Американцы ставят на синтетику

США могут полностью прекратить импортировать сырую нефть, перейдя на производство синтетического топлива на основе угля, природного газа и биомассы. К такому выводу пришла исследовательская группа из Принстонского университета, показавшая, что переход на синтезированное топливо станет экономически оправданным уже в ближайшие 30–40 лет.

Помимо положительных экономических и политических последствий, связанных с уменьшением зависимости американской экономики от импорта сырой нефти, переход на синтезированное топливо позволит Соединенным Штатам существенно сократить и свой вклад в мировые выбросы техногенных парниковых газов, прежде всего CO₂, который будет частично поглощаться растениями, предназначенными для получения биомассы, считают авторы аналитической статьи, опубликованной в журнале Американского института инженеров-химиков.

Другим важным плюсом синтезированного топлива является то, что, в отличие от биотоплива на основе этанола, которое нужно либо смешивать с бензином, либо использовать в специально отрегулированных под него двигателях,

синтетическое топливо почти идентично топливу, получаемому методом перегонки нефти, и может использоваться в двигателях, работающих на «классическом» бензине, солярке и авиационном керосине.

Важно также, что в отличие от минерального топлива синтетическое, в силу особенностей его производства, содержит на порядки меньше вредных примесей — серы и тяжелых металлов.

Исследовательская группа, которой руководит профессор химического и биоинжиниринга Принстонского университета Кристодулос Флудас, проработала несколько сценариев перехода на синтетику, просчитав конкретную нагрузку, которую окажут размещенные в различных районах США заводы по производству синтетического топлива на местные электросети, системы водоснабжения и природную среду. Итогом работы стала оптимальная модель, описывающая размещение и производительность этих предприятий.

«Мы задались вопросом, можно ли синтезировать достаточное количество топлива, одновременно снизив выбросы СО₂ на 50%, и будет ли это экономически целесообразно. И в том и в другом случае ответ получился положительным», — цитирует профессора Флудаса пресс-служба Принстонского университета.

Для полного перехода на синтетическое топливо потребуется немало времени и инвестиций.

По наиболее реалистичному сценарию, переход займет от 30 до 40 лет, а общий объем инвестиций может составить 1,2 триллиона долларов.

Технология производства жидкого топлива методом продувания перегретого водяного пара через каменный уголь в присутствии катализаторов (процесс Фишера--Тропша и аналогичные ему) была изобретена еще в 20-х годах прошлого века в Германии и активно использовалась Третьим рейхом и союзной ему Японией, испытывавшими сильный дефицит нефти, для производства синтетического бензина, дизельного топлива, парафина и смазочных масел. После Второй мировой войны, с падением цен на нефть, эти предприятия были свернуты, и долгое время единственный крупный завод по производству синтетического дизельного топлива действовал лишь в ЮАР. Небольшая промышленная установка по синтезу жидких углеводородов, собранная из немецкого трофейного оборудования, работала также в СССР (в Новочеркасске) вплоть до начала 90-х.

Последние несколько лет на фоне падения рентабельности нефтедобычи и роста цен на нефть о синтетическом топливе, процессе Фишера--Тропша и богатом опыте немецких инженеров-химиков, поставивших эту технологию на промышленные рельсы, стали говорить все чаще. Притом не только среди экспертов, но и в американском министерстве обороны, которое весьма озабочено тем, что почти половина потребляемой США нефти импортируется (при этом две трети этого импорта перерабатывается в автотопливо), а также в министерстве энергетики, предложившем налоговые льготы штатам, развивающим у себя подобные производства.

Принстонская группа, подойдя к проблеме системно, пришла к выводу, что для полного удовлетворения потребностей экономики США в моторном топливе и смазочных материалах американцам необходимо построить 130 заводов по производству синтетического топлива, используя в качестве сырья уголь, природный газ и биомассу.

По разработанному группой сценарию, такие производства должны размещаться в оптимальной близости как к источникам сырья, так и к потребителям топлива.

Комплексная модель, включающая в себя стоимость не только сырья, но и других потребляемых ресурсов (прежде всего воды и электричества), а также стоимость землеотводов, рабочей силы и пр., предусматривает строительство в разных частях США 9 маленьких, 74 средних и 47 больших предприятий, производящих соответственно 1%, 28% и 71% всего объема топлива. Самый большой кластер заводов, согласно модели, будет образован в центральной и юго-восточной части страны, а наибольший объем производства синтетического топлива придется на Канзас, где будут размещены 11 больших заводов. Наибольшее число заводов придется на Техас, но из-за особенностей аграрного производства в этом штате их мощность будет средней.

По подсчетам группы, средняя цена синтетического эквивалента барреля сырой нефти составит, в случае реализации такого плана, 95,11 долларов, что вполне приемлемо, учитывая нынешнюю цену на нефть. Цена будет варьироваться в зависимости от места производства.

Так, согласно расчетам, самое дешевое топливо будет производиться в Канзасе ($83,58 за эквивалентный баррель).

Цена синтетического топлива может быть еще ниже, если сырьем для синтеза послужат только газ и уголь. Однако в этом случае добиться 50-процентного снижения выбросов СО₂ уже не получится. Как бы то ни было, использование биомассы в качестве еще одного компонента синтеза не снизит конкурентоспособность синтетического топлива при условии, что сохранятся нынешние, в районе 90–100 долларов, цены на нефть.

Авторы статьи подсчитали также, из чего будет складываться цена синтетического топлива.

Большую ее часть составят капиталовложения в новые производства — строительство и обслуживание новых заводов.

Далее следуют стоимость растительного сырья, в качестве которого будут использованы сельскохозяйственные культуры, не имеющие ценности для пищевой промышленности, и затраты на электричество.

Таким образом, главным фактором, сдерживающим развитие производства синтетического топлива, остается большой объем стартовых вложений, которые превышают пока вложения в строительство аналогичных мощностей по переработке нефти в 3–4 раза. Поэтому для реализации сценария, предусматривающего полный отказ от нефтяного импорта, необходима мощная поддержка государства в виде налоговых льгот и прочих инициатив, стимулирующих на федеральном и местном уровне инвестиции в производство, которое в ближайшие 30–40 лет может, по выражению авторов статьи, «стать основой новой американской экономики».

Собственно, члены принстонской группы и не скрывают, кому адресовано их исследование в первую очередь: это американское министерство энергетики, министерство обороны США и федеральное агентство по охране окружающей среды.