Сoвременная цивилизация ocтавила пoзади угoльную эру, c 20-х гoдoв XX века бурнo cтартoвала эра нефти. Нo теперь, пoхoже, и ей угoтoванo неизбежнoе умирание. Пo мере иcтoщения мирoвых запаcoв чернoго золота вcе более напряженно ведетcя поиcк альтернативных видов топлива. А выcокие цены на энергоноcители играют роль дополнительного уcкорителя в этих изыcканиях. Экcпертное cообщеcтво отcлеживает доcтижения ученых, анализирует практику внедрения новых методов и даже копает иcторичеcкие аналогии, пытаяcь предсказать будущее развитие событий. Ведь сколько раз на этой бренной земле уже было — нашли там, где поначалу даже не думали искать.
Вполне допускаем, что поднятая тема может вызвать неоднозначную реакцию. Многие сразу отметят, что уже многократно читали, как пресловутые передовые страны соревнуются в совершенствовании электромобилей, разрабатывают водородные двигатели, все сильнее разбавляют бензин биоэтанолом и т.д. Мол, сколько можно толочь воду в ступе и что еще такого уж неординарного тут можно привнести? А вот мы попробуем. Так что советуем не торопиться с переворачиванием страницы, поскольку далее речь пойдет о вещах довольно интересных.
Как известно, половину добываемой в мире нефти «съедает» транспорт. Именно он остается самым несгибаемым бастионом развившейся в экономике наркотической зависимости от жидких углеводородов — бензина и дизельного топлива. В первый раз о необходимости слезть с этой иглы мир громко заговорил без малого четыре десятилетия назад, когда нефть очень резко подскочила в цене. Вот именно тогда производители автомобилей и примкнувшая к ним инфраструктура начали всерьез, со свойственной автопрому душевной широтой разрабатывать электро-, био- и прочие технологии, призванные в конечном счете сделать транспорт еще и чище в экологическом плане. Впрочем, изрядно «позеленеть» автозаводчиков заставили сугубо «шкурные» интересы. Если традиционное топливо для машин, как говорится, станет себе дороже (а такая перспектива просматривается), их элементарно перестанут покупать. Вот все и ударились в альтернативное направление.
Что успели сделать за истекшие сорок лет? Давайте подведем хотя бы просто количественный итог, благо, такая информация есть. Статистика неумолимо свидетельствует — сегодня доля «экологичных» автомобилей не превышает пяти процентов от мировой автопопуляции. Грубая прикидка на уровне арифметической задачки для первоклассника подсказывает, что, продолжая такими темпами, мы сумеем перевести весь четырехколесный парк планеты на «безнефтяное» довольствие через… восемь веков.
Естественно, любой экономист такому сценарию от души посмеется, потому что свои расчеты приучен делать не на базе умножения в столбик, а на основе сложных алгебраических формул. Поэтому примите наш «прогноз» в вековом исчислении за шутку. Но даже формулы не дают ответа, когда же экотранспорт если не вытеснит «нефтяного собрата» окончательно, то хотя бы начнет над ним доминировать.
Ладно, с электромобилями автопрозводители, мягко говоря, чуть поторопились, загодя объявив их всеобщим транспортом буквально завтрашнего дня. Завтра так и осталось завтра. Ну, нет еще такого аккумулятора, который умел бы подзаряжаться так же быстро и на одной зарядке увозить машину столь же далеко, как привычный и ставший вдруг таким дорогим бензобак.
Ученые и конструкторы ищут. Пока, честно сказать, получается не очень. Хотя шесть часов зарядки и 100 км пробега, возможно, кого-то вполне устраивают. Но рассчитывать на всенародную любовь еще явно рановато, согласитесь.
К чести экспериментаторов, они вовсе не намерены останавливаться на достигнутом. Например, в последние дни календарного лета было широковещательно объявлено, что General Motors и LG Group объединят усилия своих инженеров для создания будущих электромобилей, раздвинув, таким образом, прежние рамки двустороннего сотрудничества. Ведь до сих пор LG только поставляла аккумуляторные батареи для Chevrolet Volt и Opel Ampera — электромобилей с несколько увеличенным, по сравнению с аналогами, запасом хода. Теперь же команды специалистов LG и GM будут совместно работать как над ключевыми компонентами силового привода, так и над конструкцией авто. Как говорится, флаг им в руки. Только вряд ли в обозримой перспективе что-то поможет сдвинуть здесь ситуацию резко вперед. Вот если только ученым удастся засадить в соленоидный короб шаровую молнию, обладающую воистину неистощимым запасом энергии. Но ее даже с целью «просто посмотреть» пока никому поймать не удавалось.
Куда ближе к реализации идеи по замене нефти были энтузиасты повсеместного внедрения так называемого биодизеля. Уточним, кто еще не знает, что это не какой-то особый движок, а опять же синтезированное из растительных масел топливо. В качестве сырья чаще всего используют рапс. Именно это растение (видимо, в ожидании пусть не таких заоблачных, как нефтяные, но все-таки реальных прибылей) стали с фонтанирующей активностью выращивать фермеры в Евросоюзе, США и Австралии. Только Африка тут от них отстала, но это ж знойный континент, что с него взять.
Причем, технология производства биодизеля оказалась предельно простой, даже для агрария. Метиловым спиртом из рапсового масла вымывают глицерин. Кстати, в виде «отходов» имеем весьма востребованное в косметологии вещество, а на выходе — топливо, которое по молекулярному составу является только что не клоном дизельного и может применяться вместо него.
Экономичность тоже дай боже. Расходы на синтез 1 тыс. литров этого альтернативного топлива, если верить западным источникам, а в иных подобные сведения просто отсутствуют, выливаются в сумму примерно 300 долларов. Ниже обязательно дается сноска — «чтобы получить аналогичное количество бензина, нужно потратить вдвое больше».
Впрочем, похожее на откровенную рекламу уточнение вполне конкретно подтверждается для рядового потребителя на практике. Так, на заправках автотранспорта в Германии литр биодизеля стоит на 0,15 евро дешевле обычного ДТ. Сегодня практически в каждой стране Евросоюза запущены свои предприятия по производству «масличного топлива», в общем объеме поставляющие на АЗС более 1 млн тонн биодизеля ежегодно. Как авангард по продвижению альтернативы, их полностью освободили от уплаты совсем не маленьких на Западе экологических налогов.
Ныне растительное ДТ настолько раскручено в Европе, что при полном одобрении властей биодизельная отрасль даже замахнулась на то, чтобы в достаточно краткий исторический период перевести на свой вид топлива как минимум 10% автомобильной популяции в старом свете. Увы, этой мечте грозит участь неосуществленной.
Конечно, владельцы грузовиков и автобусов активно одобряют переход «на масло». Даже потратив 2,5 тыс. евро на переделку двигателя под биодизель, они все равно остаются в выигрыше, снизив топливные расходы. А вот производители малолитражек, десятилетиями дружившие с нефтяными корпорациями, в свою очередь, не спешат выпускать машины, адаптированные под «рапсовую солярку».
Концерн Volkswagen, например, отказался от биоэкспериментов со своими двигателями. Как считает менеджмент VW, новое альтернативное топливо более агрессивно ведет себя по отношению к механизмам: при его использовании быстро изнашиваются резиновые прокладки, засоряются жиклеры, часто выходит из строя насос высокого давления в двигателях. Заведующий кафедрой эксплуатации автотранспорта МАДИ Анвар Хазиев тоже подтверждает, что у биодизеля высокая кислотность, и сложные эфиры, которые в нем содержатся, могут оказывать негативное воздействие на двигатель. А очистка такого топлива, разумеется, повышает его стоимость. И это еще не все.
Несмотря на энтузиазм, охвативший фермеров, впереди четко просматриваются грядущие проблемы с сырьем для биодизеля. Не хватает техники для сбора урожая рапса — зерновые комбайны на эту роль не годятся. Посевы растения, оказавшегося слабоватым на холодоустойчивость, начали элементарно вымерзать в связи с происходящими сейчас в Европе разительными изменениями климата. К тому же угроза надвигающегося мирового продовольственного кризиса, связанного все с тем же климатом, поставила ребром вопрос — а стоит ли сейчас отводить такие большие сельскохозяйственные площади под в общем-то техническую культуру?
Ученые из университета Райса в американском штате Техас явно желали пролить свет в туманящемся окошке, проанонсировав недавно свою новую технологию, нацеленную на получение заменителя бензина. Суть открытия, если в общих чертах, сводится к тому, чтобы максимально быстро из ныне существующих способов превращать в биотопливо обычную глюкозу.
«Мы решили не идти по пути своих предшественников, основной целью которых было повысить скорость метаболизма, а действовали в своих экспериментах буквально от противного, — рассказывает руководитель исследования профессор Рамон Гонсалес. —Вместо того, чтобы пытаться ускорить процесс природного возникновения жирных кислот, мы повернули процесс вспять, добившись тем самым полного разрушения этих кислот. Конечно, это неестественно и необычно. Однако, создавая жирные кислоты, природа действует не слишком эффективно и достаточно медленно. Разрушение в этом случае оказалось гораздо более конструктивным подходом.
Полученные с помощью данной технологии бактерии, по мнению Гонсалеса, и являются тем самым открытием, которое позволяет реально говорить о создании полной альтернативы бензину. Так, они производят биобутанол в десять раз быстрее, чем любой известный сейчас науке организм. В свою очередь, биобутанол способен заменять бензин в большинстве автомобильных двигателей без их предварительной переделки.
По всей видимости, ученым важен сам факт открытия. А как оно будет применяться дальше, их интересует в гораздо меньшей степени. Во всяком случае, сообщение для прессы не содержит абсолютно никаких сведений о том, где взять для переработки ту прорву глюкозы, которая потребуется для хотя бы частичного удовлетворения потребностей автомобилистов в топливе. И будет ли готов к таким экспериментам аграрный сектор…
Так что в плане сырьевой базы куда более интересным нам видится достижение группы инженеров японской компании Blest Corporation. Свое уникальное устройство, авторы назвали Plastikoleum Tower. Звучит почти помпезно, хотя изобретатели постарались отразить здесь свои намерения предельно точно — тут тебе и пластмасса, и не нуждающийся в переводе «ойл», и сказочный замок или дворец, как кому понравится. Все еще не поняли? Да просто новый агрегат из страны восходящего солнца служит для превращения пластиковых отходов в сырую нефть.
Наши восточные соседи не первыми взялись сотворить такое чудо. Но другие аналогичные разработки имеют один весьма существенный недостаток — им требуется слишком много электроэнергии. Достаточно сказать, что для работы в течение всего одного часа подобной установке надо израсходовать 1KWh энергии. Новая Plastikoleum Tower успешно справилась с данной проблемой. Она способна преобразовывать пластиковые отходы в нефть благодаря применению солнечной энергии. Новинка обладает мощностью примерно в 10 МВт, что достаточно для генерации 60 баррелей нефти каждый час. Благодаря уникальной технологии, японское изобретение способно преобразовывать отходы еще и с поистине запредельной продуктивностью: один килограмм отслужившего пластика — в один литр нефти.
Еще дальше замахнулись наши отечественные ученые из подмосковного Троицка. Они решили перевернуть научный взгляд на природу происхождения нефти, вторгшись чуть ли ни в основы мироздания, и получили черное золото в пробирке. Сразу скажем, нефти на практике пока вышло совсем чуть-чуть и очень дорого, зато с потрясением основ вполне получилось.
Со школьной скамьи нам всем вдолбили, что нефть, как и все остальные углеводороды относится к продуктам разложения биомассы, скапливавшейся в недрах планеты на протяжении сотен миллионов лет. Грубо говоря, вот не вымри в свое время динозавры, и не ездили бы мы сегодня на автомобилях, потому что заправить машину было бы абсолютно нечем, причем, отнюдь не из-за корпоративного сговора нефтедобывающих компаний.
«Органическая теория возникновения углеводородов является сегодня господствующей, но велика вероятность, что на деле она не совсем верна», — осторожничает с формулировками в своем комментарии заместитель директора Института физики высоких давлений РАН в г.Троицке, доктор физико-математических наук Вадим Бражкин. Вплоть до ХХ века в научной среде конкурировали две противоположные точки зрения. Альтернативная версия исходила как раз из того, что углеводороды имеют неорганическое (абиогенное) происхождение. Эту теорию, в частности, активно поддерживал великий Менделеев. Но в середине прошлого века позиция «органиков» перевесила.
Тем не менее, и дальше ученым неоднократно удавалось получать углеводороды в пробирке. Однако даже сами естествоиспытатели старались игнорировать подобные результаты. Их отбрасывали, квалифицируя в лучшем случае как артефакт. В худшем — списывали на брак, произошедший из-за ненадлежащей чистоты эксперимента. Нынешняя ситуация с энергоресурсами, страх исчерпать подземные кладовые заставили вспомнить про артефакты и подойти к ним гораздо серьезнее.
Подмосковные экспериментаторы взяли для опыта вещества, повсеместно присутствующие в коре Земли (вода, карбонат кальция и окись двухвалентного железа). А далее смоделировали условия верхней мантии на глубинах 100–150 километров, то есть давление 30–50 тысяч атмосфер и температуру около 1000°С. Неожиданно в получившихся продуктах реакции обнаружился широкий спектр углеводородов, в том числе «неорганическая» нефть. И хотя, повторимся, ее доза получилась мизерной, официально оформленное открытие имеет непреходящее значение.
Во-первых, ничто не мешает продолжить исследования. Прежде всего, работая в дальнейшем над повышением экономичности и эффективности опробованного процесса, сырье для которого лежит буквально у нас под ногами.
Во-вторых, достигнутый в Троицке результат красноречиво свидетельствует, что Земля умеет синтезировать углеводороды в режиме нон-стоп. Значит, нынешняя нефтеразведка, изначально отметающая сам факт возможного существования углеводородов неорганического происхождения, элементарно устарела. А ведь подобные запасы практически неисчерпаемы.
Если раньше на нетрадиционные месторождения геологи натыкались чисто случайно, то в самом ближайшем будущем появится возможность вооружить поисковиков совершенно новой и научно обоснованной методикой. По убеждению ученых из Института физики высоких давлений РАН, на глубинах от 70 км Земля просто забита углеводородами. Так что дефицит нефти человечеству явно не грозит.
Владимир Баранов
