Сырьевая и энергетическая проблема мира

слишком сложно, а из бурых углей. Синтез нефти осуществляется путем

контакта этого газа при температуре 180-200 °С и атмосферном давлении с

оксидными железно-цинковыми катализаторами. Были построены целые заводы по

производству искусственного топлива, которые успешно эксплуатировались

многие годы. Но вот кончилась война, возросла добыча естественной нефти,

цены на нее упали. Синтетическая нефть Фишера - Тропша уже не могла

конкурировать с ней, и производство было свернуто.

Сейчас идея искусственной нефти вновь приобретает актуальность.

Нефть можно получить уже непосредственно из воздуха. Более того, ученые

полагают, что это будет способствовать удалению из атмосферы избыточной

углекислоты, которая вредно влияет на окружающую среду. Огромное количество

сжигаемого топлива ежегодно поставляет в атмосферу миллиарды тонн

углекислого газа (диоксида углерода). В настоящее время лишь 10% его

поглощается растениями. Многие ученые видят в таком катастрофическом

увеличении концентрации углекислого газа в земной атмосфере определенную

опасность. Как же от него избавиться?

Доктор технических наук В. Цысковский предлагает следующий путь. Прежде

всего необходимо из атмосферы воздуха получить углекислый газ. Для этого

воздух можно вымораживать, разделять с помощью пористых мембран или

соединять при определенных условиях с газообразным аммиаком. В последнем

случае образуется углекислый аммоний, который легко разлагается на аммиак и

диоксид углерода под действием тепла. Полученная чистая углекислота и

является продуктом для дальнейшего синтеза нефти. Ее разлагают на оксид

углерода (угарный газ) и кислород. Для этой реакции требуются большие

затраты энергии. Предполагают, что ее можно проводить в атомных реакторах

при температуре 5000 °С в присутствии катализаторов. А дальше оксид

углерода синтезируют с водородом, и „небесная" нефть готова.

Получение нефти из воздуха - дело будущего. Сейчас же искусственную

нефть получают из камня. Конечно, это не совсем обычные камни, а так

называемые горючие сланцы - породы, содержащие в большом количестве

органическое вещество, т.е. тот природный материал, из которого получаются

УВ. Для этих же целей подходят и пески, насыщенные густой, вязкой нефтью.

По данным геологической службы США, мировые запасы горючих сланцев и

нефтеносных песков оцениваются в 700-800 млрд.т, что в 7-8 раз больше всех

выявленных запасов нефти в мире. Только в районе Скалистых гор (США) в

подобных породах концентрируется 270 млрд.т нефти, что в 2-3 раза превышает

мировые запасы нефти и в 67 раз - оставшиеся запасы нефти Соединенных

Штатов. Американские геологи подсчитали, что при коэффициенте извлечения 50

% и современном уровне потребления нефти этих ресурсов хватило бы, чтобы

удовлетворять запросы США в течение 140 лет. Казалось бы, выход из

топливного тупика найден, однако опять-таки высокая стоимость работ

препятствует интенсивной переработке горючих сланцев и нефтеносных песков.

По оценке Национального совета США, разработка битуминозных пород

рентабельна при цене на нефть не менее 100-120 дол./т. До топливного

кризиса о промышленной разработке сланцев не могло быть и речи. Тем не

менее в ряде стран мира несколько лет тому назад приступили уже к

практическому осуществлению этой проблемы.

В 1973 г., когда цены на нефть резко подскочили, взоры многих

нефтепромышленников обратились к битуминозным сланцам и нефтеносным пескам.

В США шесть объединенных компаний уже в 1974 г. получили право на

разработку сланцев в штатах Колорадо, Юта и Вайоминг. Стоимость первых трех

участков 403,6 млн.дол. По расчетам, США могут получать в сутки от 135 до

405 тыс.т такой нефти.

Однако крупномасштабная переработка тяжелых нефтей и горючих сланцев -

дело относительно далекого будущего. По оценке компании „Шеврон", она

начнется в третьем тысячелетии. Причем, стоимость добычи тяжелых нефтей и

битумов прогнозируется в размере 220-314 дол /м3, а получение синтетической

нефти из горючих сланцев -346 дол /м3.

По мере развития технологического прогресса добыча УВ из горючих

сланцев и нефтеносных песков станет обычным делом. Перспективны в этом

отношении ядерные методы переработки битуминозных пород, над которыми в

настоящее время в США работают группы ученых из 25 нефтяных компаний.

В России проблема извлечения нефти из нефтенасыщенных песков решается

по-иному, а именно путем шахтной добычи. Впервые нефтяная шахта была

сооружена в районе г. Ухта в 1939 г. Глубина ее не превышает 500 м.

Разработка вязких нефтей производится следующим образом. Шахта проходит

продуктивный пласт, который дренируется несколькими скважинами. Нефть под

действием силы тяжести идет самотеком и попадает в специальные канавки,

расположенные на дне шахты и имеющие небольшой уклон для стока в

нефтехранилище. Если продуктивный пласт находится ниже шахты, то нефть

извлекается насосами через специальные скважины. Из подземного

нефтехранилища на поверхность нефть подается также насосами.

Сейчас предлагается воздействовать на нефть в шахте горячей водой или

паром. По расчетам, таким образом можно получить дополнительно в нашей

стране не менее 50 млн.т/год нефти, причем глубина шахт не будет превышать

500-1000 м.

В том случае, когда сланцы или нефтеносные пески находятся близко от

поверхности (не более 150-200 м), разработка ведется карьерным способом.

Примером такой необычной добычи нефти может служить карьер около горы

Кирмаки под г. Баку. Отсюда порода доставляется в специальную емкость, где

с помощью реактивов (некондиционный керосин, щелочная вода или каустическая

сода) из нее вымывают нефть. Таким способом извлекается до 80 % нефти.

Один кубометр нефтеносного песка в Азербайджане содержит до 150 кг

нефти. Такая же картина характерна и для многих других нефтеносных районов

нашей страны. Поэтому проблема извлечения вязкой и остаточной нефти из

неглубоко залегающих пород приобретает общенародное значение. Нефтяники

Азербайджана, в частности, начали сооружение первой в республике нефтяной

шахты на заброшенном участке месторождения Балаханы (в пригороде г. Баку).

Глубина шахты будет равна 400 м, разработку предполагают осуществлять

гравитационным способом. Шахта оборудуется современной техникой,

предусматривается сооружение буровых камер, насосных установок,

вентиляционных устройств. Почти полная автоматизация производственных

процессов сведет к минимуму количество обслуживающего персонала.

Становится очевидным, что эра „дешевой нефти" подходит к концу. То, что

сейчас мы считаем дороговизной, через некоторое время покажется нам

необычайно дешевым продуктом. Даже современная стоимость нефти в 100-150

дол/м3 через 30-35 лет будет выглядеть мелочью по сравнению с 300-350

дол/мз. Дети, рожденные в 1990 г., когда станут взрослыми, будут иметь дело

с нефтью как с ограниченным для использования и чрезвычайно дорогостоящим

топливом. Единственный путь из этого тупика - поиск альтернативных и

экологически чистых источников энергии, которые позволят „вырвать" нефть и

газ из топок заводов, фабрик и электростанций.

Пока одни ученые ломают голову над проблемой увеличения коэффициента

нефтеотдачи продуктивных пластов, а другие ищут пути наиболее рентабельного

получения нефти из горючих сланцев, третьи пришли к выводу, что

удовлетворить потребность в топливе можно обычным дедовским методом. Речь

идет о дровах. Так считают специалисты Стэнфордского университета в США, к

ним присоединяются и ученые университета штата Джорджия. Конечно, здесь

нужны особые быстрорастущие сорта деревьев типа ольхи или платанов, которые

дают до 40 т древесины с 1 га в год. После вырубки этих деревьев на земле

остается листва, пригодная для удобрения. Древесина же измельчается и

подается в топку электростанций. Участок в 125км2 может обеспечить энергией

город с населением 80 тыс. человек. На вырубленных участках уже через 2-4

года из побегов вновь вырастут деревья, пригодные для топлива. Ученые

прикинули, что если 3 % территории России отвести под „энергетические

плантации", то страна могла бы полностью удовлетворить свои потребности в

топливе за счет дров.

Американским поборникам „дровенизации" бытовой теплоэнергетики вторят

их сторонники из Европы. В Бельгии, например, в 1988 г. газета „Суар"

опубликовала статью, где назвала дрова топливом будущего. Для этих же целей

предлагается использовать и макулатуру. В магазинах этой страны уже

продается ручной пресс, с помощью которого можно из газет и оберток делать

топливные брикеты, не уступающие по своей калорийности буроугольным.

Выпускаются специальные печи, работающие по принципу газогенератора и

препятствующие уходу тепла через трубу. Дрова и брикеты горят в этой печи

очень медленно: вязанка - за 8 ч. При этом дрова сгорают полностью, что

практически сводит к нулю выделение в атмосферу золы и сажи. Такое

отапливание помещений очень выгодно, ведь килограмм дров при сравнимой

калорийности стоит в 10 раз меньше литра жидкого топлива.

Естественные „бензоколонки" обнаружены и в тропиках Южной Америки, на

Филиппинах. Некоторые сорта лиан и тропических деревьев (ханга) содержат

маслянистую жидкость, которую даже не надо подвергать перегонке. Она

прекрасно горит в автомобильных моторах, давая менее токсичный выхлоп, чем

бензин. Подходит для этих целей и пальмовое масло, из которого сравнительно

легко можно получать „солярку".

Но пока это все в области научной фантазии. Более реален проект

получения синтетической нефти из угля. Довольно простой метод разработан в

США. Уголь распыляется, обрабатывается растворителем, и в полученную смесь

добавляется водород. Из тонны угля с высоким содержанием серы получается

почти 650 л похожей на нефть жидкости, из которой можно вырабатывать

бензин.

Корпорация известного американского мультимиллионера А. Хаммера

„Оксидентл петролеум" всерьез занялась подземной газификацией угля. Методом

пиролиза из него получают 40 % метанового газа, 45 % кокса и 3 % жидкого

топлива. Этой же корпорацией разработан совсем неожиданный способ получения

топлива... из мусора. Из него предварительно извлекают магнитные и

немагнитные металлы и отправляют в переплавку. Секретная технология

переработки стекла позволяет получить из осколков стекло более дешевое и

более высокого качества, чем исходное сырье. Остальное перерабатывается в

кокс, метановый газ и жидкое топливо. „Мусорную" нефть испытывали на

опытных установках - горит прекрасно. Из тонны мусора таким способом

„добывают" от 6 до 20 дол. В 1976 - 1977 гг. в Сан-Диего вступил в строй

специальный завод для переработки мусора.

Над подобной проблемой успешно работают и в Великобритании. Здесь

разработана и проходит испытания лабораторная установка, в которой под

действием высоких температур и вдуваемого кислорода из органической части

мусора (пластмассовые упаковки, пищевые отбросы, обрывки газет, тряпки и

т.д.) получают синтетическую нефть и метановый газ с водородом. Жидкое

топливо и газ предполагают использовать частично для работы дизеля, а

частично для переплавки битого стекла, из которого можно получать

строительные блоки. Сейчас изучается возможность переработки мусора в

старых доменных печах. Это даст высокую производительность и экономию

времени. Как показали эксперименты, в дело пойдет и остающийся шлак - он

пригоден для замены гравия при строительстве дорог.

А вот еще два способа получения синтетической нефти. Французский

инженер А. Ротлисберже получил бензин из сухих стеблей кукурузы. Автор

утверждает, что подобное топливо с октановым числом 98 вполне можно

добывать из соломы, опилок, ботвы овощей и других отходов, содержащих

целлюлозные волокна. Под нажимом правительственных учреждений изобретатель

засекретил технологию синтеза, но известно, что качество его бензина во

многом зависит от сложных стабилизирующих добавок, вводимых в спирты и

изопропиниловые эфиры, получаемые из целлюлозы. Новое топливо не

детонирует, сгорает без дыма и запахов. Его можно смешивать в любых

пропорциях с обычным бензином. При этом конструктивных изменений в

двигателях не требуется. Франция намерена со временем довести производство

подобного бензина до 20 млн.т в год.

Еще один изобретатель искусственного бензина живет в Швейцарии.

Исходным материалом служит щепа, кукурузная шелуха, полиэтиленовые пакеты.

Да вот беда, „бензин" пахнет самогоном. Изобретателю приходится платить 8 %

налога как за изготовление алкогольных напитков. Тем не менее 1 л

искусственного „бензина" стоит в 2 раза дешевле настоящего, а автомобиль

работает исправно.

Фантазия изобретателей не ограничивается только искусственным бензином,

предлагаются довольно-таки оригинальные методы получения углеводородного

газа для бытовых целей. Один из них разработан в г. Эрфурт (Германия). В

качестве источника энергии выступает свалка мусора в пригородном местечке

Шверборн. При заполнении свалки в ней заложили 57 газовых колодцев,

соединенных трубопроводом. Оказывается, 1 кг мусора дает до 200 л газа,

более половины которого - метан. Пока на свалке получают в час 40 м3 газа.

Он отапливает помещения рабочих. Планируется сооружение теплоцентрали. По

расчетам, затраты окупятся за 3,5 года.

Второй способ еще более неожиданный. С инициативой выступили власти г.

Оттапалам в штате Керала (Индия). Рецепт следующий:

колодец заполняется коровьим навозом и наглухо закрывается.

Образующийся при брожении газ по трубам отводится к газовым плитам. Одна

такая „установка" полностью удовлетворяет потребность семьи в энергии для

домашних целей. В настоящее время в Индии разработаны и применяются 53

модели таких систем. Ими пользуются около 3,5 млн. семей. Правительство

страны активно поддерживает распространение биогазовых установок. Уже

сейчас ежегодно за счет этого экономится около 1,2 млрд. рупий.

Заключение.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена

традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому,

что старый источник был исчерпан.

Солнце светило и обогревало человека всегда: и тем не менее однажды

люди приручили огонь, начали жечь древесину.

Затем древесина уступила место каменному углю. Запасы древесины

казались безграничными, но паровые машины требовали более калорийного

"корма".

Но и это был лишь этап. Уголь вскоре уступает свое лидерство на

энергетическом рынке нефти.

И вот новый виток: в наши дни ведущими видами топлива пока остаются

нефть и газ. Но за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно

идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю.

Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить нам все дороже.

Замена? Нужен новый лидер энергетики. Им, несомненно, станут

ядерные источники.

Запасы урана, если, скажем, сравнивать их с запасами угля, вроде бы

не столь уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергии в

миллионы раз больше, чем уголь.

А итог таков: при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить,

считается, в сто тысяч раз меньше средств и труда, чем при извлечении

энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю...

Всегда было так: следующий источник энергии был и более мощным. То была,

если можно так выразиться, "воинствующая" линия энергетики.

В погоне за избытком энергии человек все глубже погружался в стихийный

мир природных явлений и до какой-то поры не очень задумывался о

последствиях своих дел и поступков.

Но времена изменились. Сейчас начинается новый, значительный этап

земной энергетики. Появилась "щадящая" энергетика, построенная так, чтобы

человек не рубил сук, на котором он сидит. Заботился об охране уже

сильно поврежденной биосферы.

Несомненно, в будущем параллельно с линией интенсивного развития

энергетики получат широкие права гражданства и линия экстенсивная:

рассредоточенные источники энергии не слишком большой мощности, но зато

с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении.

Яркий пример тому - быстрый старт электрохимической энергетики, которую

позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная.

Энергетика очень быстро аккумулирует, ассимилирует, вбирает в себя все

самые новейшие идей, изобретения, достижения науки. Это и понятно:

энергетика связана буквально со всем, и все тянется к энергетике, зависит

от нее.

Поэтому энергохимия, водородная энергетика, космические

электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, кварках, "черных

дырах", вакууме, - это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи, отдельные

черточки того сценария, который пишется на наших глазах и который можно

назвать Завтрашним Днем Энергетики.

Лабиринты энергетики. Таинственные переходы, узкие, извилистые тропки.

Полные загадок, препятствий, неожиданных озарений, воплей печали и

поражений, кликов радости и побед.

Тернист, непрост, непрям энергетический путь человечества. Но мы верим,

что мы на пути к Эре Энергетического Изобилия и что все препоны, преграды и

трудности будут преодолены.

Рассказ об энергии может быть бесконечен, неисчислимы

альтернативные формы ее использования при условии, что мы должны

разработать для этого эффективные и экономичные методы. Не так важно,

каково ваше мнение о нуждах энергетики, об источниках энергии, ее

качестве, и себестоимости. Нам, по-видимому, следует лишь согласиться с

тем, что сказал ученый мудрец, имя которого осталось неизвестным: "Нет

простых решений, есть только разумный выбор".

[pic]

Список литературы:

V Л.С. Юдасин "Энергетика: проблемы и надежды".

V А.Голдин "Океаны энергии". 1996.

V Крюков В.А. Полные канистры и пустые карманы . 1994.

V Гаврилов В.П. Чёрное золото планеты. 1993.

V Максаковский В. П. География 10 1999.

V Радионова И. А. Глобальные проблемы человечества. 1994.

-----------------------

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Страницы: 1, 2, 3