ОСОБЕННОСТИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА И НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ СОЗДАНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА ПРИМЕРЕ БИОТОПЛИВА

В рамках Международного энергетического конгресса в Стамбуле 2016 г. Президент РФ Путин В.В. отметил, что «человечество движется в сторону «зелёной» энергетики, это, безусловно, генеральный путь развития, правильный путь» [14]. В течение последнего десятилетия очевиден возрастающий интерес к использованию биоэнергии как средства снижения эмиссии парниковых газов и обеспечения энергетической безопасности [4].

В соответствии с прогнозом Международного агентства к 2040 году в общемировом энергопотреблении доля нефти составит около 26%, угля – 25%, газа – 24%, биомассы и биотоплива – 10%, атомной энергии – 7%, гидроэнергетики – 3%, прочих возобновляемых источников – 5% [13].

Создание и использование альтернативных источников энергии, в частности биотоплива, в настоящее время рассматривается как важный раздел в реализации стратегий устойчивого развития, предлагаемых и для целых стран и для отдельных регионов (например, см. [5,8,12]).

Развитие производства биотопливных  продуктов связано с необходимостью исследования ряда технологических и сырьевых особенностей, определения механизмов управления на различных  этапах жизненного цикла процесса создания и использования биотоплива.

При проведении анализа жизненного цикла создания и использования биотоплива в некоторых обзорах (см. [4,10]) приводятся сведения о необходимости управления логистической системой поставок сырья, в том числе использованием отходов производств, готовой продукции, технологиями производства с учетом особенностей использования сельскохозяйственного сырья.

Эффективное управление должно быть обеспечено на протяжении всего жизненного цикла создания продукции в целях обеспечения устойчивости системы [6]. Данное утверждение подтверждается существующими исследованиями устойчивости производственной системы создания и использования биотоплива (например, см. [2,7]) из сельскохозяйственного и других видов сырья через управление этапами жизненного цикла.

В качестве особых источников для возобновляемой энергетики рассматривают различные биомассы естественного и антропогенного происхождения, которые образуются из специально выращенных для получения энергии растений, а также входят в состав отходов производства и потребления [9,15].

Более того, в ряде регионов РФ действуют федеральные и региональные государственные программы, предусматривающие развитие альтернативных источников энергии, включая производство биотоплива, а также имеются различные малые предприятия, производящие биотопливую продукцию, в частности в виде различных топливных брикетов (пеллетов).

Таким образом, весьма актуальными представляются исследования, направленные на выявление особенностей жизненного цикла производства биотопливных продуктов и проведение анализа возможных факторов воздействия на данный процесс в зависимости от поколения биотопливных продуктов.

В качестве основных этапов жизненного цикла традиционно выделяют четыре: проектирование, производство, техническая эксплуатация и спад (падение спроса) в тех или иных модификациях.

С учетом происходящего в настоящее время качественного общемирового перехода на новые уровни в производстве биотоплива (второе и третье поколения технологий и продуктов) [1,9 и др.] представляется целесообразным также детализировать жизненный цикл соответствующих продуктов, выделив в нем шесть отдельных стадий (Рис.1).

Как видно из Рис.1, в отличие от традиционных представлений в предлагаемой схеме жизненного цикла дополнительно выделены этапы создания образца и внедрения, также выделены две боковые ветви, отражающие возможность обращения к этапу разработки идеи (фундаментальным разработкам) на этапе массового производства, а именно адаптации произведенных разработок к практической реализации с целью дополнительной проработки и возобновлению цикла.

Во-первых, применение современных технологий при производстве биотоплива обычно сопровождается получением экономически значимых побочных продуктов, реализация которых (этап 6) возможна в разных областях хозяйственной деятельности. Как результат, полученные побочные продукты со своей стороны способны внести существенный вклад в добавленную стоимость, получаемую при производстве отдельных видов биотоплива. Например, ряд авторов значительное внимание уделяют использованию глицерина, образующегося в качестве побочного продукта при производстве биодизеля [3]. Кроме того, в качестве побочных продуктов можно рассматривать некоторые органические твердые отходы, образующиеся при производстве биогаза. Соответственно, получение полезных побочных продуктов может стать стимулом для формирования жизненных циклов новых товаров.

Во-вторых, с учетом экологической направленности производства биотоплива представляется целесообразным рассматривать стадию утилизации как важную часть самого процесса производства. В предлагаемой схеме жизненного цикла на этапе 6 предусматривается не только переработка всех образующихся в процессе производства отходов, но и реализация побочных продуктов. Таким образом, в идеале представляется возможным модернизировать производство биотоплива до экологически безопасного уровня.

Наконец, в предлагаемой схеме сохранена прямая связь между этапом 6 (утилизация) и этапом разработки новых товаров, что, по нашему мнению, полностью соответствует первоначальной концепции о жизненном цикле.

Особенности жизненного цикла у различных видов биотоплива необходимо учитывать при проведении анализа факторов воздействия на инновационный процесс создания и использования биотоплива. Анализ зарубежной литературы позволил сгруппировать ряд системных факторов воздействия на процесс создания и использования альтернативных источников энергии (на примере биотоплива) по характеру воздействия (табл. 1).

Таблица 1 Группировка факторов воздействия на процесс создания и использования альтернативных источников

энергии (на примере биотоплива)

Источник: составлено автором по материалам [11]

Указанные факторы, необходимо учитывать при определении долгосрочной перспективы развития национальной системы создания и использования биотоплива, определяющей последующее микроэкономическое функционирование с учетом особенностей данного производства.

Из приведенных материалов следует, что к настоящему времени в целях обеспечения эффективного управления сложились объективные условия для учета особенностей производства биотоплива, которое на основе инновационных технологий будет, в частности, осуществлять крупномасштабную конверсию накапливающихся органических отходов с последующей их утилизацией. Поэтапный контроль реализации процесса создания и использования биотоплива возможно при выделении параметрически ориентированных методов управления на каждом этапе жизненного цикла.

Список литературы

1.        Aditiya H.B., Chong W.T., Mahlia T.M., Sebayang A.H., Berawi M.A., Nur H. Second generation bioethanol potential from selected Malaysia's biodiversity biomasses: A review // Waste Management. - 2016. - №47. - С. 46-61.

2.        Carneiro N.M.L., Pradelle F., Braga L.S., Gomes P.M.S., Martins F.A.A.R., Turkovics F., Pradellec N.C.R. Potential of biofuels from algae: Comparison with fossil fuels, ethanol and biodiesel in Europe and Brazil through life cycle assessment (LCA) // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2017. -№73. - С. 632–653.

3.        Chen Z, Liu D. Toward glycerol biorefinery: metabolic engineering for the production of biofuels and chemicals from glycerol // Biotechnology for Biofuels. - 2016. - №9 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-016-0625-8 (дата обращения: 10.04.2017)

4.        Gallejones P., Pardo G., Aizpurua A., del Prado A. Life cycle assessment of first-generation biofuels using a nitrogen crop model // Science of the Total Environment. - 2015. - №505. - С. 1191–1201.

5.        Golberg A., Sack M., Teissie J., Pataro G., Pliquett U., Saulis G., Stefan T., Miklavcic D., Vorobiev E., Frey W. Energy-efficient biomass processing with pulsed electric fields for bioeconomy and sustainable development // Biotechnology for Biofuels. - 2016. - №9 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4848877/pdf/13068_2016_Article_508.pdf (дата обращения: 15.03.2017)

6.        Götzea U., Peçasb P., Schmidta A., Symmanka C., Henriquesb E., Ribeirob I., Schüller M. Life Cycle Engineering and Management – Fostering the Managementorientation of Life Cycle Engineering Activities // Procedia CIRP. - 2017. - №61. - С. 134-139.

7.        Harrisa M. T., Zaimesb G. G., Khannab V., Landis E. A. Sunflower Cultivation on Coal Mine Refuse Piles in Appalachia for Diesel Biofuel Production from a Life-cycle Perspective // Procedia Engineering. - 2015. - №118. - С. 869–878.

8.        Kalluri U.C., Keller M. Bioenergy research: a new paradigm in multidisciplinary research // Journal of The Royal Society Interface. - 2010. - №7. - С. 1391–1401.

9.        Lopes M.L., Paulillo S.C., Godoy A., Cherubin R.A., Lorenzi M.S., Giometti F.H., Bernardino C.D., Amorim Neto H.B., Amorim H.V. Ethanol production in Brazil: a bridge between science and industry // Brazilian Journal of Microbiology. - 2016. - №47 (Suppl. 1). - С. 64-76.

10.     Manik Y., Halogy A. A Meta-Analytic Review of Life Cycle Assessment and Flow Analyses Studies of Palm Oil Biodiesel // Integrated Environmental Assessment and Management. - 2012. - №9 (1). - С. 134-141.

11.     Sohovic N., Pereira da Silva P. Community Renewable Energy - Research Perspectives // Energy Procedia. - 2016. - №106. - С. 46-58.

12.     Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (International Renewable Energy Agency (IRENA)) [Электронный ресурс] Режим доступа: http://resourceirena.irena.org/ (дата обращения: 10.04.2017)

13.     Официальный сайт Международного энергетического агентства [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.iea.org/russian/ (дата обращения: 17.10.2016 г.)

14.     Речь Президента Российской Федерации В.В. Путина на Мировом энергетическом конгрессе в Стамбуле 10.10.2016   г.  [Электронный            ресурс]            Режим             доступа: http://kremlin.ru/events/president/news/53062

15.     Титова Е., Бондарчук Н., Романова Е. Экономические аспекты культивирования некоторых растений, используемых в качестве сырья при производстве биотоплива // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2017. - №1. - С. 54-61.