Озера хранят огромное количество метана. Недавно ученые-экологи из Университета Базеля высказали предложения о том, как его можно извлечь и использовать в качестве источника энергии в виде метанола.
Дискуссия о нынешнем климатическом кризисе обычно фокусируется на углекислом газе (CO2). Парниковый газ метан менее известен, но, хотя он гораздо реже встречается в атмосфере, его потенциал глобального потепления в 80-100 раз больше на единицу вещества.
Более половины метана, вызванного деятельностью человека, поступает из нефтедобычи и сельскохозяйственных удобрений. Но газ также создается естественным разложением биомассы микробами, например, в озерах. В своей последней публикации Мацей Бартошевич, доктор Кафедры экологических наук Базельского университета, и профессор Мориц Леман, руководитель исследовательской группы по биогеохимии, описывают потенциальные и теоретические возможности использования метана из озер и других пресноводных водоемов для устойчивого производства энергии.
Метан из озер и водохранилищ составляет около 20% глобальных природных выбросов метана. “Теоретически этого было бы достаточно для удовлетворения мировых энергетических потребностей”, - говорит Бартошевич. Озера непрерывно поглощают CO2 из атмосферы через рост фитопланктона. Микробы превращают углерод, закрепленный фотосинтезом, в метан, когда они перерабатывают биомассу. Таким образом, углерод, связанный в метане, остается в естественном цикле во время горения. Ископаемое топливо может быть частично заменено “естественным” возобновляемым метаном. Метан уже сжигается на газовых электростанциях для производства электроэнергии и используется в качестве топлива в виде жидкого метанола.
Швейцарские озера как огромные запасы энергии
Идея, описанная в статье, не совсем нова: с 2016 года метан в озере Киву между Руандой и Демократической Республикой Конго добывается с глубины 260 метров, очищается и используется для энергоснабжения непосредственно через генераторы. “Метан встречается в высоких концентрациях в больших количествах на дне озера там”, - объясняет Бартошевич. “Концентрация метана примерно в 100 раз выше, чем в обычных озерах.” Еще несколько лет назад низкие концентрации делали извлечение метана из обычных озер слишком технически сложным. Но новые микропористые мембраны из полимерных материалов теперь позволяют отделять газ от воды гораздо эффективнее.
Исследователи сделали первые конкретные предложения в этой связи: с помощью гидрофобного газожидкостного мембранного контактора (ГЛМК) можно отделить метансодержащую газовую смесь от воды и сконцентрировать метан. Цеолитовые минералы особенно пригодны для обогащения, так как гидрофобные кристаллические вещества могут адсорбировать и выделять газы.
“Швейцария практически создана для добычи метана из озер”, - говорит Бартошевич. Причина-большое количество резервуаров в стране: “Недавно мы узнали, что они также производят и выбрасывают в атмосферу большое количество метана.” Кроме того, кафедра гетерогенного катализа Цюрихского университета, которая также участвовала в исследовании, обладает обширными знаниями в области адсорбционных процессов с использованием цеолитов.
Потенциальное положительное воздействие на экосистемы
“С нашей идеей мы хотели начать широкую дискуссию о потенциале, осуществимости и рисках подобной технологии", - говорит Бартошевич. - До сих пор ни в одном исследовании не рассматривалось влияние удаления метана на функционирование озерной экосистемы, но при нашем нынешнем понимании никаких непосредственных негативных последствий предвидеть невозможно.” Однако удаление избытка углерода может даже помочь обуздать чрезмерное цветение фитопланктона и уменьшить естественные выбросы парниковых газов из озер. Прежде чем приступить к практической реализации этой первоначальной теоретической идеи, необходимо проделать большую работу, говорит Бартошевич. Но он убежден: “Эта концепция может однажды внести важный вклад в достижение наших климатических целей.”
