11.4. Сировина для виробництва біодизеля

Основою сировиною для виробництва біодизеля є жирні, рідше – ефірні олії різних рослин або водоростей. Також застосовується відпрацьована рослинна олія, тваринні жири, риб’ячий жир і т. п. Виробництво олії з одного гектара посіву різних сільськогосподарських культур представлено у таблиці 11.1.

Таблиця 11.1.

Виробництво олії з 1 га різних сільськогосподарських культур

Культура	Урожайність, ц/га	Олія, л/га
Ріпак	28	1190
Соняшник	22	952
Соя	28	446
Насіння гірчиці	12	572
Льон	15	478
Кукурудза	50	172
Люпин	100	232
Конопля	150	363

Ріпак забезпечує найбільший вихід олії з гектара – близько 1190 л. Ріпак – універсальна культура, що займає близько 10% загальної площі посівів олійних культур у світі. На думку аграріїв, у Європі ріпак може скласти гідну конкуренцію соняшнику. Мало чим поступаючись йому за вмістом олії, ріпак здатний щорічно давати стабільні врожаї в середньому по 20-25 ц/га (середня врожайність соняшнику 10-12 ц/га). Покращуючи структуру ґрунту і її фітосанітарний стан, збагачуючи азотом та іншими мікроелементами, ріпак є прекрасним попередником зернових (особливо пшениці), що значно збільшує їхню врожайність. Соя (США, Аргентина) забезпечує вихід для – 446 л/га; канола (Канада) – 1000 л/га; кастор (Бразилія) – 1410 л/га; ятрофа (Індія) – 1900 л/га; пальма (Індонезія, Філіппіни) – до 5900 л/га.

Для виробництва біодизельного палива пальмова олія використовується з 1987 р. Проте через високу температуру помутніння його використання обмежено країнами з тропічним кліматом.

Потенційні можливості використання інших олійних культур як сировини для отримання біодизельного палива ще не досить досліджені. Використання горіхових олій розпочато у Нікарагуа, досліди з використання бавовняної олії успішно проведені у Греції. В Індії біопаливо одержують із горіхів, що ростуть на незручних для обробітку землях і тому мало використовуються.

На тери­торіях з помірним кліматом біодизельне паливо може бути отримане із соняшникової олії, рицини, конопель. В Англії для виробництва біодизельного палива, окрім ріпаку, використовують відпрацьовану рослинну олію, кількість котрої досягає 70 млн літрів на рік. До складових сировинної бази з вироб­ництва біодизеля можна також віднести сировину м’ясокомбінатів (тваринні жири), риб’ячий жир, водорості та іншу сировину.

Перспективним джерелом сировини для виробництва біодизелю є водорості. За оцінками Департаменту Енергетики США, з одного акра (4047 м² ~ 0,4 га) землі можна отримати 255 л соєвої олії, або 2400 л пальмової олії. З такої ж площі водної поверхні можна виробляти до 3570 барелів біонафти (1 барель = 159 л), що становить близько 568 тис л.

Департамент Енергетики США багато років досліджував водорості з високим вмістом олії по програмі «Aquatic Species Program». Дослідники дійшли висновку, що Каліфорнія, Гаваї та Нью-Мексіко підходять для промислового виробництва водоростей у відкритих водоймах. Протягом 6 років водорості вирощували у водоймах площею 1000 м². Водойма в Нью-Мексіко показала високу ефективність, врожайність склала більше 50 грамів водоростей з 1 м² на день. Водойми площею 200 тис га можуть виробляти паливо, достатнє для річної потреби 5% автомобілів США. Площа 200 тис га становить менше 0,1% земель США, придатних для вирощування водоростей. Однак, технологія ще має багато проблем. Наприклад, водорості добре розвиваються за високої температури, для їхнього виробництва сприятливий пустельний клімат, але необхідна певна температурна регуляція при нічних перепадах температур.

Крім одержання водоростей у відкритих водоймах існують технології їхнього вирощування у малих біореакторах, розміщених поблизу електростанцій. Відпрацьоване тепло ТЕС здатне забезпечити до 77 % потреб у теплі, необхідному для вирощування водоростей.

В Україні для виробництва біодизеля використовується головним чином ріпак. За оцінками Міністерства аграрної політики і продовольства потенціальні можливості України у вирощуванні ріпаку становлять орієнтовно 3 млн га при середній врожайності 15-30 ц/га. Збільшення обсягів вирощування таких олійних культур, як ріпак та соя дасть змогу збільшити ресурси високобілкових кормів для тваринництва та одночасно забезпечити виробництво біодизельного пального для потреб транспорту, а також на експорт.

У зв’язку з успіхами селекції соняшнику, коли з’явилися високоврожайні його сорти з вмістом олії 48-52%, виробництво ріпаку в нашій країні різко скоротилося і до кінця 50-х років XX ст. ріпак майже не вирощувався. Соняшник фактично витіснив ріпак із продовольчого ринку.

У світовому виробництві ріпаку більше половини його (57%) сконцентровано у Канаді, Китаї та Індії. Зростає виробництво ріпаку і на європейському континенті, зокрема, у Великобританії, Данії, Польщі, Фінляндії, Франції, Чехії, Швеції. Його посіви сягають тепер 3,3-3,5 млн га, середня врожайність насіння становить 26-30 ц/га.

Насіння ріпаку містить від 38 до 50% олії, 16-29% білка, 6-7% клітковини, 24-26% безазотистих екстрактивних речовин. Ріпак – надзвичайно цінна кормо­ва культура. При його переробці з кожних 100 кг насіння одержують до 41 кг олії та 57 кг макухи. Гектар цієї культури (при врожайності 30 ц/га) забезпечує вихід 1,0-1,3 т олії й 1,6-1,8 т шроту, який містить до 40% збалансо­ваного за амінокислотним складом білка. У 100 кг ріпакового шроту міститься в середньому 90 кормових одиниць, коефіцієнт перетравності органічних речовин сягає 71%, тоді як соняшникового – 56%.

При переробці ріпакового насіння за безвідходною технологією, крім олії та макухи (шроту), одержують ще ряд цінних продуктів. Зокрема, при очищенні олії відбираються фосфати, які спрямовуються на виробництво харчових і кормових фосфатних концентратів. Вони використовуються у миловарінні, а також для одержання жирних кислот. Відхо­ди дезодорації та відпрацьований сорбент придатні для виготовлення мийних паст.

Посіви ріпаку забезпечують поновлення запасів органічних речовин ґрунту при використанні його на сидерати. Приорювання зеленої маси у пожнивних посівах (240-260 ц/га) рівнозначне внесенню 18-20 т гною на гектар.

Крім того, наукові дослідження свідчать, що ріпак є найкращим попередником для всіх сільськогосподарських культур (крім капустяних та цук­ро­вих буряків). Проникаючи в ґрунт до 3 м, коренева система ріпаку утворює повітряні проходи і цим самим розпушує ґрунт. Ріпак залишає у ґрунті кореневих решток у 6-7 разів більше, ніж пшениця і у 2 рази більше, ніж коню­шина. З корінням озимого ріпаку на 1 га залишається в ґрунті 65 кг азоту, 34 кг фосфорної кислоти та 60 кг калію, що дорівнює майже 2 ц аміачної селітри, 1,7 ц суперфосфату та 1,5 ц калійної солі. Після збирання врожаю на кожному гектарі ґрунту залишається кількість органічних решток, еквівалентна 20 т гною.

Використання біодизельного пального є вигідним як з економічної, так і з екологічної точок зору. Воно виробляється з сировини, яка щорічно віднов­лю­єть­ся, неотруйна, легко біологічно розкладається, різко знижує викиди шкідли­­вих вихлопних газів.

Перспективним напрямом розвитку сировинної бази біодизельного пального в Україні є збільшення площ ріпаку та виробництва ріпако­вої олії як сировини одержання пального та мастильних матеріалів. Зокрема, потре­­би сільськогосподарського виробництва у дизельному паливі можуть бути пов­­ністю забезпечені, якщо під посівами ріпаку буде зайнято 8-10% ріллі за належ­ного рівня урожайності та переробки насіння ріпаку на біодизельне паливо.

Потенційні можливості існуючих сортів ріпаку використовуються на 50% і менше. Тому важливим завданням господарників є зменшення втрат врожаю на всіх етапах технологічного циклу вирощування, збирання та переробки ріпаку.

За сукупністю позитивних властивостей ріпак стає стратегічною сільсь­когосподарською культурою. Використовуючи генетичну гнучкість куль­ту­­ри, селекціонери мають можливості виводити сорти із заданими власти­востя­ми. Так, виведені сорти з низьким вмістом ерукової кислоти (до 2%), що важли­во для виробництва біодизельного пального, а також глюкозинолатів (до 1%), що необхідно для харчових цілей і використання продуктів переробки на корм тваринам.