Мне неоднократно приходилось слышать от наших ученых (чья работа непосредственно связана с темой энергетики), что дешевые углеводороды сильно снижают актуальность исследований, способствующих переходу к Шестому технологическому укладу. Понятно, что на сугубо бытовом уровне мы без энтузиазма относимся к удорожанию любого топлива, будто то бензин или природный газ. Поэтому обильные запасы углеводородов считаем безусловным благом для нашей страны.
Однако, если оценить перспективы этого топливного изобилия, когда, по большому счету, ничего особо изобретать и не нужно, то вряд ли их можно назвать обнадеживающими. В наше время принято проявлять «озабоченность» по поводу выбросов парниковых газов. Но даже и без этой проблемы опора только на традиционные топливные ресурсы (в данном случае мы говорим об ископаемом топливе) заводит нашу цивилизацию в тупик. С одной стороны, территории активных разработок месторождений нефти, газа или угля в плане экологии вызывают удручающее впечатление. С другой стороны, огромное количество органических отходов вносят дополнительный вклад в ухудшение экологической ситуации. И этот негативный «побочный эффект» нашего развития рано или поздно войдет в прямое противоречие с человеческим существованием.
Впрочем, наши ученые давно уже занимаются разработкой технологий, способных снять указанное противоречие (либо ослабить его остроту). В данном случае я говорю о создании различных способов переработки биомассы в энергетических целях, что позволяет с пользой утилизировать постоянно накапливающиеся органические отходы, параллельно снижая потребности в ископаемом топливе. Тема эта достаточно хорошо известна и неоднократно нами освещалась. Причем, важно то, что в указанном русле достаточно продуктивно работают ученые СО РАН и других научных организаций сибирских регионов. В частности, такую работу проводят в Институте теплофизики СО РАН (включая Красноярский филиал), в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН, в Национальном исследовательском Томском политехническом университете, в Кузбасском государственном техническом университете и других.
На тему термической переработки биомассы написано уже огромное количество статей и монографий, выданы десятки патентов. Мало того, в сибирских регионах (включая и Новосибирскую область) уже существуют промышленные площадки, где осуществляется подобная переработка органики. То есть, технологии постепенно находят применение пусть еще в небольших масштабах, но достаточных для того, чтобы показать возможности их практического применения.
В этой связи остается сожалеть, что данному направлению до сих пор не придается серьезного значения на самом верху. Во всяком случае на всевозможных энергетических форумах, где выступают первые лица страны, тема использования органики в энергетических целях практически не поднимается. Зато постоянно оглашаются планы дальнейшего наращивания добычи нефти, газа и угля. Такое впечатление, что в руководящих органах страны намерены бесконечно использовать те модели развития экономики, которые соответствуют Четвертому технологическому укладу. Понятно, что в данном контексте переработка органики воспринимается как что-то второстепенное, случайное, локальное. И всё же в этих «локальных» решениях как раз и зарождается ядро Шестого технологического уклада, о чем у нас еще не принято заявлять с высоких трибун.
Самое интересное, что подобные технологические решения (о чем мы много писали) уже прорабатывались на ранних этапах индустриализации, еще в позапрошлом веке. Напомним, что европейские ученые активно занимались поиском альтернативных энергетических источников – на тот случай, когда иссякнут запасы ископаемого топлива. Такие опасения отлично стимулировали научно-технические поиски, что само по себе создавало предпосылки для радикальной смены технологического уклада.
В наши дни эту тенденцию пытаются включить в контекст климатической повестки, что в какой-то степени искажает исходный замысел поиска альтернативных и возобновляемых источников энергии. Тем не менее, с климатической повесткой приходится считаться, что находит отражение в научных публикациях наших ученых, посвященных переработке биомассы. Так, они обращают внимание на то, что биомасса является углеродно-нейтральным источником энергии, поскольку то количество углерода, которое выделяется при ее сжигании, эквивалентно тому количеству, что было поглощено в процессе фотосинтеза. В то же время, подчеркивается в публикациях, при биологическом (то есть естественном) разложении органики происходит выделение токсичных веществ и таких сильных парниковых газов, как метан.
Согласно экспертным оценкам, на территории Российской Федерации ежегодно продуцируется до 15 миллиардов тонн биомассы. Для нужд энергетики можно спокойно задействовать 10% из указанного количества (то есть полтора миллиарда тонн в год). В реальности доля полезного использования ее не превышает одной трети, и по факту – из-за отсутствия должной утилизации - в атмосферу каждый год выбрасывается не менее 30 миллиардов кубометров метана.
Таким образом, в нынешних условиях огромное количество биомассы приносит больше вреда, чем пользы. При нормальной же организации процесса ее использования она вполне могла бы решить вопрос энергетической безопасности регионов, не обладающих соответствующей сырьевой базой. Зачастую, отмечают ученые, места скопления отходов из биомассы находятся в непосредственной близости от населенных пунктов, не имеющих централизованного энергоснабжения. Соответственно, использование подобных биологических ресурсов для выработки энергии позволит на местном уровне добиться автономности энергетических систем благодаря снижению зависимости от поставок извне традиционных видов топлива.
Значительное количество биомассы накапливается в ходе деятельности агропромышленного комплекса. Показательно, что в сибирских регионах весомую долю таких отходов составляет скорлупа кедрового ореха. Известно, что 80% сибирского кедра в мире приходится на Россию. Производство кедровых орехов составляет у нас 10-12 миллионов тонн ежегодно. При этом на долю скорлупы приходится от общей массы 50-60 процентов. В настоящее время, сообщают ученые, у нас уже накоплено огромное количество такой кедровой биомассы, которая медленно разлагается, выбрасывая в атмосферу парниковые газы. Как мы понимаем, кедровая скорлупа – это своего рода индикатор проблемы. Ведь даже если такие отходы (которые многие из нас вообще не принимают во внимание) способны создавать проблему, то что говорить обо всей растительной биомассе?
Помимо растительной биомассы огромное количество органических отходов образуется в животноводстве. Так, один лишь крупный рогатый скот дает ежегодно 372 миллиона тонн навоза. Очень часто его разбрасывают на близлежащие пахотные поля, что, по мнению ученых, является не самым лучшим способом утилизации. Долгосрочная практика подобного использования навоза может негативно сказаться на составе почвы (что зачастую совершенно не принимается во внимание).
В силу указанных причин актуальность технологий переработки биомассы с каждым годом только возрастает. Именно поэтому наши ученые ведут активный поиск в данном направлении, пытаясь максимально повысить КПД использования энергии, заложенной в органических отходах. Одним из перспективных способов переработки органики (о котором сейчас достаточно много пишут) является пиролиз. Как утверждают наши ученые, пиролитическая переработка обладает преимуществом перед другими видами термической конверсии. Главное преимущество в том, что все получаемые здесь продукты – твердые, жидкие, газообразные – могут использоваться как в энергетике, так и в других отраслях промышленности. Еще одно важное преимущество – наличие экзотермических реакций при разложении сырья, что дает возможность осуществлять «щадящий» пиролиз за счет той теплоты, которая выделяется в процессе указанной реакции разложения. Это может способствовать повышению эффективности технологии. Как показали исследования, тепловые эффекты, протекающие в этом процессе, позволяют покрыть тепловые затраты, необходимые для реализации пиролиза. При этом полученный пиролизный газ можно использовать для выработки электроэнергии, для отопления, для питания технологического оборудования и так далее.
Отметим, что так называемый автотермический пиролиз органической биомассы является сейчас одним из важных направлений исследований сибирских специалистов в области теплофизики. На эту тему в вышеназванных научных организациях сейчас активно проводятся исследования, пишутся диссертации, публикуются научные статьи и оформляются патенты. И несмотря на то, что в высоких властных кабинетах этому направлению пока еще не придается серьезного значения, мы, со своей стороны, прекрасно осознаем, что именно так создаются заделы на будущее.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии