Нафта лишиться в минулому? Як у світі виготовляють екологічне паливо для літаків, кораблів та авто
Світ рухається одночасно у двох стратегічних вимірах/напрямках – суцільна електрифікація та виробництво відновлюваних палив - як біопаливо чи водень.
Найбільші енергетичні компанії світу активно формують бізнес-напрямки як в генерації відновлюваних джерел енергії будуючи вітро- та сонячні парки, системи накопичення енергії, так і активно конкурують за свій відсоток світового ринку біоджет, біодизелю.
Кризи на сировинних ринках, зокрема, на нафтових, що впливають на вартість палив, зменшення викидів в рамках кліматичного порядку денного, брак власного видобутку вуглеводнів та вимоги до аграрного сектору щодо збільшення рівня переробки сільськогосподарської сировини стимулюють диверсифікацію використання біокомпонентів у виробництві моторних палив.
Тому в довгостроковій перспективі наявність сировини та конкурентні технології переробки стануть головними перевагами, що забезпечать збільшення ефективності виходу кінцевої товарної продукції.
Біопаливо: тренд до масштабування
Новітні технологічні рішення в генерації електроенергії, авіації та судноплавстві, у виробництві синтетичних палив відкрили для біопалива безліч можливостей і їх спектр лише зростатиме.
Кілька слів про процес виробництва. Біопаливо виробляється з органічних матеріалів, таких як рослини, або побічних продуктів тваринництва.
Сучасні технології значно розширили "асортимент" біопалива. Воно існує у твердому, рідкому, газоподібному станах і зазвичай використовується як замінник викопних видів палива.
Біопаливо поділяють також на первинне (органіка, що використовується для опалення та виробництва електроенергії – тріска, пелети) – та вторинне (продукт переробки біомаси, що використовується в транспортній галузі – етанол, біодизель).
Коли ми говоримо про покоління біопалива (а їх чотири), зазвичай мається на увазі 30 років між кожним поколінням. Інше покоління - це сировина рослинного походження, що містить жири, крохмаль, цукор. Жири та олії переробляються в біодизель, а крохмалі і цукри – у спирти.
Біопаливо ІІ-го покоління виготовляється з целюлози, яку можна отримати з непродовольчих культур та відходів біомаси (кукурудзяна полова та качани, солома, деревина та побічні продукти її обробки.
Біопаливо ІІІ покоління використовує як сировину водорості. Біопаливо ІV покоління – це швидкорослі фотосинтезуючі мікроорганізми, що виробляють рідке паливо безпосередньо з вуглекислого газу. Але ця технологія перебуває на стадії розробки.
Саме ці види біопалива є найбільш перспективними в майбутньому, тому їх зазвичай і називають передовими видами біопалива або зеленими вуглеводнями.
Уявлення про те, що процес виробництва біопалива має негативний чистий енергетичний баланс, дещо застаріло, оскільки досягнення в сільському господарстві (наприклад, генетично модифіковані культури та добрива) разом з кращими методами перетворення знизили виробничі витрати палива, необхідні для виробництва "молекули" етанолу.
За даними Міністерства енергетики США, етанол, вироблений з кукурудзи, забезпечує принаймні на 30% більше енергії, ніж витрачається на його виробництво. Цей чистий енергетичний баланс є значно вищим для етанолу на основі кукурудзи, меляси, ріпаку чи сої, як, наприклад, у Бразилії.
COVID19 – виклик для біопалива
Пандемія COVID-19 та її наслідки вразили багато галузей світової промисловості. Так само вплинули вони і на індустрію біопалива. Наприклад, у США попит на нього знизився через перебої в ланцюжку поставок і дистрибуції та зменшення виробництва сировини.
Це спричинило величезний тиск на біодизельну промисловість. У країнах Європи, де отримують свій паливний продукт з кукурудзи, також спостерігалося значне падіння попиту на кукурудзяну олію.
У Квебеці (Канада) біодизельні заводи також простоювали тривалий час, але розпочали працювати на 50-70% потужності - і біодизельна промисловість почала повільно відновлюватися.
Наразі ж найбільшим викликом для біопалива на найближчі роки є вартість сировини. Зараз її частка становить від 80-90% кінцевої ціни.
Biojet: авіаційне біопаливо майбутнього
Авіаційна промисловість відіграє важливу роль у світовій економіці. Вона забезпечує роботою до 57 млн людей та продукує близько 2,2 трильйона доларів США світового ВВП. Найближчі десятиліття галузь очікує суттєве зростання.
Зокрема, Авіаційна транспортна ініціативна група (ATAG) очікує, що до 2035 року 7,2 млрд пасажирів стануть клієнтами авіакомпаній у великих аеропортах. Цей сплеск спричинить до 3,1 млрд тонн викидів парникових газів (ПГ) до 2050 р., що в 4 рази перевищує базовий рівень 2015 р. у 0,78 млрд тонн.
Тому світові "мейджори" приділяють увагу розвитку бізнес-напрямів виробництва біокомпонентів та синтетичних палив, приділяють увагу дослідженням і розробкам в галузі екологічно чистого стійкого авіаційного палива (SAF, Sustainable Aviation Fuel) з низьким вмістом вуглецю, яке є стійкою версією палива Jet A та A-1.
SAF — це безпечне і надійне біопаливо, яке використовується для двигунів літаків і має властивості, подібні до традиційного реактивного палива. SAF може значно скоротити викиди ПГ протягом життєвого циклу, або навіть мати негативний вуглецевий слід.
Воно може вироблятися із залишків та відходів циркулярної економіки (тваринництво, кулінарні жири, харчові відходи).
Авіакомпанія KLM ще у 2011 році виконала перший у світі комерційний авіарейс, частково здійснений на SAF, отриманому із використаних кулінарних жирів. Сьогодні KLM додає 1% SAF до паливної системи в аеропорту Амстердаму. І хоча це виглядає досить "скромно", це важливий крок для декарбонізації авіаперевезень.
Стратегічна мета KLM полягає у поступовому збільшенні використання SAF, досягнувши 10% від загального споживання авіагасу до 2030 року.
Глобальне споживання SAF у 2023 році становило 450 - 500 тис. т, втім це лише 0,1% від загального споживання авіаційного палива згідно з даними Міжнародної асоціації повітряного транспорту (IATA).
Біопаливо у світовому судноплавстві
З 1 січня 2024 року Система торгівлі викидами ЄС (EU-ETS) почала охоплювати ПГ від морського транспорту. На практиці, починаючи з 2025 року, судноплавні компанії мають купувати та використовувати квоти ETS на викиди за кожну тонну CO2.
Отже, викиди в морському секторі мають бути або усунені за рахунок використання альтернативних видів палива, або компаніям необхідно буде взяти в кредит суму, яка не може бути виключена із системи ETS ЄС, та потенційно складатиме 8,2 млрд євро до 2026 р.
В Туреччині цьогоріч розпочали використовувати біодизель у секторі судноплавства, щоб запобігти збиткам компаніям в умовах міжнародної конкуренції. Держорган з регулювання енергетичного ринку Туреччини (EPDK) вніс поправки до Положення про ліцензування діяльності на нафтовому ринку, які передбачають використання "екологічно чистих морських компонентів для змішування", одержаних з місцевих джерел, при змішуванні суднового палива в кількості до 30%. Передбачається, що на першому етапі у секторі судноплавства щорічно буде використано 10 тис. т компонентів.
Японський судноплавний гігант NYK у співпраці з гірничодобувною компанією BHP і GoodFuels випробував 30% суміш морського газойлю на основі UCO у своєму сухому виді дедвейтом 180 000 тонн. В Сингапурі BHP і GoodFuels також співпрацюють над випробуванням біопалива з використанням палива на основі харчової олії, сирої талової олії та осад стічних вод.
Ринок біопалива: жорстка конкуренція
Україна може зайняти свою нішу у світовій індустрії біопалива, використавши свій агро потенціал. Ми виробляємо 4 млн 743 тис. тонн соєвих бобів і лише 340 тис. тонн соєвої олії, які можуть бути використані для ринку SAF.
На жаль, поки що переробка соєвих культур здійснюється не в Україні, а велика частка бобів експортується в Азію. Водночас світовий попит на рослинну олію збільшується, тому країни з агроресурсом мають можливість кластеризувати процеси переробки та виробництва кінцевого біокомпоненту, особливо враховуючи наявність спиртової промисловості (харчових та технічних спиртів) та ринковий інтерес до їх приватизації.
Але конкурувати доведеться зі справжніми світовими лідерами цього сегменту, такими як, Бразилія, чи найбільшими світовими нафтогазовими компаніями як BP, ExxonMobil, TotalEnergy, China Petroleum and Chemical Corporation, OMW and ORLEN.
Ця країна посідає друге місце у виробництві етанолу після США, яка є одночасно його найбільшим споживачем, виробником та експортером. Ринок біопалива Бразилії оцінюється в 46,54 млн куб. м у 2024 році і, як очікується, досягне 55,25 млн куб. м до 2029 року.
Мал. 1: Ринок біопалива Бразилії. Джерело.
Наразі бразильський ринок біоетанолу оговтався після наслідків пандемії. Цьому сприяла зростаюча популярність кукурудзи, як сировини, і останніми роками було оголошено про будівництво кількох заводів з виробництва кукурудзяного етанолу, щоб зменшити залежність від цукрової тростини.
Водночас Бразилія входить до переліку найбільших споживачів біодизелю у світі. У 2021 році в країні працювало 57 авторизованих заводів з виробництва біодизельного палива.
Уряд Бразилії зобов'язав додавати біокомпоненти у паливо. Додавання біокомпонентів забезпечують дві національні програми, а ключовими гравцями є такі компанії, як Brasil Bio fuels, BP Bunge Bioenergy SA, Atvos Agroindustrial Investimentos S/A та інші.
Відновлювані моторні бензини у США та ЄС
У Сполучених Штатах запроваджено федеральну програму Стандарт відновлюваного палива (RFS), який вимагає, щоб транспортне паливо, що надається на внутрішньому ринку, містило мінімальний обсяг відновлюваного палива. Він вимагав, щоб відновлюване паливо змішувалося з транспортним паливом у зростаючих кількостях з кожним роком, досягнувши 36 млрд галонів до 2022 року. Кожна категорія відновлюваних видів палива у програмі RFS повинна виділяти нижчі рівні парникових газів (ПГ) порівняно з нафтовим паливом.
Нові закони та стимули щодо етанолу лише сприяють широкому залученню етанолу при виробництві моторних бензинів. До них відносяться податкові кредити на інфраструктуру, фінансова допомога землевласникам та операторам, які створюють, виробляють та постачають сировинні культури для виробничих підприємств, розширені гранти на виробництво сучасного біопалива та кредитні гарантії для біопереробних заводів тощо.
У ЄС основна частка моторних бензинів, що надаються на ринок, відповідає марці E5, а марку E10 можна придбати у 15 країнах співдружності та у Великій Британії. І цей сегмент ринку зростає досить динамічно. Його частка в загальному споживанні автомобільних бензинів у 12 країнах ЄС становить від 45% (Естонія) до 100% (Болгарія, Румунія).
Окремо слід зазначити, що у світі разом з бензинами Е5 і Е10 зростає споживання сумішевих бензинів Е85, які можуть застосовуватися у транспортних засобах з гнучкими вибором палива (FFV). Такі автомобілі можуть працювати не тільки на Е85, але і на традиційному бензині або суміші бензину з біоетанолом в межах 85 % без потреби в окремих баках.
Якісне паливо VS Ціна
Попри те, що на наших АЗС можна придбати паливо з додаванням біоетанолу за нижчою ціною, ніж звичайне, в Україні досі існує упередженість щодо моторних бензинів, які містять у складі біоетанол. Докладніше про цей біокомпонент я писав у колонці.
У цьому контексті необхідно також звернути увагу на той факт, що основним чинником, що суттєво впливає на ціну моторних палив, є біржові котирування цін на сиру нафту та біоетанол. Їх співвідношення. З одного боку зростання цін на нафту призводить до ситуації, що споживання сумішевих бензинів стає більш привабливим.
З іншого - обмеженість пропозиції біоетанолу на вітчизняному ринку призводить до його необґрунтовано високої вартості, яка перешкоджає широкому застосуванню цього компоненту.
Вихід із цієї ситуації бачиться у розвитку вітчизняної спиртової промисловості, в імплементації кращих світових практик шляхом прийняття нового законодавства щодо застосування біокомпонентів у виробництві моторних бензинів.
Є сподівання, що прийняття законопроєкту 3356-д розкриє нові ринкові можливості для спиртових заводів, простимулює нарощування виробництва біоетанолу в Україні і, як наслідок, призведе до суттєвого зниження цін на цей біокомпонент моторних палив.
Що стосується виробництва сумішевих бензинів, то вони, як правило, розташовані на міні-НПЗ та нафтобазах крупних трейдерів. Технологія виробництва таких біопалив досить проста: бензинова вуглеводнева фракція змішується з біоетанолом і октанопідвищувальними присадками. Іноді до складу суміші вводять інші додатки з метою забезпечення антикорозійних, біоцидних та інших властивостей.
У нас діють чотири національних стандарти, які встановлюють технічні вимоги до бензинів із вмістом біоетанолу, які розроблено на основі міжнародних систем якості і уніфіковані із стандартами Європейського Союзу.
Дотримання технічних вимог цих стандартів дозволяє запропонувати до комерційного обігу високоякісні моторні бензини з додавання біокомпонентів.
Головною вимогою в такому випадку є використання як сировини легких дистилятів з температурою кипіння 210-220°С та дозволених додатків (присадок). Палива моторні альтернативні, вироблені з дотриманням таких вимог якості, є продукцією, яку можна безпечно використовувати в бензинових ДВЗ, якщо це дозволено виробником автомобіля.
На жаль, на практиці в результаті використання бензинових фракцій із вітчизняних газових конденсатів з температурою кінця кипіння 140-180°С без додавання МТБЕ або ЕТБУ споживачам пропонують вуглеводно-спиртову суміш, яка і формує суспільну думку щодо сумнівної якості бензинів з додаванням біоетанолу.
Запобіжним заходом щодо попередження потрапляння такого контрафакту на ринок може стати відновлення дії Технічного регламенту після ухвалення законопроєкту №3356-д.
Резюмуючи, можна стверджувати, що стале нарощування споживання моторних палив з біокомпонентами локального виробництва має стати для України частиною національного тренду у зменшенні використання викопних ресурсів і декарбонізації транспортної галузі.
Такий напрямок розвитку економіки України дозволить забезпечити найкраще співвідношення "ціна" - "якість" на моторні палива, що пропонуються внутрішньому споживачу, з огляду на все зростаючу нестабільність світового нафтового ринку.