Иногда обшаривание баз патентов дает совершенно удивительные находки. В самом деле, чего только люди не изобретают. И что более всего удивительно, что многие идеи, которые могут изменить весь облик экономики, лежат не востребованными.
Итак, патент RU 2495080 на имя Серебрякова В.А., Бернбаума А.А., Закирова С.Н., Закирова Э.С. под названием «Способ получения углеводородов и водорода из воды и диоксида водорода». Описание патентной идеи довольно длинное, но суть вот в чем. Если диоксид углерода, он же зловредный парниковый углекислый газ, растворить в воде, а воду пропустить через реактор с катализатором (железо или его оксиды, а также горные породы с содержанием железа; другие оксиды металлов), то происходит реакция поликонденсационного синтеза. Даже при комнатной температуре и атмосферном давлении. Происходит образование легких углеводородных газов, таких как метан, этан, бутан и изобутан, что было зафиксировано хроматографом на экспериментальной установке, а также выделялся водород и кислород, также зафиксированный в пробах полученной газовой смеси.
По приблизительным подсчетам, как указано в патенте, на образование тонны метана расходуется 2,75 тонн углекислого газа и 6,75 тонн воды, которая участвует в процессе поликонденсационного синтеза. Также выходит до 0,5 тонн водорода и 8 тонн кислорода. Помимо газов образуются жидкие углеводороды, которые также выделяются из смеси.
Установка может быть замкнутого цикла, то есть, непрореагировавшая вода и углекислый газ могут быть возвращены в реактор с катализатором.
Тепловая энергетика — крупный производитель углекислого газа, образующегося при сжигании газа или угля. На каждый мегаватт-час энергии, полученной на тепловых электростанциях, выбрасывается 0,36 тонн углекислого газа. К примеру, в 2020 году от сжигания угля в России образовалось 159 млн тонн углекислого газа.
Более конкретный пример — Березовская ГРЭС в 2022 году произвела 10941 тысяч мегаватт-час электроэнергии, а выбросы углекислого газа составили порядка 3,938 млн тонн. Если бы ГРЭС была оборудована заводом по переработке углекислого газа согласно патенту, то из этого количества углекислого газа было бы возможно произвести порядка 1,4 млн тонн или 2,1 млрд кубометров метана. Это получилось бы весьма неплохое техногенное «газовое месторождение», принцип работы которого весьма схож с природными процессами поликонденсационного синтеза нефти и газа, на основе которой авторы патента разработали свой способ.
Разумеется, пока что это патент, основанный на результатах экспериментов на настольной установке синтеза. Но очень уж он многообещающий.
Во-первых, есть способ превращать в ценные продукты то, что выбрасывается в воздух, то есть углекислый газ. По сравнению со всеми остальными способами «связывания» углекислого газа и его захоронения, этот способ экономически выгоден и эффективен.
Во-вторых, поскольку углекислый газ образуется от сжигания различного топлива, в том числе низкокачественного, такого как бурый уголь, торф, и дальше углекислый газ можно преобразовать в ценное топливо, такое как метан, бутан или изобутан, то возникает интереснейшая возможность преобразования низкокачественного топлива в высококачественное, с полезным использованием тепла на промежуточной стадии сжигания. Во времена всеобщей советской электрификации этим способом очень бы заинтересовались.
В-третьих, электростанция, оснащенная подобным заводом по переработке углекислого газа, сможет в значительной степени использовать топливо собственного производства. Даже если не брать задачи переработки полученных синтезом углеводородов, то их можно использовать в топливных целях на той же самой электростанции. Возникает частично замкнутый топливный цикл, в котором топливо превращается в углекислый газ, затем снова в топливо, затем снова в углекислый газ и так далее. В этом процессе, бесспорно, будут потери, но даже если установка синтеза сможет обеспечить 10-15 циклов превращения углекислого газа с топливо, то это приведет к довольно ощутимой экономии топлива. Пока трудно сказать, какая доля топлива может быть сэкономлена таким образом. Для этого потребуются эксперименты и расчеты. Но в этом явно ощущается выгодность.
В-четвертых, синтезированные углеводороды могут перерабатываться, очищаться и отпускаться на сторону. При такой схеме ГРЭС превращается в своего рода нефтегазохимический завод, снабжающийся сырьем от установки синтеза. Из метана можно делать бензин, бутан используется для автомобилей на газовом топливе. Кроме того, как утверждают авторы патента, подбором катализаторов, так же как и в процессе Фишера-Тропша, можно регулировать ход реакции и получать большую долю жидких углеводородов.
Вот такая получается интересная идея. Ее реализация может серьезно изменить характер и структуру топливно-энергетического комплекса, сделать ее менее зависимой от природных месторождений нефти и газа, которые, к тому же, открываются далеко в Арктике, и которые для внутреннего рынка даже не предполагаются, потому что дешевле вывозить на экспорт.
Технически это не столь сложные по устройству установки, хотя для мощных комплексов могут понадобиться дополнительные исследования и эксперименты, чтобы улучшить их эффективность и безопасность. Все этапы процесса: растворение углекислого газа в воде, прохождение через реактор с катализатором, потом отделение продуктов и из разделение на газовую и жидкую фракции, хорошо освоены и не представляют особых трудностей, даже если будет применяться нагрев и давление.
Экономически пока что трудно сказать каковы будут расходы на синтез и какова будет себестоимость продукции. Но в силу сравнительно малой сложности процесса, который довольно легко воспроизвели в настольных условиях, можно ожидать, что себестоимость синтезированных таким образом продуктов будет невысокой.
Нужно чтобы кто-то решился потратить некоторый бюджет на строительство и опытную эксплуатацию опытно-промышленной установки на основе этого патента. Как знать, может этот кто-то окажется родоначальником новой отрасли в топливо-энергетическом комплексе России.
