Слова Пушкина о том, что «мы ленивы и нелюбопытны», по-моему, следует отнести не только к его соплеменникам-россиянам, но и ко всему прогрессивному человечеству. На планете заканчиваются т.н. невозобновляемые источники энергоносителей – нефти и газа; говорят, залежи урана земляне исчерпают лет через 60. Энергетическая катастрофа может обрушиться уже на нынешнее поколение «сапиенсов», а они (сапиенсы) даже не чешутся, чтобы как-то к ней подготовиться. А между тем у нас под ногами валяются бросовые источники энергии возобновляемой. Надо только нагнуться и поднять их.
Наука без жизни
Едва ли не единственное, о чем лично я жалею в том, советском прошлом – это о тогдашней системе популяризации научных знаний. «Наука и жизнь», «Юный натуралист», «Химия и жизнь», «Техника – молодежи»… Плюс бесконечные теле- и радиопередачи. Куда все делось?! В безголовые 90-е страна пыталась выжить; приходила в себя в первые годы нового тысячелетия. Очнулась – и вдруг выясняется, что в реалиях современной науки мы уже не ориентируемся (во всяком случае автор этих строк – точно). Разве что в явлениях паранормальных. Только кому такие знания понадобятся в реальной жизни и, тем более, в реальной экономике?
Все эти мысли промелькнули в моей голове, когда пришлось общаться с изобретателями новых технологий получения энергоресурсов из самых неожиданных (для меня) источников. Я поначалу их рассказы воспринимал как некие средневековые заклинания. Кто знает, что такое – или кто такие – «прокариоты»? Или – «фумаролы». Я уже не говорю о Clostridium butyricum или Desulphovibrio desulphuricans. И так далее. И тому подобное. Возможно, мой пример не показателен, но мне почему-то кажется, что средней руки чиновник или бизнесмен, которые могли бы дать ход (лучше – деньги) идеям энтузиастов, поняли бы в их рассказах не больше моего. Просто у меня нашлось время «врубиться» в тему, а они – люди занятые… Не будем уточнять, чем именно, чтобы, не дай Бог, не обиделись.
А здесь еще одно осложнение. Большую часть времени мне пришлось общаться по заданной теме с Вячеславом Левандовским. Который является… железнодорожным рабочим. Простым. Любой вменяемый чиновник, услышав таковую подробность биографии Вячеслава Александровича, немедленно принял бы его за этакого шукшинского чудика, изобретателя «perpetuum mobile» и попытался бы избавиться от странного посетителя в первую же минуту. На самом же деле посетитель по образованию и по складу ума – инженер. Только железная дорога «платит ровно втрое больше». Между прочим, это экономическое извращение тоже родом оттуда – из эпохи «Науки и жизни».
Впрочем, важнее здесь не образование одного конкретного изобретателя, а то обстоятельство, что работает он отнюдь не в одиночку, а в составе целого научного коллектива ученых ВНУ, бывшего Луганского машиностроительного института. Мне кажется, это важно подчеркнуть. Потому что, в отличие от недавно привнесенной гуманитарной, научно-техническая школа этого вуза складывалась десятилетиями. Кто понимает, о чем я, тот подтвердит – это обстоятельство весьма немаловажно. Наконец, «полномочия» Левандовского представлять их группу в общении с прессой подтвердил доцент кафедры электротехники ВНУ, к.т.н. Константин Филимоненко.
Перекуем черное золото в жидкое
Эрудиция у Вячеслава Александровича оказалась столь обширной, что никакой газеты не хватило бы для освещения всех затронутых им тем. Пришлось выбрать всего три направления, и первое, естественно, касается получения синтетического жидкого топлива из угля. Луганчане поймут, почему «естественно» – последний бил-борд с даниловским обещанием залить страну бензином из луганских углей сняли с наших улиц месяца три тому назад. А тем, кто попытался вникнуть в суть предложений первого «помаранчевого» экс-губернатора, напомню: есть два основных способа превращения угля в бензин. Первый – прямое его сжижение: второй – через предварительную газификацию (можно прямо в шахте). Мои новые знакомые предложили вариант в рамках второго способа. Он прост и не требует никаких капитальных вложений.
Достаточно совсем чуть-чуть переделать домну, вагранку чугунолитейного цеха или электропечь на заводе ферросплавов – сколько их сейчас простаивает! – и решить, как использовать получаемые в ней продукты. В печь послойно загружают негашеную известь и антрацит (или кокс), и начинается реакция, лично мне известная с 8-го класса: CaO (известь) + 3C (уголь) = CaC2 + CO.
То есть получаем карбид кальция плюс угарный газ. Последний, кстати, использовали как сырье для производства синтетического бензина еще немцы во время Второй мировой. А что такое карбид, знает всякий, кому хоть раз приходилось сталкиваться с ремонтом в доме. Достаточно CaC2 опустить в воду, как он тут же начинает разлагаться на известь гашеную и на ацетилен (C2H2), который, собственно, и используют в газосварочном аппарате. И если теплоты горения ацетилена хватает, чтобы варить стальные трубы, яичницу на нем точно можно поджарить. Или обогреть с его помощью дом. Но еще Менделеев заметил, что топить можно и ассигнациями. Сегодня этот газ используют для синтеза винилхлорида, акрилонитрила, винилацетата и прочих полезных веществ. Но можно из него производить синтетическое моторное топливо.
Луганчане предлагают замкнутый цикл, когда тепло, вырабатываемое в печи в процессе «выпекания» карбида, направляется на «работу» в установку полимеризации ацетилена и еще регенерирует гашеную известь снова в негашеную – для новой загрузки в домну (вагранку, электропечь). Статья – не докладная записка, потому не стану приводить все расчеты касательно затрат сырья и энергии в процессе, отмечу только, что они обязательно присутствуют в проектах, и это – первый признак того, что над проблемой работают совсем не вдохновенные дилетанты. Но две цифры приведу. Первая. Себестоимость одного килограмма полученного данным способом высококачественного горючего – 1,03 – 1,1 грн. Второе ниже нынешней цены 76-го бензина. Вторая цифра, точнее, вывод: «Таким чином Україна, використавши весь потенціал наявних ресурсів антрацитів і коксового водню – 4,8 млн. тонн на рік – може виробляти до 80 млн. тонн моторного пального за рік, забезпечуючи власну енергетичну незалежність».
Задание человечеству
Левандовский сказал одну фразу, которую я не сразу оценил, и которая вполне может стоять рядом с вышеупомянутой менделеевской: «Человечеству следует прекратить искать полезные ископаемые. Оно должно их создавать». Как? Ну, скажем, с помощью вот тех самых Clostridium или Desulphovibrio. Правда, в дальнейшем мой собеседник некоторым образом сам себя опроверг. По его словам (позднее я нашел им подтверждение в литературе), природный газ не обязательно является продуктом разложения биомассы, происходивших сотни миллионов лет. Существуют простейшие бактерии – уже знакомые нам прокариоты (в отличие от более развитых эукариотов не имеющие клеточного ядра – такие себе мешки с мембранными свойствами), которые способны питаться не то, что органикой, но даже отдельными горными породами. Продуктами же их метаболизма становятся либо метан и его гомологи (пропан, бутан и т.д.), либо сероводород.
Чтобы запустить процесс, нужны только вода и тепло. Причем достаточно будет тепла земного ядра. Мой собеседник утверждает, что на глубине 15 км такие бактерии выявлены, и теоретически доказано, что они вполне могут жить на глубине вдвое большей. Иными словами, нельзя исключить, что метан – не такой уж и невозобновляемый энергоноситель: пока россияне или туркмены качают его на своей территории, глядишь, за это время подрастет месторождение где-нибудь в Лутугинском или Перевальском районе. А что? Мергеля (от 30 до 90% CaCO3) здесь полно, под землей целые моря H2O (воды, то есть) – отчего бы метанотрофам не заняться…
Но мы здесь об энергии рукотворной. Здесь важно, что производство газа требует не миллионов лет, а нескольких дней. В случае же с сероводородом – вообще часов. И еще важный момент. В свое время мировая наука потратила много времени и денег, чтобы найти применение бактериям в элементах электропитания. Например, для ноутбуков. Работа прошла успешно, но она же дала и «побочный» результат: теперь ученые довольно точно знают, как зависит активность бактерий от самых разнообразных факторов: количества тепла, концентрации тех или иных растворов и прочего. Появляется возможность моделирования самых разных процессов с их участием, и можно не бояться, что если вдруг держава или бизнес выделят средства на экспериментальную или промышленную установку, процесс выйдет из-под контроля. Уже известно, как и чем можно обеспечить надлежащий контроль.
Луганчане предлагают вырабатывать сероводород где-нибудь в закрытых шахтах, коих в Донбассе сотни, если не тысячи. Кстати, геологическая платформа в нашем крае – одна из самых стабильных на планете; вероятность разломов или землетрясений здесь очень мала. Надо только выбрать незатопленную шахтную выработку и, для надежности, хорошо ее изолировать. Для этого есть надежные и вполне надежные материалы. Например, полиэтилентерефталат. Кто не в курсе: это материал, из которого делают бутылки для кока-колы. Столько их валяется по посадкам и балкам вокруг наших городов, да и на городских улицах тоже…
Однако вернемся к Desulpho-vibrio desulphuricans, которых по-русски еще называют сульфатредуктирующими бактериями (СРБ). Это такие твари (на экране электронного микроскопа выглядят пушистыми мышками – с хвостиком), которые жрут все, включая гипс, а сожравши, выбрасывают сероводород. Если вместо невкусного гипса им предложить органику, скажем, отходы человеческой жизнедеятельности – они ответят на заботу удвоенным аппетитом. Получается, что есть способ не только обеспечить себя топливом, но и параллельно решить застарелую экологическую проблему. Конечно, проще было бы пользоваться отходами какой-нибудь животноводческой фермы – тогда процесс был бы практически непрерывным на протяжении многих лет. Город же слишком много выбрасывает в канализацию тяжелых металлов. Поэтому предусмотрены технологические остановки «фабрик газа» для их очистки.
Почему сероводород, а не тот же метан? Во-первых – и это, по-видимому, главное – у СРБ производительность на три порядка (в тысячу раз) выше, чем у метанотрофов. Во-вторых, предлагается универсальная технология, которую можно применять еще в одном проекте, о котором ниже. Наконец, разложение сероводорода (достаточно нагреть его до 450оС, но есть и другие способы) дает нам водород, раз в пятьдесят более дешевый того, который сегодня вынуждены закупать производители аммиака. Да и сера на мировом рынке чего-то стоит. В конце концов сероводород можно сжигать прямо на выходе из шахты в котлах-утилизаторах (такие котлы еще лет двадцать тому назад выпускались на одном из харьковских предприятий), получая тепло и серную кислоту – тоже ценный продукт для химической промышленности.
Расчетные данные: за год из 1 г сухих бактерий, помещенных в 4 миллилитрах субстрата (скажем, навоза) можно получить 300 молей сероводорода. Кто забыл (из школьного курса органической химии), что такое моль, приведу другие цифры. Выработка объемом 1000 м3 за год способна дать 1 млрд. кубометров водорода. Не считая серы.
Почернеет ли Черное море?
Сероводород – опасная отрава. Одного его миллиграмма хватает, чтобы сделать с человеком то, что капля никотина делает с лошадью. Однако бояться этого… Ну не то, что не стоит – нет смысла. По той простой причине, что мы уже давно живем рядом с сероводородной бомбой. Я имею в виду самое синее в мире Черное море мое. Я еще с той поры, когда мог читать «Химию и жизнь», знаю, что вода там насыщена этой гадостью, но, успокаивал меня журнал, выше уровня –200 м он не поднимается. До этой глубины сероводорода в воде нет.
В ту пору так оно и было – убедился в этом, посмотрев данные мониторинга. Однако за последние лет двадцать пять кое-что изменилось. Не то человек постарался, не то Desulphovibrio – но теперь H2S можно встретить и на глубинах значительно меньше 100 метров. Говорят, в зимние шторма на грузинском побережье отчетливо слышен запах тухлых яиц. Так что никуда не денемся; рано или поздно проблемой придется заняться.
По счастью, дефицита предложений здесь не наблюдается. Академик Юткин еще в 1971 году собирался очищать черноморскую воду от сероводорода с помощью электрогидравлического удара. Мне в моей биографии приходилось иметь дело с машиной электрогидравлической очистки литья. Одним ударом она очищала все, что наплавилось на отливку в процессе формовки и литья и что потом можно было срубить только отбойным молотком. Ученые из Херсона предлагают метод барботирования. «Если вода поднимается с глубины полтора километра и вылетает из эжектора на поверхности, возникает такой перепад давления, что никакой гидроудар не нужен», – прокомментировал Левандовский. Но здесь проблема, как опустить трубу на такую глубину и как обеспечить ее целостность, например, во время шторма. И луганчане предложили использовать не одну стальную трубу большого диаметра, а множество гибких пластиковых «макаронин». Вроде бы по расчетам получается так, что гидродинамические свойства системы от этого даже улучшатся. Далеко продвинулись в решении проблемы грузины.
Повторюсь: это только три направления из тех, о которых мы говорили. О скольких мы поговорить не успели – даже не знаю. Когда Данилов сотоварищи предложили делать бензин из угля, пол-области фыркало: «Утопист!». Как будто эта половина что-то понимала в органическом синтезе и в термодинамике. Не зафыркать бы проблему до лучины и до конной тяги.
газета «Молодогвардеец»
