Известно, что мировая энергетика существует и еще долгие годы будет существовать в первую очередь за счет сжигания углеводородного топлива, такого как природный газ, производные нефти и уголь. Также известно, что сжигание этих веществ в больших количествах приводит к загрязнению атмосферы и прочим экологическим проблемам, которые влияют на жизнь всего населения Земли.
Наибольшее загрязнение производит сжигание угля, который был первым видом ископаемого топлива, освоенным людьми, а в XIX-ХХ в. он мог бы претендовать на звание главного топлива человечества. В наше время правительства промышленно развитых стран взяли курс на снижение использования угля в своей энергетике. Однако уголь дешевле, чем нефть и газ, и не требует создания особых средств транспортировки, таких как трубопроводы или специальные танкеры. Поэтому даже такие богатые страны, как США, Китай, Япония и государства Евросоюза пока не готовы к полному отказу от угля, а в небогатых странах с бурно развивающейся промышленностью (например в странах АСЕАН) этот вопрос даже не обсуждается. Так что мировая угольная промышленность, которой недавно пророчили скорый упадок, будет процветать еще долгие десятилетия. Кроме того, следует учитывать истощение мировых запасов нефти и газа. По некоторым данным, доказанных запасов и того и другого хватит на ближайшие 50-100 лет, после чего человечеству придется перейти на другие виды топлива. Среди них может оказаться и старый добрый уголь, которого людям хватит, предположительно, лет на 200-300.
Однако еще одна проблема угля, помимо загрязнения воздуха, заключается в том, что он может использоваться далеко не во всех сферах современной энергетики. На угле работают огромные заводы и теплоэлектростанции, снабжающие электричеством целые города. В свое время на угле работали и транспортные средства – паровозы, пароходы и др. Их паровые двигатели были громоздкими, поскольку включали топку, находившуюся снаружи самого двигателя, резервуар с водой и систему приспособлений для преобразования энергии водяного пара в механическую работу. Энергия, выделявшаяся при горении, терялась при нагревании пара, энергия пара терялась при передаче на рабочую часть, и двигатели были, по современным меркам, не особенно мощными. Однако способность работать на доступном угле была их настоящим преимуществом, и эта способность у них была благодаря тому, что топка находилась снаружи двигателя.
В ХХ в. на смену паровым двигателям почти повсеместно пришли двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Сгорание топлива в ДВС, как следует из названия, происходит внутри самого двигателя. Это избавляет от необходимости в приспособлениях для преобразования энергии и снижает ее потери. ДВС оказались мощнее паровых двигателей, и при этом достаточно компактными, чтобы уместиться под капот современного автомобиля. Именно ДВС определили облик большей части современного транспорта.
Однако ДВС обычно работают на жидком топливе или на газе: организовать бесперебойную подачу твердых веществ, даже порошкообразных, внутрь двигателя сложно. В трубках, через которые без проблем проходят жидкие вещества, они будут застревать, а попав внутрь двигателя, твердые частицы могут привести к его засорению, поломке или преждевременному изнашиванию.
Практически все современные транспортные средства – легковые и грузовые автомобили, самолеты, вертолеты, корабли, танки и т.д. оснащены ДВС и работают на жидком топливе, получаемом из нефти (бензин, керосин, дизельное топливо), или на газообразном, получаемом из той же нефти или природного газа (пропан).
ДВС, работающие на твердых порошкообразных видах топлива, также разрабатывались, однако эта технология не получила распространения, вероятно, из-за своей сложности и ненадежности.
Наконец, жидкие производные нефти и газ сами по себе обладают намного большей удельной теплотой сгорания, чем уголь, выделяют значительно больше энергии, и двигатели на них работают гораздо мощнее.
Тем не менее автомобили, работающие на угле, торфе и даже на дровах тоже существуют. Однако здесь речь идет о т.н. газогенераторных автомобилях: они оснащены специальными топками, в которых твердое топливо сгорает и выделяет газ, а уже потом этот газ поступает в ДВС. Так что на самом деле они тоже работают на газе.
Эти автомобили во многом проигрывают машинам, работающим на обычном топливе: оборудование для газификации твердого топлива занимает много места, а сами машины не очень быстро ездят и обладают повышенной пожароопасностью.
Газогенераторные автомобили обычно используются при нехватке нефтяного топлива и газа. Так, в Европе и СССР они были распространены в годы Второй мировой войны, а сейчас их много в Северной Корее, которая, как известно, находится под действием международных санкций и лишена возможности в достаточных количествах покупать нефть и газ.
Можно сделать вывод: современная цивилизация нуждается во всех трех основных углеводородных энергоносителях – угле, нефти и природном газе, но в транспортной сфере предпочтительнее нефть и газ, и именно они могут закончиться еще в XXI в.
Возможно, навязчивое желание Запада пересадить людей на электромобили связано именно с подготовкой к жизни без нефти и газа. Реальная польза такого шага для экологии довольно сомнительна, ведь электричество для этих машин вырабатывается все на тех же электростанциях, в том числе самых неэкологичных – угольных, но при этом много энергии будет пропадать без всякой пользы, прежде чем дойдет до батарей электромобилей, а значит, и уголь будет сжигаться и загрязнять атмосферу зря. Но зато это реальный способ заставить машины ездить без нефти и газа.
Однако есть еще один выход: производство синтетического топлива, близкого по характеристикам к нефтепродуктам и газу. Есть разные способы. Одним из самых надежных кажется производство искусственной нефти из угля, который весьма близок к ней по химическим свойствам.
Это не новая идея. Уже давно известны разные способы превращения угля в жидкое топливо. Основная технология, используемая в наше время, была разработана еще в начале ХХ в. немецкими учеными Францем Фишером и Гансом Тропшем. Однако все известные методы сжижения угля имеют общую проблему: они не рентабельны. Эти технологии обычно используются во время топливных кризисов, когда получить необходимое горючее становится важнее, чем экономическую выгоду. Так, синтез жидкого топлива из угля активно применялся в Европе в годы Второй мировой войны. Однако в мирное время правительства стран, не обладающих своими углеводородными ресурсами, чаще предпочитают покупать топливо из-за рубежа, чем вкладывать деньги в дорогостоящее производство, которое постоянно требует новых инвестиций.
Крупнейший из ныне существующих заводов по переработке угля в жидкое топливо был открыт в 2016 г. в Нинся-Хуэйском автономном районе КНР. Поднебесная вложила в него почти $8 млрд. Скоро ли завод окупится – неизвестно, однако Китай обладает большими финансовыми ресурсами и остро нуждается в жидком топливе. Кроме того, он взял на себя большие обязательства по сокращению сжигания угля и находится в серьезной конфронтации с Западом, что может поставить под угрозу его импорт нефти с Ближнего Востока. Так что, скорее всего, создание Нинся-Хуэйского завода – очередной случай, когда ради топлива пожертвовали финансовой выгодой.
Тем не менее идея производства синтетической нефти в промышленных масштабах весьма привлекательна. Главная задача – найти дешевый способ.
В феврале 2018 г. в СМИ появилась информация о российском изобретении, известном как «установка по производству синтетических жидких котельных топлив из углей по технологии электрокавитационной обработки водоугольных смесей». Это мини-завод для производства дешевой синтетической нефти из бурого угля (который подходит для этого лучше, чем каменный уголь и при этом стоит дешевле), воды и отходов переработки обычной нефти. Из полученной синтетической нефти можно получить аналоги бензина, мазута и дизельного топлива.
Пожалуй, самое интересное в этой новости то, что, по словам разработчиков, производство настолько дешево, что даже дешевле (причем намного) получения горючего традиционным путем из обычной нефти.
Над проектом работали несколько российских компаний: Южно-Уральское техническое общество, Санкт-Петербургская электротехническая компания и новокузнецкая компания «Квант».
Создатели аппарата заявили, что их технология подходит для массового использования в малом и среднем бизнесе, поскольку установка недорога и быстро окупается. Ее собираются внедрять в сельском хозяйстве и ЖКХ. Также она может очень пригодиться в условиях Крайнего Севера, в районах, в которые трудно доставлять топливо.
Также сообщалось, что на тот момент изделие уже экспортировалось: первая установка мощностью 15 тонн в сутки была изготовлена по заказу Северной Кореи и уже поставлена на стекольный завод в г. Нампо (КНДР).
По словам разработчиков, они в это время уже работали над созданием мини-завода для внутренних российских нужд мощностью до 100 тонн в сутки.
В октябре 2018 г. стало известно, что покупкой российской установки заинтересовалась ЮАР, которая хочет быть независимой от зарубежных поставок нефти.
В 2020 г. создатели установки готовятся представить свое детище на саммитах ШОС и БРИКС, рассчитывая привлечь новых иностранных партнеров.
Новость о создании мини-завода по рентабельному производству жидкого топлива из угля пока не получила особого внимания в СМИ. Однако это небольшое событие может стать началом больших перемен во всем мире. Если люди наладят такое производство в промышленных масштабах, то на региональном уровне это проявится в том, что небогатые ресурсами государства, например та же Северная Корея, получат больше энергетической независимости, и на них станет сложнее воздействовать с помощью экономических санкций. Государства, добывающие и экспортирующие много угля, такие как Россия, смогут производить из него продукцию с большей добавочной стоимостью и существенно повысить свои доходы.
На глобальном уровне массовое производство синтетической нефти из угля поможет активно использовать в энергетике уголь, что значительно отодвинет мировой энергетический кризис, который может разразиться, если закончатся запасы нефти и газа, и при этом уголь не будет сжигаться в своем природном виде, что значительно снизит вредные выбросы в атмосферу.
Дмитрий Бокарев, политический обозреватель, специально для интернет-журнала «Новое Восточное Обозрение».
