Водород, будучи самым эффективным источником энергии, является, в то же время, и одним из наиболее востребованных химических веществ, используемых в различных крупнотоннажных процессах промышленности, а спрос на его потребление растет опережающими темпами. Резкий рост интереса к возможностям расширения производства водорода и применения его в качестве топлива в разных отраслях хозяйственной деятельности человека стало следствием необходимости защиты окружающей среды от угрожающего роста загрязнений продуктами сгорания органических топлив, углекислого газа в первую очередь, что грозит необратимыми изменениями, связанными с глобальным потеплением климата.
Водород является универсальным и экологически самым безопасным топливом. Единственным продуктом сгорания водорода является вода, а его энергоемкость существенно выше, чем у других энергоносителей (например, природного газа в 2.4, а каменного угля в 4.1 раза).
Ежегодное мировое производство водорода составляет 45 – 60 млн. т., а к концу 21 века по прогнозам может составить до 800 млн. т.
Основной источник водорода (1.3 – 3 $/кг Н2) – ископаемое углеводородное сырье (газ, нефть, уголь), однако при этом образуется парниковый углекислый газ – от 7 до 41 кг СО2 / кг водорода, поэтому весьма актуальной является проблема внедрения технологий получения водорода, которые не связаны с выбросами СО2 в атмосферу.
Одним из направлений увеличения производства водорода являются методы разложения воды с применением возобновляемых первичных источников энергии, однако энергетический КПД этих процессов невысок, а стоимость получаемого водорода весьма значительна — 10 $/кг Н2 и выше.
В то же время, неисчерпаемым и возобновляемым источником водорода является сероводород, H2S.
Сероводород является одним из наиболее токсичных веществ, получаемый в виде вынужденного и неизбежного побочного продукта переработки ископаемого топлива в объемах до ста миллионов тонн в год. Запасы сероводорода в недрах и водоемах Земли оцениваются в десятки миллиардов тонн, а его содержание в разведанных месторождениях природного газа может превышать 50 %. В природе сероводород образуется в результате деятельности сульфат восстанавливающих бактерий – анаэробные микроорганизмы, преобразующие сульфаты до H2S. В то же время, сероводород, в отличие от химического аналога – воды, является «бесполезным» веществом, не нашедшим практического применения в жизнедеятельности человека. Поэтому он должен быть удален из газовых выбросов и сточных вод промышленных производств до уровня санитарных норм.
В настоящее время большинство предприятий (более 1000 установок) утилизируют сероводород по хорошо отработанной технологии - методом Клауса, открытом еще в 19 веке, которая требует очень высоких температур, а продуктами являются вода и твердая сера.
Однако, сейчас найдено решение, позволяющее не только утилизировать сероводород до требуемых санитарных норм без применения энергозатратных технологий, но и выделить в результате переработки водород, безвозвратно "теряемый" в виде воды при использовании традиционных методов . Уникальность нового решения состоит в том, что благодаря катализаторам процесс реализуется при комнатной температуре.
Применение этого фундаментального научного открытия в промышленности можно будет без преувеличения назвать технологическим прорывом. Внедрение низкотемпературной каталитической утилизации сероводорода позволит не только модернизировать производство под высокие требования экологии и снизить затраты, но и получить дополнительный вид сырья - водород
Процесс был разработан мной в Институте катализа СО РАН (г. Новосибирск) и некоторые методы его реализации запатентованы. Основные положения процесса описаны в публикациях в ведущих научных изданиях. В настоящее время технология находится на начальном этапе разработки. Доведение метода до стадии полного производственного цикла требует финансовых инвестиций.
Как автор метода, я готов к сотрудничеству с нефте- и газодобывающими и перерабатывающими компаниями, заинтересованными в модернизации своих предприятий, с целью разработки всех необходимых составляющих технологической цепочки и внедрения на производстве.
Материалы этого сайта могут быть полезны научным сотрудникам, преподавателям и студентам высших учебных заведений - всем, кто интересуется проблемами утилизации сероводорода, а также свойствами газообразной триплетной серы – полученного нами впервые необычного состояния серы, стабильного при нормальных условиях JSulfChem-2019-40-4-435-450-Startsev, JSulfChem-18-RussVers.
Кроме того, вышла в свет моя публикация, посвященная определяющей роли катализаторов в процессе низкотемпературного разложения сероводорода MolecCatal-2020-497-111240-Startsev, где рассматривается неравновесная термодинамика необратимого процесса в открытой системе. Данную статью отклонили для публикации 4 (четыре!!!) российских журнала.
Со своей стороны, готов выступить в качестве консультанта или приглашенного лектора на семинарах и конференциях, посвященных этим вопросам.
Отвечу на Ваши вопросы, касающиеся процесса низкотемпературной каталитической утилизации сероводорода. Мои координаты указаны в разделе «Контакты».
Старцев А.Н., доктор химических наук