Как мы уже писали — глобальное потепление, движимое в первую очередь именно выбросами углеикслого газа, бросает человечеству едва ли не самый серьезный вызов. Отказаться от сжигания ископаемого топлива в обозримом будущем не представляется возможным, так что представленная на страницах International Journal of Grenhouse Gas Control работа специалистов из университета Райса (США, Техас) более чем актуальна. Угольные электростанции на родине ученых дают 46% электроэнергии, а в самых населенных странах мира, Китае и Индии на уголь приходится 70-75% и 66% соответственно. Тепловые электростанции на угле в мире наиболее распространены, так что даже снижение выбросов на несколько десятков процентов заметно улучшит ситуацию в целом.

В теории, так как все отработанные газы из топки идут в одну трубу, их можно нейтрализовать полностью: закачав, к примеру, под землю. Или пропустив через химический реактор, который переведет углекислый газ в какое-то иное химическое соединение. В теории все довольно просто, а вот на практике инженерам приходится сталкиваться с массой нюансов и ограничений. Где-то местные жители не одобряют закачку углекислого газа обратно в недра земли, где-то внедрение новой технологии грозит резко понизить эффективность предприятия, а химическая нейтрализация требует решения вопроса об утилизации полученного продукта. Если вместо нетоксичного диоксида углерода будут получаться горы никому не нужного и вдобавок вредного вещества, то вряд ли такая технология получит путевку в жизнь. Чтобы не множить отходы, специалисты по всему миру рассматривают иные технологии — где сначала из дыма ТЭЦ поглощается углекислый газ, а потом этот CO2 выделяют и отправляют опять-таки по землю, на место выкачанного природного газа.

Описанный американскими исследователями метод по сути позаимствован у технологов с химических комбинатов по переработке природного газа — который тоже надо очищать от лишней примеси CO2. Газ (в данном случае — уже не природный, а дымовой) пропускают через колонну с водным раствором аммиака. В результате реакции получается гидрокарбонат аммония, который потом подогревают уже внутри другой установки. При нагреве гидрокарбонат выделяет диоксид углерода обратно, газ собирается и отправляется на захоронение; аммиак циркулирует внутри без потерь и производства дополнительных отходов.

В общем виде эту схему инженеры знали давно, но вот применить ее к ТЭЦ мешал, как утверждается в пресс-релизе университета Райса, один нюанс — подогрев аммиачного раствора требовал отъема у котла электростанции того пара, что используется для производства электроэнергии. Джордж Хирасаки, ведущий автор исследования, говорит о потерях 25% пара — слишком много для массового внедрения технологии на всех электростанциях мира. Кроме того, ученый добавляет еще одно важное отличие ТЭЦ от химического комбината: «Природный газ обычно поступает под давлением, — говорит Хирасаки, — а вот газ из топки нет. Еще одно отличие это большее содержание углекислого газа в дыме; нам пришлось существенно доработать технологию с учетом всех этих факторов». Коллега Хирасаки, Сумед Варудкар, облекает слова о больших потерях в конкретные числа — стоимость электроэнергии после внедрения обычной, немодицифированной, технологии извлечения газа возрастет минимум на 70%, а то и вдвое. Борьба с глобальным потеплением, конечно, дело хорошее, но не удвоением же счетов за свет!

Ученым удалось доработать метод так, что теперь используется не идущий к турбинам, а отработанный пар, остывший и под меньшим давлением. Кроме того, ученые подобрали состав аммиачной смеси, добавив к водному раствору аммиака комбинацию аминов: соединений аммиака с другими органическими молекулами. Правильный подбор смеси тоже повысил эффективность технологии и сейчас инженеры собираются проверить свои изыскания на практике — для начала, на небольшой опытной установке. Теоретически, если за счет подобных методов удастся направить назад в недра планеты большую часть выбросов от угольных ТЭЦ — общий объем парниковых газов сократится минимум на пять процентов. Немного? Весь транспорт планеты дает лишь вдвое больше, причем столь же простого решения для автомобилей, кораблей и самолетов нет. Другой теоретический обзор американских экспертов говорит о том, что лишь к 2050 году транспортные выбросы можно сократить впятеро, но ключевую роль в этом процессе будет играть переход с бензина на водород и электричество. А водород или электричество — это то, что требует как раз новых электростанций, которые, как мы уже написали, работают до сих пор преимущественно на угле.