Хімія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА
11.7. Отримання рідкого пального з вугілля та альтернативних джерел
Приблизно половину всієї енергії на Землі й практично всю енергію для транспортних засобів отримують з нафти. Її запасів залишилось на декілька десятиліть. Отже, перед людством постає проблема пошуку альтернативних, бажано відновлювальних (сонячної, вітрової, геотермальної, енергії припливів тощо), джерел енергії взагалі та джерел рідкого пального зокрема.
Необхідність перетворення різних видів палива на синтетичне дизпаливо і синтетичний бензин зумовлена наявністю велетенської кількості транспортних засобів, які обладнані двигунами внутрішнього згоряння. Інші види пального — водень, газ... — зазвичай потребують інших типів двигунів, їх застосування поки що обмежене відсутністю розвинутої інфраструктури.
Сировиною для отримання синтетичного рідкого пального можуть бути: природні горючі гази і газовий конденсат1, вугілля, горючі сланці, природні похідні нафти (мальти, асфальти, асфальтити, керити, гумінокерити, озокерити, антраксоліти тощо) та їхні аналоги (нафтоїди), біопаливо...
1 Суміш рідких вуглеводнів (СН4 — С5Н12 і вище), яка утворюється в газових родовищах під час їх експлуатації (зниження тиску); кількість і склад залежить від багатьох факторів.
Розвіданих світових запасів вугілля майже у 30 разів більше, ніж нафти. За цим показником Україна посідає VII місце у світі. Для його перетворення на рідке пальне (процес Фішера — Тропша) необхідно:
а) видалити з нього непотрібні елементи, переусім Оксиген (Н2О), Нітроген (NH3) і Сульфур (H2S); золу;
б) насичити вуглець Гідрогеном (гідрогенізація) — одна з найбільших проблем: водню зараз виробляють значно менше, ніж потрібно; немає достатньо ефективних і дешевих каталізаторів (їх багато витрачають);
в) збільшити розмір молекул від 1-2 атомів Карбону до 5-12 (аналогічно до бензину).
Потенційні запаси світових родовищ горючих сланців (тверда корисна копалина) за різними джерелами перевищують потенційні запаси нафти у 4-13 разів. Унаслідок сухої перегонки з них отримують від 1-30 до 50-70 % смоли, за своїм хімічним складом подібної до нафти. Також із потужних пластів економічно доцільно добувати сланцевий газ (основний компонент — метан). Найбільші родовища сланців розвідано в США, КНР, Бразилії, Болгарії. Значні поклади є й в Україні: на правобережжі Дніпра, в межах Дніпровсько-Донецької западини, в Карпатах і Кримських горах. Кількість горючих речовин в українських горючих сланцях — 12-35 %. За попередніми розрахунками вартість отримання 1 тонни сланцевої смоли з урахуванням на видобуток та переробку сланців становить 200-250 доларів США, що дорівнює вартості звичайної нафти. Однак за умов комплексного використання всіх продуктів переробки (газу, мінеральної частини) позитивний економічний ефект може бути більшим.
Сировиною для біопалива2 можуть бути відходи рослинництва, тваринництва, харчової та деревообробної промисловості (деревина, солома, гній та пташиний послід, жом...), а також сама с/г продукція — оліє- та цукроносні культури: кукурудза, соя, льон, ріпак і канола3, бавовник, арахіс, цукрові буряки і тростина тощо. Крім рідкого біопалива (біоетанол, біобутанол, біодизель), з біологічної сировини можна отримати:
- біогаз — з 1 кг сухої речовини отримують 0,3-0,5 м3 біогазу, який містить 50-87 % метану;
- водень — наприклад, методом бутилового бродіння з 1 т меляси можна одержати до 140 м3 водню.
Сировиною для отримання енергії та синтетичного пального може стати й побутове сміття.
2 Біопаливо — будь-яке паливо, яке містить (за об’ємом) не менш, ніж 80 % компонентів, отриманих від живих організмів, зібраних у межах 10 років перед виробництвом.
3 Генетично модифікований ріпак, з якого виготовляють ріпакову олію з низьким вмістом ерукової кислоти: CANada Oil Low Acid — CANOLA.
