Много газа из ничего

Москва, 24.01.2005
«Эксперт Сибирь» №3 (55)
Томские ученые создали установку по производству нефтепродуктов из органических отходов. Новая технология позволит получать топливо и электроэнергию и одновременно утилизировать мусор

Чтобы ослабить зависимость от традиционных источников энергии, мировое сообщество выделяет колоссальные суммы на развитие альтернативных: энергии ветра, солнца, воды. Только в Европе на эти цели с 1981 года было потрачено более 27 млрд евро. Между тем в США и ряде стран Cеверной Европы, где не только умеют считать деньги, но и культивируют бережное отношение к природе, ученые пытаются делать горючее даже из органических отходов. Но так как энергетический КПД от их переработки не очень высок, главным достоинством этой установки оказывается возможность эффективной переработки мусора.

В энергетику с "черного хода"

Сибирские ученые начали экспериментировать с разным природным сырьем (органические бытовые отходы, дерево, падаль, опилки, торф) еще в начале 1990-х годов. И спустя почти десятилетие директор томской компании "Энергосинтез" Леонид Чумазов сумел реализовать проект нового источника энергии. Причем cамым "благодарным" сырьем оказался навоз. Потенциально из органических отходов можно получить газ, прямогонный бензин или дизельное топливо, которые вырабатывают в специальном термоэлектрохимическом комплексе - ТЭХК. "Тонна органики дает около 900 литров топлива. Всего комплекс способен перерабатывать более 12 тонн сырья в сутки. Кроме того, если на участке накопилось много мусора, сюда несколько лет можно не завозить топливо - достаточно просто очистить этот район", - обрисовывает достоинства оборудования с практической и экологической точек зрения директор томского филиала Сибирского научно-исследовательского и проектно-технологического института переработки сельскохозяйственной продукции СО РАСХН Владимир Незамутдинов.

В основу переработки заложен принцип термохимического превращения: под воздействием тепла цепи молекул органического вещества разрываются и упорядочиваются в новую структуру. При этом органика перерабатывается в газообразное или жидкое топливо, вода - в технический дистиллят, а неорганические отходы в виде гранул выгружаются из отдельного патрубка. Органика в колонне высотой 2,5 м проходит путь сверху вниз. При этом вверху температура поддерживается на уровне 40C, а внизу, где происходит пиролиз (разложение), - более 1 000C.

Изобретение ученых отличается универсальностью. Во-первых, утилизируя мусор, ТЭХК может еще и генерировать электричество. Для этого используют отечественные и зарубежные газогенераторы. Мощность оборудования может превышать 1,7 МВт, в то время как энергетические затраты на ТЭХК составляют всего 30 кВт. Во-вторых, установка помогает решить проблему излишков мазута. Большинство крупных предприятий, занимающихся выработкой топлива, теряются в догадках по поводу использования остатков. Сжечь мазут нельзя из-за высокого содержания в нем серы, а в дорожной отрасли спрос на него невелик. В новом аппарате его можно разогнать на фракции: газ, дизтопливо и другие. Кроме того, технический дистиллят воды можно вернуть в производство - для отопления, мытья помещений и других технических целей.

"Тепличное" топливо

Работа над аппаратом продолжается. Пока производство стандартного бензина на томской установке невозможно. Сейчас на ней можно получить только низкооктановый прямогонный бензин - сырье, которое нуждается в очистке и дальнейшей переработке. Это возможно при доработке аппарата. Велик соблазн перейти на жидкое топливо, но до тех пор, пока не будут проведены испытания в лабораторных условиях и выдано заключение ученых из томского Института химии нефти СО РАН, на аппарате можно вырабатывать только газ, воду и неорганику. Заместитель директора по научной работе Института химии нефти СО РАН, доктор химических наук Анатолий Головко подтверждает: "Из навоза действительно можно получать дизельное топливо и бензин, но они требуют дальнейшей переработки. А переработка биомассы в газообразные продукты помогает решить не только экономические, но еще и экологические задачи".

"Сначала я бился над проблемой, как из отходов получить газ. Следующий этап - его сжижение: хранить и использовать топливо в жидком виде гораздо удобнее. А там и до получения бензина один шаг", - рассказывает Леонид Чумазов. В основе этих экспериментов лежит реакция Фишера-Тропша, названная в честь двух немецких ученых, которые в 1923 году произвели синтез углеводородов. На его основе разнообразные соединения углерода (природный газ, каменный и бурый уголь, тяжелые фракции нефти, отходы деревообработки) превращаются сначала в синтез-газ (смесь СО и Н2), а затем - в синтетическую "сырую" нефть. Это смесь углеводородов, которая при дальнейшей переработке разделяется на различные виды экологически чистого топлива, свободного от примесей соединений серы и азота. Достаточно добавить 10% искусственного топлива в обычное дизельное, чтобы продукты сгорания дизтоплива стали соответствовать экологическим нормам.

На основе этой реакции в гитлеровской Германии из бурого угля через его газификацию получали все топлива для автомобилей, самолетов, судов и танков. От нефти страна была отрезана. В пик войны в 1944 году немцы производили около 4 млн тонн искусственного жидкого топлива. Но впоследствии от этого способа изготовления моторного топлива отказались. Во-первых, из экономических соображений: получать топливо из нефти было выгоднее. Во-вторых, из-за невозможности освободиться от содержащихся в угле парафинов. При сильных морозах он застывал, и вся техника вставала.

Томским умельцам с помощью ТЭХК удалось отделить парафины от топлива. Парафин - продукт очень дорогой и востребованный во многих областях промышленности: химическом комплексе, шинной, резинотехнической и кабельной промышленности, в бытовой химии и свечном производстве. Между тем заводы по получению парафинов в России можно пересчитать по пальцам одной руки.

За помощью к ученым обратились представители Томской нефтяной компании. Перекачивать нефть, в состав которой входит парафин (в томской нефти его содержание велико), по трубопроводу накладно. В зимних условиях она замерзает, и чтобы этого не происходило, компании приходится покупать американские разогревающие системы. "Мы предложили представителям Томской нефтяной компании бесплатно очищать нефть с тем условием, что они будут забирать очищенное сырье, а мы оставлять себе парафины. Но они не согласились", - говорит Владимир Незамутдинов.

Держи меня, соломинка!

Органическое сырье можно найти практически везде, причем в неограниченном количестве: при заготовке леса остаются опилки, сучья и ветки, а в любом крупном фермерском хозяйстве неизбежно накапливается токсичный свиной навоз. Дело в том, что такой навоз должен вылежать два года, прежде чем пойти на удобрения. Но в реальности он ежедневно тоннами вымывается наружу после уборки помещений и в результате просачивается в землю и с грунтовыми водами проникает в артезианские скважины, откуда берут питьевую воду. Если же продукты жизнедеятельности пустить на переработку, то, например, из 6 тонн навоза можно получить до 7 тыс. куб. м горючего газа. Термоэлектрохимический комплекс, по мнению разработчиков, будет применяться в основном в сфере малой энергетики. Его можно использовать для реанимации депрессивных российских деревень, живущих от урожая до урожая. Уборка сегодня сильно зависит от наличия топлива и ГСМ, которые великими трудами завозят в отдаленные районы провинции. "Большого" фермера животноводческое хозяйство в будущем сможет обеспечить не только мясом, удобрениями, но и собственным теплом и электроэнергией. И самое главное - подарит энергетический и экономический суверенитет вкупе с экологической дисциплиной.

У партнеров

    Реклама