Так ось, судячи з усього, фотограф Щусі Ямада до кухні своєї рідної країни Японії відноситься дуже позитивно. Так що там, не виключено, що він любить її навіть більше, ніж болотний оффроуд. І саме тому, відправившись в автономне кругосвітню подорож на своїй дизельної Toyota Land Cruiser 100, він прокладав курс не між красивими болотами земної кулі, а від одного японського ресторану до іншого. І що в цьому дивного, запитаєте ви. А то, що в ресторанах Ямада-сан заправляє не тільки свій організм, але і ... автомобіль! Так, при бажанні він, напевно, міг би написати книгу про те, як в різних частинах світу уявляють собі кулінарні традиції Країни сонця, що сходить, але мета його подорожі дещо інша - Щусі Ямада тестує в реальних умовах сконструйований ним же автономний апарат з вироблення біодизельного палива .
Все вірно: японському фотографу вдалося власноруч сконструювати і зібрати працездатну установку, яка виробляє цілком придатну для використання «солярку» з відпрацьованого фритюрного масла. І що найголовніше - все це хитрий пристрій поміщається в багажнику машини і не вимагає для своєї роботи нічого, крім одержуваного даром масла і деяких недорогих хімічних компонентів, про які трохи пізніше. Загалом, в якомусь сенсі практично вічний двигун! .. При цьому закон збереження енергії залишається непорушним: масло-то надходить в систему з ресторанних кухонь (тобто з боку). Тим більше що там (на кухнях) воно вже виконало свою історичну місію і в будь-якому випадку підлягає утилізації. Ось, стало бути, Ямада його і утилізує ...
Даремно посміхаєтеся - так, пересуваючись від ресторану до ресторану, японський мандрівник вже майже повністю обігнув наш земна кулька, виконавши майже тридцять тисяч кілометрів (і це без урахування морських переправ). Океани логічно розділили величезний шлях на кілька етапів, кожен з яких Щусі проробляв з новою командою, до складу якої входять «старший помічник» і перекладач. Втім, завдяки мовним кордонів перекладачі змінювалися навіть частіше (на відрізку маршруту по країнам СНД капітана супроводжують японський фотограф Юсуке і викладачка японської мови з Киргизії Назіра).
Шлях самурая
А починалося все ось так: створивши рік тому працездатну установку, Щусі Ямада насамперед «обкатав» її в ближніх поїздках по околицях Токіо. І лише переконавшись, що все працює як годиться, винахідник зважився на «кругосветку». А оскільки він прийняв тверде рішення, що буде заправляти свій автомобіль тільки на кухнях, то ніякого жорсткого графіка заздалегідь не намічалося - все залежало від того, скільки масла буде надано мандрівникові і де його буде простіше збирати. Ну а на випадок, якщо в якомусь місці достатньої кількості фритюрних «відпрацювання» раптом відразу не виявиться, Щусі придумав істинно японський вихід: сидіти на місці і терпляче чекати, поки воно набереться ... При цьому мандрівник не просто збирався проїхати «масляний коло пошани навколо планети ». У його плани входили зустрічі з журналістами і участь в тематичних виставках (звичайно, якщо такі будуть збігатися з графіком).
Перший етап цього «великого масляного подорожі» відбувся в грудні минулого року. Він вийшов зовсім коротким: від Токіо до Нагої, де автомобіль завантажили в контейнер і відправили морем в Канаду. Подальший шлях продовжився в лютому з Ванкувера. Стояла зима, і погода піднесла перші неприємні сюрпризи: вже при легкому мінусі рослинне масло починало густіти, а на сильному морозі і зовсім застигало. Як наслідок заправляти «маслоперегонний апарат» доводилося в теплі, а при зборі масла запас потрібно відразу ж додавати спеціальні присадки (в іншому випадку його неможливо було перелити з каністр в бак без попереднього розігріву).
Загалом, на дикому півночі мандрівники довго не затрималися і невдовзі опинилися в ЛосАнджелесе. Ранньою весною це місто був прекрасний і викликав довіру до того, щоб побути тут довше. Тим більше що стало вже по-справжньому тепло, а безліч ресторанів були готові надати буквально невичерпні запаси фритюрних «відпрацювання». Але подорож на те і подорож, щоб рухатися вперед. А тому перламутрово-зелений Land Cruiser відправився намотувати північноамериканські милі із заходу на схід по південних штатах, а потім по східному узбережжю. В кінці квітня він дістався до Вашингтона. Власне, в американській столиці шлях по Новому Світу і завершився - Toyota попливла через Атлантику, щоб в червні з Лісабона стартувати на наступний етап.
Однак затримка в цьому місті вийшла кілька триваліше, ніж передбачалася. Як не дивно, в португальській столиці виявилося досить важко дістати необхідну кількість масла! Ускладнював ситуацію і мовний бар'єр. А так як мандрівники планували відразу ж відправитися через Середземне море на південь, то за розрахунками їм було потрібно не менше 400 л харчової «відпрацювання». Загалом, сировину для палива збирали по самим різним лісабонським закладам громадського харчування більше тижня. Навіщо був потрібен такий запас? Та просто тому, що в Африці цього продукту взагалі не дістати, а тим більше безкоштовно. Причина банальна - на Чорному континенті смажать на одному і тому ж маслі до тих пір, поки воно є, а потім підливають нове і продовжують смажити далі, вважаючи «планову заміну» недозволеною примхою заїв білих. Навіть в Марокко, найбільш європеїзованою країні Північної Африки, поповнювати запас палива вдавалося тільки в «Шератон» та інших готелях вищого класу.
Втім, ця проблема була не єдиною, з якою зіткнулися японські мандрівники. Чи не більшою неприємністю була виснажлива спека Сахари. «Ми просто не звикли до 50-градусної температури, - розповідає Щусі Ямада. - Втім, для переробки олії це був скоріше плюс - було потрібно менше енергії на його нагрівання ». Але як би там не було, а в Африці японські мандрівники вирішили не затримуватися і, зробивши коло по Марокко, повернулися в Іспанію продовжувати європейське турне. Відвідавши по шляху Італію і Францію, вони переправилися на Британські острови, поїздили там, знову проїхали по тунелю під Ла-Маншем і потім через Німеччину, Чехію та України дісталися до Москви, де власне ми з ними і зустрілися. В цілому з початку пробігу «маслопотребляющая» Toyota накатала близько двадцяти тисяч кілометрів.
Російська столиця затримала мандрівників на тиждень з хвостиком. Тут хоч і не Африка, але до маслу вітчизняний общепит традиційно відноситься дбайливо і даремно цінний продукт на альтернативне паливо не переводить. Дослідним шляхом Ямада з'ясував, що великий московський ресторан в тиждень «виробляє» близько п'ятдесяти літрів відпрацьованого масла. Загалом, як і в Лісабоні, збирати його довелося з миру по нитці. Більш того, знаючи, що в російській провінції з цією сировиною справи ще гірше, і коли трапиться повноцінна заправка в наступний раз - ніхто точно передбачити не може, Щусі набрав в Москві близько семисот літрів і лише після цього рушив у подальший шлях на схід. Добравшись до Уральських гір, мандрівники забрали південніше, прокотилися по степах Казахстану і потім знову повернулися в Росію, після чого зробили ще одну тривалу зупинку в Новосибірську. Зараз Щусі зі своєю командою направляється до Владивостока, щоб звідти доставити машину додому, в Японію.
матеріальна частина
Автомобіль, на якому пустилися в подорож японці, нічим, крім хімічної установки, розташованої в його багажнику, і зміненого салону, не відрізняється від стандартної Toyota LC 100 з 4,2-літровою 24-клапанної рядної турбодизельной «шісткою» 1HD-FTE під капотом. Причому сам двигун у разі не перероблявся. За словами Щусі, різниці в тязі або динаміці автомобіля немає, і зрозуміти, що саме в цей момент згорає в циліндрах, можна тільки по запаху вихлопу (при роботі на маслі з вихлопної труби тягне підгоріла насінням). Витрата палива теж залишається стабільним - ті ж 12-14 л на "сотню", які при неспішному рівномірному русі по шосе іноді вдається знизити до десяти.
А тепер зазирнемо в салон автомобіля ... У другому ряду залишилося тільки одне посадочне місце - всю задню частину машини займають хімічний реактор (в ньому рослинне масло перетворюється в повноцінне дизельне паливо) і каністри з резервним сировиною, а також запасні витратні елементи. Тут же їде автономний дизель-генератор на той випадок, якщо на стоянці немає можливості живити установку від стаціонарної мережі. Важлива особливість хімічної установки в тому, що вона може споживати електрику і від міської електромережі, і від дизель-генератора, і від бортової мережі автомобіля. Процес може йти як під час стоянки, так і під час руху машини і не вимагає особливої уваги з боку екіпажу. Нагрівач споживає до 2 кВт, інші елементи системи - по 200-400 Вт. При цьому установка залишається енергетично і економічно вигідною навіть при повністю автономному циклі без зовнішньої електромережі. Але ощадливі японці все-таки вважають за краще живити свій реактор електрикою ззовні.
Хімія і фізика В принципі рослинне масло (як і будь-який інший органічний жир) могло б бути повноцінним пальним для дизельного двигуна і саме по собі, якби не висока в'язкість. А тому вся суть перетворення цього продукту в моторне паливо зводиться до однієї простої речі: зниження цієї самої в'язкості, що, однак, зробити не зовсім просто.
Справа в тому, що з точки зору хімії рослинне масло - це суміш тригліцеридів, тобто з'єднань складних ефірів гліцерину з одноосновними жирними кислотами. А оскільки саме гліцерин надає маслу підвищену в'язкість, то, стало бути, його треба якимось чином звідти видалити. Найпростіший і дешевий спосіб, який застосовується як в промисловому виробництві біодизеля, так і в установці японського винахідника - переетерифікація, тобто заміщення гліцерину спиртом. В даному випадку спирт - метиловий. Він хоча і отруйний, але, по-перше, дешевий, а по-друге, з ним простіше провести реакцію в похідних умовах. При змішуванні масла зі спиртом і нагріванні понад 60 градусів (в присутності лугу як каталізатора) утворюється суміш метилових ефірів, а гліцерин випадає в осад. Саме ці метилові ефіри і є жадане біодизельне паливо.
Баки для вихідних компонентів Щусі розташував в правій частині своєї установки: перший, на 100 літрів, для відпрацьованого фритюрного масла, а другий, на 20 літрів, - для метанолу (саме в пропорції 5: 1 необхідно змішувати ці речовини для правильного проходження реакції). Однак відразу перетворити такі обсяги не дозволяє дефіцит місця в багажнику. Тому головний резервуар, в якому проходить хімічна реакція, має об'єм всього 40 л, а все вихідна сировина, включаючи і каталізатор з окремій ємності, надходить в нього автоматично в правильному співвідношенні. Після півторагодинного нагрівання і шестигодинного охолодження суміш розділяється на біодизель та гліцерин (останнього на виході виходить стільки ж, скільки метанолу на вході).
Після чого гліцерин як більш важке речовина опускається вниз і потім просто зливається в окрему ємність. У промисловому виробництві гліцерин зазвичай збирають, очищають, а потім використовують в якості сировини для хімічної і косметичної промисловості. Однак в умовах далекої подорожі це нераціонально. Тому винахідник утилізує гліцерин оригінальним і безпечним для природи способом: в окремій ємності його переробляють спеціальні бактерії, що дають на виході подобу гумусу, який можна вже просто висипати на землю. Але на цьому процес отримання біодизельного палива не закінчується. Отриману суміш метилових ефірів потрібно додатково очистити - в ній все ще присутні залишки гліцерину, мило (утворюється попутно в процесі реакції з-за випадкового, але неминучого потрапляння в систему води) і інші домішки. Основний промисловий спосіб поділу «мух і котлет» на сьогоднішній день - багаторазова промивка великою кількістю води з подальшою фільтрацією і осушенням.
Однак оскільки ця технологія є абсолютно неприйнятною для портативної автомобільної установки, японському винахідникові довелося чимало попрацювати, створюючи систему сухої фільтрації. Результат його праць займає в багажнику Toyota весь простір зліва від головного резервуара. Тут напівфабрикат біопалива потрапляє спочатку в спеціальну центрифугу, а потім проходить через систему з чотирьох фільтрів зі спеціальним сорбентом, що затримує всі зайві залишки (комплекту картриджів для цього пристрою вистачає на 10 тис. Км). Тільки після цього метилові ефіри можна вважати досить чистими для того, щоб заливати їх в бак автомобіля. Ви запитаєте, у скільки ж обходиться отримане таким чином дизельне паливо? За попередніми підрахунками Щусі, при безкоштовному маслі літр палива обходиться приблизно в 50 американських центів. Але це без урахування амортизації самої установки по виробництву біодизеля ...
РОБОТА ЩЕ НЕ ЗАКІНЧЕНО
Про биодизельном паливі вперше я дізнався три роки тому. У перший раз проїхав на ньому 500 км, ніякої різниці в поведінці машини в порівнянні з соляркою не помітив і вирішив, що можна ризикнути на марафонську дистанцію. Наприклад, перетнути всю Японію з півночі на південь, використовуючи тільки біопаливо. Сказано зроблено. Правда, тоді я не виробляв пальне самостійно, а заправлявся на стаціонарних колонках. Знаючи, що в Європі біодизель дуже популярний, я вирішив відправитися туди і два роки тому зробив вояж по десяти країнах Європи. Однак використовувати один лише рослинний дизель в той раз у мене не вийшло. В Іспанії, наприклад, біопаливних заправок практично не було, а у Франції під маркою «біодизель» продавалося паливо не чисто рослинного походження, а в суміші зі звичайним дизельним. Тоді у мене вперше промайнула думка про автономну установці з виробництва біодизеля, адже в багатьох місцях, наприклад в Росії, Америці, Африці, його немає взагалі. Тому для подорожі по всьому світу на біопаливі необхідний автономний компактний апарат з його виробництва. Єдина складність - промисловість такі установки не випускає. Але раніше, ніж я задумався про створення такої установки, одна з японських ралійних команд запропонувала мені місце пілота на «Дакарі-2007». Я погодився, запропонувавши у відповідь використовувати рослинний дизель в якості пального для «бойової» машини. Тема біопалива для спортивних моторів була дивиною, але після деяких роздумів вони погодилися. В результаті однієї з наших техничек на «Дакарі» була цистерна з біодизелем з Європи. Гонку я провів відмінно, без єдиної проблеми з двигуном, і зумів піднятися на «бронзову сходинку» п'єдесталу в дизельному заліку. Після «Дакара» я взявся за автономну паливну установку, і через 10 місяців цей апарат був готовий. Робота виявилася нелегкою. Мені не вистачало спеціальних знань, тому я спілкувався з багатьма фахівцями в області хімічного машинобудування по всьому світу. Вивчав теорію, будував тестові зразки обладнання, перевіряв їх. Проблема була в тому, що практично всі подібні сучасні пристрої використовують в процесі очистки палива велика кількість води. В автомобілі просто немає для нього місця, тому мені довелося самому розробляти систему сухого очищення (до мене подібними дослідженнями займалися в світі лише кілька людей). Так вийшла компактна установка, яка поміщається в багажник. Але робота ще не закінчена. Це експериментальний прототип, який я продовжую вдосконалювати по ходу поїздки.
глобальна проблема
Зрозуміло, что своим перебігом японець намагається привернути Рамус громадськості до необхідності заміні традіційного паливо Вироблення з поновлюваніх ресурсов. Слів немає, це правильна І, я б даже сказав, благородна ідея. Альо є кілька нюансів. Для качана прикиньте в умі, скільки відпрацьованого масла нужно для того, щоб безперебійно заправляті дізельні автомобілі хоча б одного міста, и чи впораються з таким завдання все разом узяті ресторани цього населеного пункту? Досвід біопалівного пробігу показавши, что даже если буде налагодження централізованій збір и переробка фритюрного масла, громадське харчування зможу задовольніті лишь мізерну часть спожи в «сировина». Загаль, крапля в морі. Втім, це ще зовсім не привід не займатися переробкою кухонних відходів. Інша справа, що цю саму «краплю» доведеться чимось доповнювати.
І тут виникає ще більше питань. Справа в тому, що біопаливні теми в світі піднімаються з середини 70-х (тобто з часів першої нафтової кризи). Вже тоді були позначені два перспективні напрямки: використання етилового спирту замість бензину і рослинного масла замість дизельного палива. Попереду планети всієї тоді виявилася Бразилія, дуже швидко налагодила виробництво паливного етанолу з цукрової тростини і з завидною оперативністю переоснастити свій автопарк для їзди на спирті (як в цій країні обійшли «традиційну російську проблему», історія замовчує). Коли ж нафту знову подешевшала, бразильські автомобілі з легкістю перейшли на подвійне «харчування», і тепер охоче споживають суміш бензину і етанолу.
В Європі біопаливом почали активно займатися з 1992 року, і в окремих країнах (наприклад, в Німеччині) до сьогоднішнього дня ці розробки досягли помітних висот. Взагалі ж потрібно сказати, що в Старому Світі пріоритетним напрямком було визнано виробництво біодизеля з рослинної олії. Більш того, в 2007 році тут було виготовлено (за даними Global Petroleum Club) 5713 мільйонів літрів біопалива.
Але тут почали бити на сполох екологи. Здавалося б, їм-то, навпаки, радіти треба: на відміну від мінерального палива біологічне дає більш чистий вихлоп і не забруднює ґрунт і воду при попаданні в них (не кажучи вже про збереження невідновних викопних ресурсів). Але все виявилося складніше. Найбільш енергетично вигідний біодизель виходить з пальмового масла, яке дає олійна пальма, що виростає головним чином в Південно-Східній Азії (саме з такого масла проводиться левова частка біодизельного палива в усьому світі). Зрозуміло, таку вигідну і перспективну культуру в останні роки стали вирощувати все активніше, розширюючи посадочні площі за рахунок навколишнього лісу. І тут виявився вельми неприємний побічний ефект. Екологічна загроза від вирубки дощових тропічних лісів, які активно поглинають вуглекислий газ і тим самим знижують парниковий ефект на нашій планеті, на ділі виявилася набагато страшніше, ніж шкода від вихлопних газів всіх транспортних і промислових дизелів, що працюють на традиційному паливі ... Загалом, тупик.
Інші ж олійні культури, найбільш перспективною з яких в європейському кліматі вважається ріпак, набагато менш вигідні як з енергетичної, так і з економічної точки зору. Судіть самі: з гектара посадок олійної пальми можна отримати до 5950 л олії, а з гектара рапсового поля - до 1190 л. До слова, той же соняшник дає всього 952 л. Як наслідок для повного заміщення мінерального палива рапсовим потрібно багаторазове збільшення орних площ. Плюс підвищення врожайності шляхом внесення більшої кількості хімічних добрив, а також генної модифікації рослин. Загалом, теж шлях з вельми туманною екологічної перспективою. Не випадково ж, за даними експертів Міжнародного соціально-екологічного союзу, без шкоди для природи з олійних рослин в світі можна робити не більше 20% необхідного дизельного палива. При цьому за їхніми ж підрахунками в Росії, де сільське господарство в багатьох регіонах знаходиться в запустінні (в тому числі і з-за високих цін на пальне), селяни без шкоди для природи і виробництва харчових культур могли б самі забезпечувати себе дешевим біопаливом. Що ж, вже добре.
А що в цій ситуації робити городянам, та й взагалі - що робити? Однозначної відповіді на це питання на сьогоднішній день просто немає. Перейти усім світом за прикладом Бразилії на етанол проблематично - дешевий цукрова тростина зростає далеко не скрізь. Гнати технічний спирт з більш дорогого зерна загрожує ще більшим збільшенням цін на зерно, в тому числі і продовольче. З точки зору експертовекологов, найкращим вирішенням цієї проблеми став би гідролізний спирт з відходів деревообробки (попросту кажучи, тирси) і інший низькою біомаси, що містить целюлозу. Але тут, по крайней мере в нашій країні, вистачає складнощів юридичного плану: існуючі на сьогоднішній день акцизи знищують ідею в зародку.
А що стосується дизельного палива, то тут найбільш перспективне джерело сировини - маслосодержащие водорості (правда, технологія все ще перебуває в початковій стадії розробки). Також існує ще одна потенційно цікава інновація, запропонована в 2005 році німецьким фермером і винахідником Крістіаном Кохом, застосовуючи яку можна перетворити в солярку практично будь-які органічні і пластикові відходи, попутно вирішуючи проблему утилізації побутового сміття. Втім, все це теми для окремих матеріалів. Розвиток науки не стоїть на місці, а значить, у нас ще буде привід повернутися до цієї важливої для всіх проблеми.
текст: Євген КОНСТАНТИНОВ
фото: Євген КОНСТАНТИНОВ
з архіву Щусі Ямада
У світлі вищесказаного виникає тільки одне питання: чи любите ви японську кухню?
Навіщо був потрібен такий запас?
Ви запитаєте, у скільки ж обходиться отримане таким чином дизельне паливо?
А що в цій ситуації робити городянам, та й взагалі - що робити?