Εναλλακτικές λύσεις δοκιμής: ΜΕΡΟΣ 1 - Βιομηχανία αερίου

Τη δεκαετία του '70, ο Wilhelm Maybach πειραματίστηκε με διάφορα σχέδια κινητήρων εσωτερικής καύσης, άλλαξε μηχανισμούς και σκέφτηκε τα πιο κατάλληλα κράματα για την παραγωγή μεμονωμένων ανταλλακτικών. Αναρωτιέται συχνά ποιες από τις τότε γνωστές εύφλεκτες ουσίες θα ήταν πιο κατάλληλες για χρήση σε θερμικούς κινητήρες.

Τη δεκαετία του '70, ο Wilhelm Maybach πειραματίστηκε με διάφορα σχέδια κινητήρων εσωτερικής καύσης, άλλαξε μηχανισμούς και σκέφτηκε τα πιο κατάλληλα κράματα για την παραγωγή μεμονωμένων ανταλλακτικών. Αναρωτιέται συχνά ποιες από τις τότε γνωστές εύφλεκτες ουσίες θα ήταν πιο κατάλληλες για χρήση σε θερμικούς κινητήρες.

Το 1875, όταν ήταν υπάλληλος της Gasmotorenfabrik Deutz, ο Wilhelm Maybach αποφάσισε να δοκιμάσει εάν μπορούσε να λειτουργήσει έναν κινητήρα αερίου με υγρό καύσιμο - πιο συγκεκριμένα, με βενζίνη. Του πέρασε από το μυαλό να ελέγξει τι θα συνέβαινε αν έκλεινε την κρουνό αερίου και αντ' αυτού τοποθετούσε ένα κομμάτι ύφασμα εμποτισμένο με βενζίνη μπροστά από την πολλαπλή εισαγωγής. Ο κινητήρας δεν σταματά, αλλά συνεχίζει να λειτουργεί μέχρι να «ρουφήξει» όλο το υγρό από τον ιστό. Έτσι γεννήθηκε η ιδέα του πρώτου αυτοσχέδιου «καρμπυρατέρ» και μετά τη δημιουργία του αυτοκινήτου, η βενζίνη έγινε το κύριο καύσιμο για αυτό.

Λέω αυτήν την ιστορία για να σας υπενθυμίσω ότι προτού εμφανιστεί η βενζίνη ως εναλλακτική λύση για το καύσιμο, οι πρώτοι κινητήρες χρησιμοποίησαν το αέριο ως καύσιμο. Τότε αφορούσε τη χρήση (φωτισμού) αερίου για φωτισμό, που αποκτήθηκε με μεθόδους που δεν είναι γνωστές σήμερα, αλλά με επεξεργασία άνθρακα. Ο κινητήρας, που εφευρέθηκε από τον Ελβετό Isaac de Rivak, τον πρώτο "φυσικά αναρροφημένο" (μη συμπιεσμένο) βιομηχανικό κινητήρα Ethylene Lenoir από το 1862 και η κλασική τετράχρονη μονάδα που δημιούργησε ο Otto λίγο αργότερα, λειτουργεί με βενζίνη.

Εδώ είναι απαραίτητο να αναφέρουμε τη διαφορά μεταξύ φυσικού αερίου και υγραερίου. Το φυσικό αέριο περιέχει 70 έως 98% μεθάνιο, με τα υπόλοιπα να είναι ανώτερα οργανικά και ανόργανα αέρια όπως αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα και άλλα. Το πετρέλαιο περιέχει επίσης αέρια σε ποικίλες αναλογίες, αλλά αυτά τα αέρια απελευθερώνονται μέσω κλασματικής απόσταξης ή παράγονται από ορισμένες παράπλευρες διεργασίες στα διυλιστήρια. Τα πεδία αερίου είναι πολύ διαφορετικά - καθαρό αέριο ή "ξηρό" (δηλαδή, περιέχει κυρίως μεθάνιο) και "υγρό" (που περιέχει μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, κάποια άλλα βαρύτερα αέρια, ακόμη και "βενζίνη" - ελαφρύ υγρό, πολύ πολύτιμα κλάσματα) . Οι τύποι λαδιών είναι επίσης διαφορετικοί και η συγκέντρωση των αερίων σε αυτά μπορεί να είναι είτε χαμηλότερη είτε μεγαλύτερη. Τα πεδία συχνά συνδυάζονται - το αέριο ανεβαίνει πάνω από το πετρέλαιο και λειτουργεί ως "καπάκι αερίου". Η σύνθεση του «καπακιού» και του κύριου κοιτάσματος πετρελαίου περιλαμβάνει τις ουσίες που αναφέρονται παραπάνω και διάφορα κλάσματα, μεταφορικά μιλώντας, «ρέουν» το ένα μέσα στο άλλο. Το μεθάνιο που χρησιμοποιείται ως καύσιμο οχημάτων «προέρχεται» από φυσικό αέριο και το μείγμα προπανίου-βουτανίου που γνωρίζουμε προέρχεται τόσο από κοιτάσματα φυσικού αερίου όσο και από κοιτάσματα πετρελαίου. Περίπου το 6% του παγκόσμιου φυσικού αερίου παράγεται από κοιτάσματα άνθρακα, τα οποία συχνά συνοδεύονται από κοιτάσματα αερίου.

Το προπάνιο-βουτάνιο εμφανίζεται στη σκηνή με έναν κάπως παράδοξο τρόπο. Το 1911, ένας εξαγριωμένος Αμερικανός πελάτης μιας εταιρείας πετρελαίου έδωσε εντολή στον φίλο του, τον διάσημο χημικό Δρ Snelling, να μάθει τους λόγους του μυστηριώδους γεγονότος. Ο λόγος για την αγανάκτηση του πελάτη είναι ότι ο πελάτης εκπλήσσεται όταν διαπιστώνει ότι η μισή δεξαμενή του πρατηρίου πλήρωσης μόλις έχει γεμίσει. Ford Αυτή εξαφανίστηκε με άγνωστα μέσα κατά τη διάρκεια ενός σύντομου ταξιδιού στο σπίτι του. Η δεξαμενή δεν ρέει από το πουθενά ... Μετά από πολλά πειράματα, ο Δρ Snelling ανακάλυψε ότι η αιτία του μυστηρίου ήταν η υψηλή περιεκτικότητα σε καύσιμα αερίων προπανίου και βουτανίου και αμέσως μετά ανέπτυξε τις πρώτες πρακτικές μεθόδους απόσταξης τους. Λόγω αυτών των θεμελιωδών προόδων, ο δρ Snelling θεωρείται πλέον ο «πατέρας» της βιομηχανίας.

Πολύ νωρίτερα, πριν από περίπου 3000 χρόνια, οι βοσκοί ανακάλυψαν μια «φλεγόμενη πηγή» στον Όρος Παρανά στην Ελλάδα. Αργότερα, χτίστηκε ένας ναός με φλεγόμενες κολώνες σε αυτό το «ιερό» μέρος, και το μαντείο του Δελφιού απαγγέλλει τις προσευχές του μπροστά στον μεγαλοπρεπή κολοσσό, κάνοντας τους ανθρώπους να αισθάνονται μια αίσθηση συμφιλίωσης, φόβου και θαυμασμού. Σήμερα, μερικά από αυτά τα ειδύλλια χάνονται επειδή γνωρίζουμε ότι η πηγή της φλόγας είναι το μεθάνιο (CH4) που ρέει από ρωγμές σε βράχους που σχετίζονται με τα βάθη των πεδίων αερίου. Υπάρχουν παρόμοιες πυρκαγιές σε πολλά μέρη στο Ιράκ, το Ιράν και το Αζερμπαϊτζάν στα ανοικτά των ακτών της Κασπίας Θάλασσας, οι οποίες επίσης καίγονται εδώ και αιώνες και από καιρό είναι γνωστές ως «Αιώνιες Φλόγες της Περσίας».

Πολλά χρόνια αργότερα, οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν επίσης αέρια από τα χωράφια, αλλά με έναν πολύ ρεαλιστικό σκοπό - να ζεστάνουν μεγάλους λέβητες με θαλασσινό νερό και να εξάγουν αλάτι από αυτό. Το 1785, οι Βρετανοί δημιούργησαν μια μέθοδο για την παραγωγή μεθανίου από άνθρακα (που χρησιμοποιήθηκε στις πρώτες μηχανές εσωτερικής καύσης) και στις αρχές του εικοστού αιώνα, οι Γερμανοί χημικοί Kekule και Stradonitz κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια διαδικασία για την παραγωγή βαρύτερου υγρού καυσίμου από αυτό.

Το 1881, ο William Hart άνοιξε το πρώτο πηγάδι αερίου στην αμερικανική πόλη Fredonia. Ο Χαρτ παρακολούθησε τις φυσαλίδες να ανεβαίνουν στην επιφάνεια του νερού σε έναν κοντινό κόλπο για πολλή ώρα και αποφάσισε να σκάψει μια τρύπα από το έδαφος μέχρι το προτεινόμενο κοίτασμα αερίου. Σε βάθος εννέα μέτρων κάτω από την επιφάνεια, έφτασε σε μια φλέβα από την οποία ανέβλυσε αέριο, το οποίο αργότερα κατέλαβε και η νεοσύστατη εταιρεία Fredonia Gas Light Company έγινε πρωτοπόρος στην επιχείρηση αερίου. Ωστόσο, παρά την ανακάλυψη του Hart, το αέριο φωτισμού που χρησιμοποιήθηκε τον XNUMXο αιώνα εξήχθη κυρίως από άνθρακα με τη μέθοδο που περιγράφηκε παραπάνω - κυρίως λόγω της έλλειψης δυνατοτήτων για την ανάπτυξη τεχνολογιών για τη μεταφορά φυσικού αερίου από κοιτάσματα.

Ωστόσο, η πρώτη εμπορική παραγωγή λαδιού ήταν ήδη γεγονός τότε. Η ιστορία τους ξεκίνησε στις ΗΠΑ το 1859 και η ιδέα ήταν να χρησιμοποιηθεί το εξαγόμενο λάδι για την απόσταξη κηροζίνης για φωτισμό και ελαίων για ατμομηχανές. Ακόμη και τότε, οι άνθρωποι αντιμετώπιζαν την καταστροφική δύναμη του φυσικού αερίου, συμπιεσμένου για χιλιάδες χρόνια στα έγκατα της γης. Οι πρωτοπόροι της ομάδας του Edwin Drake παραλίγο να πεθάνουν κατά τη διάρκεια της πρώτης αυτοσχέδιας γεώτρησης κοντά στο Titusville της Πενσυλβάνια, όταν διέρρευσε αέριο από το ρήγμα, ξέσπασε μια τεράστια φωτιά, η οποία παρέσυρε όλο τον εξοπλισμό. Σήμερα, η εκμετάλλευση κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου συνοδεύεται από ένα σύστημα ειδικών μέτρων για την παρεμπόδιση της ελεύθερης ροής καύσιμου αερίου, αλλά οι πυρκαγιές και οι εκρήξεις δεν είναι ασυνήθιστες. Ωστόσο, το ίδιο αέριο χρησιμοποιείται σε πολλές περιπτώσεις ως ένα είδος «αντλίας» που σπρώχνει το πετρέλαιο στην επιφάνεια και όταν πέφτει η πίεσή του, οι πετρελαιάδες αρχίζουν να αναζητούν και να χρησιμοποιούν άλλες μεθόδους για την εξαγωγή «μαύρου χρυσού».

Ο κόσμος των αερίων υδρογονανθράκων

Το 1885, τέσσερα χρόνια μετά την πρώτη γεώτρηση αερίου του William Hart, ένας άλλος Αμερικανός, ο Robert Bunsen, εφηύρε μια συσκευή που αργότερα έγινε γνωστή ως «καυστήρας Bunsen». Η εφεύρεση χρησιμεύει για τη δόση και την ανάμειξη αερίου και αέρα σε κατάλληλη αναλογία, η οποία μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για ασφαλή καύση - αυτός ο καυστήρας είναι σήμερα η βάση των σύγχρονων ακροφυσίων οξυγόνου για σόμπες και συσκευές θέρμανσης. Η εφεύρεση του Μπούνσεν άνοιξε νέες δυνατότητες για τη χρήση φυσικού αερίου, αλλά παρόλο που ο πρώτος αγωγός φυσικού αερίου κατασκευάστηκε ήδη από το 1891, το μπλε καύσιμο δεν απέκτησε εμπορική σημασία μέχρι τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο.

Κατά τη διάρκεια του πολέμου δημιουργήθηκαν επαρκώς αξιόπιστες μέθοδοι κοπής και συγκόλλησης, οι οποίες κατέστησαν δυνατή την κατασκευή ασφαλών μεταλλικών αγωγών αερίου. Χιλιάδες χιλιόμετρα από αυτά κατασκευάστηκαν στην Αμερική μετά τον πόλεμο και ο αγωγός από τη Λιβύη στην Ιταλία κατασκευάστηκε τη δεκαετία του '60. Μεγάλα κοιτάσματα φυσικού αερίου έχουν επίσης ανακαλυφθεί στην Ολλανδία. Αυτά τα δύο γεγονότα εξηγούν την καλύτερη υποδομή για τη χρήση συμπιεσμένου φυσικού αερίου (CNG) και υγραερίου (LPG) ως καυσίμου οχημάτων σε αυτές τις δύο χώρες. Η τεράστια στρατηγική σημασία που αρχίζει να αποκτά το φυσικό αέριο επιβεβαιώνεται από το εξής γεγονός - όταν ο Ρέιγκαν αποφάσισε να καταστρέψει την «Αυτοκρατορία του Κακού» στη δεκαετία του '80, άσκησε βέτο στην προμήθεια εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας για την κατασκευή αγωγού φυσικού αερίου από την ΕΣΣΔ στην Ευρώπη. Για να αντισταθμιστούν οι ευρωπαϊκές ανάγκες, η κατασκευή ενός αγωγού φυσικού αερίου από τον νορβηγικό τομέα της Βόρειας Θάλασσας προς την ηπειρωτική Ευρώπη επιταχύνεται και η ΕΣΣΔ κρέμεται. Εκείνη την εποχή, οι εξαγωγές φυσικού αερίου ήταν η κύρια πηγή σκληρού νομίσματος για τη Σοβιετική Ένωση και οι σοβαρές ελλείψεις που προέκυψαν από τα μέτρα του Ρέιγκαν οδήγησαν σύντομα στα γνωστά ιστορικά γεγονότα των αρχών της δεκαετίας του 90.

Σήμερα, η δημοκρατική Ρωσία είναι σημαντικός προμηθευτής φυσικού αερίου για τις ενεργειακές ανάγκες της Γερμανίας και σημαντικός παγκόσμιος παίκτης σε αυτόν τον τομέα. Η σημασία του φυσικού αερίου άρχισε να αυξάνεται μετά τις δύο πετρελαϊκές κρίσεις της δεκαετίας του '70 και σήμερα αποτελεί έναν από τους κύριους ενεργειακούς πόρους γεωστρατηγικής σημασίας. Επί του παρόντος, το φυσικό αέριο είναι το φθηνότερο καύσιμο για θέρμανση, χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στη χημική βιομηχανία, για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για οικιακές συσκευές, ενώ το «ξάδελφό» του προπάνιο μπορεί να βρεθεί ακόμη και σε μπουκάλια αποσμητικού ως αποσμητικό. υποκατάστατο των ενώσεων φθορίου που καταστρέφουν το όζον. Η κατανάλωση φυσικού αερίου αυξάνεται συνεχώς και το δίκτυο αγωγών φυσικού αερίου μεγαλώνει. Όσο για τις υποδομές που έχουν κατασκευαστεί μέχρι τώρα για τη χρήση αυτού του καυσίμου στα αυτοκίνητα, όλα είναι πολύ πίσω.

Σας έχουμε ήδη μιλήσει για τις περίεργες αποφάσεις που πήραν οι Ιάπωνες για την παραγωγή των τόσο αναγκαίων και σπάνιων καυσίμων κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου και αναφέραμε επίσης το πρόγραμμα για την παραγωγή συνθετικής βενζίνης στη Γερμανία. Ωστόσο, ελάχιστα είναι γνωστά για το γεγονός ότι στα λιγοστά χρόνια του πολέμου στη Γερμανία υπήρχαν αρκετά αληθινά αυτοκίνητα που έτρεχαν σε... ξύλο! Σε αυτήν την περίπτωση, δεν πρόκειται για επιστροφή στην παλιά καλή ατμομηχανή, αλλά για κινητήρες εσωτερικής καύσης, που αρχικά είχαν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με βενζίνη. Στην πραγματικότητα, η ιδέα δεν είναι πολύ περίπλοκη, αλλά απαιτεί τη χρήση ενός ογκώδους, βαρύ και επικίνδυνου συστήματος γεννήτριας αερίου. Το κάρβουνο, το κάρβουνο ή απλώς το ξύλο τοποθετείται σε μια ειδική και όχι πολύ περίπλοκη μονάδα παραγωγής ενέργειας. Στον πυθμένα του καίγονται απουσία οξυγόνου και σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υγρασίας απελευθερώνεται αέριο που περιέχει μονοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο και μεθάνιο. Στη συνέχεια ψύχεται, καθαρίζεται και τροφοδοτείται από έναν ανεμιστήρα στις πολλαπλές εισαγωγής του κινητήρα για χρήση ως καύσιμο. Φυσικά, οι οδηγοί αυτών των μηχανών εκτελούσαν τις περίπλοκες και δύσκολες λειτουργίες των πυροσβεστών - ο λέβητας έπρεπε να φορτίζεται και να καθαρίζεται περιοδικά και οι μηχανές καπνίσματος έμοιαζαν πραγματικά λίγο με ατμομηχανές.

Σήμερα, η εξερεύνηση φυσικού αερίου απαιτεί μερικές από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες στον κόσμο και η εξόρυξη φυσικού αερίου και πετρελαίου είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει η επιστήμη και η τεχνολογία. Το γεγονός αυτό ισχύει ιδιαίτερα στις ΗΠΑ, όπου χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερες αντισυμβατικές μέθοδοι για την «απορρόφηση» αερίου που έχει απομείνει σε παλιά ή εγκαταλελειμμένα κοιτάσματα, καθώς και για την εξόρυξη του λεγόμενου «σφιχτού» αερίου. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα χρειαστούν τώρα διπλάσιες γεωτρήσεις για την παραγωγή αερίου σε επίπεδο τεχνολογίας το 1985. Η αποτελεσματικότητα των μεθόδων αυξάνεται σημαντικά και το βάρος του εξοπλισμού έχει μειωθεί κατά 75%. Όλο και πιο εξελιγμένα προγράμματα υπολογιστών χρησιμοποιούνται για την ανάλυση δεδομένων από βαρύμετρα, σεισμικές τεχνολογίες και δορυφόρους λέιζερ, από τα οποία δημιουργούνται τρισδιάστατοι ηλεκτρονικοί χάρτες δεξαμενών. Έχουν δημιουργηθεί επίσης οι λεγόμενες 4D εικόνες, χάρη στις οποίες είναι δυνατή η οπτικοποίηση των μορφών και των κινήσεων των αποθέσεων με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, παραμένουν υπερσύγχρονες εγκαταστάσεις για την υπεράκτια παραγωγή φυσικού αερίου - μόνο ένα κλάσμα της ανθρώπινης προόδου σε αυτόν τον τομέα - παγκόσμια συστήματα εντοπισμού θέσης για γεωτρήσεις, εξαιρετικά βαθιές γεωτρήσεις, αγωγούς βυθού ωκεανού και συστήματα υγροποιημένης εκκαθάρισης. μονοξείδιο του άνθρακα και άμμο.

Η διύλιση λαδιού για την παραγωγή βενζίνης υψηλής ποιότητας είναι πολύ πιο περίπλοκη εργασία από τη διύλιση αερίων. Από την άλλη πλευρά, η μεταφορά φυσικού αερίου δια θαλάσσης είναι πολύ πιο δαπανηρή και πολύπλοκη. Τα δεξαμενόπλοια LPG είναι αρκετά περίπλοκα σε σχεδιασμό, αλλά τα πλοία μεταφοράς LNG είναι μια εκπληκτική δημιουργία. Το βουτάνιο υγροποιείται στους -2 βαθμούς, ενώ το προπάνιο στους -42 βαθμούς ή σχετικά χαμηλή πίεση. Ωστόσο, χρειάζονται -165 βαθμούς για να υγροποιηθεί το μεθάνιο! Συνεπώς, η κατασκευή δεξαμενόπλοιων LPG απαιτεί απλούστερους σταθμούς συμπίεσης από ό,τι για φυσικό αέριο και δεξαμενές που είναι σχεδιασμένες να αντέχουν όχι ιδιαίτερα υψηλές πιέσεις 20-25 bar. Αντίθετα, τα δεξαμενόπλοια υγροποιημένου φυσικού αερίου είναι εξοπλισμένα με συστήματα συνεχούς ψύξης και υπερμονωμένες δεξαμενές - στην πραγματικότητα, αυτοί οι κολοσσοί είναι τα μεγαλύτερα κρυογονικά ψυγεία στον κόσμο. Ωστόσο, μέρος του αερίου καταφέρνει να «φύγει» από αυτές τις εγκαταστάσεις, αλλά ένα άλλο σύστημα το συλλαμβάνει αμέσως και το τροφοδοτεί στους κυλίνδρους της μηχανής του πλοίου.

Για τους παραπάνω λόγους, είναι κατανοητό ότι ήδη το 1927 η τεχνολογία επέτρεψε στις πρώτες δεξαμενές προπανίου-βουτανίου να επιβιώσουν. Αυτό είναι το έργο της Ολλανδο-Αγγλικής Shell, η οποία εκείνη την εποχή ήταν ήδη μια εταιρεία κολοσσός. Το αφεντικό της ο Kessler είναι ένας προχωρημένος άνθρωπος και ένας πειραματιστής που ονειρευόταν από καιρό να χρησιμοποιήσει με κάποιο τρόπο την τεράστια ποσότητα αερίου που μέχρι στιγμής έχει διαρρεύσει στην ατμόσφαιρα ή έχει καεί σε διυλιστήρια πετρελαίου. Με ιδέα και πρωτοβουλία του, δημιουργήθηκε το πρώτο πλοίο ανοιχτής θαλάσσης με μεταφορική ικανότητα 4700 τόνων για τη μεταφορά αερίων υδρογονανθράκων με εξωτική εμφάνιση και εντυπωσιακές διαστάσεις πάνω από τις δεξαμενές καταστρώματος.

Ωστόσο, χρειάζονται άλλα τριάντα δύο χρόνια για την κατασκευή του πρώτου μεταφορέα μεθανίου Methane Pioneer, που κατασκευάστηκε κατόπιν παραγγελίας της εταιρείας φυσικού αερίου Constock International Methane Limited. Η Shell, η οποία έχει ήδη μια σταθερή υποδομή για την παραγωγή και τη διανομή υγραερίου, αγόρασε αυτήν την εταιρεία και πολύ σύντομα κατασκευάστηκαν άλλα δύο τεράστια δεξαμενόπλοια - η Shell άρχισε να αναπτύσσει την επιχείρηση υγροποιημένου φυσικού αερίου. Όταν οι κάτοικοι του αγγλικού νησιού Conway, όπου η εταιρεία κατασκευάζει εγκαταστάσεις αποθήκευσης μεθανίου, συνειδητοποιούν τι πραγματικά αποθηκεύεται και μεταφέρεται στο νησί τους, σοκάρονται και φοβούνται, νομίζοντας (και σωστά) ότι τα πλοία είναι απλώς γιγάντιες βόμβες. Τότε το πρόβλημα της ασφάλειας ήταν πραγματικά επίκαιρο, αλλά σήμερα τα δεξαμενόπλοια για τη μεταφορά υγροποιημένου μεθανίου είναι εξαιρετικά ασφαλή και είναι όχι μόνο ένα από τα ασφαλέστερα, αλλά και ένα από τα πιο φιλικά προς το περιβάλλον θαλάσσια πλοία - ασύγκριτα ασφαλέστερα για το περιβάλλον από τα πετρελαιοφόρα. Ο μεγαλύτερος πελάτης του στόλου των δεξαμενόπλοιων είναι η Ιαπωνία, η οποία πρακτικά δεν έχει τοπικές πηγές ενέργειας και η κατασκευή αγωγών φυσικού αερίου προς το νησί είναι ένα πολύ δύσκολο εγχείρημα. Η Ιαπωνία έχει επίσης το μεγαλύτερο «πάρκο» οχημάτων αερίου. Οι κύριοι προμηθευτές υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG) σήμερα είναι οι Ηνωμένες Πολιτείες, το Ομάν και το Κατάρ, Καναδάς.

Πρόσφατα, η επιχείρηση παραγωγής υγρών υδρογονανθράκων από φυσικό αέριο έχει γίνει όλο και πιο δημοφιλής. Πρόκειται κυρίως για εξαιρετικά καθαρό καύσιμο ντίζελ που συντίθεται από μεθάνιο και αυτή η βιομηχανία αναμένεται να αναπτυχθεί με επιταχυνόμενους ρυθμούς στο μέλλον. Για παράδειγμα, η ενεργειακή πολιτική του Μπους απαιτεί τη χρήση τοπικών πηγών ενέργειας και η Αλάσκα έχει μεγάλα κοιτάσματα φυσικού αερίου. Αυτές οι διαδικασίες υποκινούνται από τις σχετικά υψηλές τιμές του πετρελαίου, οι οποίες δημιουργούν προϋποθέσεις για την ανάπτυξη ακριβών τεχνολογιών - το GTL (Gas-to-Liquids) είναι μόνο ένα από αυτά.

Βασικά, το GTL δεν είναι μια νέα τεχνολογία. Δημιουργήθηκε τη δεκαετία του 20 από τους Γερμανούς χημικούς Franz Fischer και Hans Tropsch, που αναφέρθηκαν σε προηγούμενα τεύχη ως μέρος του συνθετικού τους προγράμματος. Ωστόσο, σε αντίθεση με την καταστροφική υδρογόνωση του άνθρακα, οι διαδικασίες ένωσης μορίων φωτός σε μακρύτερους δεσμούς λαμβάνουν χώρα εδώ. Η Νότια Αφρική παράγει τέτοιου είδους καύσιμα σε βιομηχανική κλίμακα από τη δεκαετία του 50. Ωστόσο, το ενδιαφέρον για αυτά έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια σε αναζήτηση νέων ευκαιριών για τη μείωση των επιβλαβών εκπομπών καυσίμων στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μεγάλες εταιρείες πετρελαίου όπως η BP, η ChevronTexaco, η Conoco, η ExxonMobil, η Rentech, η Sasol και η Royal Dutch/Shell ξοδεύουν τεράστια ποσά για την ανάπτυξη τεχνολογιών που σχετίζονται με το GTL, και ως αποτέλεσμα αυτών των εξελίξεων, οι πολιτικές και κοινωνικές πτυχές συζητούνται όλο και περισσότερο στο πρόσωπο των κινήτρων. φόρους στους καταναλωτές καθαρών καυσίμων. Αυτά τα καύσιμα θα επιτρέψουν σε πολλούς καταναλωτές καυσίμου ντίζελ να το αντικαταστήσουν με πιο φιλικά προς το περιβάλλον και θα μειώσουν το κόστος για τις εταιρείες αυτοκινήτων προκειμένου να ανταποκριθούν στα νέα επίπεδα επιβλαβών εκπομπών που ορίζει ο νόμος. Πρόσφατες εις βάθος δοκιμές δείχνουν ότι τα καύσιμα GTL μειώνουν το μονοξείδιο του άνθρακα κατά 90%, τους υδρογονάνθρακες κατά 63% και την αιθάλη κατά 23% χωρίς την ανάγκη για φίλτρα σωματιδίων ντίζελ. Επιπλέον, η χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο αυτού του καυσίμου επιτρέπει τη χρήση πρόσθετων καταλυτών που μπορούν να μειώσουν περαιτέρω τις εκπομπές των οχημάτων.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα του καυσίμου GTL είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας σε κινητήρες ντίζελ χωρίς τροποποιήσεις στις μονάδες. Μπορούν επίσης να αναμιχθούν με καύσιμα που περιέχουν 30 έως 60 ppm θείο. Σε αντίθεση με το φυσικό αέριο και τα αέρια υγροποιημένου πετρελαίου, δεν χρειάζεται να αλλάξετε την υπάρχουσα υποδομή μεταφοράς για τη μεταφορά υγρών καυσίμων. Σύμφωνα με τον πρόεδρο της Rentech, Denis Yakubson, αυτός ο τύπος καυσίμου θα μπορούσε ιδανικά να συμπληρώσει το φιλικό προς το περιβάλλον οικονομικό δυναμικό των κινητήρων ντίζελ, και η Shell κατασκευάζει επί του παρόντος ένα μεγάλο εργοστάσιο 22,3 δισεκατομμυρίων δολαρίων στο Κατάρ με χωρητικότητα σχεδιασμού XNUMX εκατομμυρίων λίτρων συνθετικών καυσίμων την ημέρα. ... Το μεγαλύτερο πρόβλημα με αυτά τα καύσιμα πηγάζει από την τεράστια επένδυση που απαιτείται σε νέες εγκαταστάσεις και τη συνήθως δαπανηρή διαδικασία παραγωγής.

Βιοαέριο

Ωστόσο, η πηγή μεθανίου δεν είναι μόνο υπόγεια κοιτάσματα. Το 1808 ο Humphry Davy πειραματίστηκε με άχυρο τοποθετημένο σε αποθήκη κενού και παρήγαγε βιοαέριο που περιείχε κυρίως μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο. Ο Daniel Defoe μιλά και για το βιοαέριο στο μυθιστόρημά του για το «χαμένο νησί». Ωστόσο, η ιστορία αυτής της ιδέας είναι ακόμη πιο παλιά - τον 1776ο αιώνα, ο Jan Baptita Van Helmont πίστευε ότι τα εύφλεκτα αέρια μπορούσαν να ληφθούν από την αποσύνθεση οργανικών ουσιών και ο κόμης Alexander Volta (ο δημιουργός της μπαταρίας) κατέληξε επίσης σε παρόμοια συμπεράσματα το 1859. Η πρώτη μονάδα βιοαερίου άρχισε να λειτουργεί στη Βομβάη και ιδρύθηκε την ίδια χρονιά που ο Edwin Drake παρήγαγε την πρώτη επιτυχημένη γεώτρηση πετρελαίου. Ένα ινδικό εργοστάσιο επεξεργάζεται περιττώματα και προμηθεύει αέριο για λαμπτήρες δρόμου.

Θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να κατανοηθούν και να μελετηθούν διεξοδικά οι χημικές διεργασίες στην παραγωγή βιοαερίου. Αυτό κατέστη δυνατό μόνο τη δεκαετία του 30 του ΧΧ αιώνα και είναι το αποτέλεσμα ενός άλματος στην ανάπτυξη της μικροβιολογίας. Αποδεικνύεται ότι αυτή η διαδικασία προκαλείται από αναερόβια βακτήρια, τα οποία είναι μια από τις παλαιότερες μορφές ζωής στη Γη. «Αλέθουν» οργανική ύλη σε ένα αναερόβιο περιβάλλον (η αερόβια αποσύνθεση απαιτεί πολύ οξυγόνο και παράγει θερμότητα). Τέτοιες διεργασίες συμβαίνουν επίσης φυσικά σε βάλτους, έλη, ορυζώνες, καλυμμένες λιμνοθάλασσες κ.λπ.

Τα σύγχρονα συστήματα παραγωγής βιοαερίου γίνονται όλο και πιο δημοφιλή σε ορισμένες χώρες και η Σουηδία κατέχει ηγετική θέση τόσο στην παραγωγή βιοαερίου όσο και στα οχήματα που είναι προσαρμοσμένα να κινούνται σε αυτό. Οι μονάδες σύνθεσης χρησιμοποιούν ειδικά σχεδιασμένους βιογεννήτριες, σχετικά φθηνές και απλές συσκευές που δημιουργούν κατάλληλο περιβάλλον για βακτήρια, τα οποία ανάλογα με τον τύπο τους «δουλεύουν» πιο αποτελεσματικά σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 40 έως 60 βαθμούς. Τα τελικά προϊόντα των μονάδων βιοαερίου, εκτός από αέριο, περιέχουν και ενώσεις πλούσιες σε αμμωνία, φώσφορο και άλλα στοιχεία κατάλληλα για χρήση στη γεωργία ως λιπάσματα εδάφους.