Спасёт ли нас водород от экологической катастрофы?

Виталий Липик, кандидат технических наук, давний автор “Экологии Севера” из Беларуси, посвятил этому новую статью.

Водородная энергетика стала интенсивно развиваться начиная с 70-ых годов прошлого столетия, когда пророчили быстрое истощение топливных ископаемых. Заманчивое следствие того, что в результате сгорания водорода как топлива выделяется теоретически только вода, делает водородную энергетику чрезвычайно привлекательной в плане сокращения выбросов и решения проблемы потепления климата. С тех пор правительства разных стран и крупные частные компании вкладывают большие деньги в развитие этой отрасли. Австралия, США, Ирландия проводят широкомасштабные научные программы по развитию водородной энергетики. Но в целом проблема пока остаётся нерешённой, несмотря на создание автомобилей, автобусов и даже самолётов с водородным двигателем. Пока что ситуация остаётся таковой, что бензиновое топливо всё же дешевле. Уж очень много приходится решать проблем технического и научного плана, чтобы создать дешёвый водородный двигатель.

Возникают проблемы с получением, хранением и транспортировкой водорода. Несмотря на эти трудности, всё равно продолжают развивать водородную энергетику, искать новые источники водорода, разрабатывать новые катализаторы. Наиболее реальный и практически неистощимый источник водорода – вода. Известное явление разложения воды на водород и кислород под действием электрического тока делают привлекательным и заманчивым данный процесс. Большие надежды в этом плане возлагаются на АЭС, которые могут стать средством получения водорода. Существует несколько термических процессов, по которым в настоящее время и получают основную массу водорода, перерабатывая природный газ. Но как правили такие реакции тяжело идут при температурах до 1000⁰С.

Когда какой-нибудь химический процесс сложно протекает, то ситуацию может облегчить катализатор. Разработка катализаторов для получения водорода составляет огромную отрасль и развивается в различных направлениях применительно к разным источникам получения водорода. Время от времени в прессе появляются заметки о создании сверхкатализаторов, которые, казалось бы, решат все вопросы, но как обычно шум утихает и всё возвращается на исходные позиции. Специалисты из Японии объявляли о создании катализатора на основе никеля, который разлагает воду на кислород и водород под воздействием солнечного света.

Американские специалисты из штата Виржиния заявили о создании катализатора из сплава никеля, алюминия и олова, способствующего выделению водорода из растительной массы, например, из субстратов, богатых глюкозой. Но пока что крупных подвижек и спасительных решений в этом плане найдено не было.

В Беларуси как альтернативные источники водорода можно рассматривать растительные возобновимые ресурсы и их производные: метан, метанол, этанол. В республике имеется богатый опыт и ряд предприятий по переработке растительного сырья. И сырьевая база может способствовать интенсивному развитию данного направления. Только древесных отходов в республике ежегодно образуется около 100 тыс.т. Помимо древесного сырья для нужд водородной энергетики возможно было бы использовать отходы растительной зелёной массы.

Именно эти направления перспективно развивать в плане создания тепловых установок снабжающих небольшие города энергией. Тем более, что в мировой практике известны процессы получения водорода путём конверсии растительного сырья, метанола, метана. Метан для получения водорода разумеется в подавляющей массе будет использоваться из природного газа, но возможно его получение путём анаэробного сбраживания растительных остатков.

Но для всех этих процессов необходимо создание катализаторов, облегчающих получение водорода. Именно направление создания катализаторов необходимо развивать, тем более, что ряд научных организаций в бывшем СССР работали в этой области и накоплен достаточно большой потенциал и отрасль не придётся строить на пустом месте с нуля. В бывшем СССР вообще в целом очень много изобретений было сделано в области водородной энергетики. Многие образцы двигателей, автомобили, работающие на водороде были созданы именно в СССР, а потом уж переняты странами Запада. Катализаторами для получения водорода интенсивно занимались Россия и Казахстан.

Создание катализаторов в области водородной энергетики важно, потому что именно развитие катализа способно сдвинуть с мёртвой точки многие вопросы водородной энергетики, поскольку, вероятнее всего, все реакции уже известны и все процессы получения водорода изобретены. Единственным выходом является снижение затрат на их проведение. А такое снижение может обеспечить только катализатор. Создание высокотехнологичных каталитических процессов является важной и перспективной работой, которую вполне могут выполнить научные кадры Беларуси. Удачные разработки в этой области будут не только способствовать сохранению окружающей среды, но и позволят не отстать в гонке технологий в сфере водородной энергетики, имеющей место в мире на сегодняшний день. Очень важно не отстать в этой области, которая развивается гораздо быстрее всех прогнозов и в недалёком будущем будет диктовать правила в энергетике, автомобилестроении, химической промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и многих других ведущих отраслях экономики.