CC BY
43
Таблица 4
Показатели при дозировке консерванта, г/т *
Образец Метацид Фогуцид
300 900 1200 100 300 900
1 0,0/0,5 2,5/2,4 7,4/4,2 0/0,2 1,3/3,4 2,4/12,6
2 0/0 0,4/0,7 1,2/4,5 0/0 0/0,4 0,4/2,4
* Числитель - ингибирование скорости роста водорослей, %; знаменатель - количество иммобилизованных дафний, %.
В качестве тест-организмов применены бактерии Pseudomonas Putida, водоросли Sceneodesmus
subspicatus и дафнии Daphnia magna Straus. Опытными образцами служили семена подсолнечника после 1 и 10 сут хранения (образцы 1 и 2 соответственно).
Произведено биотестирование образцов, степень токсичности водных вытяжек из которых определяли по изменению ингибирования поглощения кислорода активным илом.
Исследуемые консерванты оказывают влияние на биологические тест-организмы только при их использовании в дозах, значительно превышающих рекомендуемые для метацида и фогуцида 600 и 100 г/т соответственно.
Замедление скорости размножения бактерий устанавливали, сравнивая мутность питательной среды с добавлением водных вытяжек опытных, обработанных производными карбамида в различной концентрации, и контрольных образцов [3]. Водные вытяжки из семян подсолнечника помещали в колбы с инокулированной питательной средой, инкубировали при 23°С в течение 16 ч, затем при помощи спектрофотометра измеряли мутность гомогенизированных проб для оценки выращенной биомассы.
Данные о влиянии производных карбамида на ингибирование поглощения кислорода активным илом и на скорость размножения клеток бактерий Pseudomonas Putidа представлены в табл. 3.
Биотестирование относительно пресноводных водорослей Sceneodesmus subspicatus основано на сравнении степени ингибирования роста тест-организмов водными вытяжками из опытных и контрольных образцов.
Биотестирование относительно дафний заключалось в определении влияния водных вытяжек из опыт-
ных образцов, обработанных различными концентрациями консерванта, на жизнедеятельность тест-организма Daphnia magna Straus. О степени токсичности исследуемых проб судили по количеству иммобилизованных дафний, не способных передвигаться через 15 с после встряхивания сосуда.
Данные о влиянии производных карбамида на ин -гибирование роста водорослей и жизнеспособность дафний приведены в табл. 4.
Полученные результаты свидетельствуют, что водные вытяжки подсолнечника, обработанного консервантами в рекомендуемых дозировках, после хранения в течение 10 сут практически не оказывают ингибирующего действия на тест-организмы.
Таким образом, результаты проведенных исследований подтверждают экологическую безопасность технологии консервации зерна подсолнечника производными гуанидина.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кудинов П.И., Першакова Т.В., Рожкова Т.Н. Метод определения остаточного количества фогуцида в муке, зерне, хлебе // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1998. - № 4. - С. 80-81.
2. Лобанов В.Г., Шаззо А.Ю., Щербаков В.Г. Теоретические основы хранения и переработки семян подсолнечника - М.: Колос, 2002. - 592 с.
3. Промышленная микробиология / З.А. Аркадьева, A.M. Безбородов, И.Н. Блохина и др.; Под ред. Н.С. Егорова. - М.: Высш. шк., 1989. - 688 с.
4. Пешков М.А. Цитология бактерий. - М.; Л.: АН СССР, 1955. - 220 с.
Кафедра биохимии и технической микробиологии Кафедра инженерно-технологических дисциплин
Поступила 08.12.05 г.
620.91(718).004.1
АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В США: ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ПОДХОД
В.В. СОТСКИИ, Т.В. СОТСКАЯ
Краснодарский университет МВД РФ
Переход к более широкому применению технологий производства энергии на основе возобновляемых источников, альтернативных для традиционных - неф-
ти, газа, угля, реализуется сегодня во многих странах мира.
Так, анализ статистических данных экономики США показывает, что в последние годы их энергоснабжение состоит на 70,95% из энергетических ресурсов, произведенных на территории США, 29,4% ресурсов
импортируется из-за рубежа. Из потребляемых ресурсов 83,49% составляют ископаемые топлива: уголь -22,18%, природный газ - 23,06%, нефть - 38,18%. Возобновляемые энергетические материалы составляют 5,9%. Импортируются прежде всего сырая нефть и нефтепродукты - 24,31% из поступающих в экономику энергетических ресурсов
Использование энергетических ресурсов распределяется следующим образом: 20,94% потребляет жилищно-коммунальное хозяйство, 17,4% - сектор торгового обмена, 32,49% - промышленность и 26,52% -транспорт.
Из возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в экономике США наиболее активно используется энергия, поступающая от гидроэлектростанций (45% от всех ВИЭ) и биомасса (50% от ВИЭ).
В США биомасса включает широкий спектр материалов и сырья в отличие от классификации Международного энергетического агентства (МЭА): дерево; ме-таноловое и этаноловое топливо для автомобильного транспорта; торф; спирты, производимые из дерева; деревянный шлам; материалы для изготовления железнодорожных шпал; солому; использованные шины; газ из органических отходов; рыбий жир и т. п. Наиболее используемой биомассой является дерево и побочные продукты из него, получаемые, например, при производстве бумаги и пиломатериалов.
Этанол в США производится из кукурузы и направляется для изготовления бензиновых смесей. Этанол из сахарного тростника обеспечивает в настоящее время 50% потребления жидкого топлива для автомобильного транспорта в Бразилии. Этанол, произведенный на основе зерновых культур, используется 3% автомобилей в США. Большая часть американских автомобилей уже может использовать топливо, содержащее до 10% этанола в качестве присадок для увеличения октанового числа.
В 2005 г. в США было переработано в этанол 1,43 млрд бушелей кукурузы, что составляет 13% ее годового производства. Производство этанола занимает 3-е место по потреблению кукурузы после животноводства и экспорта. На этанол перерабатывается 15% урожая сорго США. Согласно прогнозам, наблюдаемое повышение цен на кукурузу со временем вызовет увеличение посевных площадей под эту культуру, что будет способствовать наращиванию производства этанола. Ожидается, что с помощью биотехнологий удастся увеличить содержание в кукурузе крахмала, из которого производится этанол; будет усовершенствована сама технология его производства. Планируется, что благодаря этому удастся увеличить выход этанола, сейчас из 1 т кукурузы удается получить около 413 л этанола.
Кроме кукурузы, в США планируют использовать для производства этанола и другие виды сырья. Американское правительство поставило цель разработать на протяжении 6 лет эффективные технологии выпуска
целлюлозного этанола из отходов сельского и лесного хозяйства, а также из ивы.
Определенные объемы этанола США импортируют. В среднем за месяц ввозится около 95 млн л бразильского этанола, который производится в основном из сахарного тростника.
В 2005 г 30% бензина в США продавалось в смеси с этанолом. Этанол производили 95 заводов в 19 штатах. Производство достигло рекордного уровня - 4 млрд галлонов (15,1 млрд л), что на 17% больше, чем в
2004 г. и на 126% больше, чем в 2001 г.
За год было построено 14 новых заводов суммарной установленной мощностью 779 млн галлонов (2,94 млрд л) в год. К концу 2005 г. в стадии строительства находились 29 заводов и 9 заводов расширяли свои мощности. Суммарная мощность строящихся и реконструируемых заводов более 1,5 млрд галлонов. В
2005 г. этанол составил около 20% в топливном балансе Бразилии.
В США строительство завода по производству этанола мощностью 40 млн галлонов дает экономике 142 млн долл. инвестиций во время строительства, 41 рабочее место на заводе и еще 694 рабочих места во всей экономике, увеличивает местные цены на зерновые на 5-10 центов за бушель, увеличивает доходы местных домохозяйств на 19,6 млн долл. ежегодно, приносит в среднем 1,2 млн долл. налогов; доходность инвестиций 13,3% годовых.
В 2005 г. этаноловая индустрия дала экономике США 153725 новых рабочих мест во всех секторах, включая 19000 рабочих мест в строительстве; увеличила доходы домохозяйств на 5,7 млрд долл.; принесла 1,9 млрд долл. федеральных и 1,6 млрд долл. местных налогов; 5,1 млрд долл. было затрачено на закупку сырья и услуг
Автопроизводители выпускают автомобили, способные работать и на бензине и на Е-85 (топливо, содержащее 85% этанола и 15% бензина). Такие автомобили называются Р1ех-Рие1 (автомобили гибкого топливного использования). В Бразилии их называют «гибридными ».
В 2004 г. в США эксплуатировались 146195 Иех-Рие1 автомобилей, а в 2005 г. - более 5 млн автомобилей имели Р1ех-Бие1 двигатели, более 650 заправочных станций продавали Е-85.
Одной из проблем, сдерживавших широкое использование этанола, до начала 2006 г. была его дистрибуция. На нее ссылались автопроизводители, полагая, что не имеет экономического смысла широкий выпуск автомобилей, использующих разные виды топлива, если этанол редко где продается. Основной сложностью при дистрибуции этанола является его коррозионная активность и способность впитывать воду, что не позволяет перемещать его по существующим трубопроводным системам, предназначенным для доставки нефти и продуктов из нее.
В конце мая 2006 г. крупнейшая в США компания Wa1-Mart (сети магазинов и розничная торговля) провела в Вашингтоне конференцию, посвященную внедрению альтернативных видов топлива. В ней приняли участие представители американских автопроизводителей и нефтяных компаний, правительственные чиновники и производители биотоплива. Целью конференции было оценить перспективность широкого использования биотоплива, в частности Е-85. По результатам конференции руководство компании сделало вывод о необходимости интенсивной разработки плана действий в сфере внедрения альтернативных видов топлива.
Американские автопроизводители выпускают несколько моделей автомобилей, которые можно заправлять не только бензином, но и альтернативным топливом По оценкам экспертов, сейчас на дорогах США таких автомобилей свыше 5 млн. Между тем заправиться биотопливом можно только примерно на 600 из 170 тыс. АЗС в США, при этом значительная их часть расположена на Среднем Западе, где выращивается кукуруза и сконцентрировано производство этанола. Кроме того, эти АЗС принадлежат небольшим независимым компаниям, а крупные сети пока не спешат начинать торговлю этанолом. В свою очередь, автоконцерны отказываются наращивать объемы производства автомобилей, приспособленных к использованию биотоплива, пока не возрастет число АЗС, его предлагающих. По их мнению, число АЗС, торгующих Е-85, должно вырасти как минимум на 20-30%, что обеспечит доступ к биотопливу всего населения страны и создаст реальные условия расширения продажи альтернативных видов топлива.
В этих условиях ожидается, что при сохранении цены на нефть в мире свыше 50 долл. за баррель в США откажутся от налоговых льгот на 1 галлон этанола в размере 51 цента, что снизит объем субсидирования фермеров по этой статье. Но если цена на нефть длительное время будет сохраняться на уровне свыше 50 долл. за баррель, а себестоимость производства зерна кукурузы не превысит значительно существующий в настоящее время уровень 3 долл. за 1 бушель, экономические реалии в США приведут к росту доходов как производителей сельхозпродукции, так и переработчиков зерна на этаноловое топливо, обеспечивая преимущество этаноловых и бензиновых смесей по себестоимости над обычными бензинами.
В 2005 г. использование этанола составило 2,8% от всего потребления бензинов в США. Было произведено 4,5 млрд галлонов (американский галлон равен 3,78 л), или 17,1 млрд л топлива. Согласно [1], производство этанола в США выросло со 175 млн галлонов в 1980 г. до 1,4 млрд галлонов в 1998 г. благодаря поддержке налоговых субсидий федерального центра и властей штатов, а также мерам по стимулированию сокращения вредных выбросов в атмосферу.
К 2010 г. ожидается производство на уровне 6,8 млрд галлонов или 25,74 млрд л этанолового топлива . При этом из произведенных 11 млрд бушелей зерна кукурузы (американский бушель равен 35,24 л), что составляет 387,63 млрд л, на производство этанола в 2005 г. было затрачено 1,6 млрд бушелей (56,38 млрд л) зерна кукурузы, что составляет около 14,5% от всего урожая кукурузы в США в 2005 г.
Расчеты показывают, если в США покрывать весь требуемый объем потребляемого бензина производством этанола, то понадобится производить 610,71 млрд л этанолового топлива, для чего требуется зерна кукурузы в 5,2 раза больше, т. е. 2007,37 млрд л. При этом весь этот урожай не будет использоваться на другие цели: пищевое потребление, корм скоту и т. п. С учетом же большего расхода этанола - соотношение с бензином 1,5 : 1 - потребуется ежегодно выращивать 3011,055 млрд л зерна кукурузы для полного соответствия с уже достигнутым уровнем ежегодного пробега американских автомобилей.
В случае использования 10% добавки этанола к объему потребляемых в США бензинов потребуется производство и потребление на эти цели 200,1 млрд л зерна кукурузы, что эквивалентно производству 61 млрд л этанолового топлива.
В случае использования топливной смеси марки Е-85 для этих целей потребуется 1700,85 млрд л зерна кукурузы или 518,5 млрд л этанолового топлива. При этом не учитывается коэффициент эффективного использования этанолового топлива по пробегу.
При реализации заявленной программы, а именно, доведения объема потребления этанолового топлива в США до уровня 25,74 млрд л, при предположении, что на производство этанола США, без изменения сложившихся цен на рынке кукурузного зерна, могут направить на эти цели около 10% от производимого в стране урожая этой культуры, США должны достигнуть уровня производства 433,61 млрд л зерна или 12,30 млрд бушелей в год. При сохранении производительности труда это должно привести к росту занимаемых площадей под кукурузой в 1,12 раза, а с учетом климатического воздействия на урожайность эта площадь должна быть увеличена в 1,45 раза.
Таким образом, специфика существующей в настоящее время технологии производства биологических топлив из зерна кукурузы позволяет предполагать рост цен на нее на мировом рынке. Аналогичные процессы в отношении товаров-заместителей, используемых в производстве сахара, происходили в 2005 г, когда рынок отреагировал на увеличение доли сахарного тростника в производстве биологического топлива в Бразилии. Цены на зерно кукурузы, вероятнее всего, будут расти в ближайшие несколько лет, пока не будет достигнуто новое равновесие между увеличением объемов посевных площадей этой культуры и ростом ее урожайности на 2-3% в год.
Предполагаемое увеличение производства этаноло-вого топлива приведет к сокращению потребности в сырой нефти американской экономики на 349 млн баррелей в год, что эквивалентно примерно 1 млн баррелей в день. Такие страны, как Венесуэла и Нигерия, в значительной степени зависимые от американского импорта, через 3 года могут оказаться перед лицом существенного сокращения экспортных поставок сырой нефти в США. Это приведет также к значительному снижению объема экспортируемой нефти из стран Персидского залива и СНГ [2].
В июне 2006 г. специалисты США отметили, что до недавнего времени американский бизнес в основном успешно компенсировал увеличение затрат на топливо повышением производительности труда. Однако последние данные свидетельствуют о том, что экономика начинает ощущать рост цен на бензин. В то же время нынешние цены на энергоносители не приведут к «серьезной эрозии» мировой экономической активности. Более того, в отдаленной перспективе они способны уменьшить зависимость экономики США и других ведущих индустриальных держав от нефти.
По мнению администрации США из импортируемых 13 млн баррелей сырой нефти в день около 3 млн могут быть предметом либо замены на ВИЭ, либо расширения торгово-экономических отношений с иными, «некризисными» странами [3].
К 2025 г. США планируют на 75% сократить импорт нефти с Ближнего Востока, найдя ему альтернативу [4]. По мнению аналитиков Пентагона, к 2030 г. США могут заменить 1/3 потребляемого бензина биологическим горючим. Бразилия, которая уже представляет себя «биотопливной Саудовской Аравией», хочет создать для этого необходимый задел: страна, которая уже сейчас выделяет более 30% площади тростниковых плантаций для производства биогорючего, увеличит ее еще на 15%.
Производство этанола в свою очередь требует потребления энергии. Для производства 3,79 л этанола требуется энергетический эквивалент почти 1,516 л топлива, чаще всего природного газа, и это не считая топливо, которое необходимо для производства удобрений, сельскохозяйственной техники и доставки этанола потребителям. Энергетическая эффективность этанола, т. е. соотношение между расходом энергии на производство и общим энергетическим эффектом для экономики, в настоящее время составляет от 1,2 до 1,4 раза. Использование в указанных случаях ископаемого топлива для производства этанола существенно снижает его ценность как альтернативного источника энергии Хотя, безусловно, этанол имеет перспективы, так как его гораздо проще, чем продукты из природного газа, использовать в двигателях внутреннего сгорания. В
2005 г. его производство достигнет 5 млрд галлонов
или 18,925 млрд л в год, что обеспечит 3% снабжения бензинами в США.
Этанол из целлюлозы вырабатывается из непище -вого сырья и имеет определенные преимущества перед этанолом, произведенным из сельскохозяйственных пищевых культур. Причина этого - в выработке целлюлозы из сорняков, деревянной щепы и дикой травы, подобной многолетним травам вида Miscanthus или просу прутьевидному, которые не требуют дорогостоящего выведения. В свою очередь, это создает экономию на затратах труда, использовании пестицидов и удобрений, ирригации.
Требования общедоступности предполагают рас -ширение парка автомобилей, могущих использовать различные виды топлива. Чтобы новый автомобиль приобрел способность использовать этанол, в США требуется затраты в размере 100 долл. на каждое авто.
Биодизель, вырабатываемый из растительного масла или жиров животного происхождения, может использоваться в дизельных двигателях самостоятельно или в смеси с обычными дизельными топливами, производимыми из нефти. Какой-либо специальной доводки дизельного двигателя в случае использования различных видов топлив не требуется.
Физические свойства биодизеля практически аналогичны обычному дизельному топливу из нефти. При этом биологический дизель меньше загрязняет окружающую среду. Его использование в стандартном дизельном двигателе существенно снижает содержание в выхлопных газах несгоревших углеводородов, монооксида углерода, сульфатов, полициклических ароматических углеводородов и их нитратов, а также твердых частиц.
Топливная дизельная смесь, содержащая до 20% биодизеля, может применяться практически в любом оборудовании, использующем в своем составе дизельные двигатели. Низкосодержащие биодизель топливные смеси не требуют изменения существующего порядка хранения и доставки дизельного топлива. Для смесей с высоким содержанием биодизеля требуется специальное обращение.
Как было отмечено, биодизель производится из масел или жиров, которые являются углеводородными веществами. В большинстве случаев для производства биодизеля используются свежие соевые бобы. Биодизель может в настоящее время производиться и из семян горчицы или использованного растительного масла, которое, например, остается на сковородах после жарки пищи. Для производства биодизеля эти углеводородные соединения фильтруются и смешиваются с алкоголями, подобными метанолу, и катализатором, в роли которого чаще всего выступают гидрооксид натрия или гидрооксид калия: в результате химической реакции вырабатываются биодизель и глицерин.
Таким образом, использование альтернативных возобновляемых источников энергии имеет существенные экономические перспективы и может способствовать оздоровлению общей экологической обстановки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Обзор производства и спроса на этанол. - Управление энергетической информации правительства США, 1999 г. // http: //www. eia.doe. gov.
2. Вопросы возможного снижения добычи нефти в Венесуэле. Доклад Офиса статистики и аналитики правительства США в Сенат США. - Пер.: United States Government Accountability Office, GAO Report to the Chairman, Committee on Foreign Relations, U.S. Senate, ENERGY SECURITY, Issues Related to Potential Reductions in Venezuelan Oil Production (GA0-06-668).
3. www. gravmag.com/o il.html
4. Вей П. «Зеленая энергия» заставляет мир признать себя // Le Temps. - 15 февраля 2006 г.
Кафедра экономики, бухгалтерского учета и аудита
Поступила 29.07.06 г.
579:631.46(470.62)
ВЛИЯНИЕ СЖИГАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТА ТКОВ В ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВАХ НА ИХ БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
М.Д. НАЗАРЬКО, В.Г. ЛОБАНОВ
Кубанский государственный технологический университет
Исследовали два участка чернозема выщелоченного, находящихся в сельскохозяйственном использовании. На одном органические остатки не сжигались в течение 10 лет, на другом практиковалось сжигание стерни. Определили уровни содержания гумуса, азота, фосфора, калия и подвижных форм некоторых тяжелых металлов [1]. Ведение микробиологического мониторинга в течение 3 лет в разные сезоны года позволило проследить влияние сжигания стерни на формирование микробоценозов почвы [2].
Содержание гумуса в начале эксперимента на сжигаемом и несжигаемом участках составляло 4,5 и 4,4 % соответственно. При прохождении культур севооборота показатели содержания гумуса на у частке, где растительные остатки запахивались, понизились на 4,5% за 10 лет, достигнув 4,2%. На сжигаемом участке потери гумуса составили 16,7%, а его содержание 3,75%.
По истечении 10 лет химические показатели почв приняли значения, приведенные в табл. 1.
Полученные результаты свидетельствуют, что на сжигаемом участке снизилось содержание не только гумуса, но и валового азота, подвижных фосфатов и ка -лия.
Содержание доступных растениям соединений фосфора в почве является одним из основных показателей окультуренности, которые достаточно объективно характеризуют плодородие почвы и служат надеж-
ным критерием при диагностике потребности посевов в фосфорных и калийных удобрениях. Содержание подвижных форм фосфора во многом зависит от рН почвенной вытяжки. Наиболее благоприятна для усвоения растениями фосфатов слабокислая реакция среды. Реакция почвенного раствора на обоих участках щелочная (рН > 8). В почве сжигаемого участка обнаружено более высокое содержание кальция, что, как известно, делает фосфаты малорастворимыми и малодоступными для растений. Следовательно, на сжигаемом участке целесообразно применение фосфорных удобрений. Содержание обменного калия в почвах разных участков в среднем высокое.
Несжигаемый участок характеризуется заметным снижением содержания подвижных форм цинка, свинца, кадмия и кобальта. Различия в содержании тяжелых металлов в верхнем слое почвы можно объяснить их поглощением в значительной мере органическими комплексами и переводом в неподвижные формы, а также их мобилизацией в растительных остатках.
Данные проведенных микробиологических исследований свидетельствуют, что образующиеся в результате сжигания зольные элементы приводят к увеличению содержания в микробном сообществе актиноми-цетов и микроскопических грибов. Вероятно, на уменьшение численности бактерий - менее устойчивых аспорогенных форм - влияет высокая температура.
Таблица 1
Содержание химических веществ
Участок N, % P205, мг/г К2О, мг/кг Тяжелые металлы, мкг
Zn Pb Cd Co
Сжи гаемый 0,15 10,0 40,1 0,82467 0,9868 0,000641 0,0024875
Несжигаемый 0,21 20,1 32,4 0,013498 0,1047 0,000393 0,0012670
