• Русский

Ученые КФУ работают над топливом будущего

Прорывные разработки в области газовых гидратов, проводимые в рамках САЕ «ЭкоНефть», уже привлекли внимание крупных газодобывающих компаний.

Сегодня разговорами о «топливе будущего» уже никого не удивишь – об этом постоянно рассказывают с экранов телевизоров, пишут на страницах газет и журналов, рассуждают даже за деловыми обедами. Причина такой популярности довольно простая – мировые эксперты считают, что век нефти недолог и уже к середине XXI века человечество столкнется с глобальной нехваткой источников энергии. Поэтому все ищут достойную замену «черному золоту». Одни предлагают вернуться к энергии ветра, другие советуют обратить внимание на солнечную энергию и т.д. При этом долгое время несправедливо забытым во всей этой суматохе оставался природный газ. К слову, третий в списке источников энергии после нефти и угля по доле использования, хотя более экологичен, по сравнению с ними, и гораздо энергоэффективнее. Сегодня ситуация несколько изменилась. Эксперты в один голос твердят, что нас ждет бурный рост потребления природного газа и в ближайшее время он вытеснит с рынка сначала уголь, а чуть позже и нефть.

«Сегодня сформировалось общемировое мнение, что рынок энергоресурсов перестраивается. Ожидается, что уже к середине нынешнего столетия именно природный газ станет самым потребляемым видом углеводородных энергоресурсов. Хотя изначально он оставался в тени, и в качестве «топлива будущего» всерьез не рассматривался. Мы связываем такие перемены с последними достижениями в области исследования газовых гидратов – одного из колоссальнейших источников природного газа на планете. Только открытых на данный момент месторождений газовых гидратов хватит, чтобы обеспечить человечество природным газом на несколько сотен лет. Поэтому осмелюсь предположить, что газовые гидраты – это однозначно топливо XXIXXII, а возможно и XXIII веков», —  поделился своим мнением руководитель САЕ «ЭкоНефть» Михаил Варфоломеев.

Объемы так называемого «горючего льда» действительно впечатляют. Сегодня они уже превосходят все разведанные запасы нефти и традиционного газа и по самым пессимистичным прогнозам оцениваются в 200 трлн. кубометров, а по оптимистичным – в астрономическую цифру в 1 квантиллион. Еще раз вспомнить про эти фантастические цифры пришлось совсем недавно на фоне новостей из Поднебесной о начале полноценной добычи газовых гидратов. Конечно, говорить о промышленных объемах пока ещё рано, но это определенный сигнал, что поезд тронулся.

В Казанском федеральном университете китайскую «газогидратную революцию» предвидели гораздо раньше. В начале 2016 года, когда стратегическая академическая единица «ЭкоНефть» в КФУ только создавалась, одним из пяти направлений исследований, которыми будут заниматься ученые САЕ, было выбрано именно изучение газовых гидратов. Тогда такой выбор удивил многих: по словам самих ученых КФУ нефти в России хватит еще лет на 200, а если вдруг, то есть ещё тяжелая, сверхвязкая и даже сланцевая. Да и до этого газовыми гидратами в Казанском университете никогда не занимались, т.е. все приходилось начинать буквально с нуля.

«Конечно, у нас не было ни необходимого для изучения гидратов оборудования, ни сотрудников, занимающихся исследованиями в этой области. Но было четкое понимание и очень сильная база. Ведь добыча и выделение газовых гидратов – это, по сути, фазовые переходы, для которых важны такие понятия, как термодинамика и кинетика. Два этих направления у нас представлены и очень динамично развиваются, поэтому решение заняться и газовыми гидратами в том числе пришло само. Тем более что среди глобальных вызовов, на которые мы собираемся искать ответы в рамках САЕ «ЭкоНефть», есть проблемы и экологии, и энергоэффективности, связанные с использованием угля и нефти», — рассказал Михаил Варфоломеев.

Стоит отметить, что новое направление стало набирать обороты чуть ли не с первых дней. Было закуплено оборудование, в лаборатории стали появляться новые сотрудники, чуть позже появились и первые результаты. Менее чем через год научной группе, занимающейся исследованием газовых гидратов, удалось привлечь к себе внимание сразу нескольких крупных компаний, рассматривающих газовые гидраты как потенциальный источник природного газа. Речь идет о разработке уникальных кинетических ингибиторов – особых химических соединениях, замедляющих процесс образования газовых гидратов. Ноу-хау ученых САЕ «ЭкоНефть» позволяет решить многие проблемы, сопровождающие добычу углеводородов в условиях крайнего Севера и Арктики, в т.ч. при транспортировке.

«Образование газовых гидратов пока чаще связано с негативными процессами, если идет речь о добыче нефти и газа на шельфе, к примеру. Это может быть уменьшение потока нефти из-за газогидратных отложений на стенках трубопровода, иногда даже закупорка трубопровода. Здесь нужно понимать, что гидраты образуются в определенных условиях. Мы изучаем эти условия, уделяем много внимания процессам образования и распада газовых гидратов. Т.е. нет такого, что выбрана одна узкая проблема и ведется работа только над ней. Вопрос у нас изучается в комплексе, как с точки зрения добычи, так и борьбы с осложнениями. И вот здесь нами разработано универсальное средство – кинетические ингибиторы. Они способны увеличить время образования газовых гидратов, что позволяет осуществить транспортировку, и снижают температуру, это позволяет жидкое состояние сохранять в большем диапазоне температуры», — раскрыл детали проекта старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Аркадий Жуков.

Кинетические ингибиторы гораздо эффективнее своих термодинамических собратьев, которые сейчас используются компаниями при добыче газа на шельфе, поэтому разработка ученых САЕ «ЭкоНефть» буквально сразу привлекла «Газпром» и американскую Occidental. С российской компанией в настоящий момент ведутся переговоры о сотрудничестве.

Исследования газовых гидратов в САЕ «ЭкоНефть» проводятся в тесном сотрудничестве с международными партнерами. Одной из первых к работе подключилась Высшая школа передовых технологий Франции (ENSTA ParisTech). Пока речь идет лишь об обмене опытом. Так, весной этого года с циклом лекций перед сотрудниками САЕ и всеми, кому интересны исследования в области газовых гидратов, выступал профессор ENSTA ParisTech Дидье Дальмазон.

«Газовые гидраты – очень перспективный ресурс с точки зрения эффективности и экологичности, поэтому определенно у него есть будущее. Другое дело, что это направление очень молодое, и сюда нужны огромные инвестиции, ресурсы, как материальные, так и человеческие. Я заметил, что с этим в вашем университете проблем нет. Я поражен вашими научными центрами, лабораториями, техническим оснащением. Оно на самом высоком уровне, а главное, на всем этом есть кому работать. Поэтому я уверен, что у вас все получится и в области газовых гидратов», — отметил Дидье Дальмазон в интервью нашему корреспонденту.

Не менее интересным направлением для исследований является и оценка выделения метана из газовых гидратов. Исследования проводятся в рамках прорывного проекта «Нефтематеринские толщи, сланцы и залежи углеводородов как недооцененные источники эмиссии парникового метана» , о котором мы уже рассказывали ранее. Напомним, что целью проекта является корректировка климатической модели Земли, тогда как именно метан – один из опаснейших парниковых газов, поэтому очень важно определить скорость и концентрацию его выделения из газовых гидратов.