ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ВИРОБНИЦТВ БІОЕТАНОЛУ В УКРАЇНІ

С.М. ГАРМАШ; В. О. ГЕРАСИМЕНКО; О. В. СМИРНОВА; М. Ю. СУБОТІНА

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.250822.31.875

Автор(и)

С.М. ГАРМАШ Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», Ukraine
В. О. ГЕРАСИМЕНКО Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», Ukraine
О. В. СМИРНОВА Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», Ukraine
М. Ю. СУБОТІНА Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.250822.31.875

Ключові слова:

екологічна безпека; виробництво біоетанолу; світовий досвід; оцінка екобезпеки; рекомендації виробництву

Анотація

Постановка проблеми. Скорочення викидів парникових газів – основна проблема сучасності. Ефективним способом вирішення цього питання стала заміна певної частки бензину на біоетанол, який отримується на основі бродіння цукро- і крохмалевмісної сировини. Завдяки сировинній базі складаються всі передумови для отримання біоетанолу в Україні. Для підприємств виробництва біоетанолу особливо актуальна проблема безпеки навколишнього середовища. Мета статті − на основі аналітичного огляду існуючих методів дослідження екологічної безпеки процесів отримання біоетанолу у світі розробити рекомендації для оцінення екологічної безпеки біоетанолових виробництв в Україні. Висновки. У процесі виробництва біоетанолу утворюються побічні продукти, які можуть спричинити шкоду довкіллю (вуглекислий газ, сивушні масла, метанол, фурфурол, лігнін та ін.). Для запобігання забрудненню території підприємства, навколишнього середовища на стадії проектування (побудови) повинна передбачатися утилізація (нейтралізація) в очисних спорудах (установках) побічних продуктів та відходів виробництва біоетанолу. Для аналізу екологічної безпеки складаються спрощені технологічні схеми процесів виробництва біоетанолу з урахуванням основного обладнання та технологічних потоків. Для оцінення небезпеки виробництва біоетанолу доцільно застосувати методи внутрішнього індексу безпеки (ISI) та метод навколишнього середовища, здоров’я та безпеки (EHS), в яких враховуються основні параметри на кожній стадії виробництва: масовий потік речовини, температура, тиск, тип (схема) обладнання, тип технологічного процесу; реакція небезпеки (ентальпія виділення); хімічна взаємодія з компонентами довкілля; токсичність, реакція розкладання; корозійна здатність; умови пожежовибухонебезпечності та ін. У технологічному регламенті підприємства в розділі «Охорона навколишнього середовища» рекомендовано подати спрощену модель впливу температури виділення біоетанолу і тиску його пари на швидкість випаровування, що допоможе забезпечити надійні прогнози наслідків надзвичайних ситуацій (на основі рівняння Маккея та Мацугу). Наведені методи дозволять підвищити достовірність оцінки екологічної безпеки виробництв біоетанолу.

Посилання

Bioetanol v benzine s 2021 goda [Bioethanol in gasoline since 2021]. URL: https://ubr.ua/market/industrial/bioetanol-v-benzine-s-2021-hoda-vyrastut-li-tseny-i-pochemu-neftepererabatyvajush chie-kompanii-protiv-3892881 (date of application: 27.06.2022). (in Russian).

Garmash S.M. and Chernova A.S. Viznachennya osnovnih kriteriyiv za vibuhopozhezhnoyu ta pozhezhnoyu nebezpekoyu u virobnictvah biopaliva [Definition of main criteria for explosive fire and fire hazards of biofuel production]. Visnik Pridniprovskoyi derzhavnoyi akademiyi budivnictva ta arhitekturi [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2020, no. 4 (267−268), pp. 25–31. (in Ukrainian).

GOST 17.0.0.04-90. Sistema standartiv u oblasti ohoroni prirodi i polipshennya vikoristovuvannya prirodnih resursiv. Ekologichnij pasport promislovogo pidpriyemstva. Osnovni polozhennya [A system of standards in the field of nature protection and improvement of the use of natural resources. Ecological passport of an industrial enterprise. Substantive provisions]. (in Ukrainian).

GOST 33872-2016. Mezhgosudarstvennyj standart bioetanol toplivnyj denaturirovannyj. Tekhnicheskie usloviya. [Interstate standard bioethanol fuel denatured. Technical conditions]. Moscow : Standartinform Publ., 2017, 11 p.

(in Russian).

DSTU 7687:2015. Benzini avtomobіl'nі Єvro. Tekhnіchnі umovi [Gasoline Automotive Euro. Technological mind]. Kyiv : SE “UkrNDNC” Publ., 2015, 16 p. (in Ukrainian).

Marchenko V.M. and Kіt A.V. Analіz potencіalu virobnictva bіoetanolu z cukrovih buryakіv v Ukraїnі [Analysis of the potential of bioethanol production from sugar beets in Ukraine]. Agrosvit [Agrarian World]. Kyiv, 2018, no. 22, pp. 21–27. (in Ukrainian).

Banimostafa Alireza, Thuy Thi Hong Nguyen, Yasunori Kikuchi, Stavros Papadokonstantakis, Hirokazu Sugiyama, Masahiko Hirao and Konrad Hungerbühler. Safety, health, and environmental assessment of bioethanol production from sugarcane, corn, and corn stover. Green Processing and Synthesis. 2012, vol. 1, iss. 5, рр. 449–461.

Carvalho A., Gani R. and Matos H. Design of sustainable chemical processes : Systematic retrofit analysis generation and evaluation of alternatives. Process Safety and Environmental Protection. 2008, vol. 86, рр. 328–346.

Fukushima Y., Kikuchi Y., Kajikawa Y., Kubota M., Nakagaki T., Matsukata M., Kato Y. and Koyama M.J. Tackling power outages in Japan : The earthquake compels a swift transformation of the power supply. Journal of Chemical Engineering of Japan. 2011, vol. 44, pp. 365–369.

Jiménez-González C., Constable D.J.C and oth. Green Chemistry and Engineering : a Practical Design Approach. John Wiley & Sons. New Jersey, 2011, 696 р.

Huijbregts M.A.J., Hellweg S., Frischknecht R., Hendriks H.W.M., Hungerbühler K. and Hendriks A.J. Cumulative energy demand as predictor for the environmental burden of commodity production. Environmental Science & Technology. 2010, vol. 44, pp. 2189–2196.

Lauri Roberto and Biancamaria Pietrangeli Biorefinery Safety : a Case Study Focused on Bioethanol Production. Submitted : April 10th 2019. Reviewed : June 12th 2019. Published : July 23rd 2019.

Li X., Zanwar A., Jayswal A., Lou H.H. and Huang Y. Incorporating exergy analysis and inherent safety analysis for sustainability assessment of biofuels. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2011, vol. 50, pp. 2981–2993.

Liska A.J., Yang H.S., Bremer V.R., Klopfenstein T.J., Walters D.T., Erickson G.E. and Cassman K.G. Improvements in Life Cycle Energy Efficiency and Greenhouse Gas Emissions of Corn-Ethanol. Journal of Industrial Ecology. 2009, vol. 13, pp. 58–74.

Luo L., Van der Voet E. and Huppes G. An energy analysis of ethanol from cellulosic feedstock – Corn stover. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012, vol. 13, iss. 8, pp. 2003–2011.

Macedo I.C., Seabra J.E.A., Silva J.E.A.R. Green house gases emissions in the production and use of ethanol from sugarcane in Brazil : the 2005/2006 averages and a prediction for 2020. Biomass and Bioenergy. 2008, vol. 32, pp. 582–595.

Plevin R.J.J. Modeling corn ethanol and climate: a critical comparison of the BESS and GREET models. Journal of Industrial Ecology 2009. Vol. 13, pp. 495–507.

Sugiyama H., Fischer U., Hungerbühler K. and Hirao M. Decision framework for chemical process design including different stages of environmental, health, and safety assessment. Access Chemical Engineering Research. 2008, vol. 54, pp. 1037–1053.

Wernet G., Mutel C., Hellweg S. and Hungerbühler K. The Environmental Importance of Energy Use in Chemical Production. Journal of Industrial Ecology. 2011, vol. 15, iss. 1, pp. 96–107.