Вадим ДОБРОВОЛЬСКИЙ | Фото Сергея МАМИНА
Автомобильное биотопливо на украинских АЗС? То самое, что получают из растительного сырья и которым давно заправляют свои автомобили жители Бразилии, США и некоторых стран Европы? Для большинства из нас это по-прежнему кажется чем-то нереальным, элементом их сладкой жизни. Между тем, биотопливо — насущная необходимость: пока это единственный реальный способ сократить потребление нефтепродуктов и, соответственно, снизить зависимость от нефтедобывающих стран. Биотопливо продается и на украинских АЗС: мы не только взяли пробы отечественного биобензина, но и отправили их в сертифицированную лабораторию…
Впервые биобензин появился на украинских «заправках» в 2007 году: сертифицированное горючее на основе этилового спирта продавалось под маркой БИО-100, а его разработкой и производством занималась украинская компания Энергетические стратегии и биотехнологии (ЭСБТ). Биобензин продавался на АЗС в Киевской, Одесской, Днепропетровской и Черновицкой областях, а разработчики уверяли (со ссылкой на испытания, проведенные ГосавтотрансНИИ-проектом), что стандартный двигатель может переваривать «сотый биобензин» без каких-либо переделок.
Тест украинского биотоплива мы хотели провести еще тогда, да не успели: к середине 2007 года биобензин исчез из продажи. В скоропостижной кончине первого украинского биотопливного проекта оказались виноваты высокие цены (биобензин стоил дороже обычного А-95) и отсутствие законодательной базы, регламентирующей выпуск и продажу спиртовых топлив. Трения между частной компанией-разработчиком и государственным концерном Укрспирт привели к свертыванию производства топлива БИО-100 на Лохвицком спиртзаводе (Полтава).
Но минувшей весной из Черновцов пришла радостная весть: там вновь появился в продаже бензин БИО-100, причем сразу двух марок — БИО-100/98 и БИО-100/96. Причем «второе пришествие» биобензина ознаменовалось открытием в Черновцах специализированной биотопливной АЗС.
 |  |
| На специализированной биотопливной АЗС в Черновцах можно приобрести два вида биобензина — БИО-100/98 и БИО-100/96. А вот дизтопливо здесь обычное | Производитель рекламирует БИО-100, призывая остановить глобальное потепление (надпись об этом — на животе пингвина). Но экологические преимущества биотоплив все еще остаются спорными |
 |  |
| Очередей за биобензином нет: глобальные экологические проблемы наших автолюбителей мало волнуют, а прямой экономической выгоды от покупки биотоплива нет… | Сертификат на БИО-100 оператор АЗС нам выдала по первому требованию. А вот фотокамеры не на шутку испугалась: потребовала прекратить съемку и принялась названивать начальству. С чего бы это? |
Основу топлива БИО-100 составляет смесь одноатомных спиртов. Один из них — этиловый. Но не тот, что используется при производстве водки, а с большим содержанием сивушных масел, абсолютированный (т.е. обезвоженный) и денатурированный бензином. Его-то и называют биоэтанолом. Без серьезного риска для здоровья «сжигать» биоэтанол в желудке нельзя, а вот в цилиндрах двигателя — запросто. Мотор можно «поить» как чистым биоэтанолом (в этом случае двигатель нуждается в серьезной адаптации), так и смесью биоэтанола с бензином. Если доля биоэтанола оставляет 50—60%, мотор на «спиртовую диету» можно перевести без переделки. Поэтому в состав топлива БИО-100 помимо биоэтанола входят легкие бензиновые фракции (которые обеспечивают пусковые свойства смеси), метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и запатентованный комплекс антикоррозионных и моющих присадок. Бензиновых фракций в БИО-100 — около 40%, содержание МТБЭ — примерно 5%, а объемная доля биоэтанола варьируется в зависимости от вида биобензина: в БИО-100/98 спиртовой составляющей должно быть не меньше 53%, а в БИО-100/96 — не менее 51%.
Чтобы определить содержание фактических смол в топливе, небольшая его порция заливается в этот алюминиевый стаканчик. Затем, под струей водяного пара образец выпаривается, а остаток (это и есть фактические смолы) взвешивается. Полученные результаты дают возможность судить о склонности топлива к смолообразованию
Зачем выпускать биобензин двух марок, если в позапрошлом году продавался лишь БИО-100? Говорят, чтобы расширить круг покупателей. Бензин БИО-100/98 предназначен для современных двигателей, оснащенных лямбда-зондом, а БИО-100/96 — для машин с моторами предыдущих поколений и даже, как уверяют разработчики, для карбюраторных мастодонтов. А зачем в составе биобензина нужен МТБЭ, который, как известно, применяется для повышения октанового числа бензина? Эта добавка относится к классу простых эфиров и обладает практически неограниченной растворимостью в спирте и бензине. В топливе БИО-100 она исполняет роль фазового стабилизатора, не позволяющего спирто-бензиновой смеси расслаиваться при попадании в нее воды.
После прошлогодних конфликтов с Укрспиртом производители биотоплива стали завозить биоэтанол из Молдавии. Но, придя к некоторому консенсусу с госчиновниками, в конце прошлого года возобновили выпуск БИО-100 на Лохвицком спиртзаводе — из кукурузы и сахарной свеклы, выращиваемых на полях собственных фермерских хозяйств. Но часть необходимого биоэтанола (около 20%) по-прежнему поступает из Молдавии.
Производитель утверждает, что цена биотоплива формируется исходя из себестоимости производства, но фактически она «привязана» к ценам на обычный бензин. Биобензин чуть дешевле бензина А-95 — 5,0 грн за литр БИО-100/98 и 4,8 грн за литр БИО-100/96.
 |  |
| Аппарат для разгонки нефтепродуктов АРНС предназначен для определения фракционного состава топлива и автоматически фиксирует температуру начала и конца кипения, а также промежуточные показатели | Рентгено-флуоресцентный анализатор АС-2М определяет массовую долю серы в топливе: результаты выводятся на монитор подключенного к системе компьютера |
 |  |
| Газохроматографический комплекс на базе газового хроматографа «Кристалл 2000М» предназначен для анализа сложных многокомпонентных смесей. С его помощью определялась объемная доля биоэтанола в биобензине | |
Первая биотопливная АЗС (под собственным брендом ESBT) заработала в Черновцах в конце апреля, а сейчас компания продает биобензин в Хмельницкой, Ивано-Франковской и Винницкой областях. Открыть первую брендовую биотопливную АЗС в Киеве и начать реализацию биобензина на АЗС других компаний планируется весной.
Но мы решили не дожидаться, когда «спиртовой бензин» доберется до столицы, а отправились за ним в Черновцы — на ту самую специализированную АЗС, с которой и начался «второй приход» биотоплива на украинские «заправки». На расположенной у окраины Черновцов «спиртовой» АЗС давки нет: за те полчаса, что мы отбирали пробы и проводили фотосъемку, сюда никто не заехал… На другой подобной АЗС в Черновцах ажиотажа тоже не было: к колонкам с обычным бензином и соляркой машины подъезжали одна за одной, а топливораздаточный пистолет с наклейкой «БИО-100» покоился в своем гнезде.
Работники АЗС не смогли толком рассказать о новом топливе — лишь выдали нам рекламную брошюрку, из которой невозможно почерпнуть сколько-нибудь стоящую информацию. Поэтому доверимся специалистам — сотрудникам сертифицированной киевской лаборатории Испытательного центра горюче-смазочных материалов (ВЦ ПММ), аккредитованного в Национальном агентстве по аккредитации Украины. Мы попросили их проверить биобензин на соответствие техническим условиям «Топливо моторное «БИО-100» ТУ У 24.6-33616799-001:2006», которые были разработаны в 2006 году компанией ЭСБТ совместно с УкрНИИНП МАСМА. Именно эти ТУ регламентируют качественный и количественный состав биобензина, поскольку других отраслевых или государственных стандартов на данный вид топлива в стране попросту нет.
Самостоятельно мы провели лишь визуальный осмотр образцов — сделали это прямо на месте отбора проб. Осадка и помутнения топлива мы не заметили: обе пробы имеют светло-желтый оттенок, который при преломлении солнечных лучей приобретает зеленый или синий отлив — все в соответствии с ТУ. Характерный запах бензина тоже отсутствует — от обеих емкостей «несет» спиртом.
Лабораторные испытания начались с главного — с определения объемной доли биоэтанола, величина которой и обуславливает основные свойства спиртового топлива. И сразу — неприятный сюрприз. После анализа проб в газохроматографическом комплексе оказалось, что в нормативные значения не укладываются оба образца. Бензин БИО-100/98 содержит 51% биоэтанола — на 2% меньше, чем требуют ТУ. А в бензине БИО-100/96 объемная доля спирта составляет всего 27,1% — почти в два раза ниже нормы! Может быть недостача восполнена бутанолом, который тоже относится к одноатомным спиртам? Увы, на хроматограмме отсутствует пик, который по своей форме и величине соответствовал бы бутанолу. Значит, львиную долю в данном биотопливе — помимо 27,1% спирта и 2,5% МТБЭ — составляют бензиновые фракции.
Почему в «спиртовом бензине» оказалось так мало спирта? Нарушены правила хранения, произошло смешение с обычным бензином? Едва ли: на той АЗС, где мы брали пробы, продается лишь биобензин да традиционное дизтопливо. Бодяжничество? Тоже сомнительно: АЗС принадлежит компании ЭСБТ. Более того, разбавлять биобензин обычным бензином экономического смысла нет: себестоимость производства биотоплива чуть ниже, и добавление в него бензина не сулит выгоды. Поэтому единственной причиной «недостачи» спирта в биотопливе можно считать нарушение технологии производства.
К счастью, топливо не теряет свои основные эксплутационные свойства: не ослиной же мочой его разбавили, а обычным бензином. То, что формально «некондиционное» топливо БИО-100/96 все же пригодно для использования в двигателе, показал тест на определение октанового числа. Измеренное по моторному методу октановое число оказалось равным 86,9 — при норме 86,0. А вот второй образец, наоборот, в норму не уложился: октановое число топлива БИО-100/98 составило 87,6 единиц — при норме 90,0. Это весьма странно, поскольку доля этанола в «девяносто восьмом» биобензине лишь на 2% ниже нормы.
Фракционный состав определяется по температуре перегонки разных долей топлива. Для БИО-100 нормируются три температуры перегонки: 10% топлива должно перегоняться при температуре не выше 65°С, 50% — при температуре не выше 80°С, а 90% топлива — при температуре не выше 110 °С. «Девяносто восьмой» биобензин уложился во все перегонки, а вот фракционный состав топлива БИО-100/96 оставляет желать лучшего. Бензиновых фракций в «девяносто шестом» намного больше, чем должно содержаться в соответсвии с ТУ — потому 90% его объема перегоняется при температуре аж 153°С, а конец кипения приходится на 202°С (при норме 180°С). Такое топливо не будет полностью сгорать и приведет к ухудшению пусковых свойств двигателя. Поднимется расход: по топливной экономичности спиртовое топливо и так проигрывает обычному бензину, а в данном случае можно смело предположить, что перерасход будет заметно выше тех 5—10%, о которых заявляет производитель.
Один из важнейших эксплуатационных показателей спиртового топлива — коррозионная активность. Спирт является сильнейшим органическим растворителем и активно разъедает резиновые и пластиковые детали топливной системы. Чтобы этого избежать, в состав биотоплива нужно вводить специальную присадку, повышающую значение кислотного параметра pH. Какое именно химическое соединение применяется в БИО-100, разработчики не говорят, ссылаясь на коммерческую тайну. Но название добавки для нас не столь важно — главное, что значение pH у обоих образцов значительно выше оговоренных в технических условиях 7,5 единиц. Так, у БИО-100/96 оно равно 8,3, а у БИО-100/98 — 9,3. Это значит, что по своим антикоррозионным свойствам биотопливо немногим отличается от обычного бензина — и безвредно для резинотехнических деталей двигателя.
Для определения октанового числа биобензина использовался моторный метод. Тест проводился на универсальной установке УИТ-65, основу которой составляет одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия
Экологические преимущества спиртового топлива в сравнении с нефтяными аналогами изучены не полностью и остаются спорными — в том числе и для ученых, которые имеют диаметрально противоположные мнения. Замеров на содержание углекислого и угарного газов в «выхлопе» мы не проводили, ограничившись лишь одним «экологическим» тестом: мы проверили количество содержащейся в биотопливе серы. Ее сгорание приводит к образованию серной кислоты, которая самым пагубным образом влияет и на чистоту атмосферы, и на ресурс двигателя. В биоэтаноле серы быть не может, а вот в бензиновых фракциях она есть всегда. ТУ на биотопливо весьма либеральны к содержанию серы: ее предельно допустимая концентрация не должна превышать 0,04%, что соответствует экологическим нормам Euro 2, действующим ныне для всего украинского топлива. Оба образца c огромным запасом уложились в нормативы: содержание серы в БИО-100/96 составило 0,0075%, а в БИО-100/98 — всего 0,0016%. Значит, по этому показателю украинское биотопливо отвечает более жестким нормам — соответственно Euro 3 (не более 0,015% серы) и Euro 4 (не более 0,006% серы)!
Оба образца уложились в строгие европейские нормативы по содержанию бензола (не более 1%) — и, соответственно, в ТУ У 24.6-33616799-001:2006 (не более 5% бензола).
Что касается фактических смол и ароматических углеводородов, напрямую влияющих на токсичность выхлопа и образование нагара на свечах, то спиртовое топливо менее вредно для мотора, чем обычный бензин — ведь в самом спирте ни смол, ни «ароматики» нет. Поэтому и нормируемые значения этих показателей для БИО-100 существенно ниже, чем для обычного бензина. А что показали наши образцы? Содержание фактических смол в «девяносто восьмом» биобензине — 5,0 мг/100 см³ (в четыре раза меньше, чем допускают ТУ), «ароматики» — всего 6,5% (нормы допускают 10%). В топливе БИО-100/96 из-за повышенного содержания бензиновых фракций концентарция смол составила 6,2 мг/100 см³ (при норме 10 мг/100 см³), а тест на «ароматику» этот биобензин «завалил»: 20,6% при норме 15%.
Итак, зачем нам биотопливо? Можно ли заливать его в бак своей машины и какой в этом смысл?
Нашего брата не проведешь: была бы реальная выгода — как, например, в случае с переводом двигателя на газ — на биотопливных АЗС стояла бы очередь из желающих заправиться. Но очередей нет. Цены на бензин приостановили свой рост, а биобензин лишь немногим дешевле — к тому же, с учетом его повышенного расхода (на 5—10%) разница в стоимости нивелируется вовсе. Так зачем рисковать? Ведь мы традиционно не доверяем всему новому, неизведанному. И наше исследование показало, что опасения не лишены оснований: продающееся биотопливо пока не полностью отвечает нормам, которые предложили сами же разработчики. И хотя купленный нами биобензин вполне годен для использования в ДВС современных автомобилей, неуверенность осталась: а вдруг в следующий раз в биотопливе окажется больше не бензиновых фракций, а этилового спирта, который в больших количествах вреден для двигателя?
При этом компания ЭСБТ собирается вывести на украинский рынок биодизель. Зачем?
Такой ходовой товар, как автомобильное топливо, всегда было выгодно производить и продавать. И делать это выгодно вдвойне, если есть собственная сырьевая база и необходимые производственные мощности (помимо Лохвицкого спиртзавода, выпуск биотоплива вскоре будет развернут еще и в Виннице), а также прямые договоренности с украинскими НИИ, осуществляющими научное сопровождение проекта. Себестоимость производства БИО-100 чуть ниже, чем обычного бензина — поэтому у компании ЭСБТ большие планы. С началом продаж биодизеля производитель расчитывает занять до 5% топливного рынка Украины и, возможно, начать экспорт биотоплива в Европу.
Мы тоже ждем с нетерпением появления украинского биодизеля — и обязательно проведем его экспертизу. Может тогда наши опасения по поводу качества отечественного биотоплива окончательно рассеятся?
| Результаты лабораторных испытаний образцов биотоплива БИО-100/98 и БИО-100/96 на соответствие ТУ У 24.6-33616799-001:2006 | ||||||
| Показатель | Метод испытаний | БИО-100/98 | БИО-100/96 | |||
| Нормированное значение | Результаты анализа | Нормированное значение | Результаты анализа | |||
| Детонационная стойкость по моторному методу | ГОСТ 511-82 | не менее 90 | 87,6 | не менее 86 | 86,9 | |
| Концентрация свинца, гм/дм³ | ГОСТ 28828-90 | не более 0,013 | – | не более 0,013 | – | |
| Плотность при температуре 20°С, кг/дм³ | ГОСТ 3900-85 | 710–790 | не проводился | 710–790 | не проводился | |
| Массовая доля серы, % | ASTM D 4294-86 | не более 0,04 | 0,0016 | не более 0,04 | 0,0075 | |
| Концентрация фактических смол, мг/100 см³ | ГОСТ 1567-2006 | не более 20 | 5,0 | не более 10 | 6,2 | |
| Значение pH | ГОСТ 11362-90 | не ниже 7,5 | 9,3 | не ниже 7,5 | 8,3 | |
| Наличие механических примесей и воды | отсутствуют | отсутствуют | отсутствуют | отсутствуют | ||
| Фракционный состав: | температура начала перегонки, °С | ГОСТ 2177-99 | не ниже 30 | 48 | не ниже 30 | 48 |
| 10% перегоняется при температуре, °С | не выше 65 | 55 | не выше 65 | 55 | ||
| 50% перегоняется при температуре, °С | не выше 80 | 75 | не выше 80 | 73 | ||
| 90% перегоняется при температуре, °С | не выше 110 | 80 | не выше 110 | 153 | ||
| конец кипения, °С | не выше 180 | 175 | не выше 180 | 202 | ||
| остаток в колбе, % | не более 1,5 | 0,5 | не более 1,5 | 1,2 | ||
| остаток и потери | не более 4 | 2,0 | не более 5 | 3,0 | ||
| Суммарная массовая доля ароматических углеводородов, % | ASTM D 6733-01 | не более 10 | 6,5 | не более 15 | 20,6 | |
| Массовая доля бензола, % | ASTM D 6733-01 | не более 4 | 0,69 | не более 5 | 0,75 | |
| Объемная доля биоэтанола, % | ASTM D 6733-01 | не менее 53 | 51,0 | не менее 51 | 27,1 | |
| Красным цветом выделены значения, не соответствующие нормативным параметрам | ||||||
Биобензин и биодизель
Биологический аналог бензинового топлива — биоэтанол, который представляет собой обезвоженный этиловый спирт максимальной крепости (99,5°). Биоэтанол получают при переработке любого растительного сырья с высоким содержанием крахмала. Один из наиболее распространенных способов производства — брожение. Но топливный этанол пить нельзя — он не только хуже очищен от альдегидов и сивушных масел, но вдобавок денатурирован бензином.
По своим свойствам биоэтанол заметно отличается от бензина: он обладает высоким октановым числом (104—108 единиц по исследовательскому методу), но меньшей теплотой сгорания (23,5 МДж/кг, у бензина — 44 МДж/кг). В качестве автомобильного топлива биоэтанол применяется как в чистом виде, так и в смеси с бензином. В зависимости от содержания спирта биотопливные смеси обозначаются Е5, Е10, Е85 и т.д. (где Е — от английского ethanol, а цифры — объемная доля спирта в процентах). Агрессивность к резинотехническим деталям и гигроскопичность (ею особенно характеризуются смеси с низким содержанием спирта) ограничивают применение биобензинов в стандартном ДВС.
Горение спирта
Этиловый спирт, как известно, горит. Но по сравнению с бензином при сжигании спирта тепла выделяется почти в два раза меньше, ведь содержание углерода в этаноле ниже. А присутствие в молекуле этилового спирта атома кислорода приводит к уменьшению расхода воздуха (для полного сгорания одного килограмма этанола необходимо 9 кг воздуха, а бензина — 14,9 кг воздуха), обеднению топливовоздушной смеси и, как следствие, — к падению мощности двигателя. Правда, частично уменьшение мощности нивелируется более высоким октановым числом спирта.
Повышение детонационных свойств спиртосодержащих бензинов требует от систем подачи топлива иного алгоритма работы — в частности, более раннего угла опережения зажигания. В современных двигателях управляющая электроника сделает это сама, а вот владельцам карбюраторных автомобилей при переходе на биотопливо корректировать угол опережения придется самостоятельно.
Обедненная смесь позволяет экономить горючее но, вместе с тем, приводит к повышенному содержанию окислов азота (NOx) в выхлопных газах, что по современным экологическим нормам неприемлемо. Однако, при работе на спиртовых топливах электронный блок управления двигателем будет принудительно обогащать смесь — поэтому расход топлива увеличивается на 5—15%. Соответственно, придется чаще заправляться и больше тратить денег на топливо.
Норматив? Сейчас-сейчас…
Украинская законодательная база по биотопливу существует лишь в зародыше. Государственного стандарта (ДСТУ), регламентирующего состав и свойства бензинов на спиртовой основе, до сих пор нет: он «бродит» где-то в недрах УкрНИИНП МАСМА, который занимается разработкой данного документа — и не известно, когда его отправят на согласование в Госстандарт и профильные министерства. Тем не менее, топливо БИО-100 реализовывается вполне легально — поскольку существуют технические условия «Топливо моторное «БИО-100» ТУ У 24.6-33616799-001:2006», которые были разработаны компанией Энергетические стратегии и биотехнологии совместно с УкрНИИНП МАСМА в 2006 году.
Данные технические условия четко нормируют лишь содержание основного компонента БИО-100 — этилового спирта (биоэтанола). В топливе БИО-100/98 его должно быть не менее 53% (в объемных долях), а в топливе БИО-100/96 — 51% и выше. Соотношение других составляющих — легких бензиновых фракций и метил-трет-бутилового эфира — разработчики приняли согласно собственной запатентованной рецептуре: около 40% бензина и примерно 5% МТБЭ.
Утверждая, что топливо БИО-100 можно использовать в стандартных бензиновых двигателях без какой-либо адаптации, компания ЭСБТ опирается на результаты исследований, проведенных ГосавтотрансНИИ-проектом. Но ресурсными испытаниями, которые помогли бы выявить воздействие спиртового топлива на двигатель при длительной эксплуатации, никто не занимался — ни украинские профильные НИИ, ни сами разработчики. Поэтому у автовладельца, который решит перевести свой автомобиль на «спиртовую диету», нет никакой гарантии, что через какое-то время ему не придется ехать на сервис для диагностики и ремонта топливной системы.
Отсутствие госстандарта на биотопливо — серьезная причина опасаться за качество БИО-100: по сути, производитель (он же и разработчик) топлива ни перед кем не отчитывается. И, как показали наши испытания, опасения эти отнюдь не беспочвенны.
http://ua.autoreview.ru/archive/2009/01/bio/
а как быть с водой в баке, в емкости?
ОтветитьУдалить