ЭлБиб

INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 1 / 2017

www.mshj.ru

SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX

Проведенный анализ показал, что в

рассматриваемый период экономически

целесообразным признается культивиро-

вание и использование в качестве сырья

некоторых масличных растений, а также

водорослей, переработка которых мо-

жет обеспечить высокий выход конечного

продукта — биотоплива второго и третье-

го поколений [12, 13, 18]. Более того, при

этом была разработана концепция специа-

лизированного производства биотоплива,

имеющего сходство с нефтеперерабаты-

вающим заводом. В соответствии с данной

концепцией, биомассу следует подвергать

фракционированию и переработке в це-

лое семейство продуктов, включая био-

топливо, а также препараты различных

биомолекул, биоматериалы и пищевые

продукты [12, 13, 18]. Например, рассма-

тривается возможность комбинированно-

го производства из масличных растений

и водорослей биодизеля, а также много-

атомных спиртов (полиолов), этиленглико-

ля, омега-3 жирных кислот [13]. Естествен-

но, к полезным результатам подобного

производства относят получение тепло-

вой и/или электроэнергии.

Некоторые масличные растения как

сырье для производства биотоплива.

С указанными целями уже более 10 лет

ведутся исследования по оптимизации

культивирования ятрофы — растения се-

мейства молочайных. Ятрофа известна как

многолетнее травянистое растение, лег-

ко адаптирующееся к различным почвам.

Оно ядовито и поэтому непригодно для

употребления в пищу, но его семена со-

держат значительное количество расти-

тельного масла, что создает хорошие воз-

можности для производства биотоплива

из этого сырья [19]. Однако накопленный

опыт выявил и ряд существенных проблем

(включая экономические), возникающих

при культивировании ятрофы. Например,

уже в первом десятилетии XXI века соот-

ветствующие материалы появились в Ин-

дии [20].

В соответствии с инициативами Прави-

тельства Индии, были развернуты работы

по выращиванию масличных видов ятро-

фы (

Jatropha curcas L.

) на землях непри-

годных для сельского хозяйства, посколь-

ку считалось, что эти растения отличаются

высоким содержанием масла и характери-

зуются ранней урожайностью. С указанной

целью началась масштабная программа,

в которую включились миллионы мелких

фермерских хозяйств, начавших культи-

вирование ятрофы по всей территории

Индии [20].

Примеру культивирования ятрофы для

целей производства биотоплива последо-

вал Китай, засеяв данной культурой свыше

1 млн га малопродуктивных угодий. В це-

лом к 2008 г. посадками ятрофы было за-

нято около 900000 га в мире, из которых

в Азии — 85%, в Африке — 13%, а осталь-

ные в Латинской Америке [20].

Однако полученные результаты оказа-

лись безрадостными. Например, к началу

второй декады XXI века в Индии, в соответ-

ствии с проведенными исследованиями,

85% фермеров прекратили культивирова-

ние ятрофы, поскольку производственные

показатели оказались далекими от ожи-

даемых, а в Китае производство биодизе-

ля из семян ятрофы фактически осталось

на зачаточном уровне [20]. Особенно не-

удовлетворительные результаты были за-

фиксированы в Танзании [20]. Оказалось,

что оценки чистой стоимости пятилетних

инвестиций в плантации ятрофы выявили

убытки в размере 65 долл США с каждого

га земли при урожайности 2 т/га семян.

При этом в среднем урожайность семян

ятрофы на неплодородных почвах состав-

ляла всего 1,7-2,2 т/га [по 20].

Считается, что возникшие проблемы

экономической целесообразности выра-

щивания могут быть преодолены путем

выведения новых сортов ятрофы, облада-

ющих улучшенными качествами для куль-

тивирования, в частности повышенной

урожайностью. Для этого уже привлечен

ряд молекулярно-биологических техноло-

гий, которые позволяют выполнить соот-

ветствующую коррекцию на уровне гено-

ма растений [19, 21, 22, 23].

Среди семейства масличных растений

помимо ятрофы в качестве возможного

сырья для биотоплива второго и третье-

го поколений рассматривают клещеви-

ну обыкновенную (

Ricinus communis

) [13,

18]. Подобно ятрофе, клещевина обыкно-

венная ядовита для человека и животных

из-за содержания рицина и рицинина.

В странах умеренного климата (Россия и

другие) она культивируется как однолет-

нее растение высотой до 2-3 м, которое

используется для производства касторо-

вого масла, а также как декоративное са-

довое растение. Семена клещевины бо-

гаты растительным маслом (40-60%), что

определяет их пригодность в качестве сы-

рья для производства биодизеля и других

продуктов [18].

К весьма перспективным для произ-

водства биотопилива масличным растени-

ям относят и представителей рода Рыжик

(

Camelina

). Считается, что представители

этого рода обладают рядом агротехни-

ческих свойств как масличные культуры

[24]. Благодаря относительно высокому

содержанию длинноцепочечных жирных

кислот (эйкозеновой и эруковой, суммар-

но до 17-24%), характеризующихся высо-

кой теплотой сгорания, рыжик перспек-

тивен в качестве сырья для переработки

на биодизельное топливо [25]. В одном

из последних обзоров, посвященных ис-

пользованию представителей рода Рыжик

в качестве сырья, приводятся данные, сви-

детельствующие о том, что на основе дан-

ного вида растений можно создать про-

мышленную платформу для получения как

определенных типов биотоплива, так и

ряда липидных препаратов [24].

Имеются сведения и о попытках ис-

пользования для производства биото-

плива ряда других масличных растений.

Например, в некоторых публикациях для

указанных целей предлагался сафлор кра-

сильный (

Carthamus tinctorius

), однолетнее

растение из семейства астровых. По ре-

зультатам химического и спектрометриче-

ского анализа отмечалось, что биомасла,

полученные из семян этого растения, мож-

но рассматривать как экологически чистое

сырье для производства биотоплива и не-

которых химических веществ [26].

Особого упоминания заслуживают ма-

териалы о культивировании рапса (

Brassica

napus

) для последующего использования

при промышленном получении биотопли-

ва [27, 28]. Широко известно, что рапс вы-

ращивается на обширных площадях во

многих странах, включая Россию. Значи-

мость этой сельскохозяйственной культу-

ры во многом определяется тем, что из се-

мян рапса делают пищевое растительное

рапсовое масло. При этом рапс находит

применение и в кормовых целях.

Среди масличных культур можно также

выделить подсолнечник и кукурузу, кото-

рые преобразуют в биотопливо различны-

ми методами, включая получение масла из

семян с дальнейшей переэтерификацией,

либо пиролизом [по 29, 30]. Следует под-

черкнуть, что используемые в настоящее

время при производстве биотоплива вто-

рого поколения технологии обеспечива-

ют получение экономически эффективной

продукции из рапса — биоэтанола с вы-

ходом до 12,4 г этанола на 100 г биомассы

[27], а также получение биодизеля из рап-

сового масла [28].

Таким образом, для принятия решения

о выборе конечных целей при культивиро-

вании рапса и других культур существен-

ную роль должны играть экономические

предпосылки использования их в качестве

сырья для производства биотоплива. В таб-

лице 1 представлены обобщенные сведе-

ния о производстве и переработке рас-

смотренных выше масличных растений,

а также ряда других распространенных

сельскохозяйственных культур [31, 32].

Из приведенных данных видно, что сре-

ди масличных растений, рассматриваемых

как потенциальное сырье при изготовле-

нии биотоплива, наиболее высокие вы-

ходы растительного масла способны дать

ятрофа, клещевина, технический рапс. До-

статочно высокие выходы масла могут да-

вать также сафлор красильный и рыжик

посевной. При этом применение с указан-

ными целями подсолнечника, обеспечива-

ющего сопоставимый выход масла, вряд ли

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библи тека