Текст книги "Эврика-87"
Автор книги: Автор Неизвестен
сообщить о нарушении
Текущая страница: 21 (всего у книги 27 страниц)
разрывов земной коры, воздымания горных хребтов и т. п.
Итак, напрашиваются некоторые обобщения. Основные нефтеносные регионы все же тяготеют к континентам. Именно поэтому Западное полушарие, преимущественно океаническое, менее богато месторождениями нефти и газа. Кроме того, повышенная активность земных недр, вызывающая интенсивное складко– и горообразование, не благоприятствует сохранности там нефтяных залежей.
Толика сомнений
Ироничный писатель Жуль Ренар както сказал: "Ученый-это человек, который в чем-то почти уверен". Только лишь "почти". Потому что в науке любые догмы и общепринятые суждения постоянно подвергаются сомнению.
Глобальный оптимизм нефтегазовых прогнозов, прозвучавших на конгрессе геологов, тут же был несколько поколеблен отдельными высказываниями.
Так, например, по мнению французского ученого П. Ф. Бюролле, упования на открытие новых залежей, соизмеримых по общему объему с уже известными, по меньшей мере необоснованны.
Никто из специалистов не оспаривает утверждение о том, что еще будет обнаружено немало месторождений нефти и газа. Однако многие считают, что это будут залежи преимущественно некрупные по запасам, трудные для разведки и сложные по технологии извлечения полезного ископаемого. Принимать их в расчет можно лишь при условии новой технологии добычи нефти.
Благоприятных для нефтегазообразования регионов в принципе на планете может быть очень много. Скажем, в крупных осадочных толщах вполне можно ожидать залежей нефти. А подобных толщ накоплено в разных регионах немало. Но есть ли среди них продуктивные нефтематеринские породы? Есть ли надежные ловушки!
Достаточно ли велики они по объему?..
Чтобы ответить на эти вопросы, даже при самых благоприятных общих предпосылках, в каждом отдельном случае необходимо учитывать частные конкретные условия. Известно, например, что золото встречается в россыпях, а россыпей (скоплений мелких обломков различных горных пород) повсюду великое множество. Означает ли это, будто повсюду следует активно искать и разрабатывать россыпное золото?
Иногда превосходные, казалось бы, ловушки оказываются пустыми. Как определить, в каких подземных ловушках есть нефть, а какие из них это текучее полезное ископаемое по каким-то причинам сумело избежать или ухитрилось уйти из них?
Локальный прогноз
Теперь, когда определены принципы выделения крупных регионов, перспективных на нефть и газ, резко возросло значение точных локальных прогнозов.
Ведь нефть не станешь искать "где-то вообще", на площади в сотни и тысячи квадратных километров. Требуется наиболее рационально распределить разведочные скважины, а полученную с их помощью информацию использовать с максимальной эффективностью.
Бурить приходится на значительные глубины, и цена каждой скважины около миллиона рублей и более.
Можно ли заранее предусмотреть количество, качество и степень заполненности подземных ловушек нефти!
Геологи В. Ильин, А. Золотов, Л.Кирюхин обратили внимание на такую закономерность. Хорошие скопления нефти встречаются в рифовых отложениях, оставленных древними морями.
Нефтегазоносные рифы открыты в Волго-Уральской и Тимано-Печерской провинциях, на Северном Кавказе, в Средней Азии... Эти рифы – как бы аккумуляторы нефти и газа. Нередко они перекрыты экранирующими слоями солей. Ловушки превосходные! Вот только обнаружить их не так-то просто.
Но есть некоторые критерии поиска, учет которых существенно облегчает и уточняет локальный прогноз нефтегазоносности. Скажем, над рифами толщина слоев соли обычно понижена, а между рифами повышена. Этот признак использовался и прежде для обнаружения рифов, хотя и не давал надежных результатов. Теперь выявили и стали учитывать еще ряд дополнительных признаков. Например, то, что прослои и линзы калийных солей тяготеют к межрифовым участкам; там же обычно встречаются линзы рапы.
Подобные закономерности специалистами обобщены. Составлена соответствующая методика поисков – стратегия глубокой геологической разведки, основанной на максимальном использовании сведений о горных породах и структурах, залегающих выше ловушек нефти и газа. Все это уже широко внедряется в практику поисковых работ.
Работы, проведенные Всесоюзным научно-исследовательским геологоразведочным нефтяным институтом, помогли выяснить, что традиционное деление пород, слагающих ловушку, на две части – коллектор и покрышку слишком упрощает реальность. В действительности нижняя часть покрышки бывает рассечена малозаметными трещинами, имеет несколько измененный состав. Этот слой следует считать ложной покрышкой. Пустот в ней недостаточно для того, чтобы здесь накапливались нефть и газ, но вполне хватает для того, чтобы эти подвижные компоненты за тысячи и миллионы лет крохотными частями, постепенно просочились, ушли из природного резервуара.
Как только удалось разгадать эту "хитрость", стало возможным прогнозировать вероятность встречи пустых и продуктивных ловушек. Скажем, когда толщина ложной покрышки велика, а выпуклость ловушки пологая, не приходится надеяться на хорошую залежь нефти или газа. О размерах ложной покрышки можно судить по керну, до
бытому при разведочном бурении, или по данным геофизических приборов.
Этот метод локального прогноза уже испытан на практике и дал немалую экономию.
Итак, сочетание глобального и локального прогнозов позволяет искателям нефтяных сокровищниц все увереннее ориентироваться в глубинах земной коры.
Растущая цена теорий
"Кто пытается проникнуть глубже поверхности, тот идет на риск". Так предостерегал Оскар Уайльд художников, стремящихся постичь глубины бытия человека. Это предостережение можно отнести и к тем, кто пытается познать, активно использовать глубины земной коры. А среди геологов-поисковиков глубже всех заглядывают в недра планеты для добычи полезных ископаемых нефтяники. И потому, что нефтяные залежи не встречаются близ земной поверхности. И потому, что со временем наиболее доступных для изучения и эксплуатации месторождений нефти становится все меньше и меньше.
По мнению многих ученых, есть все основания искать месторождения нефти и газа в интервале глубин 4-8 километров. Есть скважина, добывающая газ с глубины 8088 метров. Стоимость столь глубоких скважин, конечно, высока.
Отсюда вытекает важное требование к глубокой разведке на нефть и газ: она должна быть предельно обоснована теоретически. Геологический прогноз нефтегазоносности глубин необходимо давать с максимальной точностью.
Ошибки – к сожалению, здесь они пока еще неизбежны! – должны быть сведены до минимума.
В этом случае с полнейшей очевидностью оправдывается афоризм: "Ничего нет практичнее хорошей теории".
"Первым фундаментальным основанием прогноза нефтегазоносности,– говорит академик А. Трофимук,-является учение о зональности нефте– и газообразования. Основы этого учения были созданы Н. Вассоевичем и В. Соколовым. Прогноз... должен осуществляться на основе историко-геологического, палеогеохимического анализа процесса нефтеобразования". В выделенных таким образом перспективных регионах проводится детальный анализ конкретной геологической обстановки для обоснования локального прогноза нефтегазоносности.
Это, конечно, несколько упрощенная и обобщенная картина. В действительности проблем остается еще немало.
Полного единства мнений у специалистов, как обычно в науке, нет. Продолжаются попытки использовать для нефтеразведки идеи популярной ныне тектоники плит (земная кора уподобляется гигантскому ледяному покрову, разбитому трещинами; отдельные плиты горизонтально перемещаются, раздвигаясь и наползая друг на друга и т. д.).
Ряд ученых продолжают развивать и обосновывать идею неорганического происхождения нефти. Идея эта уже более ста лет подвергается уничтожающей критике со стороны большинства специалистов, однако нельзя не признать, что ее приверженцы провели интересные исследования "газового дыхания" (выражение В. И. Вернадского) планеты, играющего важную роль в геологических процессах.
Судя по тому, что известно о структуре, возрасте и химических особенностях крупных скоплений нефти и газа, месторождения этих полезных ископаемых есть прежде всего продукция биосферы, области жизни. Конечно, в создании нефти и горючего газа участвуют не только живые организмы и продукты жизнедеятельности. Задействован целый комплекс природных условий, существующих на земной поверхности и в недрах планеты, включая температурный режим, давление, газовое дыхание глубин, движение подземных вод и т. д. Но все-таки накопление и сохранение продукции биосферы первейшее условие для нефтегазоносности регионов. Поэтому так бедны нефтью осадки океанического дна и столь удивительно богаты ею осадочные слои континентов и континентальных окраин.
Земная природа – щедрая хозяйка.
Она припасла в подземных кладовых множество минеральных богатств. И среди них текучая энергоемкая драгоценность – нефть. Возможно, ее действительно все еще остается в земле немало. И мы учимся все надежнее, обоснованнее предвидеть местонахождение, количество и качество нефтяных залежей, экономнее, рациональнее добывать и расходовать бесценные природные богатства. Хочется надеяться, что пытливая мысль человека, постигая тайны происхождения и накопления нефти, подойдет и к решению другой, еще более трудной задачи:
научиться у матери-Земли рачительности и творческой щедрости. Человеку, чтобы стать истинным хозяином планеты, должно научиться не истощать, а приумножать ее богатства.
Чем заменить нефть!
Через несколько десятилетий нефть станут заменять атомной и солнечной энергией. Но как накоплять такую энергию? Для этого удобен химический способ: использовать в качестве энергоносителя водород, который можно получать из воды путем электролиза.
Однако хранить и перевозить в промышленных масштабах чистый водород сложно и дорого. Поэтому надо найти вещества недорогие и способные образовывать с водородом такие химические соединения, которые обладают высокой теплотворной способностью, удобны в хранении и перевозке и из которых при необходимости несложно вновь получить водород. Некоторые ученые утверждают, что в качестве таких веществ наиболее подходят атмосферный азот и углекислый газ, который выделяется при ряде технологических процессов. При их взаимодействии с водородом получают соответственно аммиак и метанол, которые можно и хранить, и перевозить. Эти соединения научились изготовлять и в промышленном масштабе. Так, на заводе компании "Рон-Пуленк" во французском городе Сен-Обан производят ежедневно 75 тонн аммиака, что равносильно запасу электроэнергии в 100 мегаваттчасов.
Подземные котельные планеты
В СССР широко используется геотермальная энергия. Так, на Камчатке известно свыше 140 "огнедышащих" источников. Местные жители давно уже не позволяют подземным гейзерам бесполезно тратить свою энергию. Более 10 лет вырабатывает ток Паужстская геотермальная электростанция.
Идет строительство Мутновской геоТЭС мощностью более ста тысяч киловатт.
В Петропавловске-Камчатском, возвышаясь над всем городом, задумчиво "курит" Авачинский вулкан. В его теле на глубине трех-четырех километров находится магматическая камера. В ней ни много ни мало двадцать кубических километров раскаленной лавы. Лишь десяти процентов этого тепла достаточно для работы электростанции мощностью миллион киловатт в течение 150-200 лет.
Учёные предложили проект по использованию этого тепла. Бурятся по направлению к запасам магмы две глубокие скважины. В одну закачивается вода. Раскаленные недра превратят ее в пар, который будет вырываться из другой скважины. Эдакий подземный паровой двигатель. Расчеты показали, что использование подземной энергии крайне выгодно, так как практически не требует больших затрат.
И это не все выгоды, которые могут быть получены от вулканов. В Начикинском и Паратунском санаториях целебные воды горячих источников помогают больным избавиться от многих недугов.
Один такой бассейн расположен в местечке Паратунка рядом с Петропавловском-Камчатским. Вода в него поступает из подземных источников. Ее температура градусов 35 по Цельсию.
Стоит проплыть немного, пульс начинает учащаться. Когда становится тяжело, можно выйти из бассейна, покататься в снегу или просто посидеть на ледяных наростах, отдохнуть. Воды Паратунки тоже обладают целебными свойствами, и купаться здесь можно в любое время года.
Применение термальным источникам нашли и рыбоводы Камчатки. Сейчас там круглый год разводят лососей, которые в три раза быстрее нагуливают вес. Завезли сюда в порядке эксперимента из Подмосковья карпов.
Но не только Камчатка богата подземным теплом. В Мостовском районе Краснодарского края есть межхозяйственное объединение Плодовощевод.
Овощи здесь выращивают с помощью геотермальных вод. Из скважин вода поступает для обогрева теплиц. Отдав часть тепла овощам, она направляется в животноводческий комплекс – коровники, свинарник, птичник. Трубы с теплой водой проходят под полом свинарника и обогревают его. Далее теплые воды используются для орошения полей. Замечено, что они существенно повышают урожайность посевов.
В Ленинградском горном институте ведется разработка основ проектирования и эксплуатации циркуляционных систем, позволяющих извлечь тепловую энергию горячих горных пород.
Температура земли повышается на один градус в среднем через каждые 30 метров. Если пробурить скважину на глубину до 3 километров и закачать туда воду, то она превратится в кипяток. Сейчас это не так уж сложно технически осуществить.
Энергетический потенциал недр только в верхней оболочке Земли составляет триллионы тонн условного топлива. Если использовать хотя бы один процент этих запасов, то можно обеспечить себя теплом на миллионы лет.
Видин отапливается из-под земли
Город Видин на северо-западе Болгарии – первый в НРБ город, в котором для отопления жилых зданий широко используются геотермальные воды. Под городом залегают два горячих водоносных слоя: на глубине 1600 метров – с температурой воды 60-70 градусов Цельсия и на глубине 3600 метров-с температурой 100 градусов Цельсия. Взятая из-под земли вода проходит по батареям отопления и снова закачивается в недра: она содержит много растворенных солей, и ее нельзя сбрасывать в водоемы.
Уже более 20 тысяч квартир Видима отапливаются геотермальными водами, и ежегодно к подземному теплоснабжению подключается около 800 новых квартир. Расходы на сооружение всей системы вдвое ниже, чем ежегодные расходы на топливо, и окупаются они за полтора-два года.
Куда запрятать тепло!
Для этого подходят подземные пустоты в скальных массивах. Шведская компания "Атлас Копко" ведет большие работы, чтобы найти и оборудовать такие подземные теплохранилища.
Вблизи города Упсала путем взрывов в скале создали на глубине сотни метров пещеру объемом в сто тысяч кубометров. Летом ее заполнили нагретой на солнце водой, которую зимой использовали в отопительной сети соседнего городского квартала. В дальнейшем для подогрева воды будут использовать устройства, которые собирают тепло солнечных лучей. В городе Лулео на севере Швеции роль хранилища тепла играют 120 скважин диаметром по 150 миллиметров, которые пробурили в скальной породе на глубину 25 метров. В каждой скважине поместили пару стальных труб, по которым циркулирует горячая вода, обогреваемая отходящими газами соседнего металлургического завода. Скважины служат своего рода теплообменниками, которые летом отдают тепло скальной породе, а зимой возвращают его в систему отопления городского университета. За трехлетнюю эксплуатацию, начиная с 1982 года, в хранилище была заложена энергия в количестве трех с половиной миллионов киловаттчасов. Полезная отдача достигла двух миллионов киловатт-часов.
Бетонные заводы – на солнечной энергии
Бетонные заводы потребляют колоссальное количество энергии в виде пара и электричества. Монолитный бетон, плиты, балки – все это подвергают обработке теплом и влагой, чтобы бетон набрал прочность, был более пластичным, быстрее твердел.
Все методы теплового воздействия на бетон связаны со значительными энергозатратами. Они составляют около семнадцати миллионов тонн условного топлива. Но вот что интересно – двадцать пять процентов этого топлива расходуют заводы и стройки в южных районах страны, где солнечных дней двести – двести пятьдесят в году.
Тут есть над чем призадуматься. Далее.
Тепловое воздействие на твердеющий бетон, как правило, осуществляют при температуре 70-95 градусов. Но ведь
именно до такой температуры идет прямой нагрев предметов солнечной радиацией. Если понадобится, то в преобразователях и аккумуляторах солнечной энергии можно создать температуру 100 градусов и выше. Одним словом, доступность и простота получения горячей воды, воздуха и других жидких теплоаккумулирующих композиций должны привлечь солнечную энергию для производства бетонных конструкций.
Начинали с простейших работ, не требующих почти никаких капитальных затрат. На бетонную плиту, прогретую солнечной энергией до максимальной температуры, формуют вторую плиту.
Обе плиты укрывают пленкой, и бетонный "бутерброд" превращается в своеобразный парник. Верх второй плиты прогревается солнцем, а низ аккумулированной теплотой, передаваемой от нижней плиты. Плит, разумеется, достаточно много, они образуют тепловой конвейер. Результаты – время твердения бетона нисколько не больше, чем при использовании традиционных видов энергии. Даже в таком довольно примитивном виде можно организовать большое количество гелиополигонов для обработки бетонных конструкций. Пленки, создающие "парниковый эффект", уже сегодня следует применять при сооружении градирен, силосных башен, труб, резервуаров, жилых домов из монолитного бетона.
Лучше кирпича
Французская фирма "Этаблисман Броссон" изготовила нагревательное устройство, которое используется для накопления тепла в часы самого низкого тарифа на электроэнергию. Оно состоит из двух плит слоистого известняка, между которыми находится электрическое сопротивление. Благодаря своей однородности известняк сохраняет накопленное тепло дольше, чем огнеупорный кирпич. Новое устройство может быть частью несущей стены или перегородки.
Эксперимент в Черном море
Румынские ученые провели в Черном море опыты с установками для преобразования энергии морских волн в электроэнергию. Использовались два типа установок. Одна из них представляет собой плавучий буй с открытым дном. При качаниях буя уровень воды в нем изменяется, соответственно воздух входит в полость буя или выходит из нее. Движение воздуха возможно только через верхнее отверстие, а здесь установлена турбина, вращающаяся всегда в одном направлении независимо от направления потока воздуха (это изобретение румынского инженера Г. Олару). При волнах высотой 35 сантиметров турбина развивала 2100 оборотов в минуту.
Вторая установка – стационарная микроэлектростанция, нечто вроде ящика, который на опорах устанавливается на небольшой глубине. В ящик проникают волны, вращающие турбину.
Успешные опыты позволили сделать вывод, что энергетические прибойные установки могут использоваться в автономных морских бакенах, для освещения причалов и волноломов. Но остается решить проблему надежности техники, постоянно подвергающейся ударам соленой воды.
Топливо – корки мандаринов
Как известно, цены на нефть и нефтепродукты непрерывно растут в странах-импортерах нефти: не хватает бензина. В лабораториях Филиппинского университета успешно прошли испытания одноцилиндрового двигателя с воздушным охлаждением, работающего на... кокосовом масле. А одна из японских автомобильных компаний провела испытания бензина из мандариновой кожуры. Вместо токсичных продуктов сгорания этот бензин выделяет фруктовый запах, но для получения одного литра такого бензина требуется кожура почти 11 тысяч (!) мандаринов.
Выбрасывать ли мусор!
Утилизация бытовых и промышленных отходов, опавшей листвы и погибших растений приведет к значительной экономии ценного энергетического сырья, говорится в докладе Научнотехнического управления Японии. Из этого документа следует, что Япония располагает огромным количеством биомассы, которую после переработки можно использовать вместо нефти или газа для производства электроэнергии.
По подсчетам специалистов, потенциальные запасы биомассы в стране составляют примерно полтора миллиарда тонн. Ежедневно из отходов лесного и сельского хозяйства и мусора можно получать более ста миллионов тонн биомассы и за счет ее использования покрывать десятую часть потребности ит э 1 нефти всей страны.
Горючее из пальмового масла
В Малайзии, являющейся одним из главных поставщиков пальмового масла на мировом рынке, в настоящее время испытывают горючее для дизельных моторов, изготовленное из пальмового масла. Семь различных типов автомашин наездили на этом топливе от 50 тысяч до 100 тысяч километров.
Самодельное топливо
Поиск новых источников энергии – задача немаловажная, ибо угля, нефти и газа хватит обитателям планеты на десятки лет, в лучшем случае – на сотни. Одно из направлений поиска – синтез нефтехимических продуктов из карбонатов или углекислого газа. Такого сырья в земной коре во много тысяч раз больше, чем органического топлива, к тому же углекислый газ во многих производствах является отходом.
В соединении с водородом можно получать из углекислого газа органические кислоты, спирты, метан и прочие углеводороды. Все это реакции, идущие с потреблением тепла, а его можно брать от теплых отходящих газов различных промышленных процессов.
Если удастся создать температуру около семисот градусов, то углекислый газ будет вступать в реакцию с углем и водяным паром. Разработки ведутся в Московском институте горючих ископаемых.
Урожай на крышах
При вентиляции промышленных зданий, котельных, горячих цехов буквально на ветер выбрасывается громадное количество теплого воздуха. А именно такое тепло позарез нужно тепличным хозяйствам. В себестоимости продукции теплиц затраты на отопление достигают шестидесяти процентов.
В Московском технологическом институте пищевой промышленности решили тепло вентиляционного воздуха употребить на обогрев теплиц. Причем теплицы эти разместить в самой непосредственной близости от здания, которое служит источником тепла: построить теплицы на его крыше. Тут еще одно преимущество – экономия земель, которая представляет особенно большую ценность в местах расположения промышленных предприятий.
Очень часто удаляемый из зданий воздух содержит двуокись углерода. В теплице ее будут поглощать растения, и это пойдет им на пользу. Если же удаляемый из цехов воздух будет содержать примеси, вредные для растений, его следует подавать в пространство между остеклением теплицы и специально подвешенной под ним прозрачной пленкой. Так загрязненный воздух не коснется растений.
Расчеты доказывают, что размещение теплиц даже на существующих зданиях не потребует сложных работ.
Первые теплицы и оранжереи уже приносят урожай овощей и цветов в Ленинграде, Туле, Сарапуле.
Химия и снабжение человечества энергией
Рассказывает доктор химических наук Г. 3аиков
Сколько же топлива осталось на Земле!
Бурно развивающаяся промышленность в XX столетии требовала все больших энергетических затрат. Добыча угля, нефти, а затем и природного газа шла всевозрастающими темпами, Когда-то эти источники энергии казались неистощимыми. Правда, освоение новых месторождений становилось делом все более трудным: за углем, нефтью, газом приходилось идти все дальше на север и восток, устремляться все глубже в недра Земли, а стоимость их все повышалась.
В 1973-1974 годах разразился нефтяной кризис. Резко поднялись цены на нефть. Главные тому причины носили политический характер. Но, привлекая к себе обостренное внимание, кризис повлек за собою также и дискуссии о перспективах добычи энергетического сырья. В их ходе утверждалось, что нефти и газа в недрах планеты осталось лишь на несколько десятилетий: нефти – около 80 миллиардов тонн, газа – около 65 триллионов кубометров.
Чтобы оценить эти цифры, заметим, что ежегодно мировое потребление нефти ныне составляет около 3 миллиардов тонн, газа – около 2 миллиардов кубометров.
Эти выводы (слишком пессимистические, как мы увидим ниже) имели и свои положительные последствия. Лозунгом дня стало максимальное сбережение энергетических ресурсов. Ученые и инженеры стали уделять больше внимания разработкам все менее энергоемких технологических процессов, создали и продолжают создавать все более экономичные двигатели (автомобильные, самолетные и т. д.), ищут новые источники энергии и способы их освоения. В перечне этих источников – сланцы, нефтяные пески, древесина, торф, отходы сельскохозяйственного производства.
Остановимся ради примера на растительном энергетическом сырье. Основное его достоинство в том, что оно представляет собой возобновляемый источник энергии. Каждый год на нашей планете зеленая биомасса прирастает на 117 миллиардов тонн (в сухом весе), в том числе на 80 миллиардов тонн в лесах, на 18 миллиардов тонн в саванне и степях, на 9 миллиардов тонн на обрабатываемых полях, на столько же в пустынях, в тундре и на болотах.
Энергия, которой обладает такое количество биомассы, составляет 1,75Х1021 джоулей"что эквивалентно примерно 40 миллиардам тонн нефти. Общие же запасы растительной биомассы на Земле насчитывают более 1800 миллиардов тонн, что эквивалентно 640 миллиардам тонн нефти.
Когда нефтяной кризис миновал, эксперты повторно принялись за оценки. Спокойно и неторопливо поразмыслив, подсчитав запасы топлива на Земле более точно, ученые сошлись во мнении, что нефти в недрах планеты на самом деле больше, чем казалось в середине 70-х годов: порядка 200 миллиардов тонн, из них твердо разведанных запасов-около 110 миллиардов тонн. Поэтому мировой объем нефтедобычи в ближайшее время может оставаться на теперешнем уровне (около трех миллиардов тонн в год ) и даже несколько повышаться. И если раньше, в годы кризиса, считалось, что максимум нефтедобычи придется на 80-е годы, далее она пойдет на убыль и к 2080 году на Земле не останется ни капли нефти, то теперь картина вырисовывается в более отрадном свете.
Согласно материалам Международной конференции максимум добычи нефти придется на 10-е годы будущего века и в это время ее будет добываться на 25 процентов больше, чем сегодня, однако к 2120-2130 году запасы нефти истощатся полностью.
Полагают, что нефть еще длительное время будет оставаться основным источником энергии. Ее добыча, конечно, будет все усложняться. Уже сейчас треть всей нефти добывается со дна морей, и именно этот способ будет превалировать, хотя он дорог и становится все дороже. Если двадцать лет назад техника позволяла доставать нефть в море с глубины 200 метров, то десять лет назад эта цифра удвоилась, а сейчас имеется возможность бурить подводные нефтяные скважины на глубину до двух километров.
Еще более оптимистичны прогнозы относительно природного газа по сравнению с теми, что давались в 70-х годах. Общие его запасы сейчас считаются равными 250 триллионам кубометров, причем твердо разведанные80-90 триллионам кубометров. Максимальное количество газа будет, вероятно, добываться в 2040 году-в два раза больше, чем сегодня. Потом начнется спад, но еще в 2150 году, как полагают эксперты, газ будет добываться в размерах 15-20 процентов от добычи сегодняшней.
Что же касается угля, то он не вызывает беспокойства у экспертов. Его добыча растет и будет продолжать расти. В 1979 году во всем мире угля было добыто свыше 2,8 миллиарда тонн. К 2000 году, как вытекает из приведенных оценок, эта цифра превзойдет отметку 9 миллиардов тонн. Так можно добывать уголь еще добрую сотню лет, поскольку даже твердо разведанные его запасы сейчас превышают триллион (тысячу миллиардов) тонн.
Нефть из угля
Уголь – надежный источник энергии, но, к сожалению, не самый удобный. Жидкое топливо наиболее технологично, менее загрязняет окружающую среду, наконец, к нему привыкли и приспособились в самых различных отраслях техники: например, почти все количество топлива, потребляемого сегодня в развитых странах на транспорте, получают из нефти.
Такое сопоставление источников энергии уже давно привело ученых к идее создать способы переработки угля в жидкое топливо, эквивалентное нефти.
Вот один из наиболее усиленно разрабатываемых сегодня способов. В присутствии кислорода и водных паров уголь сжигают. Газ представляет собой смесь водорода и окислов углерода.
Далее в присутствии катализаторов компоненты этой смеси вступают между собой в реакцию гидрогенизации.
В итоге получается метиловый спирт (метанол, как кратко называют его химики; заметим попутно, что он представляет собой четвертый по объему мирового производства и, стало быть, очень важный продукт органической химии). Из метанола же можно получить настоящий заменитель нефтяного топлива – смесь углеводородов, сходную по своим характеристикам с высокосортным нефтяным топливом. Для этого необходимо провести определенную перестройку молекул метанола на катализаторах. По ходу перестройки в качестве побочного продукта получается много воды. Ее нужно отделить от образующегося топлива. Вопрос этот нелегкий, но принципиально уже решен, хотя и таким путем, что получаемый заменитель нефти еще очень дорог. Нужно искать более дешевые способы, а заодно работать над повышением эффективности и долговечности катализаторов, увеличением выхода целевых продуктов и т. д. Проблемы тут не только технологические, но и научные, требующие активного участия химиков. Надо лучше знать структуру угля, природу существующих в нем химических связей, его реакционную способность. Все это позволит подбирать наилучшие катализаторы и направлять реакции по оптимальным путям.
В последние годы больших успехов в области газификации углей и получения жидкого топлива добились ученые из
Московского института горючих исколаемых. Во всем мире получили признание применяемые в подобных процессах селективные цеолитные катализаторы, в разработку которых внес весомый вклад академик X. Миначев, работающий в Институте органической химии АН СССР. Фирма "Мобил Ойл"
получает на цеолитных катализаторах топливо высокого качества, которое невозможно получить иными способами. Из 1000 тонн метанола при этом образуется 438 килограммов углеводородов и 562 килограмма воды. В конечном итоге можно получать и высокооктановый бензин, и керосин, и дизельное топливо.
Известен и прямой способ сжижения углей. Здесь сначала готовится кашица из измельченного угля с добавкой нефти. Затем при высоких температурах и давлениях, в присутствии катализатора (а в некоторых вариантах процесса еще и водорода).
