211service.com
Biokuro kaina
Neracionalus perteklius dėl etanolio, kuris per pastaruosius kelerius metus nuvilnijo Amerikos kukurūzų juostą, užleido vietą niūrioms pagirioms, ypač tarp tų, kurie daug investavo į besiplečiančias gamybos patalpas, kurios dabar yra kaimo kraštovaizdyje. Tai yra Vidurio Vakarų technologijų burbulo versija, kuri tam tikrais atžvilgiais yra nepaprastai pažįstama: pernelyg nekantraujantys investuotojai, susižavėję iš pažiūros neribotu technologijos potencialu, ignoruoja, bent jau retrospektyviai, akivaizdžią ekonominę realybę.
Daugiau nei šimtas biokuro gamyklų, daugiausia susitelkusių kukurūzus auginančiose Ajovos, Minesotos, Ilinojaus, Indianos, Pietų Dakotos ir Nebraskos valstijose, šiais metais pagamins 6,4 mlrd. galonų etanolio, o dar 74 įrenginiai statomi. Vos prieš 18 mėnesių jos buvo grynųjų karvės, iš pigių kukurūzų išpilstančios brangų etanolį, žadinančios politikų energetinės nepriklausomybės viltis ir patraukusios tiek Rytų, tiek Vakarų pakrantės rizikos kapitalistų dėmesį ir pinigus.
Dabar etanolio gamintojams sunku, o daugelis praranda pinigus. Kukurūzų bušelio kaina per metus pakilo iki rekordinių aukštumų, praėjusią žiemą viršydama 4,00 USD, o vasarą nukrito iki maždaug 3,50 USD, o šį rudenį vėl pakilo iki beveik 4,00 USD. Tuo pačiu metu etanolio kainos smuko, nes alternatyvių degalų, kurie vis dar daugiausia naudojami kaip benzino priedas, rinka tapo prisotinta. Atsižvelgiant į šias dvi tendencijas, pelno maržos išnyko.
Etanolio rinkos nuosmukis atspindi nuspėjamą bet kurios prekės pakilimo ir nuosmukio ciklą: aukštos kainos skatina gamybą, o netrukus rinkoje atsiranda perteklinė pasiūla, todėl kainos krenta. Tačiau plataus masto iš kukurūzų gauto etanolio kaip transporto kuro naudojimas turi ekonominių problemų. Nors žalios naftos kainos beveik rekordinės, o įmonės, kurios benzine naudoja etanolį, gauna federalinę 51 cento už galoną mokesčių kreditą, etanoliui sunku konkuruoti ekonomiškai. Kadangi biokuro platinimo ir pardavimo infrastruktūra yra ribota, paklausa artimiausioje ateityje išliks neaiški.
Daugiau informacijos skaitykite Technologijų apžvalga specialųjį pranešimą apie biokurą .
Dar labiau nerimą kelia tai, kad etanolio gamybos bumas didina maisto kainas. Iš rekordinių 93 milijonų hektarų kukurūzų, pasodintų 2007 metais Jungtinėse Valstijose, apie 20 procentų atiteko etanoliui. Kadangi didžioji dalis likusios dalies naudojama gyvuliams šerti, jautienos, pieno, paukštienos ir kiaulienos kainoms įtakos turi išaugusios kukurūzų kainos. Tarptautinė ekonominio bendradarbiavimo ir plėtros organizacija (EBPO) neseniai perspėjo, kad spartus biokuro pramonės augimas gali sukelti esminius pokyčius žemės ūkio rinkose visame pasaulyje ir netgi sukelti maisto trūkumą.
Visa tai vyksta tuo metu, kai tampa neatidėliotinas naftos pagrindu pagaminto transporto kuro alternatyvų poreikis. Spaudos metu žalios naftos kaina buvo beveik 90 USD už barelį. Susirūpinimas dėl šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo dėl kasmet Jungtinėse Valstijose sunaudojamo maždaug 142 milijardų galonų benzino didėja. Išplėstas biokuro naudojimas yra pagrindinis federalinės vyriausybės ilgalaikės energijos strategijos pagrindas. Savo kalboje apie Sąjungos padėtį 2007 m. sausio 23 d. prezidentas Bushas užsibrėžė tikslą iki 2017 m. pagaminti 35 milijardus galonų atsinaujinančio ir alternatyvaus kuro, nurodydamas būtinybę nepriklausomybei nuo užsienio naftos. JAV Energetikos departamentas iškėlė panašų tikslą iki 2030 metų 30 procentų benzino naudojimo pakeisti biokuru.
Multimedija
Bumas ar žlugimas? (PDF: biokuro ekonomikos diagramos ir grafikai)
Žiūrėkite daug baltymų turinčių grūdų ir angliavandenilių gamybos vaizdus.
Minesotos universiteto mokslininkai tyrinėja biokuro ateitį.
C. Ford Runge paaiškina kukurūzų etanolio problemas.
Rizikos kapitalistas Vinod Khosla išsamiai apibūdina alternatyvių energijos šaltinių rinkos potencialą.
Tačiau norint pasiekti abu tikslus, reikės didelių technologinių proveržių. Jungtinėse Valstijose kol kas etanolis reiškia iš kukurūzų pagamintą versiją. (2007 m. Brazilijos gamintojai tikėjosi pagaminti 4,97 mlrd. galonų etanolio, daugiausia iš cukranendrių; tačiau šis pusiau atogrąžų derlius žemės ūkyje yra gyvybingas tik keliose JAV dalyse.) Netgi kukurūzų etanolio šalininkai teigia, kad jo gamybos lygis negali būti didelis. didesnė nei maždaug 15 milijardų galonų per metus, o tai toli gražu nesiekia Busho tikslo.
Nors prezidentas Bushas ir kiti biokuro šalininkai dažnai ragino etanolį gaminti iš alternatyvių žaliavų, tokių kaip žolė – augalas, kilęs iš JAV prerijų valstijų, kur jis plačiai auga, tačiau, remiantis daugeliu apskaičiavimų, reikalinga technologija yra mažiausiai keturios. iki penkerių metų nuo komercinio gyvybingumo. Tuo tarpu pažangūs biologiniai metodai, skirti kurti naujus organizmus, gaminančius kitus biokurus, pavyzdžiui, angliavandenilius, vis dar yra laboratorijoje. Kol kas mokslininkai gamina tokius kiekius, kurie net nepripildytų didelio visureigio bako.
Ekonominės bėdos ir kukurūzų etanolio rinkos apribojimai yra skausmingas priminimas apie didžiulius sunkumus, su kuriais susiduria naujų biodegalų kūrėjai. Esmė ta, kad jūs turėsite piginti degalus, sako Frances Arnold, Caltech chemijos inžinerijos ir biochemijos profesorė. Visi galime ką nors padaryti. Bet jūs turite tai padaryti daug, ir jūs turite tai padaryti pigiai. Problema tokia didžiulė, kad jūsų technologija turi didėti ir tai padaryti už konkurencingą kainą. Visi konkuruos vien dėl kainos.
Kukurūzų maras
Gali būti, kad nėra geresnės vietos realiai įvertinti biokurą nei Minesotos universiteto Taikomosios ekonomikos katedra. Didelis miestelis, kuriame yra katedra ir likusi universiteto žemės ūkio mokyklos dalis, yra ant žemos kalvos ramiame Sent Paulo rajone. Akrai laukų, kuriuose atliekami eksperimentai, išsidėstę nuo universiteto pakraščio. Netoliese yra Minesotos valstijos mugės, 12 dienų trukmės renginio, kuris vasaros pabaigoje pritraukia daugiau nei pusantro milijono lankytojų, teritorija.
Valstija yra ketvirta pagal dydį kukurūzų gamintoja JAV, o didžioji jos ekonomikos dalis, netgi kultūra, yra glaudžiai susijusi su derliumi. Kukurūzų kainų augimas buvo palaima Minesotos kaimo žemės ūkio bendruomenėms. O gubernatorius ir kiti valstybės politikai stipriai pastūmėjo naudoti etanolį kaip transporto kurą. Vis dėlto paprastame mūriniame pastate, kuriame įsikūręs skyrius, kukurūzų etanolio daug džiuginančių nerasite.
Vernonas Eidmanas, emeritas žemės ūkio ekonomikos profesorius, savo tvarkingame biure su tvarkingomis techninių dokumentų ir ūkio ataskaitomis sujungia mokslininko autoritetą su Vidurio Vakarų bankininko griežtumu. Matėme, kad tai ateina, sako jis, apibūdindamas dabartinę etanolio gamintojų padėtį rinkoje. Nėra taip, kad [prodiuseriai] nežinojo, kad tai ateis. Bent jau jie turėjo tai žinoti. 2006 m. jie uždirbo tokio pelno, kokio anksčiau neturėjo, sako Eidmanas. Ir tai yra pagrindinis veiksnys, lėmęs šį didžiulį augimą.
Skaičiai kalba patys už save. Eidmano skaičiavimai rodo, kiek kainuoja naujos vidutinio dydžio etanolio gamybos įrenginys, atsižvelgiant į skirtingas kukurūzų kainas. 4,00 USD už kukurūzų bušelį, etanolio gamyba kainuoja 1,70 USD už galoną; norėdami gauti 12 procentų nuosavybės grąžą, gamintojai turi parduoti etanolį už 1,83 USD už galoną. Tada Eidmanas parodo savo kainas, kurias moka naftos bendrovės, pirkdamos etanolį, skirtą maišyti su benzinu: šį gruodį kainos buvo apie 1,90 USD už galoną, o 2008 m. pasiūlymai svyruoja nuo 1,75 USD iki 1,80 USD už galoną. Kitaip tariant, etanolio gamintojų pelno maržos yra itin mažos. Dar blogiau, pasak Eidmano, gamybos pajėgumai, kurie 2007 m. pradžioje buvo apie 5,4 mlrd. galonų, iki 2010 m. turėtų pasiekti 12,5 mlrd. galonų.
Nors didėjanti etanolio gamyba sukėlė nerimą dėl pasiūlos pertekliaus, kita rinkos lygties pusė iš tikrųjų kelia didesnį susirūpinimą: etanolio degalų paklausa ateityje nėra tikra. Kai kuriose šalies dalyse, ypač kukurūzų juostos valstijose, vairuotojai gali nusipirkti degalų, kurių 85 procentai etanolio. Tačiau dažniausiai naftos įmonės naudoja 10 procentų etanolį, kad padidintų deguonies kiekį savo benzine. Tokia rinka ne tik ribota, bet ir 10 procentų etanolio mišinys leidžia šiek tiek sumažinti degalų ridą, o tai gali sumažinti vartotojų apetitą degalams.
Žemės ūkio ekspertams rūpi ne tik trumpalaikė etanolio ekonomika. Jie taip pat perspėja, kad iš kukurūzų pagamintas etanolis nėra žalias kuras, kurį apibūdino jo šalininkai. Taip yra todėl, kad etanolio gamybai reikia daug energijos tiek kukurūzams auginti, tiek, dar svarbiau, fermentacijos įrenginiams, kurie paverčia iš kukurūzų branduolių surinktą cukrų į alkoholį, kuris naudojamas kaip kuras, paleisti. Per pastaruosius kelerius metus įvairiuose žurnaluose kilo intensyvių akademinių diskusijų objektas, kiek tiksliai tam reikia energijos.
Remiantis Minesotos mokslininkų atliktais skaičiavimais, 54 procentus visos energijos, kurią sudaro galonas etanolio, kompensuoja energija, reikalinga kurui apdoroti; dar 24 procentus kompensuoja kukurūzams auginti reikalinga energija. Nors iš biokuro išspaudžiama apie 25 procentais daugiau energijos, nei sunaudojama jam gaminti, kiti degalai duoda daug daugiau naudos, sako Minesotos ekologijos ir aplinkos ekonomikos profesorius Stephenas Polasky. Jis sako, kad etanolio gamyba nėra pigus procesas. Mano požiūriu, didžiausia problema [su kukurūzų etanoliu] yra tik tiesioginė ekonomika ir išlaidos. Energijos įvedimas/išėjimas nėra labai geras.
Didelis energijos poreikis etanolio gamybai reiškia, kad etanolio kaip kuro naudojimas nėra daug naudingesnis aplinkai nei benzinas. Galima manyti, kad deginant biokurą išsiskirtų tik anglies dioksidas, kurį augdami sulaiko kukurūzai. Tačiau šis supaprastintas vaizdas, kuris dažnai buvo sukurtas siekiant paremti etanolio kuro naudojimą, neatlaiko atidesnio patikrinimo.
Tiesą sakant, Polasky teigia, kad iškastinis kuras, reikalingas kukurūzams auginti ir nuimti bei etanoliui gaminti, yra atsakingas už didelį anglies dvideginio išmetimą. Negana to, kukurūzų auginimas taip pat išskiria dar dvi stiprias šiltnamio efektą sukeliančias dujas: azoto oksidą ir metaną. Polasky apskaičiavo, kad iš kukurūzų gauto etanolio išmetamas šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis yra maždaug 15–20 procentų mažesnis nei benzinas: Esmė ta, kad sutaupote šiek tiek šiltnamio efektą sukeliančių dujų, bet ne daug.
Jei iš kukurūzų gautas etanolis turėjo nedidelį poveikį energijos rinkoms ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimui, jo gamyba gali turėti pasekmių visose žemės ūkio rinkose. Kyla ne tik kukurūzų, bet ir sojų pupelių kainos, nes ūkininkai pasėjo mažiau sojų, kad atsirastų vietos kukurūzams.
2007 m. gegužės/birželio mėn Užsienio reikalų , C. Ford Runge, taikomosios ekonomikos ir teisės profesorius iš Minesotos, parašė straipsnį „Kaip biokuras gali badauti vargšus“, kuriame teigiama, kad didžiulis kukurūzų kiekis, reikalingas etanolio pramonei, siunčia smūgines bangas per maisto sistemą. Po šešių mėnesių, sėdėdamas dideliame biure, iš kurio vadovauja universiteto Tarptautinės maisto ir žemės ūkio politikos centrui, Runge atrodo sugniuždytas dėl kritikos, kurią jo straipsnis sulaukė iš vietos politikų ir etanolio verslo atstovų. Tačiau jis tvirtai laikosi savo argumentų: akivaizdu, kad pieno ir duonos kainos auga tris kartus greičiau nei vidutinis pastarųjų 10 metų augimo tempas. Tai pastebima ir pradedama vertinti.
Naujausia EBPO ataskaita, paskelbta rugsėjo pradžioje, yra tik paskutinis jo įspėjimų patvirtinimas, sako Runge. Ir kadangi didesnė jų pajamų dalis skiriama maistui, jis sako, kad tai tikrai nukentės neturtingiems žmonėms. Kadangi Jungtinės Valstijos eksportuoja apie 20 procentų savo kukurūzų, likusio pasaulio neturtingiesiems gresia ypatingas pavojus. Runge nurodo, kad tortilijų kainos Meksikoje prieš metus padvigubėjo.
Visi šie veiksniai prieštarauja pažadui naudoti kukurūzų etanolį kaip energijos problemos sprendimą. Mano nuomone, pasak Polasky, [etanolis] tik šiek tiek prisidės prie energijos tiekimo. Jis skaičiuoja, kad net jei visi Jungtinėse Valstijose pasėti kukurūzai būtų panaudoti etanoliui, biokuras vis tiek išstumtų tik 12 procentų suvartojamo benzino. Jei tai darau dėl energetikos politikos, nematau atsipirkimo, sako jis. Jei tai darysime kaip paramos ūkiams politiką, tai gali būti daugiau nuopelnų. Tačiau turėsime pereiti prie naujos kartos technologijų, kad padarytume didelį poveikį energijos rinkoms.
Superbugs
Nuo aštuntojo dešimtmečio naftos krizės, kai naftos statinės kaina pasiekė aukščiausią tašką, chemijos ir biologijos inžinieriai ieško būdų, kaip didžiulius šalies celiuliozės medžiagų, tokių kaip mediena, žemės ūkio liekanos ir daugiametės žolės, atsargas paversti etanoliu ir kitais biodegalais. . Praėjusiais metais, remdamasis dar vienu prezidento Busho tikslu – sumažinti JAV benzino suvartojimą 20 procentų per 10 metų – JAV Energetikos departamentas (DOE) paskelbė iki 385 mln. nuo medžio drožlių iki žolės.
Remiantis 2005 m. DOE ir JAV žemės ūkio departamento ataskaita, šalis turi pakankamai laisvos miško ir žemės ūkio paskirties žemės, kad būtų galima pagaminti 1,3 milijardo tonų biomasės, kurią būtų galima panaudoti biokurui. Celiuliozės biomasė gali ne tik teikti didelę pigių žaliavų tiekimą, bet ir žymiai padidinti biokuro naudą energijai ir aplinkai. Celiuliozinėms medžiagoms auginti reikia daug mažiau energijos nei kukurūzų auginimui, o dalis biomasės gali būti panaudota gamybos procesui palaikyti. (Brazilijoje gaminamas cukranendrių etanolis taip pat yra geresnis už kukurūzų etanolį dėl didelio derliaus ir didelio cukraus kiekio.)
Tačiau nepaisant daugelio metų tyrimų ir pastarųjų metų investicijų į gamybos procesų didinimą, jokia komercinė įmonė dar negamina celiuliozės etanolio. Ekonominis paaiškinimas paprastas: pastatyti tokį objektą kainuoja per daug. Celiuliozę, ilgos grandinės polisacharidą, sudarantį didžiąją dalį sumedėjusių augalų masės ir pasėlių liekanų, pavyzdžiui, kukurūzų stiebus, suskaidyti sunku, taigi, brangu.
Yra keletas celiuliozės etanolio gamybos technologijų. Celiuliozė gali būti kaitinama aukštu slėgiu, esant deguoniui, kad susidarytų sintezės dujos, anglies monoksido ir vandenilio mišinys, kuris lengvai paverčiamas etanoliu ir kitu kuru. Arba pramoniniai fermentai gali suskaidyti celiuliozę į cukrų. Tada cukrus maitina fermentacijos reaktorius, kuriuose mikroorganizmai gamina etanolį. Tačiau visi šie procesai vis dar yra per brangūs, kad juos būtų galima naudoti komerciniais tikslais.
Netgi celiuliozės etanolio šalininkai mano, kad gamyklos statybos kapitalo sąnaudos yra daugiau nei dvigubai didesnės nei gamyklos, pagamintos iš kukurūzų, o kiti skaičiavimai svyruoja nuo trijų kartų iki penkių. Jau šiandien galite pasigaminti celiuliozės etanolį, bet už kainą, kuri toli gražu nėra tobula, sako Christopheris Somerville'is, augalų biologas iš Kalifornijos universiteto Berklyje, tyrinėjantis, kaip celiuliozė susidaro ir naudojama augalų ląstelių sienelėse.
Celiuliozė pasižymi fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, dėl kurių ją sunku pasiekti ir sunku suskaidyti, aiškina Caltech Arnoldas, kuris nuo 1970-ųjų dirbo ir išjungė biologinį celiuliozės etanolio gamybos metodą. Viena vertus, celiuliozės pluoštus sulaiko medžiaga, vadinama ligninu, kuri yra šiek tiek panaši į asfaltą, sako Arnoldas. Kai ligninas pašalinamas, celiuliozę gali suskaidyti fermentai, tačiau jie yra brangūs, o esami fermentai nėra idealūs šiai užduočiai atlikti.
Daugelis tyrinėtojų mano, kad perspektyviausias būdas padaryti celiuliozinį biokurą ekonomiškai konkurencingą yra sukurti arba atrasti superbakterijas, mikroorganizmus, kurie gali suskaidyti celiuliozę į cukrų ir tada fermentuoti tuos cukrus į etanolį. Idėja yra imtis tai, kas dabar yra daugiapakopis procesas, į kurį reikia pridėti brangių fermentų, ir paversti jį paprastu, vieno etapo procesu, pramonėje vadinamu konsoliduotu biologiniu apdorojimu. Pasak Lee Lyndo, Dartmuto koledžo inžinerijos profesoriaus ir Mascoma, Kembridže (MA) įsikūrusios bendrovės, kuri komercializuoja šios technologijos versiją, įkūrėjo, taikant konsoliduotą metodą galiausiai būtų galima pagaminti etanolį už 70 centų už galoną. Tai būtų transformacinis proveržis, sako jis. Nėra jokių abejonių, kad tai būtų patrauklu.
Tačiau rasti superbakterijų pasirodė sunku. Dešimtmečius mokslininkai žinojo apie bakterijas, kurios gali skaidyti celiuliozę ir taip pat gaminti šiek tiek etanolio. Tačiau niekas negali atlikti darbo pakankamai greitai ir efektyviai, kad būtų naudingas didelės apimties gamybai.
Gamta, aiškina Arnoldas, mažai padeda. Ji sako, kad kai kurie organizmai skaido celiuliozę, tačiau problema ta, kad jie negamina kuro, todėl tai neduoda daug naudos. Alternatyva, anot jos, yra genetiškai modifikuoti E. coli ir mieles, kad jos išskirtų celiuliozę skaidančius fermentus. Tačiau nors daug skirtingų fermentų gali atlikti šį darbą, dauguma jų nemėgsta būti įterpiami E. coli ir mielės.
Tačiau Arnoldas tikisi, kad bus atrastas tinkamas organizmas. Niekada nežinai, kas nutiks rytoj, sako ji, ar tai daroma naudojant sintetinę biologiją, ar kažkas tiesiog nubraukia batą nuo bato apačios.
Ji ne visai nubraukė jos nuo savo batų, bet Susan Leschine, Masačusetso universiteto Amherst mikrobiologė, mano, kad ji tiesiog galėjo suklupti klaidą, kuri atliks savo darbą. Ji rado jį dirvožemio mėginyje, paimtame daugiau nei prieš dešimtmetį iš miškų, supančių Kvabino rezervuarą, maždaug 15 mylių nuo jos laboratorijos. Quabbin mėginys buvo tik vienas iš daugelio iš viso pasaulio, kurį Leschine tyrinėjo, todėl praėjo keleri metai, kol ji baigė jį analizuoti. Bet kai ji tai padarė, ji suprato, kad viena iš jos bakterijų, Clostridium phytofermentans , turėjo nepaprastų savybių. Ji suskaido beveik visus augalo komponentus ir sudaro etanolį kaip pagrindinį produktą, sako ji. Jis gamina milžiniškus kiekius etanolio.
Leschine įkūrė įmonę Amherste, SunEthanol, kuri bandys padidinti etanolio gamybą naudojant šią bakteriją. Ji pripažįsta, kad laukia ilgas kelias, bet priduria, kad tai, ką turime, labai skiriasi, ir tai mums kelia koją. Jau turime mikrobą ir pademonstravome jį su tikromis žaliavomis. Leschine'as sako, kad kiti naudingi mikrobai tikriausiai laukia, kol bus atrasti: viename dirvožemio mėginyje juk yra šimtai tūkstančių veislių. Pasak jos, šiame mikrobų zoologijos sode galime manyti, kad yra ir kitų, turinčių panašių savybių.
Žydinčios prerijos
Tačiau tai, ar iš celiuliozės biomasės pagamintas etanolis yra naudingas ar žalingas aplinkai, priklauso nuo to, kokia tai biomasė ir kaip ji auginama.
Minesotos universiteto ekologijos profesorius Davidas Tilmanas savo biure Sent Paule ištraukia didelę lauko nuotrauką iš oro, suskirstytą į tvarkingą tinklelį. Net žiūrint iš fotoaparato toli virš žemės, žemė atrodo skurdi. Viename sklype plonos žolių eilės, apačioje matosi smėlinga žemė. Tilmanas sako, kad žemė buvo tokia nederlinga, kad buvo atsisakyta ją naudoti žemės ūkyje. Tada jis ir jo kolegos nugramdė likusį viršutinį dirvožemio sluoksnį. Joks ūkininkas neturi tokios prastos žemės, sako jis.
Atlikdamas daugybę bandymų, Tilmanas kai kuriuose lauko sklypuose augino vietinių prerijų žolių mišinį (įskaitant irgines žoles), o kituose – atskiras rūšis. Rezultatai rodo, kad įvairus žolių mišinys, net auginamas itin nederlingoje dirvoje, gali būti vertingas biokuro šaltinis, sako jis. Galite pagaminti daugiau etanolio iš akro [mišrios žolės] nei iš akro kukurūzų. Dar geriau, žurnale „Science“ paskelbtame dokumente Tilmanas parodė, kad iš prerijų žolės galima gaminti anglies neigiamą poveikį turintį etanolį: žolės gali sunaudoti ir sukaupti daugiau anglies dioksido, nei išsiskiria gaminant ir deginant iš jų pagamintą kurą.
Išvados stebina, nes jos siūlo aplinkai naudingą būdą gaminti didžiulius kiekius biokuro nekonkuruojant su maistinėmis kultūromis. Iki 2050 m., pasak Tilmano, pasauliui reikės milijardu hektarų daugiau žemės maistui. Tai yra visų Jungtinių Valstijų žemės masė, skirta tik išmaitinti pasaulį, sako jis. Jei naudojote daug biokuro [ariamoje] žemėje – labai lengva įsivaizduoti milijardą hektarų biokurui – po 50 metų neturėsite nei gamtos, nei žemės rezervo. Vietoj to, Tilman teigia, prasminga auginti biomasę kurui santykinai nederlingoje žemėje, kuri nebenaudojama žemės ūkiui.
Tačiau nusileidę nuo Tilmano biuro, jo kolegos iš taikomosios ekonomikos skyriaus nerimauja dėl praktinių problemų, susijusių su didelio kiekio biomasės panaudojimu kurui gaminti. Viena vertus, jie pabrėžia, kad technologija ir infrastruktūra, kuri galėtų efektyviai apdoroti ir transportuoti stambią biomasę, vis dar turi būti plėtojama. Ir kadangi augalinės medžiagos transportavimas bus brangus, biokuro gamybos įrenginiai turės būti pastatyti netoli žaliavų šaltinių – tikriausiai 50 mylių atstumu.
Biomasės kiekis, reikalingas net vienam vidutinio dydžio etanolio įrenginiui pamaitinti, yra bauginantis. Eidmanas apskaičiavo, kad 50 milijonų galonų per metus pagaminančiam įrenginiui biomasės pakrauto sunkvežimio prireiktų kas šešias minutes ištisą parą. Be to, anot jo, žaliava nėra nemokama: jos kainuos apie 60–70 USD už toną arba apie 75 centus už galoną etanolio. Čia daug žmonių apsigauna, priduria jis.
Kadangi komercinis celiuliozės įrenginys nebuvo pastatytas, sako Eidmanas, sunku išanalizuoti konkrečias įvairių technologijų sąnaudas. Apskritai, jis teigia, kad ekonomika atrodo įdomi, tačiau celiuliozės etanolis turės konkuruoti su iš kukurūzų pagamintu biokuru ir nusileisti iki 1,50 USD už galoną. Eidmanas mano, kad praeis bent 2015 m., kol iš celiuliozės gaminamas biokuras taps svarbiu veiksniu rinkoje.
Ištremtas
Kol chemijos inžinieriai, mikrobiologai, agronomai ir kiti stengiasi rasti būdų, kaip celiuliozės etanolį padaryti komerciškai konkurencingą, keli sintetinių biologų ir medžiagų apykaitos inžinieriai sutelkia dėmesį į visiškai kitokią strategiją. Daugiau nei penkiolika šimtų mylių nuo Midwest kukurūzų juostos keli Kalifornijoje įsikūrę, rizikos remiami startuoliai, kuriuos įkūrė besikuriančios sintetinės biologijos srities pionierių, kuria naujus mikroorganizmus, skirtus gaminti kitokį nei etanolį biokurą.
Galų gale, etanolis vargu ar yra idealus kuras. Dviejų anglies molekulių, jos energijos kiekis yra tik du trečdaliai benzino, kuris yra ilgos grandinės angliavandenilių mišinys. Kitaip tariant, prireiktų maždaug pusantro galono etanolio, kad būtų galima nuvažiuoti tiek pat, kiek galonui benzino. Kadangi etanolis susimaišo su vandeniu, fermentacijos proceso pabaigoje reikalingas brangus distiliavimo etapas. Be to, kadangi etanolis yra lengviau užterštas vandeniu nei angliavandeniliai, jo negalima gabenti naftos vamzdynais, kuriais pigiai paskirstomas benzinas visoje JAV. Etanolis turi būti gabenamas specializuotuose geležinkelio vagonuose (sunkvežimiai su santykinai mažomis naudingosiomis apkrovomis paprastai yra per brangūs), todėl padidėja degalų sąnaudos.
Taigi vietoj etanolio Kalifornijos startuoliai planuoja gaminti naujus angliavandenilius. Kaip ir etanolis, nauji junginiai yra fermentuojami iš cukrų, tačiau jie sukurti taip, kad būtų labiau panašūs į benziną, dyzeliną ir net reaktyvinį kurą. Mes pažvelgėme į etanolį, sako Neilas Renningeris, vyresnysis plėtros viceprezidentas ir „Amyris Biotechnologies“ įkūrėjas Emerivilyje, Kalifornijoje, ir supratome apribojimus bei norą sukurti tai, kas panašesnė į įprastą kurą. Iš esmės norėjome gaminti angliavandenilius. Angliavandeniliai yra tai, kas šiuo metu yra degaluose, o angliavandeniliai yra geriausias kuras, nes sukūrėme savo variklius, kad jie veiktų su jais. Jei mokslininkai galės genetiškai modifikuoti mikrobus, gaminančius tokius junginius, tai visiškai pakeis biokuro ekonomiką.
Problema ta, kad gamta nepateikia žinomų mikroorganizmo pavyzdžių, kurie gali fermentuoti cukrų į tokius angliavandenilius, kurie yra naudingi kurui. Taigi sintetiniai biologai turi pradėti nuo nulio. Jie nustato daug žadančias metabolines reakcijas kituose organizmuose ir įterpia atitinkamus genus į E. coli arba mieles, rekombinuodami medžiagų apykaitos kelius, kol gaunami norimi produktai.
LS9, San Karlose, Kalifornijoje, mokslininkai paverčia E. coli angliavandenilių gamintoju, pertvarkydami jos riebalų rūgščių metabolizmą ( žr. Geresni biodegalai, Pirmyn, 2007 m. liepa/rugpjūtis ). Stephenas del Cardayré, LS9 tyrimų ir plėtros viceprezidentas, sako, kad bendrovė nusprendė sutelkti dėmesį į riebalų rūgštis, nes organizmai natūraliai gamina jų gausiai, kad galėtų kaupti energiją. Norėjome pasinaudoti keliu, kuris [natūraliai] sukuria daug dalykų, sako del Cardayré. Tiesiog paimk vidurį. Del Cardayré ir jo bendradarbiai naudoja daugelį esamų E. coli riebalų rūgščių metabolizmo būdų, tačiau juos nukreipia artėjant metabolizmo ciklo pabaigai. Kadangi riebalų rūgštys susideda iš angliavandenilių grandinės su karboksilo grupe, angliavandenilių kuro gamyba yra gana paprasta. Pagalvokite apie tai kaip apie greitkelį, sako del Cardayré. Netoli greitkelio pabaigos pridedame aplinkkelį, taką, kurį suprojektavome ir ten įstrigome, todėl riebalų rūgštys turi geresnę vietą. Mes juos nuimame ir chemiškai pakeičiame naudodami šį naują sintetinį kelią, kuris nukelia juos į norimus produktus.
Amyris taip pat laikosi sintetinės biologijos metodo, tačiau užuot reguliavęs riebalų rūgščių metabolizmą, jis dirba ties būdais, kurie gamina izoprenoidus – didelę natūralių junginių klasę. Tačiau kol kas tiek LS9, tiek Amyris gamina savo biokurą po kelis litrus vienu metu. Ir nors įmonės turi ambicingus savo technologijų komercializavimo grafikus – abi teigia, kad jų procesai bus paruošti iki 2010 m. – našumo ir reakcijų greičio gerinimas tebėra svarbus iššūkis. Čia vyksta didžioji dalis biologinio darbo, sako Renningeris. Mes dar turime šiek tiek nuveikti, ir tas mažas kelias yra labai svarbus.
Jei LS9 ir Amyris pagaminti angliavandenilių biodegalai galiausiai būtų parduodami, jie galėtų įveikti daugelį ekonominių etanolio trūkumų. Skirtingai nuo etanolio, gamybos proceso metu angliavandeniliai atsiskiria nuo vandens, todėl nereikia daug energijos reikalaujančio distiliavimo etapo. O angliavandenilių biokuras galėtų būti gabenamas esamais naftos vamzdynais. Viskas priklauso nuo išlaidų, sako Robertas Walshas, LS9 prezidentas. Tačiau kritinis veiksnys bus žaliavų kaina, sako jis. Mes norime pigaus cukraus.
Iš tiesų, sintetinės biologijos įmonės susiduria su ta pačia problema, kaip ir žinomi etanolio gamintojai: kukurūzai nėra nebrangus biokuro šaltinis. Naujos kartos [žaliavos] bus celiuliozės, sako Johnas Melo, „Amyris“ generalinis direktorius. Tačiau nesame tikri, kuri celiuliozės technologija taps nugalėtoja. Nepriklausomai nuo to, kuri technologija vyrauja, sako Melo, „Amyris“ tikisi, kad ji galės ją pritaikyti fermentacijos procese, suteikdama įmonei tiek pigių celiuliozės žaliavų, tiek praktiško angliavandenilių kuro pranašumų.
Tačiau kol kas alternatyvos kukurūzams nebuvimas išstumia Amyris tiesiai iš šalies. Bendrovė, kuri planuoja modernizuoti esamas etanolio gamyklas, kad jose būtų galima gaminti angliavandenilius, iš pradžių dirbs su Brazilijos biokuro gamyklomis, kurios kaip žaliavą naudoja cukranendres. Melo teigimu, atsižvelgiant į kukurūzų kainą ir jiems pagaminti reikalingą energijos kiekį, Brazilijos cukranendrės šiandien siūlo perspektyviausią ir tvariausią biokuro gamybos būdą.
Nėra pasirinkimo
Netgi Silicio slėnio kultūroje, kurioje gerbiami sėkmingi rizikos kapitalo investuotojai, Vinod Khosla užima ypatingą garbės vietą. Devintojo dešimtmečio pradžioje vienas iš Sun Microsystems įkūrėjų, Khosla vėliau prisijungė prie rizikos kapitalo įmonės Kleiner Perkins Caufield and Byers, kur 1990-ųjų pabaigoje ir 2000-ųjų pradžioje įgijo reputaciją dėl to, kad ignoravo dot-com jaudulį ir pradėjo kurti daugybę ezoterinių įmonių. kur kas mažiau žavingoje optinių tinklų srityje. Kai keletas startuolių pardavė už milijardus dolerių didelėms kompanijoms, ruošiančioms savo infrastruktūrą interneto bumui, Khosla, pasak vienos perkaitusios to meto antraštės, tapo „The No.1 VC on the Planet“.
Šiomis dienomis Khosla, kuris dabar yra vienas turtingiausių pasaulio žmonių (Forbes 400 sąraše jis yra 317, jo grynoji vertė siekia 1,5 milijardo JAV dolerių), didžiąją dalį savo investicijų skiria alternatyvioms energetikoms. Tarp savo portfelio įmonių jis priskiria daugiau nei tuziną biokuro startuolių – sintetinės biologijos įmonių LS9 ir Amyris, celiuliozės įmonių, tokių kaip Mascoma, ir kukurūzų etanolio įmonių, tokių kaip Cilion, įsikūrusių Gošene, Kalifornijoje. Tačiau jei Khoslą vadintume tiesiog investuotoju į biokurą, jo dalyvavimas būtų labai nuvertintas. Per pastaruosius kelerius metus jis tapo vienu iš pirmaujančių technologijų šalininkų pasaulyje, propaguojančių jos dorybes ir laisvai diskutuojantis apie bet kokius niekintojus ( žr. Klausimus ir atsakymus, 2007 m. kovo/balandžio mėn ).
Atrodo, kad Khosla yra suerzinta priešininkų dėl biokuro. Klimato kaita, anot jo, yra didžiausia problema, skatinanti jo susidomėjimą biokuru. Jei norime užkirsti kelią klimato kaitai ir sumažinti benzino suvartojimą, celiuliozės biokuro naudojimui transporte nėra alternatyvų. Jis sako, kad biomasė yra vienintelė žaliava, kurios pakanka, kad būtų galima ekonomiškai efektyviai pakeisti naftą. Nieko kito nėra. Jis priduria, kad hibridinės ir elektrinės transporto priemonės yra tik žaislai.
Visų pirma, teigia Khosla, bet kuri transporto technologija turi konkuruoti Kinijoje ir Indijoje, greičiausiai augančiose automobilių rinkose pasaulyje. Jis sako, kad tokioje vietoje kaip Kalifornija parduoti milijoną įjungiamų elektros prietaisų nėra nieko baisaus. Sunkumai yra parduoti 20 000 USD vertės hibridinę transporto priemonę Indijoje. Jokių baisių šansų. Ir bet kokia technologija, kurios nepriima Kinija ir Indija, nėra svarbios klimato kaitai, sako jis. Aplinkosaugininkai nekreipia dėmesio į mastelio keitimą. Jei negalite jo padidinti, tai tik žaislas. Iš čia ir reikalingas biokuras. Taigi biokuras iš biomasės.
Daugelyje nuomonių dokumentų, paskelbtų Khosla Ventures, įmonės, kurią jis įkūrė 2004 m. ir kuri daug investavo į biokurą ir kitas aplinkosaugos technologijas, svetainėje, Khosla numato, kad per ateinančius 20 metų biokuro gamyba sparčiai didės. Remiantis jo skaičiais, iki 2014 m. kukurūzų etanolio gamyba sumažės iki 15 milijardų galonų per metus, tačiau celiuliozės etanolis nuolat didės ir iki 2030 m. pasieks 140 milijardų galonų. Tuo metu, anot jo, biodegalai bus pigūs ir pakankamai gausūs, pakeisti benziną beveik visiems tikslams.
Nors Khosla lengvai pripažįsta iš kukurūzų pagaminto etanolio apribojimus, jis teigia, kad tai buvo svarbus žingsnis: kukurūzų etanolio rinka sukūrė infrastruktūrą ir apskritai biokuro rinką, pašalindama daugelį verslo rizikos, kylančios dėl investicijų į celiuliozės etanolį. . Priežastis, kodėl man patinka [kukurūzų etanolis], yra ta, kad jo trajektorija veda į celiuliozės etanolį, sako jis. Be kukurūzų etanolio niekas neinvestuotų į celiuliozę.
Tačiau Vidurio Vakaruose mano požiūris į tokias mėlynojo dangaus projekcijas, ir kyla klausimų, kaip didžiulė šalies žemės ūkio infrastruktūra pereis prie biomasės. Jei Khoslos prognozės pasitvirtins, tai nuostabu, sako Minesotos universitetas Runge. Tuo tarpu mes esame įstrigę realybėje. Turbūt pagrindinis ginčų objektas, teigia Runge, yra tai, ar kukurūzų etanolis iš tikrųjų paskatins naujas technologijas, ar trukdys joms. Mano nuomone, kukurūzų etanolis yra kliūtis pereiti prie celiuliozės, sako jis, atkreipdamas dėmesį į politinių ir verslo interesų, daug investuotų į kukurūzų etanolį ir jo infrastruktūrą, inerciją.
Runge'as nėra vienas su savo skepticizmu. Nebent išlaidos būtų žymiai sumažintos, celiuliozės etanolis niekur nedings, sako Wally Tyner, Purdue universiteto žemės ūkio ekonomikos profesorius. Kad celiuliozės etanolis būtų gyvybingas, reikės arba politikos mechanizmo, skatinančio investicijas į naujas technologijas, arba fenomenalaus proveržio – ir to tikimybė nėra per didelė, sako Tyneris. Ūkininkai ir etanolio gamintojai šiuo metu neturi paskatų prisiimti kintančių technologijų riziką, priduria jis. Nėra jokio politinio tilto, kuris padėtų pereiti. Status quo to nepadarys.
Nepaisant ryškių nuomonių skirtumų, tarp žmonių, tokių kaip Khosla, kurių nežabotą tikėjimą naujovėmis ugdė Silicio slėnio sėkmė, ir vidurio vakariečių, kurių pragmatiškumą nulėmė konkurencinga žemės ūkio ekonomika, vis dar yra tam tikras bendrumas. Visų pirma, dauguma stebėtojų sutinka, kad per kelerius metus iš kukurūzų pagaminto etanolio metinė gamyba išsilygins. Po to bet koks biokuro gamybos augimas turės atsirasti dėl naujų technologijų.
Tačiau jei celiuliozinis biokuras pradės pakeisti benziną per penkerius ar dešimt metų, įrenginiai turės būti pradėti statyti netrukus. Šį rudenį Broomfield, CO įsikūrusi bendrovė „Range Fuels“ paskelbė, kad Gruzijoje pradėjo kurti, jos teigimu, pirmąją komercinio masto celiuliozės ir etanolio gamyklą šalyje. Planuojama, kad „Range“ gamykla, kurioje bus naudojama termocheminė technologija etanoliui iš medžio drožlių gaminti, 2008 m. pasieks 20 mln. galonų ir galiausiai padidės iki 100 mln. galonų per metus. Tuo tarpu „Mascoma“ paskelbė apie kelis demonstracinius padalinius, įskaitant objektą Tenesyje, kuris bus pirmoji celiuliozės ir etanolio gamykla, pastatyta naudoti žolės. Tačiau šios gamyklos yra federališkai subsidijuojamos arba yra partnerystės su valstybinėmis plėtros organizacijomis rezultatas; privačių investicijų pritraukimas komercinio masto gamybai bus kitas reikalas.
Iš tiesų, padidinti celiuliozės ir etanolio gamybos pajėgumus bus didžiulis ir rizikingas iššūkis, sako Colin South, Mascoma prezidentas. Jis sako, kad kai žmonės kalba apie celiuliozės etanolį, tarsi tai būtų pramonė, tai neteisinga. Yra nemažai bandomųjų gamyklų, tačiau nė viena iš jų nepateko iš bandomojo masto. Vis dar turime parodyti, kad iš tikrųjų galime juos valdyti veikiančios chemijos gamyklos pavidalu. South teigia, kad „Mascoma“ tikisi pradėti komercinės gamyklos statybą 2009 m. ir ją pradėti statyti iki 2011 m. pradžios. Tačiau jis priduria, kad bendrovė tęs veiklą tik tada, kai bus pakankamai geri skaičiai.
Tačiau bene svarbiausias skaičius bus žalios naftos kaina. Jei jis išliks aukštas, celiuliozės ir etanolio gamyba galėtų tapti ekonomiškai konkurencinga daug greičiau. Tačiau nedaugelis žmonių, mažiausiai investuotojai, kurie rizikuotų šimtais milijonų dolerių dėl naujų gamyklų, yra pasirengę priimti šį statymą. Daugelis prisimena aštuntojo dešimtmečio pabaigą, kai federalinė vyriausybė skyrė apytiksliai milijardą dolerių su biomase susijusiems tyrimams finansuoti, tačiau jų atsisakė, kai devintojo dešimtmečio pradžioje nukrito žalios naftos kainos. Ir nors šį rudenį naftos barelio kaina svyravo apie 90 USD, o didmeninės dujų kainos siekė 2,50 USD už galoną, biokuro ekspertai teigia negalintys tikėtis tokių aukštų kainų. Daugelis naujos kartos biokuro gamintojų teigia norintys konkuruoti su žalios naftos kaina maždaug 45 USD už barelį, kad užtikrintų ilgalaikį gyvybingumą rinkoje.
Iš tiesų, pranešimai apie naujas celiuliozės ir etanolio gamyklas dažniausiai užgožia faktą, kad ši technologija vis dar nėra ekonomiškai perspektyvi. MIT chemijos inžinerijos profesorius Gregory Stephanopoulos save apibūdina kaip labai optimistiškai nusiteikęs biokuro ateities atžvilgiu. Tačiau net ir jis skuba pridurti, kad optimizuoti celiuliozinio biokuro gamybos procesus prireiks dar 10 metų. Pasak jo, be daugybės kitų problemų, reikia tvirtesnių ir universalesnių mikrobų jiems gaminti.
Nedidelėje konferencijų salėje prie savo biuro Stephanopoulos išima pieštuką ir popierių ir pradeda piešti apskritimus. Galite įsivaizduoti, sako jis, biorafinavimo gamyklą, apsuptą įvairių rūšių biomasės šaltinių. Jis sujungia apskritimus centriniame taške, sudarydamas linijas kaip rato stipinus. Jis tęsia, galite įsivaizduoti vamzdynus iš šių šaltinių. Ką daryti, jei biomasė būtų apdorota ir vamzdžiais nukreipiama į biorafinavimo gamyklą kaip srutos? Stephanopoulos būtų pirmasis, kuris pripažintų, kad tokiai ambicingai infrastruktūrai sukurti prireiks metų ir kad idėja kelia daug techninių ir inžinerinių klausimų. Tačiau likusią interviu dalį piešinys kantriai guli ant stalo – paprastas taikinys.