Глобальное потепление — это процесс постепенного повышения среднегодовой температуры атмосферы на планете. Исследователи свидетельствуют: за последнее столетие Земля разогрелась, ее средние показатели увеличились на градус. Прогноз на будущее не утешителен: за следующие 50 лет температура еще увеличатся на 3–10°С, что приведет к сложным последствиям для самой планеты и тех, кто ее будет населять.
{loadposition user2}
К 2070 году Северный Ледовитый океан полностью растает и летом он будет доступен для судоходства. Правда, такие обстоятельства могут для кое-кого быть полезными, ведь в Арктике сосредоточенно около 30% залежей нефти и газа. Поэтому таяние льдов может сделать их более доступными. Но не все так прекрасно, как может показаться. Если льды растают, то к концу XXI века уровень Мирового океана поднимется на метр и вода затопит много прибрежных регионов.
Чем «затемнить» Солнце?
Экологический кризис возник по причине развития углеводородной энергетики, которую можно считать виновницей нарушения динамического равновесия в биосфере. Последствиями этого кризиса является рост эмиссии парниковых газов. Выхлопные газы транспортных двигателей, заводские выбросы и другие источники загрязнения атмосферы, вместе составляют около 22 миллиардов тонн ежегодно. Основной среди них — углекислый газ ( УГ ).
Землей поглощается 70% всей радиации, исходящей от Солнца. Чтобы снизить этот показатель американские астрономы предлагают расположить вокруг нашей планеты множество линз диаметром 60 см и весом в несколько грамм, способных отражать солнечные лучи. А климатологи предлагают с помощью самолетов рассеять в стратосфере в 15 км от поверхности Земли частицы серы, которые на этой высоте продержатся год-два. Есть и не менее фантастические предложения относительно рассеивания над океаном веществ, которые будут способствовать росту водорослей, способных поглощать углекислый газ.
Предлагается также на 0,5% «затемнить» Солнце, чтобы компенсировать повышение температуры на Земле. Для этого следует вывести в стратосферу на 12–20 километров от Земли аэрозольные вещества, поглощающие солнечный свет. Подобное происходит и в естественных условиях — во время вулканических извержений. Но важнейшую роль в борьбе с потеплением климата может сыграть улавливание и хранение углекислого газа. К такому выводу пришла межправительственная группа экспертов по вопросам изменения климата. Чтобы концентрация УГ в атмосфере стабилизировалась на безопасном уровне, нужно предотвратить его выбросы, масса которых составляет сотни или даже тысячи гигатонн (Гт). Пока еще ни у кого не вызывает сомнений, что первичную энергию, по крайней мере до середины нынешнего века, люди, как и раньше, будут получать из углеводородного топлива.
Процессы улавливания и хранения газа планируют применять не везде, а в местах наибольших его выбросов. На Земле они сконцентрированы в основном в Северной Америке, Европе, Восточной и Южной Азии. Но не на любом мощном предприятии можно улавливать УГ: технология рентабельна, когда УГ в потоке много.
Сколько углекислых газов можно «поймать»?
Известны две основных концепции улавливания углекислого газа на производстве: улавливание после сжигания и сжигание топлива с обогащением кислородом. Первый способ применяют в современных энергоустановках, которые работают на угольном топливе или с комбинированным циклом сгорания природного газа. Понятно, что УГ отделяют от дымовых газов, для чего, как правило, используют твердые сорбенты, органические растворители, мембраны или криогенное деление. Второй способ — более дорогой, поскольку требует обогащения топлива кислородом вместо воздуха. Современные системы первого или второго типа могут улавливать до 85–95% углекислого газа.
Второй технологический этап — транспортировка, вероятно, с ней также не будет значительных осложнений. Уже в настоящее время трубопроводы являются самым распространенным средством транспортировки газа (конечно, газ предварительно сжимают). Первый трубопровод для доставки УГ начал действовать в США в начале 1970-х годов. По трубопроводу длинной свыше 2500 км его транспортируют для добычи нефти. Можно также перевозить УГ в жидком состоянии судами, автомобильным или железнодорожным транспортом.
Где и как углекислый газ складировать?
Ученые предлагают несколько методов хранения углекислого газа, в частности, закачивание его не только в подземные геологические формации, но и размещать на больших глубинах в океане, а также промышленную фиксацию в естественных неорганических карбонатах. Технологии подземного хранения более-менее понятны.
Считают, что УГ можно будет закачивать в скважины, которые остались от добычи нефти и газа; соленосные и угольные слои, которые потеряли промышленное значение. Главное условие — породы должны быть пористыми. Чтобы захоронить УГ в глубинные геологические формации, нужны практически те же технологии, которые разработаны для добычи нефти и газа. Но сначала нужно определить, обеспечит ли надежную герметизацию УГ порода.
Хранить газ придется достаточно долго, следовательно, возможна локальная и глобальная его утечка, поэтому нужно подумать, как этот процесс контролировать. Таким образом, составляющей стоимости таких технологий является постоянный мониторинг. Но уже теперь в мире реализуют три проекта промышленного масштаба: проект Слейпнера в Северном море, Вейберна в Канаде и Ин-Салаха в Алжире.
Суммарно ежегодно исчезают под землей 3–4 Мт парникового газа. Кроме этих проектов, ежегодно для повышения нефтеотдачи тратится 30 Мт газа (главным образом в штате Техас, США). Большую его часть получают из природных залежей, обнаруженных в западных регионах США, а остальные добывают вместе с нефтью, потом отделяют и опять закачивают под землю. Так что нельзя сказать, что это «облегчило» нашу атмосферу.
Теперь о втором способе хранения углекислого газа в океане, то есть о его закачивании под воду на глубину свыше 1000 м. Это можно осуществить, транспортируя УГ трубопроводами или кораблями. Хотя этой разработкой занимаются около 25 лет, но практически реализовать этот проект еще никто не пробовал.
Наконец, третий способ складирования газа — карбонизация минералов и использование его в промышленности. Получают карбонат магния и карбонат кальция — известняк. Понятно, что окислов металлов, которые можно добыть в природе, недостаточно для фиксации всего газа.
Есть еще один путь — использовать углекислого газ в промышленности. Казалось бы, он является самым простым, к тому же природным ведь его можно применять как реагент в химических и биологических процессах, например, в производстве метанола и минерального удобрения — мочевины, а также в садоводстве, холодильном оборудовании, для хранения пищевых продуктов, сварки металлов, в напитках и огнетушителях. По оценкам специалистов, для этого нужно приблизительно 120 Мт газа в год.
Часть УГ для этих целей добывают из скважин, а часть берут у предприятий, где улавливают углекислый газ, скажем, из производств аммиака и водорода. Чтобы этот метод был целесообразным, необходимо придерживаться определенных условий: срок хранения УГ должен быть значительным. Между тем срок хранения большей части УГ, который будут утилизировать таким способом, составляет от нескольких дней до нескольких месяцев, поскольку потом полученные из него вещества опять окисляются и углекислый газ возвращается в атмосферу. Кроме того, общая часть его промышленного использования является мизерной сравнительно с выбросами из основных антропогенных источников.
Что говорят финансы?
Сколько же стоят эти технологии? Чтобы их реализовать, следует потратить энергию, которую сначала нужно получить, сжигая полезные ископаемые, что приведет к еще большей эмиссии углекислого газа. И еще один нюанс. Если оценки выполнены, фигурально говоря, вчера, то для расчетов брали вчерашнюю стоимость нефти и газа, а завтра цены могут быть совсем другими. И все же выполненные исследования свидетельствуют о том, что стоимость улавливания углекислого газа, например, на цементных, сталелитейных предприятиях и нефтеочистительных заводах — разная: от 25 до 115 дол. за тонну.
Похоже, если не будет четкой законодательной политики относительно ограничения выбросов парниковых газов в атмосферу, то системы улавливания газа вряд ли будут применяться в широких масштабах. И второе, от чего будет зависеть внедрение технологий, — их стоимость. Если будет определено допустимое количество выбросов парниковых газов для каждого предприятия, то можно утверждать, что с этого момента в течение нескольких десятилетий будут внедрены системы складирования углекислого газа. Если же не принять строгие меры для ограничения выбросов УГ, то, как удостоверяет современный промышленный опыт, технологии улавливания углекислого газа будут внедрены только там, где для этого есть благоприятные предпосылки — поток УГ с высокой чистотой и низкой стоимостью и близость мест для складирования газа. Поскольку системы улавливания совершенствуются, то по мнению экспертов, есть шанс, что рано или поздно они смогут конкурировать с другими вариантами крупномасштабного смягчения антропогенного влияния, такими, как атомная энергия и технологии возобновляемой энергии. Вероятно, это произойдет не раньше, чем во второй половине текущего столетия.
{loadposition user2}
Загрузка...
