На Південному Уралі за допомогою нанотехнологій отримали дешеві нафтопродукти з кам’яного вугілля – у блозі
Творча група вчених із челябінської інноваційної компанії «Оптимальні рішення» та міаських конструкторів із ГРЦ піднесла сенсацію загальноукраїнського масштабу – створила нанотехнологію виробництва синтетичних нафтопродуктів із кам'яновугільної сировини. Причому їх собівартість - у рази дешевша за «природні»!
Виробництво рідкого моторного палива з вугілля - взагалі справа не нова. Ще в минулому столітті було винайдено технологію перетворення вугілля пилу в газ, а потім синтезу нафтопродуктів під тиском на основі так званого процесу Фішера-Тропша. Інший шлях – технологія прямого зрідження вугілля, розроблена на початку XX століття німецьким хіміком Бергіусом. Таким чином, у Другу світову німці, оскільки в Німеччині немає нафти, отримували з вугілля бензин для своїх танків. Цим шляхом у роки апартеїду в умовах міжнародних санкцій змушені були піти і до ПАР. Сьогодні ці методи удосконалять у Японії, Китаї та інших країнах, але широкого міжнародного поширення вони не отримали через дорожнечу та громіздкість обладнання.
"Але наша технологія виробництва нафтопродуктів з вугілля докорінно відрізняється від традиційної", - каже один із її розробників начальник відділу нестандартного обладнання Державного ракетного центру (Міас)Ігор Якупов.
"Головна відмінність у тому, що тут немає газової стадії, як і шкідливих викидів. Якщо раніше для насичення вугілля воднем потрібно було забезпечити високий тиск - не менше 60-100 атмосфер і температуру - понад 600 градусів, з додаванням каталізатора, то тепер все набагато дешевше і простіше.Не потрібно будувати цілі заводи з гігантським виробничимциклом, нести величезні витрати - наше обладнання набагато менше і займе майданчик лише 40 на 40 метрів. Вже виготовлені лабораторні зразки модулів з переробки вугілля у водно-вугільну суміш та моторне паливо. Вони дозволяють дешеве буре вугілля (у світі запаси такого вугілля в рази більше, ніж коксівного) переробити в аналог нафти, а потім у моторне паливо - бензин, дизпаливо та мазут. Причому собівартість синтетичного пального, за нашими розрахунками, буде втричі меншою, ніж отримується звичайним шляхом".
За словами Ігоря Якупова, ноу-хау особливо високу віддачу обіцяє за малих обсягів виробництва. Низькобюджетна мобільна установка цілком застосовна навіть в умовах Крайньої Півночі, куди пальне доводиться везти за тисячі кілометрів. Її можна поставити поблизу місць видобутку вугілля - наприклад, у Коркінського розрізу, і прямо на місці виробляти дизпаливо та бензин. Такі пересувні установки можна використовувати і для утилізації вугільних шламів, відвалів - в плюсі буде і екологія, і виробництво. Можливості практично безмежні – це і сільське господарство, мала енергетика, ЖКГ.
«Вийти від високих температур, хімічних каталізаторів і тиску дозволяє обробка водно-вугільної суміші в проточно-кавітаційних реакторах, - повідомив Ігор Якупов. - Як результат – високий вихід продукції: на нафту перетворюється більше половини вугільної маси. Над вирішенням цього найскладнішого завдання працює наша творча група. Ми маємо цілий «науковий колгосп»: тісно співпрацюємо з вченими МДУ, Інституту імені Губкіна, Новокузнецька, Новосибірського інституту каталізу імені Борескова, Томського інституту Сибірського відділення української академії наук. Наприклад, я займаюся конструкторськими питаннями, технологічним обладнанням - вчений із Томського інституту сильноточної електронікиВолодимир Кривоносенко, дисперсним подрібненням вугілля – хімік Володимир Баєв з Новосибірської будівельної академії, а наноскладовою – Михайло Астахов з наноцентру Московського інституту сталі та сплавів. Справа в тому, що процес відбувається на нанорівні, коли молекули вугілля зрощуються з молекулами водню. На наш винахід у 2010 році було отримано патент, але щоб увійти до федеральної програми РОСНАНО, потрібно теоретично довести, що це саме нанотехнологія. Після цього ми плануємо представити свій проект у Сколковому, щоб отримати допомогу від держави та вийти на промисловий масштаб».
На думку співробітника ГРЦ Якупова, при подальшому вдосконаленні «вугільного бензину» є сенс використовувати і елементи космічних технологій. Сам він нагороджений Відзнакою Юрія Гагаріна, медалями Роскосмосу, свого часу не раз їздив на космодром Байконур, де запускали сконструйовані в Міасі науково-дослідні супутники. Наприклад, контролював роботу космічного апарату «Компас» для моніторингу сейсмоситуації земної кори та передбачення землетрусів. А в середині 90-х як представник ГРЦ співпрацював із Німецькою космічною агенцією та Берлінським технічним університетом зі створення космічних апаратів.
До речі, синтетичне пальне та космос «цілком сумісні». Вчені вважають, що в перспективі, поряд з автотранспортом, це дешеве паливо можна буде використовувати і в ракетній техніці, авіації, де застосовується гас - це одна з фракцій «вугільних нафтопродуктів». Отже, з'явиться можливість значно здешевити і авіаперевезення, зробити їх доступними і для пасажирів із середнім статком.
І все-таки, в чому особливість міаської технології, за рахунок чого вчені досягли таких приголомшливих результатів?
Вчені пояснюють,що для цього вони вплинули на суміш струмами високої частоти, а також за допомогою електричного ударного ефекту, відкритого у 70-х роках минулого століття українським ученим Юткіним. При проходженні розряду струму через рідину відбувається перетворення електричної енергії на механічну - свого роду ударна хвиля. Вона, працюючи на нанорівні, і руйнує молекулярну структуру вугілля, насичуючи її воднем.
«Лабораторна стадія у нас загалом завершена, – продовжує Ігор Якупов. - Вже отримано дизпаливо та бензин, що цілком відповідають українським ГОСТам. На них у Кемеровській області, де змонтовано експериментальні установки, вже проїхали трактори та машини. Ми продовжуємо вдосконалити синтетичний бензин, щоб він був екологічно чистим, відповідав зарубіжним стандартам Євро. Але головне, на черзі – виробнича стадія. Перспективи самі обнадійливі (такий бензин, за прогнозами, коштуватиме 7-8 рублів за літр), але все впирається у гроші. Для створення промислової установки потрібно 3-4 мільйони доларів, а загалом на реалізацію інвестпроекту – десятки мільйонів. Але наші потенційні інвестори поки що не поспішають вкладати кошти, і справа сповільнилася. І все ж таки ми не втрачаємо надії, ведемо переговори. До нашого проекту вже виявляють інтерес у Казахстані, Киргизстані, Узбекистані, з'явилися й челябінські партнери, такі як компанії «Мінігідро», «Оптимальні рішення».
На думку розробників технології "вугільних нафтопродуктів", за ними майбутнє. Вони мають цілу низку переваг і в порівнянні з «модним» на Заході біопаливом - не потрібно використовувати цінну харчову сировину, яку краще застосовувати для виробництва продуктів, на корм худобі. Та й витрати невеликі, і майже жодної шкоди для екології! Мало того, у перспективі плануєтьсявиробляти з вугілля не тільки моторне паливо, а й найширший спектр синтетичних вуглеводнів - цінну полімерну сировину для легкої промисловості, електронної, оборонної та інших галузей.
Особливо цінним використання цієї технології може стати на Південному Уралі, де вугільні родовища далеко не вичерпані, при цьому через нерентабельність — наслідок низької ціни бурого вугілля – багато шахт та розрізів закриваються. Якщо такий вугілляк перетворити на пальне, іншу затребувану на ринку продукцію, здається, ситуація може кардинально змінитись.