Біоенергетична галузь і олійні культури

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Біоенергетична галузь і олійні культури

І.В. Чехова

Інститут олійних культур Національної академії аграрних наук України

Висвітлено поточний стан біоенергетичної галузі України. Акцентовано увагу на тому, що найбільший енергетичний потенціал мають такі види біомаси, як сільськогосподарські залишки та енергетичні рослини. Встановлено, що галузь біоенергетики в Україні з використанням олійних культур має значний потенціал розвитку за рахунок джерел сировини, використання залишків виробництва, нарощування обсягів застосування. Визначено, що політика держави в сфері біоенергетики потребує вдосконалення на шляху забезпечення ринкових імпульсів, врегулювання митної політики та прийняття цільових програм заохочення суб'єктів аграрного ринку для диверсифікації виробництва.

Ключові слова: аграрний ринок, біоенергетика, олійні культури, виробництво, переробка.

BIOENERGY INDUSTRY AND OIL CROPS

V. Chekhova

Institute of Oilseeds Crops of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine

Key words: agricultural market, bioenergy, oil crops, production, processing.

Вступ

біоенергетика олійна культура

Україна енергетично залежна від імпортних енергоносіїв. Монополізація структури виробництва та реалізації нафтопродуктів породила негативні наслідки як для споживачів, так і для виробників, оскільки це пов'язане з формуванням монополії і високих цін на цей вид продукції. Сільське гоподарство задежить від цінових коливань на бензин, що автоматично впливає на підвищення собівартості вирощеної продукції. Досягнення енергетичної незалежності агровиробництва, визначення шляхів вирішення цього надзвичайно важливого завдання набувають вагомого значення в сучасних умовах. Заміна нафтопродуктів на біопаливо стає не лише економічно доцільною, а й необхідною умовою сучасного розвитку аграрної галузі (Vazhuk, Tretyak 2012).

Також в умовах цілеспрямованого знищення агресором енергетичної інфраструктури варто максимально використати не задіяні раніше альтернативні джерела енергетичного забезпечення країни. У цьому контексті значними можливостями володіють аграрний сектор та переробна промисловість, використання біоенергетичного потенціалу яких дозволить принаймні частково замістити традиційні види енергії альтернативними як на національному, так і на місцевому рівнях споживання. Наразі Україна не використовує потенціал переробної промисловості та агросектору для виробництва альтернативних видів енергії, які можуть задовольняти енергетичні потреби як цих галузей, так і економіки загалом. Так, за даними Енергетичного балансу України, у виробництві теплової енергії частка біопалива та відходів у 2020 р. не досягала 5 %, тоді як у Швеції вона становить 60 %, Австрії - 31 %, Фінляндії - 27 %, Латвії - 15 % (Biomass - advantages and features. https://merp.org.ua/articles/167- 2015-04-14-06-55-50.html).

Мета - дослідити поточний стан біоенергетичної галузі України та виявити перспективи використання в ній олійних культур.

Матеріали і методи досліджень. Біоенергетична галузь в Україні має невикористаний потенціал за рахунок джерел сировини і нарощування обсягів застосування. Олійні культури в біоенергетичній галузі мають два напрямки використання: олія використовується для виробництва рідкого біопалива - біодизеля, а відходи виробництва (солома) і переробки соняшнику (лушпиння) для виробництва твердого біопалива. Дослідження вітчизняної газузі біоенергетики, перспектив її розвитку, використання в ній олійних культур містяться в працях О. Ващук, М. Третяк (2012), Г. Калетнік, Н. Пришляк (2021), І. Кириленко, Д. Токарчук (2020), Г. Гелетуха (2023), О. Жаленко, М. Кравченко (2008) та інших авторів. Формування біоенергетичної галузі в Україні на стадії розвитку, тому є нагальна потреба у розширенні і поглибленні наукових досліджень щодо потенціалу використання енергетичних культур, сировини для виробництва біопалива, в тому числи із застосуванням олійних культур. Цим підтверджується актуальність теми дослідження. У дослідженні були використані наукові методи: наукового узагальнення, системного підходу, класифікації, порівняння, наукової абстракції, системного та комплексного аналізу.

Результати досліджень та їхнє обговорення

Біоенергетика - галузь енергетики, заснована на використанні біопалива, яке виробляється з біомаси. До видів біопалива відносять: 1) деревне паливо, що виробляють із побічних продуктів деревини, тирси тощо; 2) біопаливо з олійних культур, виробництво якого здійснюється з твердих продуктів та результатів їхньої переробки; 3) спиртове біопаливо, виробництво якого здійснюється з етилового спирту.

Для України біоенергетика є одним із стратегічних напрямків розвитку сектору відновлюваних джерел енергії, враховуючи високу залежність країни від імпортних енергоносіїв, в першу чергу, природного газу, і великий потенціал біомаси, доступної для виробництва енергії. За даними Державного агентства з енергоефективності та енергозбереження України річний

енергетичний потенціал твердої біомаси в Україні є еквівалентним 18 млн. т н. е., а його використання дає змогу щорічно заощаджувати близько 22 млрд. м. куб. природного газу. Найбільший енергетичний потенціал мають такі види біомаси, як сільськогосподарські залишки та енергетичні рослини.

Галузь біоенергетики в Україні з використанням олійних культур має значний потенціал розвитку. Нині у світі близько 77 % світового виробництва біодизелю базується на використанні рослинних олій (37 % олії ріпаку, 27 % - соєвої та 9 % пальмової олій), або відпрацьованих олій (21 %). Тобто ці види палива виробляють із сільськогосподарських культур, що становлять основну частку аграрного експорту України (зернові - 48 %, олійні культури - 23 %) (Kaletnik 2021).

Загалом економічно доцільний енергетичний потенціал біомаси в Україні становить близько 20-25 млн т у. п./рік. Експортовані із України ріпак, соя, технічна олія еквівалентні 1,6-1,9 т біодизеля, що може замістити до 30 % імпортованого дизеля. Попри те, що в Україні побудовано 14 великих біодизельних заводів загальною потужністю 300 тис. т/рік та працюють близько 50 менших підприємств, здатних виробляти до 25 тис. т біодизеля щорічно, у 2019 р. в Україні було вироблено лише 70 тис. т рідкого біопалива, тобто більшість потужностей простоює (Ukraine has all the necessary conditions for the production of liquid biofuel / Ukrtsukor. 2022. May 25. http://ukrsugar.com/uk/post/ukrama-mae-vsi-neobhidni-umovi-dla-virobnictva- ridkogo-biopaliva).

Експорт макухи та твердих відходів від вилучення жирів та олій, значну частину яких можна було б використати для виробництва твердого палива, у 2021 р. склав 4,8 млн т. (The bioenergy potential of the agricultural sector and industry is a source of energy sustainability of Ukraine. https://niss.gov.ua/news/komentari-ekspertiv/bioenerhetychnyy-potentsial-ahramoho- sektoru-i-promyslovosti-dzherelo).

За підрахунками спеціалістів, завдяки використанню соломи зернових і залишків переробки соняшнику і кукурудзи у виробництві енергії в найближчій перспективі можна задовольнити 13-15 % потреби держави у первинній енергії. Перевагами використання рослинних решток для виробництва твердого біопалива з подальшим спалюванням для отримання теплової енергії є: ефективність, екологічна чистота спалювання; зручність і тривалий термін зберігання; широкий спектр сировини для виробництва; повна готовність до використання; процес може бути повністю автоматизованим і потребуватиме мінімуму ручної праці (Kirilenko, Tokarchuk 2020).

Біоенергетичною асоціацією України за підтримки проєкту ЄБРР «Україна: сталі інновації у ланцюжку створення вартості у біоенергетиці» розроблена «Дорожня карта розвитку біоенергетики України до 2050 р.», яка передбачає досягнення 60 % ВДЕ в загальному енергобалансі в 2050 р. Експертні оцінки асоціації показують, що Дорожня карта передбачає суттєве збільшення обсягів енергетичного використання агробіомаси, у першу чергу стебел та іншої побічної продукції виробництва кукурудзи та соняшнику. За рахунок використання енергетичного потенціалу біомаси первинних сільськогосподарських залишків, таких як солома зернових культур та ріпаку, побічні продукти виробництва кукурудзи та соняшнику, планується збільшити до 45 млн т н. е./рік проти 23,1 млн т н. е./рік у 2018 р. (Geletuha 2021).

Окремої уваги заслуговує вироблений в Україні ріпак, а точніше напрямки його використання. Так, переважна кількість обсягу ріпаку 85-95 % експортується з України для виробництва біодизелю в країнах-імпортерах сировини. Так, за 2021-2022 рр. Україна експортувала 2,7 млн. тонн ріпаку, що стало другим за обсягом відвантаження після рекорду 2019-2020 рр. із показником 2,89 млн тонн. У сезоні 2021/22 у світовому рейтингу експортерів ріпаку Україна займала 3 місце (10 %), при цьому поступаючись в обсягах Канаді (43 %) та Австралії (29 %). Загальна вартість експортованого ріпаку - $1,34 млрд. Основні обсяги закуповують країни ЄС (95 % від загального експорту). Причому, ставка вивізного (експортного) мита для насіння ріпаку становить 0 %, при тому, що для насіння льону, соняшнику і рижію вона становить 10 %. Тобто, практично весь ріпак, що вирощує Україна,

експортується і використовується в ЄС для виробництва біодизелю на заводах, введених в дію ще до вимог європейських директив RED і RED II, які вводять критерії сталості для біопалив на транспорті й обмежують використання ріпаку для виробництва біодизелю та кукурудзи для виробництва біоетанолу.

На думку Г. Гелетухи, Україна може самостійно організувати виробництво біодизелю, чи принаймні ріпакової олії з цих 2,7 млн т/рік ріпаку замість експорту сировини. З 2,7 млн т/рік ріпаку можливо виробити 0,73 млн т/рік біодизелю, який може бути використаний як на внутрішньому ринку, так і для експорту. Поштовхом для цього могло б стати підвищення ставки експортного мита для насіння ріпаку до 10 % (Geletuha 2022).

За розрахунками В. Новікова, щороку в Україні з'являється не менше 9,5 млн тонн у нафтовому еквіваленті відходів рослинництва: солома - 3,4 млн т, стебла кукурудзи - 3,6 млн т, відходи соняшнику - 2,5 млн т.), які майже не використовуються для паливних цілей. Тобто цих відходів значно більше, ніж паливної деревини і значно більше, ніж потрібно, щоб всі котельні та ТЕЦ України відмовились від газу, а Україна припинила б імпорт газу. З усього ресурсу у 9,5 мільйонів тонн, на енергетичні цілі було використано не більше 0,7 мільйонів тонн, головним чином -- це лушпиння соняшнику. Відходи рослинництва - не тільки величезний місцевий паливний ресурс, це ще й джерело найдешевшої енергії. За даними Біоенергетичної асоціації України, влітку 2021 р. вартість одного ГДж енергії з відходів рослинництва не перевищувала 80 гривень (з ПДВ). В той же час вартість такої ж одиниці енергії з природного газу була біля 370 гривень, з мазуту - біля 300 гривень, з вугілля - 230 гривень, з деревини (тріска) - 160 гривень (Novikov 2022).

Завдяки родючим землям та великому рослинному потенціалу, Україна може виробляти необхідну для країни кількість рідкого біопалива. Оскільки насіння ріпаку майже не накопичує радіонуклідів і важких металів (майже всі 29 вони містяться у стеблах), в Україні вирощувати ріпак для енергетичних цілей можна на територіях, тимчасово виключених із сільськогосподарського обігу внаслідок Чорнобильської катастрофи, та в інших екологічно забруднених зонах (Zhalenko, Kravchenko 2008).

За даними Державного агентства з енергоефективності та енергозбереження, технічно досяжний енергетичний потенціал відновлювальних джерел складає 98 млн. тонн умовного палива на рік, з них біоенергетика - 31 млн. тонн, вітроенергетика - 28 млн. тонн, сонячна енергетика - 6 млн. тонн. Це більше, ніж 40 % загального енергетичного балансу країни (Biofuel production and market in Ukraine. http://h.ua/story/336653/).

Пріоритетними напрямами науково-технічних рекомендацій по раціональному використанню енергоносіїв при переробці олії і жирів є: використання гранульованого соняшникового лушпиння як палива у технологічних процесах при переробці олії і жирів; використання циркуляційного методу для розігрівання тропічних жирів; повторне використання конденсату високого тиску в процесах дезодорації і гідрогенізації; заміна бойлерів на пароутілізатори в системі опалювання та нагріву розчинів в технологічних апаратах (установках); реконструкція схеми при охолоджуванні олії в процесах дезодорації; заходи щодо зниження витрат і втрат палива в котельних; використання електроенергії для підтримки температури олії і жирів; підбір ефективного устаткування для використання барометричних вод в замкнутому циклі. Розробка та впровадження цих напрямків дозволить знизити на 10 % витрати умовного палива.

Україна має потенціал для розвитку біопаливної галузі, але частка відновлювальних джерел енергії в енергетичному балансі країни становить лише 10%. На теперішній час відновлювальні джерела енергії - не альтернатива, а доповнення до традиційної енергетики. Одним з альтернативних видів палива нині вважають біодизель - паливо, синтезоване з рослинних олій. В Україні працює близько 90 спиртових заводів, але здатні до переробки біоетанолу лише 10 з них. У той самий час потужності зазначених заводів достатньо й для виготовлення біодизеля. Окрім того, варто враховувати й потужності олійно© І. В. Чехова жирових комбінатів. Зазначене вище підтверджує той факт, що Україна здатна вирощувати та переробляти значні обсяги біопалива, щоб масштабно використовувати його в різних галузях національної економіки. Науковими інститутами проведені необхідні розрахунки, у яких пропонується збудувати в Україні близько 3 тисяч біогазових установок із різними об'ємами (Eastern Investment Group http://www.shidinvest.com).

У результаті впровадження технологій переробки лушпиння соняшнику в Україні сформувався ринок цієї сировини і готової продукції. З лушпиння соняшнику, соломи олійних культур виробляють гранули (пелети) - відходи правильної циліндричної форми, зв'язані між собою шляхом послідовної обробки вологою, температурою та тиском сухої дрібноперсної сировини. За цим способом отримується висококалорійне чисте паливо, яке можна застосовувати в різних видах паливних котлів. Значними перевагами пелетів і гранул є те, що вони зручні у транспортуванні та зберіганні, мають нижчу вологість, ніж деревина.

Із збільшенням об'ємів переробки соняшнику і виробництва основного продукту - соняшникової олії, збільшується і кількість лушпиння соняшнику. Напрямок використання рослинних рештків олійних культур для твердого біопалива актуальний, а найголовніше - практичний у застосуванні. Тверде біопаливо виготовляється у вигляді брикетів або пелет. Пелети і брикети - види поновлювального палива, які виробляються методом термічного пресування з відходів деревини та сільськогосподарської промисловості (тирса, солома, відходи ріпаку, лушпиння соняшнику). Основні переваги пелет з лушпиння соняшнику: екологічність, низька вартість, висока теплопроводність. Так, якщо 10 років тому замовниками вітчизняних пелет і брикетів виступали споживачі із країн Європи (Польща, Чехія, Німеччина), то за останні роки попит на цей вид палива значно підвищився за рахунок внутрішнього споживача (сегмент приватних будинків і котеджів). Це пояснюється зростанням ціни на природний газ. Слід зазначити, що ціна на вітчизняному ринку на 40 % нижча, ніж ціна на зовнішніх ринках.

Географічне розміщення виробничих потужностей пелет з лушпиння соняшнику на території України є нерівномірним. Найбільша їх частка зосередилася на території Запорізької, Херсонської, Дніпропетровської, Миколаївської, Харківської, Київської областей, що пояснюється розташуванням на означених територіях основних виробничих та переробних потужностей з олійних культур.

Донедавна, лише незначна частина соняшникового лушпиння перероблялося гідролізною промисловістю. Здебільшого воно спалювалося, забруднюючи атмосферу продуктами згоряння, хоча до складу соняшникового лушпиння входять до 2 % дефіцитних рослинних восків, білки та клітковина (Zherbakov 2009).

Україна щороку збільшує експорт деревних пелет на 15-20 %. Експортні поставки пелет з лушпиння соняшнику становили у 2011 р. 406,8 тис. т, 899 тис. т у 2012 р., 712,7 тис. т у 2013 р., 764,7 тис. т у 2014 р., 825 тис. т у 2015 р., 181 тис. т у 2016 р. Основні напрямки експорту - Польща, Чехія, Швейцарія. Головними особливостями виробництва пелет в Україні є регіональна нерівномірність та відносна розпорошеність виробництва, а також велика кількість невеликих за масштабом підприємств, що працюють із трейдерами. Виробники пелет з лушпиння тяжіють до центральних та східних регіонів, де наявна сировинна база вторинних відходів переробки соняшнику і велика концентрація олійноекстракційних заводів (Geletuha, Kramar, Epik, Antozhuk, Titkof 2016).

Перспективною для використання у біопаливній галузі є переробка залишків від виробництва льону олійного. Доцільним є використання не тільки насіння льону олійного, але і його стебла. Адже стебла льону олійного також, як і стебла льону-довгунця, містять у луб'яній частині целюлозне волокно, що дає можливість виробляти целлюлозовмісну сировину (луб) для отримання целюлозовмісних інноваційних речовин і матеріалів: целюлози, високоякісного паперу, композиційних матеріалів та альтернативних джерел палива - паливних пелет.

Стосовно сировини для біодизеля з олійних культур, пропозиція досить обмежена. Постачальники практикують продаж готового біодизелю, а також виробництво біодизелю з сировини замовника. На сьогоднішній день в Україні намагаються залучати до біопаливної галузі сою, ріпак, але це застосування непоширене, має локальний характер. Це спричинено тим, що із цих культур на біопаливо можливо використовувати лише солому та олію. При сучасних технологіях для збору урожаю сої аграрії використовують новітню техніку, комбайни, що повністю подрібнюють солому та залишають її на полі. За таких умов за допомогою техніки неможливо збирати сировину для виробництва брикетів із соломи сої для біопалива. Крім того, збирання та транспортування рослинних решток потребують додаткових витрат та технічного обладнання, місця для зберігання. Використання сучасного комбайна, що виконує функцію збирання соєвих бобів та тюкування соломи одночасно, може принести додатковий дохід від збирання сої, ріпаку.

Значний інтерес до олійних культур з метою їх подальшого використання в енергетичних цілях сприяв дебатам про те, що традиційні культури для виробництва моторного біопалива сприяють поглибленню продовольчої кризи. Зважаючи на всі ці аргументи, дедали більше вчених наголошують на доцільності виробництва біопалива із сировини, яка не є продуктом харчування. Застосування відходів сільськогосподарського виробництва в якості сировини для біологічного палива викликає дискусії з приводу доцільності такого напрямку, тому що зростає дефіцит органіки в ґрунтах, і краще рештки рослин залишати на полі. Але в окремих випадках, за існування надлишку відходів, можна їх переробляти на хімічні продукти та біопаливо.

Біоенергетика може розвиватися високими темпами, заміщуючи імпортний природний газ і нафтопродукти, якщо будуть подолані бар'єри для розвитку сектору. Основними перешкодами для розвитку біоенергетики, крім війни, є відсутність затверджених довгострокових цілей галузі, невизначена державна позиція щодо енергетичного використання сільськогосподарських відходів. Також необхідно затвердити дорожню карту розвитку біоенергетики до 2050 р. або включити довгострокові цілі у біоенергетиці в оновлену Енергетичну стратегію до 2050 р. Розробити дієву державну програму скорочення і заміщення споживання імпортного газу.

Для розвитку напрямку біодизелю фахівці біоенергетичної галузі пропонують здійснити такі заходи: встановити обов'язкову частку біодизелю у дизельному паливі на рівні 5 %; забезпечити поступовий перехід на виробництво і споживання гідроочищеної рослинної олії (HVO), яка є повним аналогом дизельного пального і може використовуватися до 100 % в існуючих дизельних двигунах; зменшити або скасувати ставки акцизного податку на біодизель; встановити експортне мито на насіння ріпаку (10 % митної вартості товару), аналогічне існуючому на насіння льону, соняшнику, рижію; запровадити систему збирання відпрацьованої харчової олії в Україні (Geletuha 2023).

Висновки