РБК

Полезная химия / Стратегия

Путь к «зеленой» химии

Производство замкнутого цикла, новые материалы, энергоэффективность, — перевод химической промышленности на выпуск экологичной продукции требует инвестиций, но в итоге оправдывает себя и с экономической точки зрения.

Текст Илья Власов, Юлия Глуховская

В тренде

Глобальное производство химической продукции в 2017 году остается стабильным, несмотря на снижение цен на нефть и кризисные явления в таких отраслях — потребителях продукции химпрома, как, например, строительство.

Согласно прогнозу немецкой консалтинговой компании Roland Berger, рынок химической промышленности к 2035 году вырастет вдвое и достигнет €5,6 млрд. Высокими темпами — примерно на 5% в год — будут расти восемь секторов химической промышленности: базовая неорганика (серная кислота, щелочи и т.п.), базовая органика (ароматика), удобрения, пестициды, лаки и краски, полимеры и специализированные полимеры, а также парфюмерия. В частности, по прогнозам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO), к 2050 году в два раза вырастет потребность в продуктах питания, что, в свою очередь, приведет к ужесточению стандартов в агрохимии и внедрению экологически безопасных пестицидов на основе биопрепаратов.

Согласно выводу PricewaterhouseCoopers (PwC), химические компании сейчас уже не стараются расти за счет увеличения объемов производства. Спрос на хорошо известные материалы будет увеличиваться лишь незначительно — его будет сдерживать усиливающийся тренд на повторное использование материалов и их переработку. А вот цены на сырье в большинстве секторов химпрома (за исключением нефтегазовой промышленности) неизбежно будут повышаться.

54% руководителей российских нефтехимических компаний отмечают растущее воздействие на рынок инновационных разработок. Такие данные приводит PwC по результатам исследования влияния глобальных трендов на нефтехимическую отрасль России. Степень влияния этой тенденции на индустрию ее представители оценили в 3,9 балла из пяти. Сильнее влияет только смена баланса в пользу азиатских рынков, в частности Китая, имеющего высокий внутренний спрос (77% опрошенных оценили в четыре балла). Повышение экологичности производств в России — на третьем месте рейтинга.

По словам вице-президента Российского союза химиков Игоря Кукушкина, в РФ идет модернизация химической промышленности. «С переходом на новое оборудование мы встаем в ряд стран с высокими стандартами энергоэффективности и ресурсосбережения», — отмечает эксперт.

Отечественные производители химической продукции стремятся к созданию новых, импортоопережающих технологий, уверен декан химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, академик РАН, профессор Валерий Лунин. Свидетельством тому, по его словам, служат материалы 7-й международной конференции ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии (англ. — International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) по «зеленой» химии, которая прошла в октябре в Москве при поддержке российских химических компаний.

Замкнуть цикл

Еще в 2011 году, исследовательская компания Navigant Research подсчитала, что внедрение методов «зеленой» химии даст глобальному химпрому $65,5 млрд в качестве прямой экономии на производстве и благодаря снижению вредного воздействия на окружающую среду.

Примерами почти безотходного производства может служить фабрика Procter & Gamble в Лиме (штат Огайо), которой удалось достичь показателя повторного использования ресурсов в 97%. «Тенденция перехода к закрытым циклам также усиливается ростом цен на сырьевые товары, — говорит директор SCT Group Неля Певцова. — В некоторых странах, например в Германии или Китае, переход от линейной к циклической экономической модели поощряется и в политических кругах».

«Вложения в экологию — это эффективные инвестиции, а не затраты, — говорит руководитель аналитического центра Rupec Андрей Костин. — Снижая энергопотребление на заводе, вы одновременно снижаете выбросы углекислого газа в атмосферу. То же самое с водой: она дорожает, и компании стараются использовать как можно меньшие ее объемы; следствием этого становится более чистый сток».

В свою очередь, разработанные химиками новые материалы, в частности для строительства, открывают новые возможности энергосбережения. По подсчетам компании Covestro, крупнейшего производителя полимеров, полиуретановая пена, например, в течение своего жизненного цикла позволяет сэкономить в 70 раз больше энергии, чем было потрачено на ее изготовление. Другие расчеты показывают, что инновационный пластик в конструкции автомобиля за счет снижения его массы дает существенную экономию топлива – и, соответственно, способствуют уменьшению выбросов СО2.

По словам Игоря Кукушкина, примером замкнутого химпроизводства в России является Западносибирский нефтехимический кластер, где запускается «ЗапСибНефтехим» — комплекс глубокой переработки углеводородов в полиолефины (полимеры) «Сибура»: «Компания наладила производство этилена и пропилена из попутного нефтяного газа. То, что раньше у нефтяных компаний уходило в трубу, сейчас стало ценным сырьем».

В компании Covestro, в свою очередь, уже более года функционирует опытное производство полиэфирных полиолов на основе переработанного углекислого газа. Сырьем в этом случае выступают выбросы одной из энергетических компаний, а на выходе получается сверхлегкая пена для матрасов и обивки мебели. Появление массовых технологий изготовления пластмасс из СО2 многие эксперты называют одним из ключевых способов снизить использование углеводородного сырья.

Производитель минеральных удобрений «ФосАгро» уже третий год использует тепло, выделяемое при производстве аммиака на заводе в Череповце, в качестве источника электроэнергии. По словам замгендиректора «ФосАгро» Бориса Левина, компания заинтересована в рациональном использовании природных ресурсов и поддерживает молодых ученых в разработках инновационных решений этих задач. Сегодня важное направление для компании — переработка фосфогипса. Этот попутный продукт производства фосфорной кислоты применяется, например, в дорожном строительстве. Технологии переработки фосфогипса в биотопливо молодого химика из Испании было отдано предпочтение при отборе проектов в рамках премии, учрежденной «ФосАгро» совместно с ИЮПАК и ЮНЕСКО.

Разработки российских ученых-химиков тоже востребованы в международных проектах, отмечает академик Валерий Лунин. Два года назад химический факультет МГУ и «Уралхим» подписали соглашение о создании технологии синтеза карбамида с компанией Stamicarbon. Технология предусматривает 100-процентную конверсию СО2 при производстве удобрения — карбамида (мочевины) и позволяет получать продукт более высокого качества с меньшими затратами. «Это один из уникальных примеров, когда ведущая западная инжиниринговая компания использует разработки российских производителей и научных учреждений», — говорит академик Лунин.

Химический пряник

Государство выступает еще одним инициатором перехода к «зеленой» химии. Первые законодательные ограничения для химической промышленности принимались еще 30 с лишним лет назад. С тех пор регулирование химпрома сделало большой шаг вперед: например, законы, действующие в ЕС, ограничивают применение в производстве бытовой химии и материалов для дома формальдегидов, тяжелых металлов, серной кислоты и т.п.

В исследовании «Измерение позитивного влияния на здоровье человека законодательных ограничений использования химикатов», опубликованном Еврокомиссией в апреле 2016 года, отмечается, что число работников вредных производств, больных профессиональными недугами, сократилось в два-три раза по сравнению с 1998 годом.

Правительства действуют не только кнутом, но и пряником — например, поощряют экологические решения с помощью престижных премий, таких как американская Presidential Green Chemistry Challenge Award. Так, за охрану здоровья в отрасли в 2015 году премию получили Nanotech Industries (США) и израильская Polymate — за разработку технологии полиуретанов, позволяющую не использовать изоцианаты, раздражающие дыхательные пути и слизистые оболочки глаз.

«Компания Covestro, производящая примерно пятую часть от общемирового объема выпуска анилина, который используется как сырье для изготовления пенополиуретана, представила в этом году прорывную технологию, — рассказывает Албена Васильева, руководитель направления коммуникаций и устойчивого развития ООО «Ковестро». — Анилин, обычно синтезируемый из бензола, специалисты немецкого химического концерна научились делать на основе сахара, который добывается из кукурузы, древесины и даже соломы». За эту разработку, находящуюся на стыке химии и биотехнологии, журнал Technology Review включил Covestro в рейтинг 50 самых инновационных компаний 2017 года.

Согласно исследованию E&Y, опубликованному в 2013 году, лишь 40% компаний-респондентов отметили законодательные ограничения в числе факторов, влияющих на совершенствование технологий. Более 80% компаний назвали иные факторы: стремление потребителей к чистой и безвредной продукции, репутационные риски и возможности сократить издержки.

По словам президента Национальной палаты инженеров, профессора РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Игоря Мещерина, в России достаточно жесткое экологическое законодательство и при этом не хватает стимулов для развития высокотехнологичных химпроизводств, требующих серьезных капитальных затрат.

Курс на безопасность

Несмотря на завоевания «зеленой» химии последних лет, многие экологичные материалы и технологии по-прежнему остаются нишевыми. Например, рынок экологичных моющих средств бурно рос в 2000-е, однако в новом десятилетии его рост замедлился до 2% в год. Даже в развитых странах, например в США, он занимает около 3% от объема всех моющих средств в стоимостном выражении. «Точно так же и биоразлагаемые полимеры остались нишевой историей: полностью заменить традиционные полимеры они не могут, но востребованы в узких сегментах — таких как биосовместимые материалы для медицины или пленки для мульчирования в сельском хозяйстве», — говорит Костин.

Но даже при том что «зеленая» бытовая химия, которую выпускают небольшие инновационные компании, остается нишевой, общая тенденция повышения экологичности продукции затронула и крупных производителей. «Например, одна из главных технических целей ведущих разработчиков моющих средств, таких как Clorox или Arm & Hammer, — найти биоразлагаемую замену трифосфату натрия, который используется в большинстве из них, — говорит предприниматель, кандидат физико-математических наук Андрей Мордвинов. — По мнению экологов, это вещество, попадая в водные бассейны, приводит к их заболачиванию».

Некоторые отрасли потребительской химии продвинулись по пути «озеленения» своей продукции дальше других. В их числе можно упомянуть производство косметики. Большинство увлажняющих средств и пен для ванной до сих пор производится с применением ископаемых источников, но многие производители возвращаются к более традиционным способам их производства из пальмового и кокосового молока. Другие компании осваивают методы производства смягчающих средств для кожи и эмульгаторов на основе биоэнзимов.

Существуют и более экзотические подходы. «Многие компании сейчас осваивают биополучение материалов, — говорит Андрей Мордвинов. — Например, несколько американских стартапов работает с бактериями, превращающими крахмал в резину, по прочности сопоставимую с той, что используется для производства шин». А компания Metabolix (США), методами генной инженерии создав новые разновидности табака и сахарного тростника, собирается с их помощью получать биополимерные молекулы, пригодные для изготовления пластика. Возможно, в будущем пластмассу можно будет получать на грядках. Но в ближайшие 10–20 лет «зеленые» технологии, скорее всего, будут находить себе применение только там, где по затратам окажутся сопоставимыми с традиционными.

Санкции в обмен на технологии

Ориентация на «зеленую химию» и внедрение принципов переработки становится магистральным направлением химической промышленности в мире. Россия не может остаться в стороне от этой тенденции.

Результаты работы отрасли нужно оценивать не только по объему выпущенной продукции, но и по результатам внедрения инноваций и открытия новых технологичных производств.

Введенные против России западные санкции, на первый взгляд, не только не повлияли негативно на химическую промышленность, но даже помогли ей — объемы производства выросли. Однако в реальности российские предприятия столкнулись с недостатком технологий — разработать и внедрить их можно только благодаря новому кредитному финансированию.

Действительно, после введения санкций в нашей отрасли заработало импортозамещение и сократился импорт, а прирост производства составил 5–6%. Однако появились ограничения по доступу к финансовым рынкам, и предприятия испытали шок от недостатка технологий. Работающие в РАН институты выдают неплохие разработки, однако в России отсутствует связка между академической наукой и предприятиями. Прикладные НИИ практически исчезли, а проверить новую разработку на опытно-промышленных установках очень трудно. На сегодняшний день России нужна малотоннажная, более сложная химия, в том числе направленная на создание новых материалов и их внедрение в самые разные сектора от промышленности до потребительских рынков. В настоящий момент крупные предприятия стали вновь запускать такие производства. Однако у многих предприятий не хватает для этого финансовых ресурсов. Изменить ситуацию должно соглашение между Российским союзом химиков и Внешэкономбанком, благодаря которому технологии наконец получат финансирование.

Кирпичи из отходов

Важную для любой промышленности задачу сокращения отходов можно решить с помощью их переработки, например, в востребованные строительные материалы.

Одно из, как многие думают, «родовых» преимуществ нефтехимии: при желании и умении, а также при использовании современных технологий объем отходов производства можно свести к минимуму, в том числе за счет создания новых экономических цепочек. Пример тому — кейс «РусВинила», совместного предприятия «Сибура» и бельгийской группы Solvay. На базе данного производства, запущенного в 2014 году, мы прорабатываем проект по переработке отходов в компоненты для строительных материалов.

Мощности комплекса составляют до 330 тыс. т поливинилхлорида в год, то есть компания обеспечивает около трети всего российского производства. На основе поливинилхлорида выпускают пластиковые карты, оконные профили, напольные покрытия, обои, искусственные кожи, медицинские изделия, автокомпоненты, элементы отделки яхт, надувные лодки, пищевую упаковку и многое другое, а в качестве сырья для производства поливинилхлорида используется соль из Астраханской области и Белоруссии. На производстве соль проходит несколько стадий очистки, в результате чего образуется осадок из песка, солей кальция и магния — шлам, схожий с обыкновенным гипсом. «РусВинил» работает над тем, чтобы шлам превращался в материал, который можно использовать на благо общества.

Проект будет реализован совместно с кафедрой строительных материалов и технологий Нижегородского государственного архитектурно строительного университета. Эта кафедра располагает лабораторно-испытательной базой, разрабатывает новые строительные решения.

Ученым удалось создать технологию производства из шлама стеновых камней и блоков. Новый материал по качеству не отличается от традиционных, но при этом дешевле, а кроме того, дает еще и значимый экологический эффект. Мы видим интерес к новому продукту со стороны строительного сообщества, хотя, конечно, еще предстоит пройти необходимые испытания. Так концепция «ноль отходов» уже сегодня становится реальностью.

Оценка влияния мегатрендов на отрасль

Баллы

***Средняя оценка влияния мегатрендов по мнению руководителей российских компаний и на основании инициатив и проектов международных компаний, по пятибалльной шкале.

Источник: PwC «Влияние глобальных мегатрендов на нефтехимическую отрасль России до 2030 года: взгляд руководителей нефтехимических компаний», 2017.

Фото: Getty Images Russia; пресс-служба; Альберт Гарнелис/ТАСС