Углеродная головоломка: выделить углекислый газ непростая задача. еще сложнее придумать, как отнего избавиться

Углеродная головоломка: выделить углекислый газ непростая задача. еще сложнее придумать, как отнего избавиться
    Норвежская нефтедобывающая компания Statoil придумала радикальное ответ: дабы обезопасисть природу от зловредного углекислого газа, компания закачивает углекислоту в водоносные слои песчаника, залегающие под дном Северного моря
    Выделить углекислый газ — сложная задача. Еще сложнее — придумать, как от нее избавиться
    Глобальное потепление в цвете Результаты компьютерного моделирования демонстрируют географическое распределение выбросов диоксида углерода при сжигании ископаемого горючего. Карта была запланирована на базе данных 1987 года о потреблении газа, угля и сырой нефти разными государствами. Информацию о выбросах были соотнесены с населением государств (исходя из потребления энергии на одного человека) и изображены на карте.

    Цветовая шкала калибрована в килограммах углерода на 1 м? в год. Для областей, закрашенных тёмным, эти отсутствуют. Выбросы диоксида углерода, что есть обычным «парниковым» газом, в большинстве случаев принято принимать за один из главных показателей глобального потепления.
    Как упаковать СО2 Сперва обучились отделять двуокись углерода от общей смеси из всех отходов горения, но тут же ученые уперлись в более значительную проблему — куда девать эти «богатства»? самоё известное предложение — закачивать углекислоту в виде жидкости в подземные полости (глубина, в зависимости от места, возможно различной). Другие решения — это сотрудничество с минеральными залежами в Омане либо формирование озер из углекислоты на океанском дне.

Восток штата Огайо, угольная электростанция R.E. Burger. Рядом с ней на заросшем сорняками пустыре торчит оголовок скважины — высоты и железяка.

Выглядит он не через чур без шуток — так, что-то наподобие увеличенного пожарного гидранта. Однако и данный оголовок, и сама скважина, уходящая под ним в скалистый грунт на глубину 2,5 км, являются реализацией очень честолюбивого замысла — попытки загнать обстоятельства глобального потепления под почву.

Это один из опытов, нацеленных на то, дабы организовать в земных глубинах вечные захоронения двуокиси углерода (CO2), побочного продукта, неизменно образующегося при сжигании ископаемых видов горючего и талантливого влиять на земной климат. Финансируется данный проект министерством энергетики США, Университетом изучений в области электричества, и множеством публичных и частных партнеров.

Данный подход именуют «углеродной секвестрацией». Углекислый газ отделяется от остальных продуктов сгорания (совершенно верно так же, как на фильтрах современных электростанций из дыма выделяют загрязнения типа сажи либо двуокиси серы), а после этого подыскивают место — под почвой, на океанском дне либо где-нибудь еще — дабы это вещество заложить на хранение.

На практике кроме того легко выделение углекислого газа — хлопотная задача, требующая и громадных затрат энергии, и важных капиталовложений. Но данный этап бледнеет рядом со второй целью — как заложить на хранение столь громадные количества углекислоты.

Одна 1000-мегаваттная угольная электростанция может каждый год выбрасывать через собственные дымовые трубы по 6 млн тысячь киллограм углекислоты. Много таких электростанций, трудящихся в мире, сливают в воздух более трети из тех 25 млрд тысячь киллограм СО2, каковые человечество каждый год развеивает по ветру, и пока не видно ни мельчайших намеков на то, что данный процесс замедлится.

В США разные энергетические компании проектируют на данный момент еще сотню угольных электростанций. Китай планирует на ближайшие пять лет еженедельную сдачу в эксплуатацию по одной новой угольной станции. Национальные академии наук всей земли на бессчётных интернациональных встречах пришли к единодушному выводу — выбросы в воздух продуктов сжигания угля являются самый весомый фактор в проблеме глобального потепления.

Кроме того в случае если сжать полученный СО2 до жидкого состояния, количество углекислоты, выработанной на 1000-мегаваттной электростанции за 60-летний срок эксплуатации, способно привести к оторопи — это будет 3 млрд тех баррелей, которыми на данный момент принято вычислять нефть. Подземное хранилище, которое было бы способно принять такое количество двуокиси углерода, должно быть раз в шесть больше, чем то, что нефтяники вычисляют огромным месторождением (для таковой категории характерен запас нефти по крайней мере в 500 млн баррелей).

Умножим данный количество на много имеющихся электростанций, и перед нами поднимется неприятность секвестрации во всем ее огромном масштабе. В случае если послушать Говарда Херцога, старшего инженера-исследователя в Массачусетском технологическом университете, то делается ясно, что вопрос стоит о создании целой новой отрасли во всемирной индустрии. «Количество потребляемой нами каждый день нефти может оказаться приблизительно подобным количеству СО2, которое каждый день необходимо куда-то пристраивать», — говорит он. Как раз на данный момент инженеры и учёные закладывают базы под отрасль, которая будет заниматься хранением окиси углерода, а направления, в которых предлагают двигаться, включают в себя и проверенные технологические ответы, и революционные идеи на грани фантастики.

Хранение в соляных камерах

В этом году экспериментальная фильтрующая установка на базе аммиака начнет отлавливать углекислый газ из дымовых труб электростанции Burger. Уловленный газ будут сжимать до сверхкритического состояния и загонять на полтора километра вниз по скважине — в огромные залежи пористого песчаника, заполненного рассолом.

Мы сидим в мелком трейлере в нескольких метрах от оголовка скважины, начальник проекта Фил Ягуцки (сотрудник компании Batelle Laboratories) показывает нам схему минеральных отложений, а правильнее, слой плотной скальной породы, покрывающей сверху залежи песчаника. Спонсоры проекта сохраняют надежду, что данный слой будет непроницаем для углекислоты. «Скальная кровля обязана являться ловушкой, удерживающей оксид углерода именно там, куда мы его закачаем», — говорит Ягуцки.

Эта мысль обязана сработать — в подобных геологических образованиях природный газ и нефть ждали нас миллионы лет, пока их не проткнули буры геологов. Но сможем ли мы отыскать достаточно природных хранилищ с хорошо закрывающимися крышками, дабы залить в том направлении всю выделяемую в индустрии углекислоту? В соответствии с произведенным сравнительно не так давно изучениям глубоко залегающие соляные образования под штатом Пенсильвания способны вместить в себя углекислотные выбросы 79 угольных электростанций этого штата, каковые будут уловлены за 300 лет эксплуатации.

Применение углекислоты при добыче нефти

На продуваемых ветрами равнинах Северной Дакоты возможно отыскать пример углеродной ловушки другого типа, а километров на 300 к северу — еще один вариант хранилища для этого хороша. Уже с 2002 года постоянный поток двуокиси углерода, что создаёт химическое предприятие Great Planes Synfuels Plant (тут углекислый газ образуется как побочный продукт при синтезе газа из мягких бурых углей, каковые именуют лигнитом), сжимают компрессорами мощностью по 20 000 л.с. и переправляют по трубам в канадскую провинцию Саскачеван.

Тут его загоняют под почву на глубину в полтора километра — в нефтяное месторождение, которое уже считается выработанным. В следствии на поверхность выжимается та нефть, которую в противном случае добыть было бы уже нереально, а ее место занимает парниковый газ.

В течение ближайших 20 лет энергетическая компания EnCana предполагает повысить производительность пласта приблизительно в полтора раза, а на место нефти закачать примерно 20 млн тысячь киллограм двуокиси углерода.

Само собой разумеется, подобные методы увеличения производительности нефтеносного пласта известны в далеком прошлом — нефтяники уже много лет закачивают в нефтяные скважины коммерчески создаваемую углекислоту, но новизна данного ответа пребывает в том, что тут мы имеем дело с первым проектом, в то время, когда в пласт закачивают СО2, выделенный из промышленных отходов.

Применение углекислоты при добыче газа

Не всегда источник углекислотных выбросов оказывается рядом с подходящим нефтяным месторождением. Куда еще возможно было бы направить СО2? Да в том направлении, откуда и забрали, другими словами обратно в угольные шахты.

Метан (газ) обычно адсорбируется поверхностью угля. Из некоторых давешних опытов направляться, что двуокись углерода еще более склонна к таковой адсорбции. В то время, когда углекислый газ закачивают в выработанные шахты, где остались лишь не поддающиеся разработке небольшие линзочки угля, СО2 вытесняет из угля метан, а газ возможно уже выкачивать из шахты и пускать в продажу.

Уголь тем временем будет связывать двуокись углерода.

Перевоплотить углекислоту в камень

В конце 2008 года ученые из Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории собираются начать новый опыт — предполагается закачать 1000 т двуокиси углерода в пористые вулканические базальты, залегающие под штатом Вашингтон. В соответствии с лабораторным изучениям, в течение двух-трех лет должно начаться химическое превращение углекислого газа в минеральные вещества.

Во-первых, некая часть СО2 будет взаимодействовать с водой, которая содержится в базальте. В следствии будет образовываться не сильный угольная кислота. «Она не кислее апельсинового сока», — поясняет сотрудник лаборатории Питер Макгрэйл. Кислота растворит содержащийся в базальте кальций. Он со своей стороны будет взаимодействовать с дополнительными количествами СО2, образуя карбонат кальция, другими словами, по сути, известняк.

Как говорит Макгрэйл, подобные базальты залегают по земле, включая огромные просторы Индии с бесконечными возможностями для хранения углекислоты.

Геолог Питер Келемен из Колумбийского университета заинтересовался, запрещено ли применять какие-либо породы на поверхности почвы, чтобы напрямую связывать двуокись углерода из воздуха. Приблизительно добрая половина территории в султанате Оман на берегу Персидского залива выстлана глубинной породой перидотитом, которая в большинстве случаев формирует дно океана. Перидотит может вступать в реакцию с двуокисью и водой углерода, образуя в следствии карбонаты.

Келемен говорит, что залежи перидотита в Омане фантастически широки — их хватило бы, дабы многократно извлечь из воздуха целый избыточный углекислый газ, — и необходимо поразмыслить об ускорении этого природного процесса, дабы большую часть парниковых газов прямо на месте обратить в камень.

Труба в океан

Возможно себе представить и еще более экстравагантный сценарий. Кое-какие ученые считают, что громадные количества двуокиси углерода возможно хранить прямо на дне океана в глубоководных территориях, где большое давление имело возможность бы сжать газ до жидкого состояния. Жидкая углекислота имеет более высокую плотность, чем морская вода, так что она будет застаиваться у дна океана.

Правда, пока еще никто точно не знает, будет ли такая лужа оставаться в компактном состоянии либо же растечется в стороны, нанося большой вред экологии в придонной территории.

Сейчас приемы стимулирования нефтедобычи и другие устоявшиеся разработки представляются самые привлекательными вариантами. Говард Херцог из Массачусетского технологического университета говорит, что его огорчают политики, каковые действуют без напора. Ученый уверен, что безграничную структуру для секвестрации углекислоты создать в полной мере быть может, какую бы форму она в итоге ни приняла.

«Неужто вы думаете, — говорит Херцог, — что, в то время, когда Генри Форд в первоначальный раз выехал на дорогу в собственном автомобиле, он отдавал себе отчет в том, что из этого вырастет, — воображал в собственном воображении всю инфраструктуру, все эти миллионы километров асфальта, миллионы заправок, все эти супертанкеры, транспортирующие по миру нефть? Мы еще не готовы в технологическом замысле к тому, дабы выстроить прямо на данный момент всю эту инфраструктуру, но у нас хватает знаний, дабы начать».

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№70, август 2008).

Головоломка – второй трейлер


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: