В конце 1970-х — начале 1980-х годов весь мир стал ожидать глобального потепления. Это было связано с обнаружением озоновой дыры над Антарктидой. Ее появление объяснили выбросами в атмосферу фреона, который действовал разрушающе на озоновый слой, что в свою очередь позволяло солнечным лучам сильнее прогревать атмосферу над Антарктикой, вызывая в результате этого перемещение больших масс воздуха, атмосферные циклоны и т.д.
Предотвращение климатических изменений выглядело, безусловно, как задача первоочередная и приоритетная. Ведущие страны начали активно разрабатывать различные методы снижения негативного воздействия на природу. На ликвидацию озоновой дыры были потрачены огромные деньги. Все холодильники в Европе были переведены на озонобезопасный фреон. Обыкновенный фреон был почти исключен из сферы практического применения.
Однако темпы роста озоновой дыры не менялись.
Потребовались новые идеи для предотвращения климатических изменений. Самой значительной и многообещающей из них стала концепция водородной энергетики. Апологеты водорода считали, что с его помощью можно решить чуть ли не все проблемы, связанные с вредным воздействием человека на окружающую среду. Логика у них была исключительно простая: при сжигании водорода образуются только пары воды и ничего больше. Поэтому автомобили на водородном топливе не вырабатывают углекислый газ, не загрязняют окружающую среду. Главной причиной климатических изменений в этой концепции считалось именно увеличение доли углекислого газа в атмосфере Земли.
В качестве основного источника нового топлива рассматривался природный газ (метан), из которого путем каталитической конверсии предлагалось производить водород. Однако проблема заключалась в том, что при конверсии природного газа одновременно с водородом производится все тот же углекислый газ (CO2).
В качестве одного из возможных способов утилизации углекислого газа рассматривался опыт норвежской компании Statoil, которая предложила закачивать его в отработанные скважины нефтяных и газовых месторождений. Считалось, что повышение содержания CO2 в атмосфере может привести к необратимым изменениям климата, в то время как его закачка в отработанные углеводородные месторождения безопасна и не имеет отрицательных последствий. Однако это не так, так как приводит к дисбалансу природного равновесия, во внутреннем пространстве нашей планеты.
То есть в концепции водородной энергетики предполагалось, что вопросы экологического равновесия могут быть решены достаточно прямолинейно. И что при переводе городского транспорта на водородное топливо проблемы, связанные с загрязнением воздуха выхлопными газами просто исчезнут. Но оказалось, что все не так просто.
Во-первых, получение водорода — это реакция, требующая затрат энергии. А это значит, что в том месте, где производят водород, для получения необходимой энергии нужно сжигать какое-то другое топливо, что неизбежно сопровождается выбросами углекислого газа. Т.е. выбросы, которые были бы получены в городской черте при использовании традиционных автомобильных топлив, просто выносятся за пределы города, где будет осуществляться получение водорода. В итоге интегральный планетарный баланс выбросов не меняется.
Во-вторых, водородная энергетика по определению является затратным мероприятием. Автомобили с двигателем на водороде будут стоить дороже традиционных, водород в виде автомобильного топлива — дороже бензина, а создание полноценной инфраструктуры водородных заправок потребует огромных материальных вложений.
Таким образом, при использовании традиционных технологий получения водорода эти обстоятельства значительно уменьшают шансы перейти на водородное топливо даже в отдаленной перспективе.
Использование водорода в энергетике может быть выгодным только в том случае, если получаемый одновременно с водородом из природного газа углерод будет востребован и его рыночная цена будет окупать все затраты, связанные с получением водорода для энергетического использования.
Одной из технологий экономически оправданного получения водорода для использования в энергетике является разработанная в Объединенном Институте Высоких температур РАН технология совместной переработки биомассы и природного газа. В качестве биомассы может быть использован торф, сельскохозяйственные или древесные отходы и т. д. Реализация данной технологии позволит одновременно с водородом получать углерод в том виде, в котором он может быть использован в промышленном производстве, а значит — сделает ненужным сооружение дорогих и ненадежных систем захоронения двуокиси углерода (CO2).
Использовать чистые углеродные материалы, получаемые по разрабатываемой технологии, можно в металлургии. Так, например, дефицит в углеродных материалах высокой чистоты в металлургическом производстве Западной Европы оценивается в несколько миллионов тонн. А по своим свойствам углеродные материалы, получаемые по разрабатываемой технологии, полностью отвечают металлургическим требованиям. Кроме того, данные материалы не дороже кокса и значительно дешевле, чем принятые в нашей стране и за рубежом углеродные материалы подобного состава.
Металлургическое производство, являющееся одним из главных потребителей топливно-энергетических ресурсов в стране, может быть значительным потребителем энергоресурсов, получаемых из биомассы. В конце 1930-х годов примерно 30-35% всего металлургического кокса в СССР производилось из торфа. Но в последующие годы торф, как сырье для производства металлургического кокса, был полностью заменен коксующимися углями. За последние годы цена кокса значительно выросла. Тем не менее, коксующихся углей не хватает. Идет активный поиск возможностей вовлечения в оборот новых месторождений коксующихся углей.
При этом, как известно, производство кокса из углей считается одним из самых экологически неблагополучных.
В то время как торф относится к биомассе, т.е. к «частично возобновляемым источникам энергии». Содержание вредных примесей в торфе значительно меньше, чем в угле. И получение кокса из торфа сопряжено с гораздо меньшей нагрузкой на окружающую среду, чем при использовании для этих целей коксующихся углей.
Таким образом, реализация данной технологии позволит получить значительный экономический эффект. Оценки показывают, что срок окупаемости одной установки по производству углеродного композита, при выпуске последнего до 20-30 тыс. тонн в год (при реализации получаемого углеродного композита по ценам, существующим в настоящее время), не превысит полутора лет. И это без учёта стоимости водорода, получаемого одновременно с углеродным композитом.
