Важным событием прошедшей недели стал день российской науки. В поисках новых отечественных разработок и открытий я отправился в парк "Зарядье", где в рамках Десятилетия науки и технологий в России было организовано выступление ведущих специалистов из разных научных областей. По завершению лекции в личной беседе ведущий научный сотрудник Сколтеха, грантополучатель Российского научного фонда (РНФ) Елена Мухина любезно поделилась информацией о новых методах извлечения из недр нашей планеты нового "зелёного" топлива. Речь идёт о водороде и интересной технологии, разработанной нашими учёными.
В своей интереснейшей лекции о нефтепереработке научный сотрудник Сколтеха Елена Мухина затронула тему "зелёной" энергетики. Как известно, самым перспективным заменителем нефти, к сожалению, только в плане топлива должен стать водород. Сейчас многие страны с передовыми технологиями разрабатывают наиболее дешёвые методы извлечения этого газа из всего подряд, а также максимально безопасные установки по его сжиганию в присутствии кислорода.
Наиболее ярким примером дешёвого извлечения водорода стал разработанный китайскими специалистами процесс химической выработки H₂ из сельхоз отходов, точнее из глюкозы, получаемой из отходов злаковых культур или хлопка (обзор технологии).
Другой наиболее яркой технологией применения H₂ стала разработанная немецкими учёными отопительная система, работающая на безогневом сжигании водорода при использовании кислорода. Эта установка позволит немцам полностью отказаться от использования природного газа в отопительных системах как промышленной, так и жилой инфраструктурах (подробный обзор системы).
До текущего момента я знал только об отечественном "водоробусе" - вездеходе "Русак К-10", работающим на водородном топливе по тому же принципу, что и немецкая установка, но появившемуся на испытаниях в Подмосковье тремя месяцами ранее (обзор "водоробуса").
Можно ли сразу много и, главное, дёшево добыть/произвести водородного топлива?
Оказывается, можно и Елена Мухина рассказала как.
Снова нефть? Когда же она кончится?
По самым оптимистичным оценкам наших специалистов, доступные и окупаемые в разработке месторождения нефти должны закончится примерно через 100 лет. Вся наша цивилизация построена на нефти: наша одежда, фармакология, еда (пищевые добавки), топливо - всё это нефть. Мы даже ветряки в безветренную погоду вынуждены крутить дизель-генераторами, сжигая топливо из нефти.
А солнечные панели, казалось бы - "зелёная" технология, Вы думаете из чего изготавливают?
Пусть не все, но некоторые компоненты современных солнечных панелей, ответственные за преобразование солнечной энергии в электричество, изготавливаются из пластика, сделанного из нефти.
Главная проблема использования (сжигания) нефти - это углекислый газ CO₂, создающий парниковый эффект. Для того чтобы сразу "убить двух зайцев": получить много водорода наиболее дешёвым и безопасным методом и не засорить атмосферу углекислым газом, Елена Мухина и её коллеги разработали интересную технологию, в основе которой снова лежит нефть.
Принцип подземного извлечения H₂.
Технология извлечения водорода из недр Земли построена на сжигании нефти без её извлечения на поверхность. Через скважину в нефтяной пласт подаётся кислород для внутрипластового горения и вода для инициации паровой конверсии. Кислород, сгорая, нагревает закаченную в пласт воду и инициирует паровую конверсию. В результате паровая конверсия углеводорода позволяет отделить водород и собрать его на поверхности - на выходе из скважины. Реализация технически сложная, но принцип её действия очень простой.
В итоге в пористой структуре пласта остаются углекислый газ и закаченная вода, а также, скорее всего, даже частицы несгоревшего кислорода. Не исключено, что какие-то поры останутся пустыми. Однако нет такого опустошения, как при полном извлечении нефти из пласта. Важно то, что само сжигание, точнее, процесс добычи водорода оставляет углекислый газ CO₂ под землёй, не загрязняя атмосферу.
Для того, чтобы оставить углекислый газ под землёй разработано два сценария. Первый предполагает извлечение CO₂ вместе с водородом с последующей закачкой углекислого газа обратно в пласт. Второй - использование селективной мембраны - специального фильтра, пропускающего только водород и отсекающего углекислый газ. Но на мой взгляд, такие фильтры должны быть устойчивы к высоким давлению и температуре, а также включать в себя газоанализаторы, точно отделяющие более тяжёлые молекулы CO₂ от более лёгких H₂.
Итог.
Пока мы ни на шаг не отошли от использования нефти и по расчётам специалистов до 2050 года от неё не отойдём. Примерно в 2050 году добыча нефти станет оченнь дорогой, а "зелёное" топливо более дешёвым и актуальным.
Может быть интересно:
Благодарю Вас за прочтение и потраченное время.
Помочь умственному развитию автора можно здесь.
На что собираются деньги написано здесь.
Статья подготовлена в рамках проекта Дзен "День российской науки".