Поглотительная емкостьфуллеренов по жидкой фазе горючих и ядовитых веществ

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например - спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростни-ка до апельсиновых корок. Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин. Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина - вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше. В природном газе нет серы, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца. В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сра-внительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель - метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению и углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.Чем сильнее можно сжать топливо без возникно-вения детонации, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения кон-центрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина. Эксплу-атация показала, что автомобили на газе более выносливы - в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повы-шенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях - ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла. В переходе на газовое топливо есть свои сложности, т.к. плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плот-ность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20...25 МПа (200...250 атмосфер). Продукта-ми полного сгорания метана являются безвредные вещества - углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки. Прогнозируя запасы природного газа, обычно в расчет не принимаются залежи газовых гидратов, которые являются нетрадиционным источником газового сырья. Га-зовые гидраты представляют собой соединения, образованные включением молекул, которые называют «гостями» в полости кристаллического каркаса, образованного молекулами другого вещества – «хозяина». Довольно много метана запасено также в осадках на континентальном шельфе и ниже слоя вечной мерзлоты в Арктике в виде молекулярных решеток, состоящих из молекул СН₄ и Н₂. Основной структурный элемент этих соединений - 8СН₄^.46Н₂О - додекаэдр, образованный 20 молекулами воды. Каждая молекула воды внутри додекаэдра образует водо-родные связи с тремя другими молекулами. Молекулы СН₄ занимают полости образованной структуры, причем они не связаны химически с молекулами воды. Потепление шельфовых вод и таяние вечной мерзлоты могут привести к высвобождению СН₄. В единице объема гидрата метана количество молекул СН₄ приближается к его содержанию в сжиженном метане. Гидра-ты метана достаточно неустойчивы: они могут существовать при температуре -10⁰С или при высоком давлении. Однако такие условия для существования газовых гидратов реализуются на дне Мирового океана, в подземных пластах. По самым скромным оценкам залежи газовых гид-ратов превышают запасы нефти, газа и угля вместе взятых во всех известных в настоящее вре-мя месторождениях мира. Необходимо разработать эффективные и рентабельные пути их эксплу-атации. Пропан-бутан – синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных неф-тяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлени- ем в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан бутана несколь-ко проще чем метановая.. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином. Есть у сжиженного пропан-бутана и преимущество перед метаном - 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, поме-щающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан бутана получают в 20...25 раз меньше, чем добыва-ют природного газа.

Известно, что запасы угля на Земле в 10 раз больше нефти. Уголь является одним из основных видов топлива в Украине и экологическая опасность его намного выше, чем ядерной энергети-ки, естественно, при отсутствии аварий. И альтернативы нет: экологически «чистого» газа едва хватает на бытовые и необходимые промышленные нужды. Особенно это актуально для Придне-провского региона, где сосредоточены одни из крупнейших в Европе Приднепровская, Запорож-ская, Криворожская ГРЭС. После нефти уголь вносит наиболее важный вклад в Мировой пер-вичный баланс энергии: начиная с первого нефтяного кризиса ОПЕК (Организации стран – экс-портеров нефти) всемирное потребление угля увеличилось на 45% - больше чем общее потреб-ление энергии, доля угля в энергетике повысились до 30 %. Уголь особенно важен для производ-ства электроэнергии: около 40% мирового производства электроэнергии основано на угле. Воз-растающая важность угля в мире отражает некоторые фундаментальные преимущества угля:

• Большое изобилие запасов по сравнению с нефтью и газом,

• Как источника тепла, стоимость его ниже чем нефти и газа

Ясно, что мировая экономика не может обходиться без угля. Запасы угля доминируют над все-ми другими ресурсами органических топлив (10 триллионов тонн или 7,7 триллионов тонн ус-ловного топлива). Доля угля в общих ресурсах энергии составляет приблизительно 87%. В рас-пределение угольных ресурсов по отдельным странам выделяются: экс-СССР, США и Китай, располагающие более чем 1 триллионом тонн угольных ресурсов каждый и Австралия - приб-лизительно 800 миллиардов тонн. Угольные ресурсы Южного Полушария дают не более 10 %, что частично объясняется фактом меньшего использования. Следовательно, четыре вышеупо-мянутые страны обладают приблизительно 90 % общих мировых угольных ресурсов, которые довольно однородно распределены (даже больше, чем нефть ) и поэтому уголь - очень важный источник энергии не только для четырех стран, но также для многих других, таких как Герма-ния, Южная Африка, Польша и др., имеющих запасы угля на уровне сотен миллиардов тонн.

Месторождения нефти и газа будут в значительной степени исчерпаны уже в первые десятиле-тия XXI века, а запасов угля должно хватить до XXII века. Таким образом, уголь выступает в качестве "моста в будущее" цивилизации, обеспечивая плавный переход от ископаемого орга-нического сырья к новым источникам энергии-солнечной, ядерной и другими недоступными пока человечеству. Но при сегодняшних технологиях примения углей человечество рискует просто не дожить до XXII века.. Ежегодные выбросы в атмосферу загрязнений, связанных с испо-льзуемой технологией сжигания угля: оксид серы - 90 млн. тонн, оксид азота - 30 млн. тонн и частиц - 30 млн. тонн, что составляет 80, 32 и 54 % общих загрязнений от сжигания топлива со-ответственно. Кроме этого, сжигания угля ежегодно приводит к попаданию в атмосферу боль-ших количеств опасных элементов, содержащихся в летучих частицах шлака, приблизительно: 60000 тонн свинца, 50000 тонн никеля, 30000 тонн мышьяка, 300 тонн ртути, 60 тонн кадмия.

Экологически чистые технологии сжигания угля. Чтобы повысить приемлемость угля, необхо-дима технология, которая при сокращении «обычных» загрязнений, будет увеличивать тепловую эффективность при снижении выбросов СО₂. Такие технологии рассматриваются как«environ-mentally sound clean coal technologies - ESCCT» («чистые угольные технологии в экологичес-ком аспекте») - технологии, которые используют меньше энергии и ресурсов, предусматрива-ют повторное использование большей части отходов и изделий и делают остаточные отходы более приемлемыми. Равновесие в температуре пламени стимулирует формирование SO₂. Наи-большее количество SO₂ формируется в результате каталитического окисления. Наиболее актив-ные катализаторы - железные соли. Вообще только 2-5 % серы окисляется в виде SO₂, который растворяется в воде с формированием кислоты. Формирование указанных оксидов могло бы быть остановлено специальным реагентами в частности, известняк (СаСОз) и известь (CaO) ис-пользуются для этой цели. Они измельчаются и вводятся непосредственно в зону горения. Про-дукт взаимодействия между СаСОз/СаО и SOх - сальфат кальция (CaSO₄) и сульфит кальция (CaSO4). До сих пор известны два главных механизма формирования оксидов углерода в про-цессе сгорания топлива. В результате окисления атмосферного азота в высоких температурах формируются так называемые тепловые оксиды углерода. Механизм этого процесса, описаный И.В.Зельдовичем: О + N₂ - > NO + N N + О₂ - > NO + О. Тепловое формирование NO_х – значи-тельно при температуре 1200⁰С и резко повышается при увеличении температуры. Поэтому ог-раничение температур при сжигании служит эффективным методом подавления тепловых ок-сидов углерода. Источник формирования оксидов азота - азот, представленный в топливе. Эти оксиды обычно называются «топливными» NOх. Их формирование имеет место при 750⁰С и более, то есть при еще более низких температурах, чем для теплового формирования оксидов. Поэтому, если топливо сожжено при умеренных температурах, тогда топливные оксиды будут преобладать. Их часть могла бы быть существенна и при высоких температурах сгорания также потому, что как правило угли имеют большое количество азота (1-2%), который преобразовы-вает в оксидную форму. Можно было бы заключить, что конечная «судьба» топливного азота также управляется условиями сгорания (температурой, количеством окислителя, уровнем сме-шения) Это означает, что управление условиями сгорания - это возможность в большой степе-ни управлять формированием NO. Благодаря уменьшению размеров частиц топлива в процессе многоступенчатого сжигания образование NO не подавлено, так как меньшие размеры чатиц оп-ределяют меньше выпуска азота. Большой интерес связан с эмиссией других азотных загрязне-ний, которые формируются из NO как результат газовых реакций:

NCO + NO <——> N₂ + СО₂, N + NO₂ <——> N₂О + О

Если по какой-либо причине имеется нарушение процесса сгорания, сжигание большого коли-чества углей в плохо спроектированной решетке, тогда исходное топливо, покидая горячую зо-ну, будут попадать поверх объема, где имеется нехватка кислорода. Здесь они преобразуются во вредные составы, которые после быстрого охлаждения и образуют ПАУ. Их источники - высоко­молекулярные составы исходного топлива, связанные с топливом в процессе теплового разрушения. Под нехваткой кислорода идет дальнейшее разрушение (пиролиз), в результате низкомолекулярные части исходного топлива могли бы также содействовать формированию дополнительного количества ПАУ. Кроме того, в результате пиролиза некоторые энергозави-симые вещества формируют составы с кольцевой структурой и которые служат как центром формирования сажи. Например, взаимодействуя с кислородом в высоких температурах эти составы будут окисляться и уничтожаться. В итоге концентрация ПАУ и сажи при сжигании зависит от условий полного смешивания с окислителем, времени нахождения в топке и време-ни контакта с поверхностями обмена высокой температуры. Концентрация ПАУ в газах также в значительной степени зависит от типа топлива, увеличиваясь с маленьких количеств для низко-качественных сортов топлива до максимума для высокоэнергетических углей и уменьшается снова для антрацита. Поэтому в углепереработке должны все шире применятся катализаторы и новые каталитические процессы, позволяющие получать из угля разнообразные продукты топлив-ного и химического назначения. К ним относятся процессы пиролиза, газификации и гидроге-низации угля. Наиболее хороший результат достигается при введении катализатора в уголь ме-тодами химического связывания с реакционноспособными группами (-СООН, -СН₂ОН) при исполь-зовании катализаторов в растворенном, расплавленном или летучем состояниях, применяя ме-ханические смеси измельченного или суспендированного в жидкой среде твердого катализато-ра и угля, а также стационарный или кипящий слой частиц катализаторов. Ископаемые угли представляют собой природные полимеры, структура которых меняется в зависимости от воз-раста угля. Высокомолекулярная структура угля состоит из ароматических, гидро-ароматичес-ких, гетероциклических и алифатических фрагментов, различных функциональных групп. Эти фрагменты связаны между собой разнообразными способами, в том числе посредством алифа-тических связей С-С, С-О, С-N, C-S. Для более молодых бурых углей характерно более высокое содержание гетероатомов (прежде всего кислорода) по сравнению с каменными углями, в составе которых преобладают конденсированные полиароматические фрагменты. B угле обычно прева-лируют кислородсодержащие группы, входящие в состав фенолов, карбоновых кислот, спиртов, эфиров и карбонильных соединений. Наряду с органической массой в ископаемом угле присут-ствует минеральная часть, представленная такими элементами, как кремний, алюминий, каль-ций, железо и другие. В целом состав ископаемых углей более сложен, чем нефти, и может су-щественно различаться даже в пределах одного угольного месторождения.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ТОПЛИВ ИЗ УГЛЯ. К твердым синтетичес-ким топливам относятся улучшенные топлива типа "чистый уголь",угольные брикеты,полукокс, термоуголь, автоклавированный уголь. Твердое топливо с повышенной экологической чисто-той получается в результате удаления из исходного угля вредных примесей, таких как сера и минеральные примеси. Преимуществами "чистого угля" являются снижение выбросов SO2 и твердых частиц при сжигании, а также повышение теплотворной способности по сравнению с исходным углем. Термическое облагораживание бурого угля повышает его теплотворную спо-собность, кроме того снижается эмиссия SO₂ и NOx (для полукокса и термоугля) и уменьшают-ся выбросы твердых частиц при сжигании автоклавированного кускового угля.При получении топлива для коммунально-бытовых целей используется бри-кетирование угольной мелочи и в брикеты вводят химические добавки, снижающие выход смол, сажи, серы и других вредных продуктов при сжигании.

Синтетические жидкие топлива представлены котельным топливом (заменитель нефтяного ма-зута), моторными топливами и метанолом. При получении котельного топлива и моторных топ-лив применяются процессы их гидропереработки для уменьшения содержания серы и других не-желательных примесей. Наиболее легко перерабатывается "угольная нефть", получаемая в про-цессе каталитической гидрогенизации угля. Альтернативным направлением производства син-тетических жидких топлив является совмещение процессов получения из угля синтез-газа, кото-рые экологически намного безопаснее, чем топлива, получаемые прямым ожижением угля, т.к.

они содержат высокое количество канцерогенных полициклических соединений.

Газообразные топлива, получаемые из угля, представляют собой топливный газ, "заменитель природного газа" и синтез-газ. Применение топливного газа позволяет решать экологические и технологические проблемы в энергетике, металлургии и других отраслях промышленности. Особенностью получаемого заменителя природного газа является низкое содержание СО и, сле-довательно, относительно низкая токсичность, что позволяет широко применять этот газ в бы-товых целях. Синтез-газ используется для химической переработки в метанол, моторные топли-ва или для получения водорода. Для получения жидких топлив непосредственно из угля исполь-зуются процессы гидрогенизации, пиролиза, ожижения растворителями:

Пиролиз и коксование. До начала XX века пиролизом и коксованием каменного угля получа-ли большинство химических продуктов.Эти процессы основаны на нагревании углей без досту-па воздуха с целью их термической деструкции.При этом протекают две основные группы хими-ческих реакций: деполимеризации органической массы угля с образованием органических моле-кул меньшей молекулярной массы и реакции вторичных превращений образующихся продук-тов (конденсации, полимеризации, ароматизации, алкилирования и другие).

Пиролиз осуществляют в различных температурных интервалах:

- низкотемпературный пиролиз (или полукоксование) проводится обычно при 500-600^OС;

- высокотемпературный пиролиз (или коксование) - при 900-1100^OС.

Современные процессы низкотемпературного пиролиза бурых углей ориентированы преимуще- ственно на получение синтетического жидкого топлива и полукокса. Гидрогенизацией смол пи-ролиза можно получать моторные топлива, однако их стоимость пока выше, чем моторных топ-лив из нефти. Весьма перспективен для промышленного освоения каталитический пиролиз в ки-пящем слое катализатора окисления. Это повышает экологическую чистоту, обусловленную от-сутствием смолообразования, резкое уменьшение содержания канцерогенных веществ в твер-дом продукте, уменьшением объема газовых выбросов и концентрации в них вредных веществ.

При производстве кокса из дорогостоящих спекающихся каменных углей получают парогазовую смесь из которой извлекают бензол и каменноугольную смолу, состоящую из смеси конденсиро- ванных ароматических и гетероциклических соединений, нафталин, фенолы, аммиак и прочие вещества (около 250 химических веществ).Катализаторы, введенные в шихту в незначительном количестве, могут увеличить выход мезофазы и влиять на состав жидких продуктов,

Газификация. При высокотемпературной обработке твердого топлива в среде кислорода воз-духа, водяного пара, диоксида углерода и водорода органические составляющие топлива нац-ело превращаются в газообразные продукты. К настоящему времени освоены различные моди-фикации промышленных процессов газификации углей, наиболее распространенными из кото-рых являются технологии Лурги (стационарный слой кускового угля), Винклера (кипящий слой угольных частиц), Копперс-Тотцека (пылеугольный поток), Тексако (водноугольная суспензия) и их различные модификации. Катализатор может ускорять как реакции прямого превращения углерода в газообразные соединения, так и газофазные реакции продуктов термического превра-щения угля. До настоящего времени преимущественно разрабатывали процессы каталитичес-кой газификации, основанные на ускорении реакций прямого превращения угля в газообразные соединения в хорошем контакте катализатора, т.е. катализаторы, наносимые на поверхность уг-ля, а также способные плавиться или возгоняться в условиях процесса, проникая в поры угля. - соединения щелочных, щелочноземельных и некоторых переходных (Ni, Fe, Co) металлов. Среди технологий, проходящих опытно-промышленную отработку, следует выделить в качестве наи-более перспективных процесс ЭКСОН - каталитическая газификация угля водяным паром в кипя-щем слое, процесс МОЛТЕН СОЛТ - парокислородная газификация при повышенном давлении в расплаве соды, процесс ПАТГАЗ - газификация при атмосферном давлении в расплаве железа. Применяемые расплавы играют роль теплоносителя и катализатора. При осуществления процес-са газификации угля в кипящем слое частиц катализатора в качестве каталитически активных материалов оказалось возможным использовать дешевые и доступные металлургические и ко-тельные шлаки, которые содержат элементы (Fe, Ni, Mn и др.), способные катализировать реак-ции окисления, конверсии СО и углеводородов, метанирования. В режиме циркуляции частиц мартеновского шлака при температурах 850 – 900^ОС и атмосферном давлении паровоздушной смеси степень конверсии угля в газообразные продукты составляет 90%.

Ожижение. Различие в химическом составе угля и нефти заключается в разном соотношении водород/углерод (0,7 для углей и 1,2 для нефтей). Присоединением к углю дополнительного во-дорода за счет использования доноров водорода (молекулярный водород или органические со-единения - тетралин, крезол и другие) можно получить "синтетическую нефть". В различных странах сейчас работает более 80 опытных установок ожижения угля. 0сновные недостатки сов-ременных технологий каталитического ожижения угля обусловлены невысокой производительно- стью процесса, применением высоких давлений водорода. Использование дешевых катализато-ов на основе рудных материалов (пирит, пирротит, магнетит) и заменой молекулярного водоро-да на синтез-газ (СО + Н₂), позволяет отказаться от трудоемкой и технически трудноосуществимой операции о извлечению катализатора из твердого шламового остатка и технологических ста--дий, связанных с получением водорода, таких как очистка синтез-газа, конверсия СО, выделе-ние Н₂ из газовой смеси. Технологии синтеза жидких топлив из СО и Н2 прошли промышлен-ную проверку в двух вариантах - процесс Фишера-Тропша и процесс Мобил. Технология Мо-бил, основанная на использовании высококремнеземестых цеолитов в качестве катализаторов превращения метанола в высокооктановый бензин, отличается более высокой производитель-ностью, селективностью и качеством продукта (получаемый бензин имеет октановое число 91 - 98). Из синтез-газа можно получить любые органические продукты, производимые сейчас неф-техимическим синтезом. Развитие работ с применением катализаторов заложило новые процес-сы химической переработки углей, для которых характерны повышенная интенсивность, селек-тивность и экологическая чистота. Можно полагать, что катализ внесет в область углехимии та-кие же коренные преобразования, какие были осуществлены в нефтепереработке в 40-е годы 20 века благодаря применению соответствующих катализаторов. Однако, если указанных источни-ков углеводородного сырья не хватит для нужд будущего человечества, то ему придется восполь-зоваться углеродсодержащим соединением, количество которого практически неисчерпаемо – диоксидом углерода. Когда водородная энергетика обеспечит химическую промышленность достаточным количеством водорода, диоксид углерода может стать источником сырья крупно-тоннажных химических производств, в том числе углеводородов.

Имеются все основания считать, что, используя запасы угля, газовых гидратов и развивая водо-родную энергетику, человечество способно обеспечить в будущем углеводородным сырьем.

Mетоды для удаления угольных загрязнений для предотвращения их выброса в атмосферу включают:

1) Минеральные вещества и сера удаляются физико-химическими методами чистки на стадиях подготовки до сжигания или обработки;

2) Сдерживание загрязнений (главным образом оксиды серы) непосредственно на стадии горе-ния введением абсорбентов в топку или горелку. Cуществует возможность управлять кинети-кой сгорания, что позволяет подавить в большой степени формирование оксидов азота;

3) Удаление минеральной части топлива гетероатомными средствами обработки топлива, то есть объединением газификации, пиролиза и, может быть, гидрогенезации;

4) Чистка вредных газов с «обратного конца» от частиц, оксидов серы и азота обычным и предварительным методами газовой чистки.

Экологически чистые технологии сжигания предлагают очистку сгорающих веществ от частиц (пыли, летучего шлака и золы) электростатическим фильтром, рукавным или влажным фильт-ром. Во многих случаях сжигание угля с высоким содержанием серы требует очистки газов от оксидов серы, чтобы выполнить существующие относящиеся к окружающей среде инструкции. Но данные по каждой существующей технологии не гарантирует выполнение максимально до-пустимых величин выбросов NOx. Поэтому все экологически чистые технологии должны вклю-чать систему очистки газов от оксидов азота. Во многих случаях выполнение требований отно-сящихся к окружающей среде инструкций могли бы быть достигнуты только оптимальной ком-бинацией нескольких очищающих методов одновременно: например, предварительная очистка угля, влажная очистка газов для устранения частиц и серы согласуется с отдельными каталити-ческими способами сокращения оксидов азота. Реализация этих мер не простая, но весьма реа-листическая задача и уже осуществлена на большом количестве электростанций США, Японии и Германии, использующих угольное топливо. Технологии коммерчески используются в про-мышленности, в частности: процессы физической очистки, модернизация удаления золы и ок-сидов серы, сжигание при введении известняка в топку и влажная очистка вредных газов.

Но пока будут сжигаться твердое топливо, получаемое из облагороженного угля, будут образо-вываться отходы коммунальных зол, в которых основными вредными примесями являются: Be, As, Cd, Zn, Pb, Hg, Sb, Ni, Co и т. д. Если выделение вредных примесей с последующим их использо-ванием не оправдывает расходов целесообразно осуществлять контейнеризацию вредных при-месей в состав материалов, исключающий возможность их выщелачивания при эксплуатации данных материалов. Имеющийся материал по промышленному применению золы свидетельст-вует о возможности её использования при производстве строительных материалов как в виде добавок, улучшающих свойства конечных продуктов, так и в виде компонентов, активно участ-вующих в качестве основного продукта в химическом процессе формирования структуры стро-ительного материала. Основными составляющими коммунальных зол являются соединения кремния, кальция, железа и алюминия. Присутствие указанных соединений позволяет утверж-дать о возможности использования аналогичных по химическому составу отходов для произ-водства строительных материалов.Принимая во внимание состав коммунальных зол, можно считать, что золы можно адаптировать к широкой номенклатуре строительных материалов, к таким, как: цементный камень, силикатные и керамические кирпичи, сырье для производства вяжущего, добавки в асфальтобетон и т.д.

Огромные потенциальные ресурсы углеродсодержащего сырья содержатся в бытовых отходах, твердых и жидких отходах деревообрабатывающей и химической промышленности, сельскохо-зяйственной и других отраслей, о чем рассказывалось выше.Энергетический потенциал промыш-ленных и коммунальных отходов (отходов угледобычи и углеобогащения, твердых бытовых от-ходов, автомобильных шин, отходов промышленных предприятий, включая пластмассы, рези-но-технические изделия, отходы нефтепродуктов, отходов древесины и продуктов ее перера-ботки) составляет около 92 млн. тонн условного топлива (Россия). Это 18 % потребляемого для производства электроэнергии котельно - печного топлива. Сегодня разработаны высокоэффек-тивные технологии переработки промышленных и коммунальных отходов, содержащих горю-чие материалы, в режиме газификации с после-дующей утилизацией получаемых энергоносите-лей. Возможна переработка твердых бытовых и древесных отходов с влажностью до 70%, отхо-дов, содержащих до 10% угля, маслоотходов металлургического производства, загрязненных песком и окалиной до 60 % по массе, без дополнительных мероприятий по их улучшению. Ком-бинированное производство тепловой и электрической энергии (СНР) играют важную роль в европейском развитии.Роль, которую СНР предстоит сыграть в рамках европейской системы

энергоснабжения будущего, должна иметь широкую базу. Комбинированное производство теп ловой и электрической энергии содействуют устойчивому развитию, что является целью Мааст рихтских Соглашений. СНР сравнимо с более чистыми технологиями, на которых был сделан акцент в Белой книге Европейского Союза 1993 г. «Рост, конкуренция, занятость-задачи и пути продвижения в XXI век». Современная модель развития устарела и не является оптимальной, что приводит к недостаточному использованию трудовых и избыточному использованию энерго- и природных ресурсов. Нужна новая модель, направленная на содейст вие устойчивому экономи-ческому росту, при котором повышается уровень занятости и снижается уровень потребления энергетических и природных ресурсов. Поэтому, положение энергетики в новой модели разви-тия является одним из ключевых элементов, которые требуют рассмотрения. В "Белой книге" предложены пути содействия осуществлению структурных перемен. В контексте постепенного систематического пересмотра инструментов политики особого внимания заслуживают:

1. Косвенные налоги на загрязнение окружающей среды, например, на источники энергии в за-висимости от содержания СО₂ в выбросах;

2. Финансовое регулирование схемы исчисления налогов, способствующих устойчивой экономической деятельности;

3. Контроль внутреннего рынка с целью обеспечения оптимального использования ресурсов;

4. Включение экологических аспектов трансграничного и глобального характера в политику международной торговли и сотрудничества.

В 1989 г. Европейским Союзом была поставлена задача по повышению энергетической эффективности на 20% к 1995 г.

Программа SAVE(конкретные действия по интерсивному повышению энергоэффективно-сти), представленная Комиссией в 1990 г., направлена на повышение энергоэффективности.

Программа ALTENER - содействие использованию возобновляемых источников энергии, например, за счет утилизации биомассы в качестве топлива для ТЭЦ.

Программа JOULEнаправлена на оказание содействия исследованиям и разработкам в об-ласти неядерной энергетики и меры по энергоэффективности.

Расширение трансевропейских электрических и газовых сетей может в той или иной степени способствовать сооружению новых ТЭЦ и проложить дорогу для взаимодействия между СНР и гидроэнергетикой в рамках европейской системы энергоснабжения.

Комбинированное производство электрической и тепловой энергии представляет собой энерго-эффективную технологию, которая может сыграть важную роль в XXI веке в осуществлении пе-рехода Европы на путь устойчивого развития. С помощью СНР возможно одновременное про-изводство нескольких видов энергетических услуг:

· отопление и холодоснабжение зданий;

· выработка электроэнергии для освещения и работы двигателей;

· производство технологической энергии для промышленности и т. д.

При комбинированном производстве тепловой и электрической энергии возможна утилизация большого числа различных видов топлива - газа, угля, нефти, биомассы и твердых отходов, с использованием энергоэффективных крупномасштабных установок для сжигания, оборудован-ных современными системами, а также с применением экологичных технологий. Комбиниро-ванное производство тепловой и электрической энергии может благотворно повлиять на лока-льную окружающую среду, если системы СНР заменят ряд объектов энергетики как источни-ков атмосферного загрязнения. Реализация СНР способствует повышению уровня занятости. Т.к. энергоэффективность и использование местных энергетических ресурсов означают воз-можность сокращения импорта топлива в Европе, что способствует увеличению средств для инвестиций в местные системы комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Тем самым СНР может способствовать достижению ряда целей, поставленных как на уровне Европейского Союза, так и на национальном уровне. Основой развития современной цивилизации является энергетика, или топливно-энергетический комплекс. От состояния энер-гетики зависят темпы научно-технического прогресса, интенсификации производства и жиз-ненный уровень людей.

Источники энергии, которые использует человечество, делятся на две группы: восстано-вимые и невосстановимые. К первым относятся энергия Солнца, ветра, гидроэнергия рек, раз-ные виды океанической энергии (морских волн, приливов, разницы температур воды и др.), а также геотермальная энергия (внутреннее тепло Земли). Невосстановимыми источниками энер-гии являются природное топливо, ядерная энергия и термоядерная энергия, еще неосвоенная промышленностью. Эти две группы отличаются влиянием на биосферу. Использование восста-новимых источников энергии не приводит к изменению теплового баланса Земли - человек. Ис-пользование невосстановимых источников энергии приводит к дополнительному нагреву окру-жающей среды.

Ученые считают, что безопасная граница использования невосстановимых источников энергии составляет не больше 0,1% мощности солнечной энергии, которая приходи на Землю, то есть около 100 млрд. кВт. Ныне цивилизация производит для своих нужд энергию на основе невосстановимых источников мощностью 10 млрд кВт - то есть всего в десять раз меньше ус-тановленной границы. Если такие темпы увеличения энергии на базе невосстановимых источ-ников сохранятся и в дальнейшем, то допустимая тепловая граница будет достигнута примерно через 75 лет, то есть где-то в середине ХХ1 ст., после чего увеличение производства энергии, ос-нованное на этих источниках, должно будет остановиться. Это может быть кризисом для циви-лизации, если она будет продолжать развивать свою энергетику обычным путем.

Существует только один способ предотвращения энергетического кризиса, который грозит че-ловечеству. Это – переход до масштабного использования восстановимых источников энергии, из которых наимощнейшим является солнечное излучение. Без вреда для биосферы, как счита-ют, можно использовать до 3% всего потока, который приходит на Землю. В случае размеще-ния солнечных установок на суше их приемные антенны займут около 10% площади континен-тов (с расчетом того коэффициента полезного действия, который имеют современные установ-ки). Поскольку около 15% площади континентов составляют пустыни, это не так и много. При КПД преобразования солнечной энергии 30% (которая существует сегодня) такая глобальная система позволит получить энергию мощностью 1 триллион кВт. Это в 100 раз больше, чем произ-водится всеми энергоустановками мира, то есть в десять раз больше тепловой границы, допус-тимой в случае использования невосстановимых запасов энергоресурсов. А еще в запасе чело-вечества есть энергия ветра, океанов и другая, которая в сумме превысит ту, что производится ныне всеми энергоустановками. То есть, стратегическое задание человечества - это получение энергии с восстановимых источников нетрадиционными методами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. Учебное пособие. – М.: Издательство Российской экономической академии им. Г.В. Плеханова, 1994. – 312 с.

2. Баширов В.В. и др. Техника и технология поэтапного удаления и переработки амбарных шламов. М., 1992.

3. Быстраков Ю.И., Колосов А.В. Экономика и экология. –М.: Агропромиздат, 1988. –204 с.

4. Воронцов В.Н. Открытые горные выработки в подготовительных работах при обустройстве нефтегазовых месторождений Среднего Приобья. Сургут, 1999.

5. Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономические методы управления природопользованием. –М.: Наука, 1993. –136 с.Бадыштова К.М. и др. Альтернативное сырье для производства парафино-церезиновой композиции. // Химия и технология топлив и масел. 1996. № 3.

6. Елашева О.М., Баландин Л.Н. Асфальто-смолистые парафиновые отложения нефтедобывающих регионов России - альтернативное сырье для производства парафино-церезиновых композиций и битумов. // Промышленные и бытовые отходы. Проблемы и решения. Мат. конф. Ч.1. Уфа, 1996.

7. Кузнецов Б.Н. Катализ химических превращений угля и биомассы. Новосибирск: Наука, 1990.

8. Кузнецов Б.Н. Органический катализ. Часть 2. Катализ в процессах химической переработки угля и биомассы. Учебное пособие. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1988.

9. Кусумано Дж., Делла-Бетта Р., Леви Р. Каталитические процессы переработки угля. М.: Химия, 1984.

10. Неверов А.В. Экономика природопользования. Учебн.пособие для вузов. –Минск: Вышэйшая шклоа, 1990. –216 с.

11. Обоснование инвестиций в строительство полигона утилизации и переработки отходов бурения и нефтедобычи АО "ЛУКойл-Когалымнефтегаз". Т.1. Общая пояснительная записка. Сургут, 1996.

12. Позднышев Г.Н., Сергеева Л.М. Извлечение нефти из замазученных грунтов: Тез. Докл. Всесоюзной конф. по проблемам комплексного освоения природных битумов и высоковязких нефтей. Казань, 1991.

13. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные технологические решения. Кн. 3. Разработка принципиальных технологических решений по обезвреживанию и утилизации буровых шламов и нефтезагрязненных песков. Сургут, 1996.

14. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные технологические решения. Кн.2. Разработка принципиальных технологических решений по обезвреживанию шламовых амбаров и нефтезагрязненного грунта. Сургут, 1996.

15. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные технологические решения. Кн.1. Разработка принципиальных технологических процессов разделения нефтешламов. Сургут, 1996.

16. Применение ультрадисперсных оксидных адсорбентов для очистки нефтесодержащих сточ-ных вод / Сироткина Е.Е., Иванов В.Г., Глазкова Е.А. и др. // Нефтехимия. 1998. т.38. № 2.

17. Сметанин В.Л., Казначеева З.В. Обработка нефтешламов: Тез. Докл. 27 науч.-техн. Конф. Пермского политехнического института. Ч.2. Пермь, 1991.

18. Танатаров М.А.и др. Опыт утилизации нефтешламов ЛПДС "Черкассы" // Промышленные и бытовые отходы. Проблемы и решения: Мат. конф. Ч.1. Уфа, 1996.

19. Уилсон К.Л. Уголь - "мост в будущее". М.: Недра, 1985.

20. Фальбе Ю.М. Химические вещества из угля. М.: Химия, 1984.

21. Химическая технология твердых горючих ископаемых /Под ред. Г. Н. Макарова, Г. Д. Харлампович. М.: Химия,1986.