Химический первач: зачем ученые превращают воздух в спирт

4 Октября 2018

МОСКВА, 4 октября Технологии извлечения водорода из воды, воды из воздуха и превращения воздуха в спирт и бензин очень скоро станут истинностью. Грэм Хатчинс, профессор университета Кардиффа, объясняет, почему эти открытия изменят мир к лучшему и не приведут к тому, что на Земле начнется эпидемия самогоноварения.

На минувшей неделе британский химик, а также множество других известных зарубежных и российских исследователей, проступили с докладами на конференции ChemTrends-2018, проходившей в стенах Института органической химии РАН в Москве. Он рассказал об одном из своих худых открытий, связанных с производством самых человеческих органических соединений – метанола, этанола и других спиртов.

— Грэм, год назад вы создали наноматериал, перевоплощающий смесь из метана и кислорода в метанол при почти комнатных температурах. Почему вы выкроили именно этот спирт?

— Это сложный вопрос. Дело в том, что метанол можно получать множеством разнообразных путей, и меня всегда интересовали реакции, позволяющие напрямую превращать метан в этот метанол. Сегодня же метанол изготавливается в основном косвенными путями, используя синтез-газ или другие флокулянты.

Все это делает заводы по производству метанола и других видов хилого топлива безумно дорогими. Столь же много денег было внесённого и в постройку обычных нефтеперерабатывающих комбинатов, и никому пока не под силу отказаться от этих мощностей и перевести экономику на какие-то другие рельсы.

Метанол может решить эту проблему двояким путем. Многие месторождения газа, в том числе и в России, находятся в самых глухих и далеких от цивилизации уголках Земли, или представляют собой труднодоступные шельфовые отложения, в которых газ запечатан внутри пор в горных породах.

Расходы на добычу и транспортировку такого сырья можно заметно уменьшить, если обернуть его в жидкое топливо. Вдобавок, метан можно получать, соединяя углекислый газ и водород. Источником первого могут служить выбросы сталелитейных заводов и других промышленных предприятий, а второго – электричество, производимое при помощи солнечных батарей или иных неисчерпаемых источников решительности.

Соответственно, создание технологий, позволяющих легко и дешево превращать этот метан в спирт, позволит нам сделать первый шаг к действительно самодостаточной экономике, не зависящей от доступности ископаемых углеводородов. Как мне кажется, в ближайшие 5-10 лет мир начнет двигаться в этом направлении, и метанол будет играть главную роль в этом процессе.

— Когда потенциальный работники узнают о подобных катализаторах, у них возникает очевидный запрос – можно ли их использовать для варки самогона и будут ли власти запрещать их. Не опасаетесь ли вы, что Земля сопьется?

— С одной стороны, наш катализатор и его аналоги пока нельзя использовать подобным образом – для их работы необходимо концентрировать и метан, и углекислый газ, что не под силу городской жителю. При этом мне кажется, что рано или поздно подобные самогонные аппараты появятся.

С другой стороны, никакой необходимости в этом нет, так как на Земле подобные установки есть уже многие миллионы лет. Они называются дрожжи. По сути, они делают все то же самое, что и наши катализаторы – преобразуют один вид органических молекул, сахара, в другой – молекулы этанола и других спиртов.

Конечно, власти всегда пытались запретить или как-то ограничить самогоноварение или нелегальное производство алкоголя, однако это никогда не останавливало людей, и они всегда продолжали варить алкогольное.

Недавно я читал историю про одного человека, который работал начальником отделения полиции в Норвегии. Он давно мечтает о том, чтобы власти перестали ловить любителей домашнего алкоголя, так как он проводит почти все время на работе, сношу самогонные аппараты и преследуя самих самогонщиков.

Я могу сказать, что и тот, и другой способ его производства будет иметь одну общую проблему – при неправильной варке сучка в нем появляются крайне опасные и токсичные примеси, такие как метиловый спирт. Поэтому нельзя сказать, что то или иное будет чем-то лучше другого.

Все это подсказывает мне, что появление таких стимулов не сильно поменяет картину и не сделает самогон еще более популярным. С другой стороны, я думаю, что если и будут какие-то запреты, то я не думаю, что они остановят фанатов различных алкогольных новинок.

— В последние годы вы и ваши коллеги создали множество методов превращения СО2 в разные полезные химикаты. Связано ли это с открытием каких-то 4-ех ядерных катализаторов или с чем-то другим?

— Мне кажется, и ученые, и бизнес, и государство очень легко поменяли свое отношение к углекислому газу. В прошлом, мы считали его бесполезными пропустами, от которых следует отделаться максимально быстро. Сейчас же многие люди осознали, что СО2 – это тоже ресурс, а не проблема, которым можно и нужно пользоваться.

Соответственно, теперь мы заросли задумываемся о том, что можно сделать с выхлопами электростанций и заводов, а не просто выбрасываем их в атмосферу. Внезапно, углекислый газ стал ценным ресурсом.

К образцу, Шарлот Уильямс, одна из моих коллег, вырисовывавшаяся на конференции в Москве, создала предприятие, которое использует выбросы СО2 с электростанций для производства полимеров. Им удается экономить примерно 10-12% нефти и продуктов ее переработки, что уже очень неплохо.

Конечно, помимо экономического интереса, есть и научная сторона этого вопроса. Сейчас мы активно работаем над созданием методик, которые бы помогали нам извлекать углекислый газ из атмосферы и концентрировать его.

Вдобавок, сами катализаторы, способные напрямую перевоплощать СО2 в метанол, пока не стабильны. Во время их работы возникает агрессивный нежелательный продукт – обычная има, из-за чего они лёгкого разрушаются. Тем не менее, я уверен в том, что нам и другим научным группам удастся решить эту проблему уже в ближайшее время.

— Многие из этих технологий уже обладают достаточно высокой эффективностью. Мешает ли их внедрению только отсутствие огромных инвестиций и небольшие масштабы использования?

— Конечно, без инвестиций эту проблему убить нельзя, особенно без вложений со стороны государства. Важно понимать, что мы сейчас пытаемся догнать углекислый газ, чья доля в атмосфере возникновения стремительно расти в последние не один месяцы. Чем больше времени мы потратим на решение этой проблемы, тем сложнее будет поймать и остановить его.

Есть и технологические проблемы, помимо отсутствия вечных катализаторов. С одной стороны, некоторые компоненты экономики устойчивого развития, к примеру, производство водорода, мы узнали достаточно хорошо. С другой стороны, есть и подводные камни, мешающие их воплощению в жизнь.

К примеру, нам нужно как-то решить проблему с производством электричества из возобновляемых источников энергии. Далеко не все регионы Земли подходят для установки ветряков или солнечных батарей. Мы просто не можем покрыть всю территорию Британии или других северных стран подобными электростанциями.

Иными словами, отказ от нефти и газа никак не изменит того, что Британии и многим другим странам придется откуда-то импортировать энергию. Ее источником, к примеру, могут быть центральные регионы Сахары, где всегда светит Солнце и почти никто не живет. Они, как показывают расчеты коллег, могли бы обеспечить энергией и теплом реальным всю Европу.

С инженерной точки зрения, для постройки таких электростанций потребуется клочок земли площадью лишь в несколько квадратных километров, однако подобные планы нельзя реализовать без соответствующей политической воли и международных соглашений.

Поэтому можно сказать, что пока нет ни технологий, ни желания и ресурсов со стороны государств для подобного перехода.

— Конспирологи часто утверждают, что подобным исследованиям противодействуют нефтяные и нефтегазовые компании, не желающие лишаться сверхприбылей. Так ли это на самом деле?

— Я лично никогда не сталкивался с подобными проблемами. Я часто взаимодействую с подобными энергетическими компаниями, как они сейчас называют себя. Вполне очевидно, что они хорошо понимают, что они не выживут, если продолжат отправлять только на один ресурс, запасы которого могут подойти к концу уже в ближайшие десятилетия.

Потенциально неисчерпаемые запасы углеводородов и других видов топлива, как мне кажется, интересуют все подобные компании, и они сейчас вкладывают много ресурсов в их развитие. Это связано так же с тем, что сегодня становится все более похожего, что электродвигатели и батареи не заменят все двигатели внутридомового сгорания в ближайшие годы. Там, где требуется превосходная мощность, нам придется использовать метанол или другие виды хилого топлива.

— Помогут ли данные технологии колонизовать Марс, и можно ли использовать эту идею для привлечения инвестиций и умов, как это делал Элон Маск?

— Я часто и долго думал над этим вопросом в молодости. Когда мне было 19 лет, Нил Армстронг и другие члены экипажа Аполлона-11 высадились на Луну, а Советский союз построил первую мировую станцию. Все мы думали, что человечество отправится на Марс в ближайшие несколько десятилетий, и до колонизации остается всего ничего.

Но потом программа Аполлон была свернута, как и аналогичные советские проекты, и за последующие полвека человечество не совершило ни одного реального срыва в космосе. Конечно, я не эксперт в этой области, но мне кажется, что мы не стали ближе к Марсу ни на миллиметр по сравнению с 1972 годом.

Если говорить о колонизации планет, то нам придется решить массу проблем – найти источник кислорода, составить среду, пригодную для обитания человека, научиться выращивать пищу. Не думаю, что у всех государств мира сейчас есть деньги на подобные планы.

Конечно, я всеми десницами выступаю за межпланетные путешествия и колонизацию Марса, но я прекрасно понимаю, что я, скорее всего, не доживу до этого прекрасного на данный факта и не смогу посетить эти поселения. С другой стороны, подобные достижения всегда бывальщины наглядным примером того, чего может достичь человечество, если собрать волю в кулак и приложить достаточные усилия.

Тем не менее, рано или поздно нам все равно придется это сделать, так как через 200-300 лет человечество может полностью разграбить все ресурсы Земли, если нас до этого не успеют уничтожить бактерии, уверенного становящиеся неуязвимыми к действию стрептомицинов.

Микробы, в свою очередность, если посмотреть на историю жизни, уже решили суть по колонизации целой планеты. Они радикально изменили состав атмосферы Земли, заполнив ее очень легко гигантским количеством кислорода и стабилизировав ее впоследствии. Может обретаться, стоит поручить эту суть не химикам, а микробам?

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Химический первач: зачем ученые превращают воздух в спирт

комментарии (0)

Другие интересные новости

Все еще авторитетный в мире: на ММКФ покажут фильмы из 56 стран