Из угля и мусора. Как производят синтетическое топливо

Топливо, которым мы обычно пользуемся, делают из нефти. Однако ученые считают, что при сегодняшнем уровне потребления ее хватит всего на несколько десятилетий. Поэтому исследователи работают над созданием альтернативных вариантов. Один из них — синтетическое топливо. Рассказываем, что это такое.

История вопроса

Синтетическое топливо — это горючие жидкости, полученные химическим или биологическим путем не из обыкновенной нефти. Их можно синтезировать из нефтепродуктов, которые изначально не подходят для стандартных способов производства бензина (например, из тяжелой или сланцевой нефти), а также из природного газа, угля, биомассы и других отходов.

Впервые подобный вид топлива смог создать немецкий химик и лауреат Нобелевской премии Фридрих Бергиус, который придумал как из угля сделать горючее (для этого нужны высокая температура, давление и катализаторы). Позже технологию назовут в его честь — процессом Бергиуса. В 1913 г. он получил патент на свое изобретение, а в 1919 г. в Германии заработает первое промышленное предприятие по производству синтетического топлива.

Другой способ производства синтоплива (газификация угля и воздействие на него водяным паром) также был создан немцами — Францем Фишером и Гансом Тропшем в 1923 г. Позже его назовут процессом Фишера-Тропша. Впоследствии именно он ляжет в основу производства синтетического горючего.

Обе этих технологии широко применялись Германией в период Второй Мировой войны. Было построено несколько десятков заводов по производству синтетического топлива, которые снабжали фронт высококачественным авиабензином, синтетическими маслом, каучуком и другими соединениями.

После войны технология Фишера-Трошпа попала и в другие страны, где начала применяться в первую очередь для производства бензина, дизельного синтетического топлива и других видов горючего.

В начале XX века ученые предлагали добывать синтопливо только из газа или угля. Однако сейчас исследователи придумали большое количество способов его получения.

В чем ценность синтетического топлива

Основная проблема производства такого горючего в том, что это слишком дорого. Этот процесс гораздо сложнее, чем получение бензина из нефти напрямую, и потому требует серьезных затрат.

Читайте также: Как из нефти делают бензин

Однако создание синтетического топлива считается перспективным направлением в энергетике, и вот почему:

• В ближайшие десятилетия нефть на Земле может закончиться, поскольку это исчерпаемый природный ресурс. Согласно «Статистическому обзору мировой энергетики» нефтегиганта British Petroleum, это вероятно произойдет уже к 2070 г. В таком случае людям придется переходить на альтернативные способы производства горючего.

• Запасов твердого топлива на Земле больше, чем нефти. При этом, например, из ископаемого угля можно делать синтетическое топливо.

 • Странам, на территориях которых нет нефти, синтетическое топливо помогает поднять ВВП, а также снизить зависимость от внешних поставок.

• Синтетическое топливо производится гораздо более экологично, чем нефтяное.

В России нет крупных производителей или заводов синтетического топлива. Стоит отметить, что в нашей стране достаточно большое количество нефти.

От песка до отходов — 5 способов производства

Синтетическое топливо можно получить разными способами. Но, по сути, главное вещество, которое производят химики — синтез-газ. Это смесь угарного газа и водорода, из которой впоследствии можно изготовить в том числе синтетическое горючее (а также тепловую и электрическую энергию, метан и другие химические вещества).

Отметим, что и Фридрих Бергиус, и Франс Фишер с Гансом Тропшем предлагали создавать вещество из угля. Однако больше «прижилась» именно вторая технология, поскольку ее можно применить к более обширному спектру сырья, включая биомассу, природный газ и прочее.

Расскажем, как производят синтетическое топливо разными способами.

Из угля в жидкость

Сегодня угль в синтетическое топливо преобразуют двумя способами. Первый — непрямое сжижение — как раз и есть так называемый процесс Фишера-Тропа. Для этого сырье измельчается, нагревается до высокой температуры, а затем сквозь слой раскаленного угля продувается перегретый водяной пар. В результате образуется тот самый синтез-газ, который затем преобразуется в специальном реакторе, и получается синтетическое топливо.

Второй способ — прямое сжижение угля. В данном случае вещество в газ не превращается. То же измельченное сырье подвергается воздействию водорода, высокой температуры и давления. Продукт такой реакции — синтетическая нефть, которую можно перерабатывать в синтопливо.

Из твердых отходов

Относительно недавно был разработан новый метод получения разных видов синтетического топлива, в том числе газ, а также жидкое и твердое горючее. Как сырье для этого процесса подходят шины, пластиковые отходы, бумага, дерево и прочее.

Для производства отходы такого типа сжигают в контролируемых специальных температурных условиях. В результате получается все тот же синтез-газ, который проходит через конденсацию и получается жидкое топливо.

Из нефтеносных песков

Битумные (или нефтеносные) пески — это встречающиеся в природе смеси песка, воды, глины, воды и вязкой формы сырой нефти, которая называется битум. В отличие от обычной нефти, битум содержит большое количество примесей, в том числе азот, серу и тяжелые металлы. По консистенции он маслообразный и похож на липкое желе.

Чтобы получить синтопливо, нефтеносные пески сначала промывают горячей водой. В результате битум отделяется от всего остального. Затем он попадает под воздействие высокой температуры и давления, а после через него прогоняют водяной пар, что приводит к знакомой нам реакции Фишера-Тропа, получению синтез-газа и дальнейшим итерациям.

Из атмосферного углерода

Еще одна современная разработка, которая призвана в первую очередь очистить атмосферу от большого количества углекислого газа. И ученые придумали, как перерабатывать его, превращая в синтопливо.

Для данного процесса необходима специальная установка, которая «отлавливает» CO2 с помощью карбоната калия — из всех компонентов воздуха с этим веществом взаимодействует только углекислый газ, который таким образом и попадает в ловушку.

Затем с помощью электрического воздействия калий отделяется от нужного нам газа, который пропускают через реакционную смесь и катализатор под воздействием высокой температуры. В результате получается синтез-газ, из которого можно делать синтетическое топливо.

Отметим, что данный процесс пока возможен лишь теоретически. Проблема заключается в том, что цепочка преобразования содержащегося в воздухе газа в топливо требует огромного количества энергии. Однако, если его получится воплотить в жизнь, то такой механизм будет углеродно-нейтральным, то есть будет и производить углерод, и потреблять его.

Из биомассы

В данном случае как сырье можно использовать органические отходы, например, древесные опилки, сено, сельскохозяйственные культуры и так далее. Для получения синтез-газа биомасса сжигается в среде с низким содержанием кислорода, таким образом получается синтез-газ.

Основная проблема производства синтоплива в том, что необходим огромный объем исходного сырья: из 5 тонн можно получить только около 1 тонны топлива. Кроме того, биомасса занимает большие объемы, а значит, на транспортировку и хранение понадобятся дополнительные средства.

Читайте также: Альтернативное топливо: полеты на подсолнечном масле и кукурузном крахмале

БКС Мир инвестиций