Стоки, выбросы и отходы. Производство биотоплива предполагает обработку больших количеств органического вещества, что неизбежно вызовет образование больших количеств твердых, жидких и газообраз­ных отходов. Вследствие сложности химического состава сырья и отно­сительной простоты состава получаемого топлива не удивительно, что количество загрязняющих веществ на единицу произведенной энергии здесь больше, чем при производстве ископаемых видов топлива. Про­цессы должны сравниваться на основе эквивалентных количеств про­изведенной энергии, т. е. количества загрязняющих веществ на 1 ГДж. Значение этой проблемы оценивается недостаточно полно, так как био­топливо производится в масштабах, не сравнимых с производством ис­копаемых видов. Поэтому в литературе имеются противоречия. В одном источнике [3] утверждается, что биоэнергия вызывает очень мало про­блем, связанных с охраной окружающей среды. Далее, в том же источ­нике говорится, что резкое расширение использования биоэнергии может иметь серьезные отрицательные последствия для окружающей среды вследствие плохого управления и недостаточного контроля. В настоящее время, естественно, производство биотоплива слишком незначительно для того, чтобы вызвать серьезные проблемы загрязнения.

Несмотря на то что некоторые биоэнергетические процессы пред­ставляют собой также методы удаления отходов, они неизбежно ведут к появлению других остатков, которые также должны быть удалены. Стоимость таких процессов часто представляет собой компромисс меж­ду стоимостью обработки и удалением отходов с использованием ряда методов — химических, физических и биологических. Стоки, получае­мые в результате очистных процессов, также следует принимать во вни­мание для проведения обоснованного сравнения. Например, удаление осадка, получающегося в результате анаэробного брожения, очень доро­гостоящее мероприятие. Поэтому при рассмотрении любого крупномас­штабного предложения по производству биотоплива резонно будет за­дать вопрос, какое количество стоков и выбросов можно ожидать, ка­кие меры потребуются для их удаления и каковы будут затраты.

Стоимость обработки сточных вод при производстве биотоплива, а также методы, используемые для этой цели, в значительной мере зави­сят от местоположения. Во внутренних районах, в местах скопления на­селения этот вид стоимости может представлять значительную долю общих расходов. В удаленных районах сбросы отходов (например, в море или в определенные места на суше) не вызывают такой отрица­тельной реакции. Каждый процесс производства биотоплива вызывает различные проблемы загрязнения; ниже приводятся некоторые коммен­тарии по основным процессам.

Сбраживание сточных вод. Проблемы загрязнения, связанные с производством спирта, известны. Каждая тонна произведенного спирта может сопровождаться образованием до 15 т жидкости (в результате сбраживания и перегонки), имеющей высокую биологическую потреб­ность в кислороде. Сброс этой жидкости в реки в Бразилии в ходе вы­полнения программы производства спирта имел серьезные последствия Для окружающей среды [14]. Сброс отходов в реки вызвал гибель рыб и водорослей; такой сброс эквивалентен необрабатываемом отходам, производимым в городе с населением 200 млн. жителей. Возможные методы обработки заключаются в сооружении отстойников, аэробных и анаэробных фильтров или сбросе в море. Однако эти методы не нахо­дят широкого использования в Бразилии, вероятно, вследствие их до­роговизны. Проблема удаления сточных вод возникает в Великобрита­нии при производстве виски; был проведен ряд исследований по изы­сканию дешевого метода удаления отходов первичной перегонки (ос­татков от сброженного сусла). Эти остатки дали положительный эффект при использовании их в качестве удобрения [17]. При организации сброса необходимо наличие хорошо дренируемых почв с высоким со­держанием органического вещества; при этом надо следить, чтобы сбро­сы с высокой биологической потребностью в кислороде не попадали в

Реки. Проблема удаления стоков при производстве спирта из кукурузы решена путем их выпаривания с получением сухой барды (при наличии рынка для этого продукта).

Отходы анаэробного брожения. Анаэробное брожение представляет собой метод для обработки стоков и одновременно для производства метана. Преимущество этого метода состоит в снижении биологической потребности в кислороде жидкостей и твердых частиц. Однако только часть исходного углерода удаляется в виде метана и диоксида углерода (около 50—70 %). Остальная часть содержится в осадке, который может использоваться в качестве удобрения на соответствующих почвах в соот­ветствующее время года. Другой метод удаления — сжигание и организа­ция свалок мусора. Жидкие загрязняющие вещества возникают в ре­зультате предварительной обработки твердых отходов для последующе­го сбраживания, а также в результате обезвоживания суспензий. Размеры этих проблем пока не ясны [18]. Однако риск переноса инфекции из материала, подлежащего сбраживанию (например, экскременты челове­ка и животных), по имеющимся данным, уменьшается.

На тяжелых, заболоченных почвах удаление сброженного осадка представляет серьезную проблему, а стоимость транспортировки в места сброса может быть значительной..Повышенная концентрация тяже­лых металлов в осадке может способствовать накоплению этих метал­лов в почве. Сжигать осадок дорого, а мусорные свалки нежелательны по санитарным соображениям. Горючие газы, образовавшиеся в резуль­тате брожения, могут содержать значительные количества серы, вызы­вающей коррозию устройств для сжигания, а диоксид серы, содержащий­ся, в продуктах сгорания, загрязняет атмосферу. Производство метана и обработка жидких стоков создают часто противоречивую ситуацию, так как для максимального производства метана и получения стока с мини­мальным показателем биологической потребности в кислороде требует­ся различное время реакции. Таким образом, здесь необходимо компро­миссное решение — в интересах охраны окружающей среды следует при­нять более низкий выход энергии.

Сжигание и термическое обогащение. Все методы, предполагающие сжигание биомассы, такие, как термическое обогащение, вызывают вы­брос в атмосферу частично окисленных и не сгоревших углеводородов, частиц, а также окислов азота и серы. Некоторые процессы дают жидкие стоки. Как жидкие стоки, так и выбросы в атмосферу, происходящие в результате сгорания и процессов термического обогащения, описаны в литературе [18]. На крупных заводах по производству топлива борьба с загрязнением имеет достаточную эффективность при соответствующих затратах. Однако при мелкомасштабном производстве борьба с загряз­нением становится нереальной. Выгоды от сжигания древесины по обеим сторонам Атлантики являются хорошо известными, и эффективность переноса тепла и регулирование интенсивности сгорания явились пред­метом значительного внимания. Однако это регулирование осущест­вляется только путем изменения течения процесса сгорания. Эмиссион­ный фактор для окиси углерода, метана, альдегидов, бензола и поли­циклических углеводородов в расчете на 1 кг древесины выше при не­достатке кислорода, чем при его избытке [19]. Выбросы при сжигании угля были, однако, на три порядка ниже, чем при сжигании древесины. Выброс мутагенных веществ в атмосферу при сжигании древесины в пе­чах бывает выше, чем при сжигании угля, и всегда выше, чем при работе угольных и нефтяных промышленных бойлеров и печей [7]. Представля­ют проблему также твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу; их выброс при сжигании древесины в северных городах США играет боль­шую роль в нагревании окружающего пространства [6]. Однако можно отметить, что при сжигании древесины происходит меньший выброс серы по сравнению с углем (в отношении других форм биомасс поло­жение может быть иным).