Пластик из кукурузы

Есть ли что к этому добавить? Да. Помимо проблемы недоедания в бедных странах Африки и Азии есть, как это ни странно, проблема перепроизводства продовольствия в странах более-менее развитых. Производитель зерна не может отдать свой товар бесплатно — ему нужен покупатель, будь то продовольственная компания, предприятие по глубокой переработке зерна или фонд помощи голодающим. Производителю требуется спрос на его продукцию.

Некоторое время назад в США из-за перепроизводства кукурузного зерна серьезно упали цены на этот товар. Фермерам грозило разорение со всеми естественными социальными последствиями в виде упадка сельской жизни и дальнейшей гиперурбанизации. А как бы ни гордилась Америка своими Лас-Вегасами и Манхэттенами, сельская глубинка остается важной и неотъемлемой частью североамериканской цивилизации. Как помочь фермерам? Создать дополнительный спрос на зерно. По этому пути и пошло американское правительство, запустив программу производства биоэтанола, то есть, попросту говоря, спирта в качестве добавки к моторному топливу. За пять лет в Америке была создана целая индустрия, о масштабах которой говорят следующие цифры: в России на всех нефтеперерабатывающих заводах производится 38,5 млн тонн автомобильных бензинов в год, а в США используется ежегодно 40 млн тонн биоэтанола (местного и импортного бразильского) в качестве компонента моторного топлива. В результате возросшего спроса цены на кукурузное зерно поднялись примерно в три раза, и фермерам не понадобилось переселяться в города.

Однако какое отношение все вышеизложенное имеет к нашей стране? Самое прямое. У нас схожие проблемы. Если СССР импортировал зерно пшеницы, то Россия уже давно самостоятельно обеспечивает свои потребности в продовольственном и кормовом зерне (на уровне 70 млн тонн в год), а также имеет некий экспортный потенциал, размеры которого, правда, сильно зависят от колебаний урожайности.

Но реализовать даже имеющийся потенциал не всегда возможно. Все крупнейшие мировые экспортеры зерна, будь то США, Канада, Аргентина или Австралия, имеют удобный выход к океанам и первоклассные терминалы для погрузки пшеницы на суда. Наш же экспорт идет через черноморские порты (главным образом через Новороссийск), расположенные в непосредственной близости от самого крупного зернопроизводящего региона на юге России, и объем экспорта физически ограничен возможностями (не более 20 млн тонн в год) этих портов. Разумеется, вся экспортная пшеница выращивается на юге, а другие зернопроизводящие регионы, например Башкортостан или Западная Сибирь, от экспорта отрезаны — везти пшеницу на Черное море далеко и дорого. С учетом того, что местный спрос в этих районах ниже предложения, цены на зерно чем дальше от портов, тем ниже, а посевные площади в логистически запертых регионах сокращаются. Это, разумеется, плохо отражается на экономическом благосостоянии местного сельского населения.

Ситуацию, как и в Америке, помогло бы выправить создание дополнительного спроса на зерно — в виде предприятий по переработке зерна во что-то менее скоропортящееся и заключающее в себе высокую добавленную стоимость. Это может быть биотопливо, клейковина, сырье для пластиков или аминокислоты типа лизина или метионина.

В ноябре прошлого года в Москве прошел форум «Грэйнтек-2013», собравший российских и иностранных участников — ученых, бизнесменов, чиновников, — профессионально работающих над продвижением технологий глубокой переработки продовольственного сырья и биомассы в России. Открывавший форум президент Российской биотопливной ассоциации Алексей Аблаев, в частности, заметил в своем докладе: «России нужны биотехнологии не потому, что в ней мало нефти, а потому, что в ней много сельского хозяйства».

В пшеничном зерне есть два ценных элемента — белки и углеводы. Белок — это клейковина, глютен, то есть один из ценнейших продуктов, получаемых при глубокой переработке зерна. Добавляя глютен, можно улучшать муку, полученную из слабых сортов пшеницы. Углеводы присутствуют в зерне в виде крахмала — полисахарида, в котором в процессе фотосинтеза растение запасало энергию. С помощью ферментации крахмал можно разложить на моносахариды — сахарозу или глюкозу.

Переработка зерна в сахарные сиропы — популярный в мире бизнес, однако для России он вряд ли подходит ввиду большого предложения на постсоветском рынке сахара из сахарной свеклы (в этом корнеплоде сахароза присутствует непосредственно). Зато при переработке свеклы появляется побочный продукт — меласса. Меласса — это патока, содержащая около 50% сахара, который, однако, уже невозможно экстрагировать с помощью технологий, применяемых в сахарной промышленности. Но для биотехнологий меласса является ценным сырьем. Крахмалы для последующей ферментации можно получать и из других видов растительного сырья — из бобовых, картофеля и даже топинамбура. Проект создания биотехнологического производства на базе этого суперклубня (топинамбур способен пережить в почве зиму и оставаться пригодным для использования) был презентован на «Грэйнтек-2013» компанией из Челябинской области — региона, который относится к зоне рискованного земледелия.

Полученные непосредственно из свеклы или мелассы, а также из крахмала моносахариды можно подвергнуть спиртовому брожению и получить биоэтанол. Однако на пути создания производств спирта из растительного сырья стоят два основных препятствия: законодательство об обороте алкоголя и интересы нефтяных компаний. В 2006 году правительство России, видимо, опасаясь утекания технического этанола в «питьевую» сферу, обложило акцизом даже денатурированный (то есть сделанный специально непригодным для питья) спирт.

Понятно, что заправляться таким «подакцизным» топливом смогли бы себе позволить разве что олигархи. Однако ситуация может измениться. Согласно так называемой дорожной карте «Развитие биотехнологий и генной инженерии», российским правительством намечен в обозримом будущем отказ от акциза на биоэтанол. Другой вопрос, насколько это может быть интересно нашим топливным грандам. Одна из идей, прозвучавших на форуме «Грэйнтек-2013», заключается в том, чтобы наша топливная промышленность как можно быстрее перешла к выпуску высокооктанового бензина стандарта Евро-6.

Оригинальность этой мысли заключается в том, что ЕС полностью перейдет на этот стандарт только в 2015 году, а Россия находится в процессе перехода к стандартам Евро-4 и Евро-5. Зато уже опубликованный стандарт предусматривает повышение в топливе доли оксигенатов — кислородосодержащих добавок. В качестве такой добавки обычно используется производимый из нефтепродуктов метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), который можно заменить этил-трет-бутиловым эфиром (ЭТБЭ). ЭТБЭ производится из смеси (био)этанола и изобутилена. Согласно стандарту Евро-6, объем использованного для добавок этанола составит до 10% массы топлива. Предлагается также создать для топлива стандарта Евро-6 льготный акцизный режим. Таким образом, в России возникнет серьезный спрос на биоэтанол, при том, что интересы компаний, производящих бензин, никак не будут затронуты. Насколько фантастична эта идея, покажет ближайшее будущее.

Еще одно направление биотехнологий, которое может стать локомотивом для развития российских аграрных территорий, — это производство биопластмасс. Термин «молочная кислота» известен в основном из сферы человеческой физиологии. При активной работе мышцы кровь не успевает насыщать ткани кислородом, и тогда, чтобы добыть энергию, организм начинает расщеплять глюкозу в анаэробном (безвоздушном) режиме. Одним из продуктов этого процесса и становится молочная кислота. Это вещество интересно еще и тем, что с помощью определенного химического процесса оно может быть превращено в биополимер — полимолочную кислоту (polylactic acid, PLA). Конечно, никто не собирается добывать «молочку» из человеческого организма, но тот факт, что она является продуктом переработки глюкозы, уже подсказывает нам, что возможно было бы использовать в качестве сырья для ее получения. Глюкозу, произведенную из свеклы, картофеля или пшеницы, можно подвергнуть не спиртовому, а молочнокислому брожению, и у нас получится... да-да, молочная кислота.

Первой биопластики на основе PLA и изделия из них под брендом Ingeo начала выпускать еще в 2001 году американская компания NatureWorks. Она и по сей день остается самым крупным производителем «молочной» пластмассы. Штаб-квартира компании находится в городе Блэр, среди кукурузных полей штата Небраска, и нетрудно догадаться, что именно американцы используют в качестве растительного сырья.

Интересно, что подобное производство может появиться и в России. На форуме «Грэйнтек-2013» Михаил Резниченко — представитель многопрофильной фирмы «Ротек», входящей в группу компаний «Ренова», — сделал доклад о планах строительства в одном из (пока не объявленных) аграрных регионов России предприятия для крупнотонажного производства PLA. В качестве сырья предполагается использовать сахарную свеклу, мелассу и зерновые. Предприятие сможет выпускать до 100 000 т биопластика в год. Конечно, это не идет ни в какое сравнение с объемами потребляемого в России полиэтилена (это миллионы тонн в год), но запуск производства позволит сделать первый шаг к переходу на пластики, сделанные не на основе углеводородного сырья, но на основе возобновляемых биоресурсов. Кроме того, PLA, в отличие от полиэтилена — стопроцентно биоразлагаемый и компостируемый материал. При разложении PLA образует воду и углекислый газ. К сожалению, дело все же не обстоит таким образом, что если пакет или сломанную расческу из PLA бросить в яму и закопать, то через месяц, скажем, пластик обратится в гумус. Процесс разложения требует доступа воздуха и осуществляется в специальных промышленных реакторах. Но это все равно проще и безопаснее для окружающей среды, чем перерабатывать полиэтилен из ископаемых углеводородов.

Такой проект, по мнению представителя «Ротек», сможет стать настоящим локомотивом развития региона, сформировать, как сейчас модно говорить, биокластер, в котором производство агропродукции сможет сочетаться с высокотехнологичными предприятиями по ее глубокой переработке. На основе биополимеров будут производиться жесткая упаковка для овощей и фруктов, нити, волокна, одноразовая посуда, предметы гигиены и т. д. Побочными продуктами станут клейковина (при переработке зерна) и азотное удобрение сульфат аммония.

У биотехнологий в России явно есть и цель, и будущее, но практически нигде в мире «зеленая индустрия» не стартовала без активной помощи государства. Речь идет как о корректировке законодательной базы (как, например, в случае с биоэтанолом) и о введении новых стандартов на биопродукцию, так и о всевозможных методах стимулирования предпринимателей, решившихся попробовать свои силы в этом новом сегменте бизнеса. В конце концов, и диверсификация экономики, и препятствование гиперурбанизации, и поиск альтернативы углеводородной зависимости — это задачи определенно общегосударственного масштаба.