Перспективы С/Х и не только. Часть 2

На Афтершоке часто печатаются данные о пиках нефти, зеленой энергетике и т.п.. Наш уклад основан на использовании ископаемой энергии, и понятно, почему такие вопросы заботят людей. А что будет если нефть кончится, как тогда поддерживать существующий образ жизни? Катастрофа!

Сам я отношусь к этим вопросам индифферентно, поскольку владею секретом Святого Грааля. Во первых, похоже, что нефть никогда не кончится, поскольку, например, на законсервированных скважинах в Башкирии волшебным образом опять появилась нефть (например https://rg.ru/2008/07/02/neft.html),  а во вторых, это неважно.

Пусть даже нефть закончится.

У нас же есть сельское хозяйство! Некоторые граждане считают, что сельское хозяйство-прошлый век, не для развитых индустриальные стран. Пусть этим балуются Бразилии и Аргентины, у них и климат подходящий, а мы купим, что не вырастим. Когда я в прошлой статье писал, что в связи с таянием «вечной» мерзлоты и «глобальным потеплением» у нас совсем скоро появятся как новые площади для ведения С/Х так и нормальные климатические условия, мне пеняли, что мол того, что есть девать некуда, куда ты еще расширять хочешь? Сейчас, в далеком будущем, в котором мы, по сути, находимся, есть отрасли и поважнее. Ну да, ну да...

О чем это я? На сегодняшний день Россия потребляет порядка 170 млн тонн нефти .  Про то, что в ближайшее время кончится газ, уголь или вода в реках для производства ЭЭ пока речи не идет, поэтому рассмотрим пока только нефть. Газ по имени метан, кстати, не закончится никогда, поскольку находится в гомеостазе, входя в круговорот веществ в природе. Он образуется в результате разложения органики, в том числе на дне океанов, выделяется в газовой фазе из болот и океанов или образует гидраты-соединения с водой при низких температурах и высоком давлении –на дне океанов. Так вот метан в виде гидратов-практически неисчерпаем, поскольку образуется постоянно.

Он взрывообразно распадается при повышении температуры, сотрясении или при понижении давления с большим потреблением тепла-замораживая все вокруг. Видимо, температура воды на дне океанов порядка 4°С  во многом заслуга гидратов-распадаясь в пограничных зонах, где давления для их стабильности уже недостаточно, а это порядка 250 м, они охлаждают воду. Которая, строго в соответствии с законами физики опускается вниз, так как имеет более высокую плотность по сравнению с теплой.

Катастрофический выброс гидратов в результате землетрясений, падения метеоритов или извержения вулканов вызывает катастрофическое же оледенение всего вокруг. Чем-то подобным, по всей видимости  было вызвано появление «вечной мерзлоты» в северном полушарии. Заморозка этой зоны была очень мощной и очень быстрой – минуты или часы , иначе в желудках замерзших мамонтов не находили бы свежей травы.

Но сейчас не об этом. А о том, что когда человечество научится извлекать гидраты метана с морского дна ( а некая китайско-японская компания буквально на днях- в конце 2018 года уже отчиталась об этом) то о проблемах с газом, даже если бы они были, можно забыть.

Но мы о нефти же. Предположим, что она кончилась.

Что же делать, что же нам делать?!?!?!

Нефть на сегодняшний день идет большей частью на сжигание с получением электроэнергии или на  на получения моторного топлива для сжигания в двигателях внутреннего сгорания. Достаточно большая часть нефти идет на производство этилена, как начального элемента органического синтеза.

Ну и в общем, не растекаясь мыслью по древу, скажу, что для всех этих целей есть более подходящий продукт-этиловый и бутиловый спирт. Причем для производства этилена путем дегидратации этанола нужно меньше энергии, поскольку нагрев идет только до 350°С а не 600, как при пиролизе нефти и выход этилена составляет около 40%, а не 21%, как из нефти.

Потребление нефти в России сегодня составляет, напомню, 170 млн тонн.  Для полного замещения  этого количества нефти достаточно  200 млн тонн спирта. Этанола и бутанола. Тепловыделение при сжигании спирта ниже средней теплотворной способности нефтепродуктов примерно на 20%. Поэтому считаем, что спирта надо 200 млн.тонн.На производство химии, в которой нефть нельзя заместить спиртом эта нефть найдется-львиная доля нефти уходит на сжигание в двигателях и генераторах. Так что на загрузку химических предприятий нефти хватит просто из законсервированных месторождений. А вот двигатели спокойно будут работать на спирте. Бутанол по характеристикам практически не отличается от бензина, его можно прямо сейчас заливать в любой бензобак, без какого либо допиливания движка. Он слабо растворяется в воде и его можно получать из сахаров ацетон-бутиловым брожением.

Но вы мне скажете-гражданин! Ты опять бредишь! 200 миллионов тонн спирта! Спирт стоит бешеных денег же! Ну...себестоимость  спирта, полученного из сахаров  брожением, составляет около 70 рублей за литр, а что будет, если сахар будет например по 5 рублей? По рублю? Как это сделать-да легко. И, кстати, бутанол пить нельзя, поэтому все эти ваши смешки, мол сопьются же, оставьте при себе. Не сопьются.

Но 200 000 000 тонн!!!

Есть такое растение- Борщевик Сосновского. Тот самый, который «заполонил все вдоль дорог», хотя я какого то особого заполонения и не вижу. Урожайность культивируемого борщевика составляет до 250 тонн(!) зеленой массы с га, содержание сахара в соке в период до начала  цветения-от 17 до 30%. То есть этот борщевик надо убрать силосоуборочными комбайнами,которые имеются в любом колхозе и не представляют из себя вообще ничего сложного,  полученную массу отжать, залить в бродильные чаны, через неделю перегнать и получить порядка 10 тонн чистого спирта с гектара. Себестоимость мероприятия по полному циклу обработки земли составляет сегодня не более 10 000 руб за га. Или, соответственно 1 рубль за литр спирта полученного из борщевика. Себестоимость спирта, с учетом уборки, отжима и перегонки, составит как раз не более 3-5 руб за литр. Такие дела.

То бишь для полного замещения внутреннего потребления нефти в России сегодня достаточно высева борщевика на 20 миллионах га. Ну и, конечно, строительства необходимой инфраструктуры- но это предмет одной из следующих частей.

Смешно, конечно. Спирт какой-то, напридумал же.... То ли дело ветроэнергетика, правда? Недаром по всему цивилизованному миру огромные ветряки стоят.

Кстати, прямое сжигание растительного сырья не наносит вреда окружающей среде- сюрприз! Дело в том, что при его сжигании образуется СО2 и Н2О, а при гниении-СО2 и СН4-метан. Метан в верхних слоях атмосферы под влиянием солнечной радиации распадается и окисляется, образуя в итоге СО2 и Н2О. Количество атомов углерода и водорода, выделяющихся при сжигании или гниении одинаково, поэтому вот. Перед вами зеленая энергетика в прямом смысле –из листьев, говна и палок.

Единственная задача, которую уже успешно решили наши отцы-как правильно это все перерабатывать, поскольку топить охапками дров конденсационные электрические станции слишком дорого. EPOI, на котором так любят заострять внимание тутошние технократы, наверное не будет высоким. И что же делать?

Выход первый, как я только что описал-спирт. Для его перегонки требуется нагрев до 87 (этанол) или 94 (бутанол) градуса. В отличии от порядка 500 нефтяных. Для его «добычи» не требуется сверлить километровые отверстия и закачивать туда реки воды. EPOI спирта лично мне кажется гораздо более высоким, но я не занимался расчетами, можете меня поправить.

Далее. Оставшийся от вышеизложенного мероприятия жмых в количестве не менее 300 миллионов тонн  (после сушки в естественных условиях-лето же на дворе) имеет смысл подвергнуть разложению в биогенераторах, или быстрому пиролизу, или газогенерации.

Быстрый пиролиз-это нагрев сырья без доступа воздуха до температур порядка 600 °С в течении не более 2 минут. Процессы при таком быстром нагреве происходят очень интересные (двойной-тройной пиролиз) с пиролизом не только сырья но и пиролизных газов, а в итоге получается порядка 20% горючей жидкости, 20% угольного остатка и 60% горючего газа. От веса исходного сырья.  Проценты выхода фаз можно регулировать изменением температуры процесса, доводя до практически стопроцентного выхода газа или до 40% выхода жидкой фазы. Пиролизную жидкость без каких либо дополнительных манипуляций можно направлять на сжигание в мазутных горелках. Правда жидкость эта плохо хранится- расслаивается, поэтому сжигать ее желательно сразу- и имеет теплоту сгорания примерно вдвое меньшую, чем у мазута. Но это –самая настоящая зеленая энергетика, не забывайте. Газ  так же имеет практически втрое меньшую теплоту сгорания чем, например, у метана-. Но его достаточно, чтобы процесс быстрого пиролиза происходил без подключения внешнего источник энергии.

Предположим, что мы сожгли весь угольный остаток и газ для получения «зеленого мазута» -пиролизной жидкости. Тем не менее, теплота сгорания его будет эквивалентна примерно 30 миллионам тонн мазута. На ровном месте, из отходов спиртового производства.

Не нравится быстрый пиролиз-есть биогенераторы. Из тонны (по «сырому» весу) растительных остатков метановым брожением образуется  30-50 кубометров смеси 50 на 50 метана и углекислого газа. Удаление последнего  из смеси не представляет сложной задачи. Правда, разложение растительных остатков идет неохотно из-за высокого содержания азота, их желательно смешивать с навозом  фифти-фифти, а такое количество навоза-задача нереальная. Поэтому - или быстрый пиролиз с получением жидкости или газификация в газогенераторах с получением горючих газов.

Вообще, на западе имеется некая «зацикленность» на этих биогенераторах, что, сказать честно, немного странно, поскольку из представленного «трио» самый маленький выход «энергии» как раз у биогенерации. Биогенераторы-прекрасная вещь именно и только для сельхозпредприятий и в «колхозах будущего», как я их вижу и собираюсь описать вам, они должны быть в списке обязательного оборудования, наравне с тракторами и коровниками, поскольку кроме газа дают ценнейшее удобрение, которое смело можно назвать «биогумусом», хотя формально это не оно. Для получения же чисто энергии биогенератор обладает низким КПД, если можно так выразится.

Наиболее предпочтительна для переработки сухих растительных остатков конечно газогенерация, поскольку при несложных манипуляциях  в газогенераторах возможно получение смеси газов с высоким содержанием водорода и калорийность этой смеси будет близка к калорийности метана. Для процесса газификации вообще не требуется подвода внешних источников тепла. Из одного кг растительного сырья можно получить около 6 (!!!) кубометров газа.   

Все что я здесь описал-и сахара из борщевика и быстрый пиролиз и газогенерация исследованы давным давно, на газогенераторах автомобили пусть и с меньшими удобствами,  чем на бензине, ездили еще и после ВОВ, быстрый пиролиз изучен и проверен в 50-60 годах прошлого века, сейчас свободно продаются установки различной мощности, исследования по сбраживанию сока борщевика так же проведены еще в СССР, имеются патенты и научные работы.

Да, для обработки такой массы спирта нужно большое количество спиртозаводов, но и это не является чем-то сверхдорогим.  Нормальному восприятию всего этого, я считаю, в основном мешает слово «спирт». 

Все это ни разу не фантастика, а элементарные, можно сказать примитивные  технологии прошлого (а по получению этилена из спирта даже позапрошлого) века,  на внедрение которых не требуется ни сверхусилий ни прорывов-лишь воля руководства. Кроме этого, внедрение вышеописанного принесет множество дополнительных плюшек, главной из которых является освоение территории страны, улучшение ее связности, огромный прирост сельхозпроизводства, а вместе с ним и ВВП ну и всякое по мелочи, вроде демографического роста.

Продолжение следует....