Нефть из угля
Уголь — надежный источник энергии, но, к сожалению, не самый удобный. Жидкое топливо наиболее технологично, менее загрязняет окружающую среду, наконец, к нему привыкли и приспособились в самых различных отраслях техники: например, почти все количество топлива, потребляемого сегодня в развитых странах на транспорте, получают из нефти.
Такое сопоставление источников энергии уже давно привело ученых к идее создать способы переработки угля в жидкое топливо, эквивалентное нефти.
Вот один из наиболее усиленно разрабатываемых сегодня способов. В присутствии кислорода и водных паров уголь сжигают. Газ представляет собой смесь водорода и окислов углерода. Далее в присутствии катализаторов компоненты этой смеси вступают между собой в реакцию гидрогенизации. В итоге получается метиловый спирт (метанол, как кратко называют его химики; заметим попутно, что он представляет собой четвертый по объему мирового производства и, стало быть, очень важный продукт органической химии). Из метанола же можно получить настоящий заменитель нефтяного топлива — смесь углеводородов, сходную по своим характеристикам с высокосортным нефтяным топливом.
Охлаждение до столь низких температур — процесс весьма энергоемкий. Представьте себе теперь мембрану, которая пропускает молекулы азота и задерживает чуть более крупные молекулы кислорода. Сегодня химики уже умеют производить такие мембраны. Разделение воздуха на компоненты с их помощью требует почти вдвое меньше энергии.
Нужные для этого мембраны раньше изготавливали в основном из полимеров. Теперь их делают также из керамики, металлов, которые устойчивы по отношению к агрессивным средам и высоким температурам. Самое же главное в том. что теперь научились получать в материале поры заданного размера. Отсюда и широкая сфера применения таких мембран.
Парадоксальный исторический факт: в начале века в США было больше автомобилей, приводившихся в движение электричеством, нежели работавших на бензине. Однако электромобиль не выдержал конкуренции с бензиновым соперником: слишком громоздкими, неудобными, нерентабельными были аккумуляторы электроэнергии.
Однако с 70-х годов началась разработка новых мощных аккумуляторов для автомобилей на электрической тяге. «Возвращение» электромобиля предсказывается к концу 80-х — началу 90-х годов. Батарея, способная накопить в четыре раза больше энергии, чем традиционный свинцовый аккумулятор, состоит из нескольких сотен герметичных металлических трубок, внутри которых происходит реакция жидкого натрия с жидкой серой: Рабочая температура этой батареи составляет 300—350°С, что не ощущается на ее поверхности благодаря полной герметичности и прекрасной теплоизоляции. В случае аварии «горячий» аккумулятор представляет для пассажиров значительно меньшую опасность, чем наполненный бензобак.
Надо лучше знать структуру угля, природу существующих в нем химических связей, его реакционную способность. Все это позволит подбирать наилучшие катализаторы и направлять реакции по оптимальным путям.
В последние годы больших успехов в области газификации углей и получения жидкого топлива добились ученые из Московского института горючих ископаемых. Во всем мире получили признание применяемые в подобных процессах селективные цеолитные катализаторы, в разработку которых внес весомый вклад академик X. М, Миначев, работающий в Институте органической химии АН РОССИИ. Фирма «Мобил Ойл» получает на цеолитных катализаторах топливо высокого качества, которое невозможно получить иными способами. Из 1000 тонн метанола при этом образуется 438 килограммов углеводородов и 562 килограмма воды. В конечном итоге можно получать и высокооктановый бензин, и керосин, и дизельное топливо.
Известен и прямой способ сжижения углей. Здесь сначала готовится кашица из измельченного угля с добавкой нефти. Затем при высоких температурах и давлениях, в присутствии катализатора (а в некоторых вариантах процесса — еще и водорода).



