Світовий ринок етанолу

Світовий ринок біопалива замінює 2,32-5% споживання нафти, використовуючи 71 млн га орних земель. У контексті біопалива, виробництво етанолу є більшим, ніж біодизеля, в 2018 році виробництво етанолу досягло 110 млрд л. Основними виробниками етанолу є США (2018 рік: частка 54%, основна сировина — кукурудза) та Бразилія (2018 рік: частка 30%, основною сировиною є цукрова тростина). Частка виробництва непродовольчого етанолу другого покоління є незначною (0,4%, 0,4 млрд л/рік), хоча, як очікується, у майбутньому вона помітно збільшиться та може подвоїтися до 2023 року. Етанол виробляється з різної сировини, особливо з сільськогосподарської продукції, такої як кукурудза та солома в США та Китаї, жом цукрової тростини та солома в Бразилії та меляса в Індії. Приблизно 80% світового виробництва етанолу використовується у якості палива, а решта (20%) — у харчовій, фармацевтичній та косметичній промислових цілях.

Світове виробництво етанолу майже безперервно зростає, за винятком 2012 року, коли були зафіксовані високі ціни на цукор. Протягом останніх 5 років це зростання сповільнилося і склало в середньому 2% на рік.

Основним елементом витрат виробництва етанолу на основі кукурудзи є сировина, яка досягла до 59%. За винятком амортизації, ця частка зросла до 85-95%, що доводить, що амортизація є другим за величиною елементом витрат в етанольній промисловості через високу потребу в інвестиціях. Зміни у співвідношенні цін на кукурудзу та етанол мають значну невизначеність, що принципово визначає прибутковість виробництва етанолу (Рис. 1).

Виробництво етанолу забезпечує не тільки додатковий попит на кукурудзу, наприклад, 40% виробленої в США кукурудзи використовується для виробництва етанолу, але й також призводить до виробництва продуктів із високою доданою вартістю. У США ціна на етанол на 55% вища, ніж на кукурудзу, через використання сухого способу помелу. Основними елементами цього надлишку є побічні продукти, які можуть використовуватися в галузі тваринництва у якості цінного та відносно дешевого корму. Зайнятість — ще один економічний внесок, який виходить із виробництва етанолу. У США кожен 1 млн л етанолу забезпечує шість робочих місць, збільшує ВВП та державні податки на 754 тис. дол. та 164 тис. дол. відповідно.

Основним побічним продуктом є сухе зброджене зерно з розчинними речовинами (DDGS) за вигіднішими цінами, порівняно з цінами на кукурудзу або соєвий шрот (Рис. 2).

Згідно з ринковими прогнозами, за оцінками, в 2020 році ринок етанолу досягне 33,7 млрд дол. Очікується, що до 2025 року він збільшиться вдвічі із загальними темпами річного приросту в 14% (CAGR), що в основному зумовлено розширенням та посиленням обов'язкових цілей змішування бензину з етанолом. Це підтверджується низькою собівартістю виробництва (0,18-0,79 дол./л), що робить етанол більш конкурентоспроможним, порівняно з нафтою (вересень 2020 року: BRENT: 0,3 дол./л) та біодизелем (0,67-0,9 дол./л), коли кукурудза використовується в якості сировини. Однак слід враховувати приблизно на 30% меншу питому енергію етанолу.

Експорт кукурудзи та цукрової тростини негативно впливає на виробництво етанолу. Очікується збільшення частки виробництва етанолу наступних поколінь (наприклад, на основі целюлози) завдяки екологічним нормам та обмеженій доступності сировини.

В ЄС та США ціни на етанол досить відрізняються, оскільки для його виробництва використовується різна сировина та технології. Що стосується ЄС, за останні 5 років середня вартість етанолу становила 0,54 дол./л і демонструвала незначне зростання. Тим часом у США середня ціна на етанол становила лише 0,32 дол./л і демонструвала тенденцію до зниження (Рис. 3). Середня різниця цін становить 40% (від 22% до 66%), що впливає на їх конкурентоспроможність на регіональних ринках етанолу. Іншою важливою тенденцією є збільшення розриву в цінах між цими регіональними ринками.

Енергетика є стратегічним продуктом, споживання якого протягом минулого десятиліття демонструвало середній щорічний темп зростання на 1,5%. Нафта забезпечує більшу частину світових енергетичних потреб. За останні два десятиліття її виробництво збільшилося та досягло 5,5 трлн л у 2019 році, тоді як споживання також зростало з роками і склало 5,8 трлн л того ж року. Через пандемію COVID-19, яка знизила використання транспорту, споживання, як очікується, зменшиться до 5,3 трлн л у 2020 році. Пандемія викликала суттєвий вплив на ціни, а також на розвиток світової економіки. Довгострокові прогнози передбачають подальше збільшення світового попиту (8,1 трлн л у 2040 році), особливо в країнах, що розвиваються.

За даними Ван дер Плуга (2011), нідерландського економіста, фахівця в області макроекономіки, Членкору Нідерландської королівської академії наук, багаті на нафту країни, як правило, мають низьку вартість ВВП на душу населення через відсутність диверсифікації, коливання цін, пошук політичної ренти та геополітичні ризики. Маджумдер та ін. (2020) стверджували, що лібералізація торгівлі значно зменшить вплив цього ресурсу.

Зміни цін на нафту демонстрували високу кореляцію з цінами на продовольство до 2017 року, тоді як у 2017 та 2018 роках вони рухалися в зворотному напрямку (Рис. 4). Альгаліт (2010) виявив, що підвищення ціни на нафту на 1 дол. призвело до збільшення індексу цін на продовольство в середньому на 5,6 пунктів.

Назліолу (2011) виявив, що ціни на нафту мають нелінійний зв’язок не лише з цінами на продовольство, але й з цінами на кукурудзу та сою. Він також стверджував, що ціни на нафту можуть передбачати ціни на продовольство. Однак слід зазначити, що в США лише 15% ціни на продовольство — це вартість сировини, а коливання цін на продовольство є основним ризиком для продовольчої безпеки країн, що розвиваються.

Трухільо-Баррера та ін. (2012) виявили слабший зв’язок між цінами на нафту та кукурудзу, а не між цінами на кукурудзу та етанол у США. Натанелов та ін. (2013) зазначали, що зв’язок між цінами на кукурудзу та етанол посилювався урядовою політикою США в аналізованому періоді 2006-2011 років. Мінливість цін на кукурудзу була більшою, ніж на етанол або сиру нафту (Рис. 5). Це було викликано значним попитом на кукурудзу для виробництва з неї етанолу та відносно високими цінами на нафту, що зробило виробництво етанолу більш конкурентоспроможним.

Донг (2019) проаналізував довгостроковий зв’язок між цінами на нафту та кукурудзу (Рис. 6). Згідно з результатами його аналізу, ціни на нафту мали односторонній вплив на ціни на кукурудзу, технологічні розробки посилили цей зв'язок і зменшили зростання цін на кукурудзу, існує певна межа ціни на нафту, коли цей зв'язок зникає, що є причиною того, чому зміни цін на нафту впливають на ціни на продовольство.

Бахель та ін. (2013) заявляли, що в 1990-х роках основним обмеженням виробництва етанолу була низька ціна на нафту, але в 1999-2008 роках воно збільшилося через значне зростання ціни на нафту. Також зазначалося, що основною причиною позитивної кореляції між цінами на біопаливо та продовольство є боротьба за обмежену посівну площу. Нееластичний попит на продовольство та ефективне використання сільськогосподарських земель знижують ціни на продовольство в короткостроковій перспективі, проте виснаження викопних джерел енергії збільшує продовольчі ціни в довгостроковій перспективі. 

Основна сировина для виробництва етанолу

Майже 60% етанолу виробляється з кукурудзи, 25% — з цукрової тростини, 7% — з меляси, 4% — з пшениці, а решта — з інших круп, маніоку та цукрових буряків. Використовувана сировина визначається кліматичними умовами даної країни чи регіону. Манокіо та ін. (2017) виявили, що виробництво етанолу з цукрової тростини на 50-60% дешевше, ніж із кукурудзи. Також було виявлено, що в економічному плані цукрова тростина є найкращим варіантом, але значна державна підтримка може збільшити конкурентоспроможність кукурудзи або цукрового буряка, особливо в країнах ЄС та США, що є основною причиною того, чому США стали найбільшим у світі виробником етанолу.

Іншим важливим аспектом є використання добрив. Їх ціна демонструє тенденцію до зростання, головним чином через коливання цін на природний газ та збільшення виробництва етанолу з кукурудзи. Більша врожайність кукурудзи безпосередньо пов’язана з більшим використанням добрив. За даними Отт (2012), існує сильна відповідність між цінами на добрива та продовольство, але ціни на продовольство впливають на ціни на добрива, а не навпаки.

Вищі ціни на продовольство збільшують попит на добрива. Енергія є ключовим фактором у виробництві добрив (переважно у випадку азотних добрив), тому мінливість цін на нафту має значний вплив на ціни та використання добрив.

Моджовіч та ін. (2009) виявили, що коефіцієнт конверсії цукрової тростини становить лише одну п’яту або одну шосту, порівняно з кукурудзою чи пшеницею, але завдяки винятково високій врожайності та низькій собівартості виробництва ця сировина зменшує собівартість виробництва етанолу, необхідність у великих посівних площах, а також скорочує викиди парникових газів. 

Кукурудза

У 2020 році очікувана загальна у світі посівна площа кукурудзи повинна скласти 196 млн га при середній урожайності 5,9-6,0 т/га, що призведе до валового збору в 1170 млн т. США відіграють ключову роль у світовому виробництві кукурудзи. Це демонструє його частка у світовому виробництві, яка перевищує одну третину, при цьому врожайність кукурудзи вдвічі вища середнього світового показника (Рис. 7).

Збільшення виробництва кукурудзи в США частково зумовлене збільшенням виробництва етанолу. Відповідно до нормативних положень, приблизно 40% виробленої кукурудзи переробляється на етанол та використовується в суміші з бензином із 10% вмістом етанолу (E10).

Цукрова тростина

Останні пару років 40% загального світового виробництва цукрової тростини припадали на Бразилію (Рис. 8).

Вплив пандемії COVID-19

У 2020 році світовий попит на нафту значно зменшився через пандемію COVID-19. Згідно зі звітом IEA про ринок нафти, зменшення використання транспортних засобів вплинуло на споживання бензину та дизельного палива, тоді як авіаційний сектор мало не зазнав краху через пандемію — у квітні 2020 року загальна кількість авіаційних перевезень була на 80% меншою, ніж роком раніше.

Попит на нафту значно впав через COVID-19, а протягом квітня 2020 року він навіть був від’ємним. Завдяки цій сильній кореляції, будь-які заходи (наприклад, віддалена робота), спрямовані на стримування поширення вірусу, ще більше знизили ціни на нафту. Цей сценарій, за інших рівних умов, робить виробництво біопалива більш неконкурентоспроможним, особливо в країнах із вищою собіварістю виробництва, що означає майже кожну країну, за винятком Бразилії. Хоча з травня по серпень 2020 року попит на різні нафтопродукти помітно зріс, а друга хвиля пандемії спричинила значні цінові коливання на регіональних ринках бензину. Це може бути особливо актуально, якщо члени ОПЕК (Організація країн-експортерів нафти) не обмежуть істотно своє виробництво.

Слід зазначити, що очікується, що попит на звичайне паливо зменшиться більше, ніж попит на біопаливо, особливо в Бразилії та ЄС. Це можна пояснити використанням високоетанольних сумішей, які ще не запроваджені в США.

Різні наслідки пандемії COVID-19 вже були проаналізовані на рівні країн/регіонів та сировини. Кім та ін. (2020) підкреслили, що пандемія коронавірусу збільшила ризики продовольчої безпеки в Азійсько-Тихоокеанському регіоні. Згідно з їх дослідженням, відбувся двоетапний вплив. Через обмеження руху транспортних засобів, нестачу робочої сили та скорочення доходів внутрішні ринки зіткнулися зі зменшенням виробництва та споживання. Крім того, це зменшення посилилося через міжнародні експортні обмеження, що ускладнило імпорт деяких продуктів харчування. Цікавим було порівняння пандемії COVID-19 з продовольчою кризою 2007-2008 років. Хоча остання була скоріше кризою попиту (наприклад, швидке глобальне економічне зростання, збільшення виробництва біопалива або знецінення долара), нещодавня криза зумовлена пропозицією через карантинні заходи та локдауни.

На основі цінових реакцій, а отже, і зміни доходу, спричинених COVID-19, Гарт та ін. (2020) оцінили економічний вплив пандемії на ринки кукурудзи, сої, етанолу, свинини та яловичини в Айові. Айова — другий за величиною сільськогосподарський штат США. У випадку етанолу також враховувались виробничі втрати (менше або навіть відсутнє виробництво). За їх результатами, втрати кукурудзяного сектору склали близько 788 млн дол., тоді як для сої — 213 млн дол. та 2,9 млрд дол. — для сектору етанолу. Зв’язок між кукурудзою/соєю та тваринницьким сектором — це зерна дистиляторів (від виробництва етанолу з кукурудзи) та соєвого шроту (від виробництва біодизеля з сої). У міру зменшення виробництва біопалива зменшилася й кількість цих побічних продуктів, відповідно збільшилася потреба в інших видах кормів для тварин.

Можна помітити, що пандемія COVID-19 стала більшою проблемою для країн із середнім рівнем доходу, де сільське господарство робить більший внесок у ВВП. Цей вплив залежить від розміру бізнесу. За даними Шретта (2020), більше від цієї пандемії постраждав малий та середній бізнес, особливо той, що використовує проміжні продукти, імпортовані з інфікованих країн світу, з обмеженими альтернативними джерелами.

За даними Світової організації торгівлі, пандемія COVID-19, ймовірно, спричинить падіння світової торгівлі на 1332%. Найбільший вплив відчувають підприємства сфери послуг. Відновлення очікується, але його швидкість залежить від тривалості спалаху пандемії та наслідків застосовуваних надзвичайних обмежувальних заходів. Однак прогнози та результати моделювання є неоднозначними на товарному рівні. На основі моделі Aglink-Cosimo, рекурсивно-динамічної моделі часткової рівноваги, було виявлено, що під час пандемії ціни на сільськогосподарські товари різко знизилися. Що стосується похідних продуктів, то, за прогнозами, це зменшення посилиться, особливо в контексті біопалива. У 2020 році вартість біодизеля зменшилася на 15,9%, а етанолу — на 13,8%. Варто зазначити, що ціна на кукурудзу знизилась лише на 7,2%, але в 2021 році також очікується її зниження на 9,7%. Цінові коливання викличуть скорочення виробництва. Однак, як очікується, зміна виробництва буде меншою через нееластичний попит на сільськогосподарські товари та фіксований характер виробництва в короткостроковій перспективі. На регіональному рівні ЄС та США зіткнуться із більшим зниженням цін на біопаливо, ніж інші виробники, Бразилія та Китай. За даними Світового банку, сільськогосподарські товари є «стійкими до пандемії» через їх меншу чутливість до економічної діяльності. За даними сільськогосподарського прогнозу Організації економічного співробітництва та розвитку (ОЕСР)/Продовольчої та сільськогосподарської організації (ФАО), основною сировиною для виробництва етанолу є кукурудза (64%) та цукрова тростина (26%). Згідно з цими даними, світове виробництво етанолу становить приблизно 19% фактичного виробництва цукрової тростини та 16% виробництва кукурудзи. Очікується, що до 2029 року виробництво цукрової тростини збільшиться на 25%, тоді як виробництво кукурудзи зменшиться на 14%. Однак різні політичні заходи (наприклад, заборони експорту) можуть вплинути на продовольчу безпеку. Сперлінг та ін. (2020) повідомляли, що процес відновлення (пост-COVID-19) повинен базуватися на поширенні передових технологій виробництва (наприклад, перехід на цифрові технології, точне землеробство або біотехнології) для досягнення адаптивної та стійкої продовольчої системи.

Незважаючи на те, що пандемія COVID-19 викликала багато проблем, вони (проблеми) призвели до розробки нових, інноваційних рішень. Одним із них є використання морських водоростей (як виду біопалива) для виробництва назальних спреїв, що може зменшувати поширення вірусу. Ще однією перспективною ідеєю є використання екстракту ятрофи проти коронавірусу, у зв’язку з його стійкими противірусними характеристиками.