Рубрика: Авторские материалы

Итак, здесь из уст уважаемого ректора Санкт — Петербургского горного университета В. Литвиненко мы услышали о генезисе земли и ископаемом водороде. О чем же хотел поведать докладчик? Давайте разбираться.

Для начала откроем школьный учебник географии и вспомним как классическая наука представляет строение нашей планеты.

Как видно из иллюстрации, земля построена вокруг тяжелого железно – никелиевого ядра, поверх которого расположены слои, состоящие из более легких химических элементов: кремния, алюминия, магния и их соединений. Все логично – если отталкиваться от теории происхождения земли. А она повествует о том, что около четырех с половиной миллиардов лет назад «заготовка» нашей планеты представляла собой сгусток раскаленного вещества, который, по мере остывания расслоился. Более тяжелое железо под действием гравитации «утонуло» и превратилось в ядро, а легкие элементы «всплыли» и образовали мантию и земную кору.

Сразу скажем, что данная модель – лишь гипотеза, хотя и признанная во всем мире как наиболее вероятная. Подтвердить или опровергнуть ее, опираясь на существующие ныне геологические знания (а именно геология занимается изучением строения земли), не представляется возможным. Казалось бы – нет ничего проще: достаточно пробурить скважину, которая пройдет все слои земли. Время от времени извлекая образцы вещества с разных глубин, можно понять: верна данная модель или нет. Просто, да не совсем. Дело в том, что современные технологии бурения не позволяют достигать требуемых для этого глубин. Самая глубокая скважина, которую удалось пробурить человеку составляет «всего — навсего» 12 километров 262 метра. Она занесена в Книгу рекордов Гиннесса и находится на российском Кольском полуострове. Выполнена скважина была еще в далеком 1991 году. При этом бурение с перерывами велось ни много ни мало более 20 лет! С тех пор, несмотря на огромный научно — технологический рывок, человечество не смогло продвинуться глубже ни на метр! Учитывая то, что толщина земной коры колеблется от 40 до 80 километров (это видно на иллюстрации), мы не смогли продвинуться даже до половины самого верхнего слоя планеты. Видимо, узнать как же на самом деле устроена наша планета, в ближайшие десятилетия нам все – таки не суждено. Остается пользоваться теоретическими моделями, которых, к слову говоря, не одна, причем ни одна из существующих не дает полного объяснения всех процессов, которые человек наблюдает в повседневной жизни.

Основываясь на данной общепринятой модели, ученые строят теории о происхождении полезных ископаемых, в том числе – углеводородов. Существуют две основные гипотезы происхождения нефти – биогенная и абиогенная. Первая предполагает нефтеобразование из остатков органических веществ, вторая – неорганическое происхождение ископаемого топлива. Однако, несмотря на различие, обе гипотезы предполагают обязательное наличие химической реакции взаимодействия исходного сырья с водородом — реакции гидрирования. То есть в том и другом случае, для образования нефти на глубинах ее образования и залегания необходимо наличие свободного водорода.

Вопрос: откуда он там взялся? Об этом – в следующий раз.

В прошлой статье мы говорили о прогнозируемом аналитиками закате эры углеводородной энергетики и приходе ей на смену энергетики из возобновляемых источников.

Как нетрудно заметить, сам термин «углеводороды» состоит из двух частей, основу которых составляют названия химических элементов: углерода и водорода. Не вдаваясь в дебри органической химии, можно сказать, что любое топливо, которое мы называем углеводородным, природным, ископаемым, органическим (на самом деле терминов намного больше), представляет собой молекулу, состоящую из нескольких атомов углерода и нескольких атомов водорода. От соотношения тех или других атомов, образующих молекулу, зависит агрегатное состояние топлива – оно может быть твердым (уголь), жидким (нефть) или газообразным (газ) или его конкретный вид – например, если рассматривать газы — метан, пропан, бутан и так далее. Чем больше в составе вещества углерода и меньше водорода, тем оно тяжелей и тверже.

Если рассмотреть механизм образования углеводородного топлива, можно обнаружить много интересного. Мы обнаружим, что все виды органического топлива возникли на земле благодаря хорошо известному каждому из нас из школьного курса ботаники явлению. Я говорю о фотосинтезе. Что нужно любому растению для роста? Всего ничего: углекислый газ, вода и солнечный свет (сильно упрощено, конечно, но для не сильно посвященных, думаю, достаточно). В процессе роста растение формирует свою клеточную структуру, как бы собирая стебли, стволы, ветви и листву из углеводородных кирпичиков. Побочным продуктом такой «стройки» является кислород, выделяемый в атмосферу. Наступает время, когда дерево можно спилить и пустить на дрова, то есть вернуть накопленную им солнечную энергию в виде тепла. Если дерево не пилить, а дать ему умереть и подождать пару – другую миллионов лет, оно под действием биологических, климатических и геологических факторов превратится в уголь, нефть или природный газ. Если употребить плоды растения в пищу, они, в итоге, превратятся в белок, который более, чем на 50 процентов состоит из углерода и на 20 и 10 процентов из горючих кислорода и водорода соответственно.  Как мы знаем, любой белковый организм рано или поздно умирает и становится источником органического сырья для себе подобных живых организмов или растений.

Выходит, все углеводородные источники энергии на земле – возобновляемые. Только период возобновления одних может составлять несколько месяцев, других – миллионы лет. Просто по традиции, возобновляемыми принято называть источники, которые имеют способность к воспроизводству не один раз в течение средней человеческой жизни. Поэтому, когда говорят о замене ископаемых источников энергии на возобновляемые, которые подразумевают получение энергии за счет химической реакции окисления, или попросту – горения, на самом деле имеют ввиду замену одного возобновляемого источника другим. Только и всего.

Важно другое. Любое растение, живой организм или возникшее из их останков органическое топливо – результат работы единственного и самого главного для землян источника энергии – солнца. Все они являются своеобразными аккумуляторами солнечной энергии и посредством химической реакции окисления эту аккумулированную ими энергию можно извлечь и использовать.

Иначе обстоит дело, когда энергия извлекается из источника, не являющегося аккумулятором углерода и водорода и не требующего применения реакции окисления. К таким относятся  гелео-, ветро–, гидро-, геотермальные и некоторые другие, не редко весьма экзотические, генераторы энергии. Однако, если присмотреться повнимательнее, можно сделать вывод, что и здесь без солнца – никуда. Движение воздуха, течение рек, приливы и отливы, вулканическая деятельность – это все результат геологических, климатических и погодных явлений, так или иначе напрямую связанных с активностью ближайшей к нам звезды.

Особняком в этом списке стоит энергетика атомная, то есть использующая в качестве источника энергии ядерный распад. Но, учитывая то, что солнце само является гигантским ядерным реактором, можно говорить о том, что строя атомные электростанции, человечество просто создает у себя под боком микросолнца по образу и подобию основного светила. В процессе работы ядерный реактор, за счет выделяемого тепла нагревает воду, а полученный водяной пар вращает турбины паровых генераторов, вырабатывающих электрический ток. Все просто (на бумаге, конечно).

К чему я все это рассказываю? Блог вроде посвящен финансам и экономике, при чем здесь уголь и ядерный распад? Не забывайте, что Россия – один из крупнейших мировых игроков на рынке энергоносителей и значительная часть ее бюджета формируется за счет поступлений от продаж углеводородов на международном рынке. От того как будет складываться общая глобальная экономическая ситуация, будет зависеть спрос на сырье для энергетики, а следовательно – наше с вами благосостояние.

И сейчас, и в будущем.