблемы снабжения целлюлозной индустрии. Хамилтон и другие ученые, работавшие в этой сфере, открыли новые возможности для биотоплива.

«Многие сосредоточены на технологиях переработки и почти не думают о сырье, — сказал он. — Но эта ситуация изменится с ростом масштаба. Одним из ключевых факторов, принимая во внимание логистику, является высокая урожайность. В целом целлюлозный этанол оказался более крепким орешком, чем думали многие. Самая большая проблема здесь заключается в том, что сроки определяются жизненным циклом живых организмов. Чтобы увидеть результаты своей работы, нам нужно ждать наступления определенного времени года».