Век газа: 5 инновационных возможностей для России

Для большинства потребителей слова «природный газ» ассоциируются с огоньком в газовых плитах или водонагревателях, может быть, с топливом для электростанций, котельных и заводов. Однако значительная часть природного газа - более 10% - идет на нужды газохимии. Газ все быстрее меняет свою топливную ориентацию, уходя из кухонных плит в баллоны и баки автомобилей. Впереди же еще более удивительные повороты. Давайте посмотрим, какие возможности может открыть природный газ в обозримом будущем, а значит, какие ресурсные и технологические преимущества могут появиться у России в связи с освоением новых сибирских газовых месторождений.

Гелиевое лидерство

Владимир Маяковский сравнивал поэзию с добычей редкого радиоактивного элемента радия: «В грамм добыча, в год труды». Этот образ вполне подходит и к выделению из природного газа одной ценнейшей составляющей - гелия. Гелий - ценнейший продукт для высокотехнологичных предприятий. Томографы, магнитные подушки для поездов, космические спутники и дефектоскопия, изготовление ультрачистых материалов, новые ядерные реакторы и надувные шарики - гелий нужен сегодня везде. Только его очень мало.

Долгое время мировым монополистом в области гелия были США. Там самые богатые гелием природные газы. Богатые - это если гелия больше 0,5%. СССР и России приходилось до сих пор пользоваться природным газом из Оренбурга, где гелия - 0,055%. Но в Восточной Сибири, как выяснилось, уже другие цифры - по данным отчета консалтинговой компании Ernst %26 Young «Инновационный газ: зачем России добывать гелий». В газовых месторождениях Восточной Сибири содержание гелия от 0,18 до 0,6%. В абсолютных же цифрах, с учетом объема природного газа, запасы гелия в Восточной Сибири могут составлять около 16 млрд кубометров, в то время как все остальные мировые запасы составляют примерно 27 млрд кубометров. То есть Россия потенциально владеет третью всех мировых запасов гелия, оставляя далеко позади США с их 4 млрд кубометров.

Доступный гелий - это и возрождение дирижаблестроения, которое поможет решить многие транспортные проблемы Сибири и Дальнего Востока

Значит, освоение восточносибирских газовых месторождений позволит получать России столь нужный газ в гораздо больших объемах, чем ранее. Оттуда удобно поставлять гелий конечным потребителям - высокотехнологичным предприятиям Кореи, Японии, Китая. Мало того, наличие стабильного источника гелия крайне выгодно для развития высокотехнологичных предприятий Дальнего Востока и новой научно-исследовательской базы.

Природный газ Восточной Сибири имеет и другие полезные примеси, в частности этан, из которого производят полиэтилен. Отделенные пропан и бутан можно реализовывать как автомобильное топливо. Так что речь идет о создании целого комплекса обработки природного газа. В Китай же пойдет уже чистый, осушенный метан.

Дом из газа

Если сам метан в общем-то безвредный газ, без цвета и запаха, то одно из его производных - формальдегид HCHO - на редкость ядовитая субстанция. Однако он служит исходным продуктом для производства фенол-формальдегидных смол, которые, в свою очередь, идут на производство так называемых фенопластов. Фенопласты - это и бильярдный шар, и тормозные накладки, электрофурнитура и многое многое другое. Эти же смолы - один из основных компонентов так называемых пресс-композиций для производства ДВП, фанеры и многих других конструкционных композиционных материалов. Если за основу взять углеволокно, получим одну из разновидностей углепластиков. Это не считая того, что фенол-формальдегидные смолы идут на производство различных лаков и красок, а также тепло- и звукоизоляции.

Разумеется, эти материалы при нарушении технологии производства могут быть ядовиты, и отходы их производства без очистки весьма экологически опасны, но их стоимость достаточно низка, исходное сырье дешево, технология отработана, а материалы и продукция, выпускаемая на их основе, имеет отличные потребительские свойства. И не исключено, что когда-нибудь мы станем жить в домах, полностью созданных из материалов на основе фенол-формальдегидных смол.

Продукты газохимии играют большую роль и в производстве одежды. Например, натуральный шелк заменяется искусственным шелком на основе ацетатного волокна. И это не синтетика: для создания этого вида тканей используется ацетилцеллюлоза - материал естественного происхождения. Хлопок или древесную целлюлозу обрабатывают уксусной кислотой, изготовленной путем переработки метилового спирта, получаемого из того же природного газа. Ацетатная целлюлоза идет на производство разнообразного волокна, которое частично заменяет шерсть. В чистом виде ацетатное волокно позволяет выпускать ткань близкую по внешнему виду и свойствам к натуральному шелку. Это могут быть и плотные, блестящие гладкие ткани, а могут быть и полупрозрачные газовые покровы. Эта ткань дышит, в ней человек чувствует себя гораздо комфортнее, чем в одежде из синтетических волокон. Ацетатное волокно, потесненное было синтетикой, тем не менее держит свою нишу, особенно в странах Юго-Восточной Азии.

Газ - кормилец

Один из главных продуктов, получаемых из природного метана, - аммиак NH3. Мы знаем его по водному раствору - нашатырному спирту. Но аммиак - важнейшее азотное удобрение и сырье для получения мочевины (карбамида), каковой производится в мире более 100 млн тонн в год. Карбамид не только закапывается в землю, но и отправляется прямиком в наш рот: это довольно распространенная пищевая добавка E927b, которая используется как усилитель или модификатор вкуса и аромата. Его добавляют в жевательную резинку и хлебобулочные изделия - для дрожжей карбамид играет роль питательной среды и источника азота. Так что если есть природный газ, то покупатели на аммиак и мочевину всегда найдутся, поскольку наши почвы без них нас просто уже не прокормят.

Опасными мочевину или другие удобрения делает их избыточное и неравномерное внесение

Мировое производство аммиака составляет свыше 150 млн тонн в год и стабильно растет. Чтобы произвести 1 тонну аммиака, надо потратить 900-1200 кубометров природного газа. То есть для производства 150 млн тонн аммиака нужно затратить приблизительно 150 млрд кубометров природного очищенного метана. Для сравнения: в 2013 году Россия экспортировала 196 млрд кубометров природного газа.

Топливо будущего

Одно из первых веществ в ряду превращения природного метана - простейший спирт, метанол СН3ОН. Уже 10 граммов метанола, принятого внутрь, приведут к полной слепоте, а еще чуть больше - к смерти. Но в промышленности без него не обойтись. Общемировое производство метанола - около 40 млн тонн в год, и этот показатель растет ежегодно на 4%. Специалисты видят в нем перспективное топливо для автотранспорта. Огромные запасы природного газа и расширение его применения (в любом виде) как автомобильного топлива делают инвестиции в газовую инфраструктуру (заправочные станции и др.) вполне оправданными.

В странах Евросоюза растет применение сжатого метана. Прежде всего на общественном транспорте, потому что баллоны со сжатым метаном проще всего разместить на крышах автобусов. Развивается и общеевропейская программа использования природного газа, даже в таких странах, как Эстония, которые целиком зависят от импорта газа. Эстонские специалисты объясняют выгоду использования метана так: у него высокое октановое число - около 130, высокая теплотворная способность - 34 Mдж/м3, высокая температура воспламенения - 600°С, он не агрессивен и не ядовит, легче воздуха - относительная плотность 0,56. То есть при утечке он стремится уйти в атмосферу, быстро рассеиваясь.

Идет заправка природным газом парома - это пока еще в диковинку, что не скажешь про автобусы на улицах Хельсинки

На метан - только в сжиженном виде - можно переводить и морские суда. В Европе первой компанией, обратившейся к этому виду топлива, стала финская Viking Line с ее паромом Viking Grace.

Еще легче использовать в качестве топлива метанол: его просто можно заливать в баки автомобиля или, по крайней мере смешивать с бензином. А с одной из производных метанола мы уже знакомы - это метилтретбутиловый эфир, вещество, которое добавляют в бензин вместо соединений свинца для борьбы с детонацией топлива и повышения его октанового числа.

Ну и наконец, одной из новых вершин энергетики могут стать топливные электрические элементы на метане (в этом случае двигатель автомобиля будет работать от электричества, которое вырабатывается в топливной ячейке из метана). В идеале хорошо было бы использовать водород, но у него есть свои уязвимые места. Он дорог, и по сути это посредник в энергетической цепи: мы сначала должны потратить энергию, чтобы его произвести, а потом он уже будет использован для получения электроэнергии. К тому же водород летуч, и сжижать его гораздо сложнее чем метан.

Новые же топливные элементы на метане уже показывают высокую эффективность, и хотя до появления автомашин на них еще довольно далеко, технологически большинство решений в этой области уже находятся в стадии конструкционного оформления. И электромобили на топливных метановых элементах могут заправляться на обычных метановых газовых станциях, которые к тому времени будут достаточно распространены в развитых странах.

Так что если газа много - много и возможностей для бизнеса и экономики.

Источник:slon.ru