Топливо будущего — гость из прошлого

Источник материала:

Чем дороже становятся нефть и газ и чем быстрее сокращаются их запасы, тем больше шансов появляется у энергоносителей, которые раньше серьезно не брались в расчет. Но переход на новые источники энергии – дело сложное, и наука должна уже сейчас позаботиться о выборе альтернативы, наиболее подходящей для нашей страны, предложить оптимальные энергетические технологии, чтобы смена топлива прошла безболезненно.

— Какие альтернативы нефти и газу видит наука? — с этим вопросом обозреватель «Р» обратился к академику, доктору химических наук Владимиру Комарову.

— Одна альтернатива – ядерное топливо – была уже названа, но этот вопрос оставим за рамками разговора. Тем более что отечественная наука не имеет возможности привнести что-то свое в предложенный зарубежный проект. Не будем тратить время и на обсуждение экзотических альтернатив, а обратимся к самому очевидному источнику, который дает возможность выйти на приемлемые показатели при сегодняшнем уровне технологий. Я имею в виду уголь, запасы которого намного превышают нефтяные и газовые.

Проблема получения искусственных жидких топлив из углей имеет давнюю историю. Известно, что в годы Второй мировой войны промышленность гитлеровской Германии производила из них 6 миллионов тонн моторных топлив в год. Однако на рубеже 40–50-х годов эти заводы были остановлены и реконструированы. Тем не менее интерес к жидкому топливу из углей не угас. С первых послевоенных лет интенсивные исследования велись в США, соответствующие государственные программы были приняты в Великобритании и ФРГ. Многие из разработок прошли опытные испытания, и уже строятся установки, перерабатывающие до 20 тысяч тонн угля в сутки.

— Но почему проблема, казавшаяся решенной, вновь потребовала исследований, которые начинаются чуть ли не с нуля?

— Германия в военное время не считалась с затратами, использовала рабский труд военнопленных, да и уровень технологий был иным. Сейчас же есть возможность сделать процесс эффективнее. Чтобы у читателей было представление о том, какие проблемы следует решать науке, в общих чертах познакомлю с процессом сжижения угля. Уголь и нефть отличаются не только тем, что первый – твердый материал, а вторая – жидкий. В угле содержится около 20 процентов кислорода, а в нефти меньше 1 процента. Зато в твердом ископаемом горючем вдвое меньше водорода. А еще уголь содержит много азота и серы. Кроме того, в нем даже после обогащения остаются минеральные вещества.

Таким образом, для превращения угля в жидкое топливо нужно пополнить органическую массу водородом, удалить азот, серу, а также избыток кислорода в виде аммиака, сероводорода и воды. Затем следует отделить минеральную часть и, наконец, понизить молекулярный вес образующихся углеводородов до уровня этого показателя в  традиционном жидком топливе. Делать все это можно разными путями, и над решением проблем науке предстоит много работать.

— Жидкое горючее из угля сегодня намного дороже того, что получают из нефти?

— Оно дороже не только обычного бензина, но и нефти. Несмотря на это, без оглядки на сегодняшнюю рентабельность искусственного топлива из угля надо признать необходимость подготовки его производства. Ведь лет через десять, когда начнется промышленное производство синтетического горючего, натуральное намного подорожает. Уже сегодня бензин, керосин, синтетическая нефть из дешевого угля, добываемого открытым способом, могут конкурировать с натуральной нефтью и продуктами ее переработки.

— Но, может быть, эти технологии  не белорусская забота?

— Сегодня технология превращения угля в жидкое топливо далека от совершенства, а у белорусской науки есть достаточный потенциал, чтобы внести в решение проблемы свой вклад и тем самым снизить цену. Для упрощения и удешевления процесса нужно решить многие фундаментальные и инженерные задачи. Необходимо разработать технологии для разных углей, для разных конечных продуктов. Новые процессы придется проверить на пилотных и опытных установках, которые следует создать. Поэтому для решения комплексной проблемы необходим институт углехимии и жидких топлив, который может возникнуть, например, на базе НПО «Институт нефти и химии. В БГУ также необходимо открыть кафедру кинетики и катализа.

Кроме жидкого топлива из угля, одним из перспективных горючих для транспорта являются низкомолекулярные спирты...

— Опасная затея. Ведь отыщутся те, кто найдет другое применение содержимому бензобака.

— Такое топливо следует сделать непригодным к употреблению внутрь. Готовить его можно в виде смеси разных спиртов, из одного спирта или производить из них модифицированное газообразное топливо. В первом случае горючее представляет собой смесь спирта с бензином или соляркой, и это уже широко практикуется в США и Бразилии. Американцам этот вид топлива (бензин, содержащий 10 процентов этилового спирта) известен как газохол. В Бразилии на рынок стал поступать бензин, содержащий до 20 процентов этилового спирта. Испытания подобного энергоносителя успешно проведены в Украине.

Что касается топливных материалов из чистых спиртов, то  наиболее успешно развиваются исследования, касающиеся метанола. Метиловый спирт отличает высокое октановое число, что обеспечивает высокий тепловой КПД по сравнению с бензином, а также повышает мощность автомобильных двигателей. При этом выхлопные газы содержат незначительное количество окислов азота и углеводородов.

Метиловый спирт в больших количествах получается при переработке древесины, окислении метана, окиси углерода и так далее. Сырьевая база для синтеза метанола весьма обширна, и главными источниками являются метан, газообразные отходы многих производств. В последние годы разработан способ, позволяющий в значительных количествах получать метан, выделяющийся из биомассы. Методы получения метанола из метана и оксида углерода в настоящее время хорошо разработаны. Задача заключается лишь в том, чтобы адаптировать автомобильный транспорт к новому топливу, а также построить промышленные установки по производству метилового спирта из газообразных продуктов, найти более активные катализаторы, окислители, снизить энергоемкость синтеза. И, наконец, следует отметить, что топливо на основе спиртов – одно из самых дешевых и в Беларуси есть богатая сырьевая база для его получения.

— Что еще можно поставить рядом с углем и спиртом?

— Сегодня – ничего. А завтра будет видно. Назвав эти приоритеты, я не хочу сказать, что работы по остальным направлениям нужно свернуть. Производство не может быть ориентировано на какой-нибудь один источник энергии, пусть даже очень надежный.