Почему Америка наступает

Химия знает множество горючих газов, но видов сырья для них в природе гораздо меньше. Это биомасса – свежая или запасенная в прежние эпохи – уголь, бурый уголь, торф, другие горные породы, представляющие собой пропитанную углеводородами горные породы – битуминозные пески, сланцы.

Если добывать сырье, состоящее только из органики, выгодно, то поднимать на поверхность излишнее количество пустой породы получается дороговато. Даже просто низкокачественные угли имеют в своем составе до 50 % золы, и сжигать их получается сложно – надо постоянно убирать из топки золу, в количествах, немногим меньших, чем топлива. Та же проблема с битуминозными песками. Там много запасено энергии, но как их добывать – никто не знает.

Так что реальная перспектива на посленефтяной период – это угольная эра. Ненадолго (исторически), но дольше, чем жизнь за счет нефти.

Это самый массовый ресурс, которого хватит на более долгое время – по недавним оценкам, количество «эффективных» угольных ресурсов, то есть тех, себестоимость добычи которых не превышает 40 долл. по курсу 1975 г. за тонну, составляет более 2,6 трлн. т.у.т. То есть 1,8 трлн. тнэ, более чем в 10 раз превышая запасы нефти.

Во-первых, уголь может заменить некоторые виды нефтепродуктов, способствуя их экономии. Он может на некоторое время снять остроту проблемы с бензином, если сделать отопление и производство электроэнергии угольным. В этом случае можно сэкономить отопительный мазут, сравнительно просто перерабатываемый в бензин. Ведь мазут по сути своей – такие же цепочки углеводородов, только длиннее, чем в бензине, и их можно «настричь» в более короткие. Это умеют делать даже с такими высокомолекулярными углеводородами, которые содержатся в асфальте. У нас в стране подобные технологии уже кое-где используются, что создает проблему: неконтролируемый прием у населения лома асфальта приводит к тому, что так называемые «стамесочники» срубают покрытие не только с неиспользуемых асфальтированных площадок, но и с краев эксплуатируемых дорог (ж-л «За рулем», No 4, 2001). Пока такая технология дороже получения бензина из нефти, и может применяться лишь при практически даровом сырье.

А заменить мазут можно многими способами.

Например, размолоть уголь до состояния мельчайшей пудры и размешать ее с водой до получения водоугольной эмульсии. В таком состоянии полученную смесь можно и прокачивать по трубопроводам и сжигать в тех же котлах, которые используются для мазута, при минимальных переделках. Кроме того, в размолотом состоянии уголь проще обогащать, отделяя пустую породу, поскольку она по удельному весу отличается от угля. Пока, очевидно, этот процесс обходится дороже, чем закупка мазута, но с исчерпанием запасов нефти рано или поздно станет экономически выгодным.

Можно сжигать уголь в своеобразном расплаве из некоторых горных пород, с известняком – так получаются экологически чистые (относительно) тепло и электроэнергия.

Но когда не будет уже и мазута, то как получать жидкое топливо?

Разработано уже довольно много технологий, позволяющих получать заменители бензина и дизельного топлива на базе угля или его продуктов. Особенно заманчиво делать это, не поднимая уголь на поверхность. Не знаю, кому как, а мне неприятно слушать регулярные сообщения о катастрофах на угольных шахтах. И ведь от этого можно избавиться.

Впервые предложения о подземной газификации угля выдвинул, насколько я знаю, Д. И. Менделеев. Уголь – твердое вещество, а добывать без шахт можно лишь жидкости и газы; растворять уголь пытались, но пока еще не научились, а вот превращать в газ умеют.

Есть несколько методов получения горючего газа. Это газогенерация, особенно в варианте подземной газификации. Полное сгорание угля в конечном итоге должно приводить к образованию CO2 – углекислого газа. Но если сжигать его при недостатке кислорода, то уголь сгорит наполовину, образуя угарный газ (СО). Он горюч и уже может служить исходным сырьем для органического синтеза. Понятно, что использовать в качестве домашнего топлива угарный газ не стоит – если нынешний природный газ только взрывоопасен и дышать им нельзя, то угарный газ еще и ядовит. К тому же, половина энергии остается внизу – но можно прокачивать через зону горения воду, и полученный водяной пар использовать как теплоноситель. Такая технология может быть применима в Германии и Англии, где уголь добывается в густонаселенных районах – а у нас залежи угля в основном расположены на Севере и в Сибири, и кому там нужен горячий пар – непонятно.

Но есть еще один процесс – при определенных условиях из воды и угля образуется «синтез-газ» – смесь угарного газа и водорода, которая и подается наверх из пласта. Из «синтез-газа» можно синтезировать метан – по сути обычный природный газ, древесный спирт – метанол, и другие виды топлива и химических продуктов. Тем самым вы приходим к уже знакомой нам по «газовой паузе» задаче.