Метанол спасет человечество от перегрева

Яхты различной конфигурации и назначения были показаны в Монте-Карло.

В Монте-Карло в конце сентября – начале октября прошла юбилейная, 30-я международная выставка яхт, известная в мире как Яхт-шоу (Monaco Yacht Show). В прошлом году из-за пандемии ее провести не удалось, поэтому к сентябрю 2021 года верфи подготовили вдвое больше новинок.

Главным направлением нынешней выставки стала экология. Не секрет, что международный морской транспорт занимает 6-е место в мире по эквивалентному выбросу парниковых газов. Морские перевозки находятся среди лидеров в мире по загрязнению окружающей среды и вредным выбросам. Морской транспорт выбрасывает около 940 млн т углекислого газа (CO2) в год. На морские перевозки приходится около 2,5% годового общемирового объема выбросов парниковых газов.

Как известно, еще в прошлом году Международная морская организация (ИМО) одобрила новые требования по снижению выбросов парниковых газов в международном судоходстве, а также запрет на использование тяжелого топлива в Арктике. Прошедшая с 16 по 20 ноября 2020 года в режиме видеоконференции 75-я сессия Комитета по защите морской среды ИМО собрала более 1200 представителей делегаций свыше 100 государств, включая межведомственную делегацию Российской Федерации.

Основным вопросом стало обсуждение проекта краткосрочных мер по снижению выбросов парниковых газов в международном судоходстве – поправок к Конвенции МАРПОЛ. Эти поправки разрабатывались с 2019 года в рамках стратегии ИМО – программного документа, содержащего цели, уровень амбиций, планы и конкретные шаги, которые должны быть предприняты судоходной отраслью в контексте реагирования на климатические изменения.

По результатам переговоров комитет одобрил пакет краткосрочных мер технического и эксплуатационного характера. Поправки предполагают введение с 1 января 2023 года новых требований энергоэффективности для морских судов, эксплуатирующихся за пределами национальных вод. Суда должны будут обеспечить соответствие установленным показателям энергоэффективности, а также ежегодно понижать показатель углеродной интенсивности. Судам будет ежегодно присваиваться рейтинг в зависимости от достигнутых показателей. При получении низких рейтингов судну необходимо будет разработать и выполнить план действий по его улучшению.

Одобренный пакет мер стал результатом компромисса между государствами – сторонниками радикальных действий, направленных на декарбонизацию судоходной отрасли, а также государствами, выступавшими за более взвешенный и гибкий подход, учитывающий важную роль международного судоходства в обеспечении мировой торговли и в необходимости обеспечения бесперебойного функционирования поставок при достижении возможных экологических результатов.

Естественно, что устроители выставки яхт в Монако не могли обойти вниманием принятые международные решения. Об этом свидетельствуют технические параметры двух самых крупных яхт, представленных в Монте-Карло. Одна из них от Studio De Voogt впечатляет не только размером и элегантным экстерьером, но и своей экологичностью. Гибридная силовая установка собственной разработки Feadship позволяет разгоняться до 20 узлов на дизеле и поддерживать крейсерскую скорость 12 узлов в дизель-электрическом режиме, при этом выхлопные газы обрабатываются каталитическими нейтрализаторами по стандарту IMO Tier II, снижая вредные выбросы практически до нуля. Другая, являющаяся второй по размерам, спущенная на воду в 2020 году, отличается монументальной архитектурой. Студия Gregory C. Marshall оснастила яхту гибридными двигателями, которые позволили снизить шум, вибрацию, расход топлива и выбросы, а система динамического позиционирования помогает судну удерживать положение без отдачи якоря, чтобы не повредить морское дно.

Но главным хитом выставки явились обнародованные планы судостроителей по переводу яхт на метанол. Как считает один из экспертов выставки Ромас Курыло, на яхтах в будущем планируется установить оборудование для опреснения и электролиза. С помощью этих процессов из обычной морской воды будут добываться водород и углекислый газ, необходимые для синтеза простейшего одноатомного спирта метанола (CH3OH).

Напомним читателю, что метанол, или метиловый, а также древесный спирт, представляет собой простейший одноатомный спирт. Он ядовит. Это тот самый метанол, который, бывает, путают с этиловым спиртом. При попадании метанола в организм человека он превращается в формальдегид. Это токсичное вещество вызывает серьезные нарушения обмена веществ, слепоту, постоянную неврологическую дисфункцию. Поэтому смертельная доза метанола – 40 мл. Получить ее в быту можно, только выпив метанол: несмотря на запрет использования этого вещества в ликеро-водочной промышленности, метанол употребляют, путая его с винным спиртом (этанолом).

Известно несколько способов получения метанола: сухая перегонка древесины и лигнина, термическое разложение солей муравьиной кислоты, синтез из метана через метилхлорид с последующим омылением, неполное окисление метана и, наконец, получение из синтез-газа. Современное производство метанола из монооксида углерода и водорода впервые было осуществлено в Германии еще в 1923 году.

Что такое метанол

Метанол в чистом виде применяется в качестве растворителя и как высокооктановая добавка к моторному топливу, а также как самый высокооктановый (октановое число равно 150) бензин. Это тот самый бензин, которым заправляют баки гоночных мотоциклов и автомобилей.

Как показывают зарубежные исследования, двигатель, работающий на метаноле, служит во много раз дольше, чем при использовании обычного автобензина, мощность его повышается на 20% (при неизменном рабочем объеме двигателя). Выхлоп двигателя, работающего на метаноле, экологически чист, и при проверке его на токсичность вредные вещества практически отсутствуют. Применение метанола в качестве топлива для морских судов более экологично: если случится авария и метанол попадет в воду, он растворится в больших объемах воды, а его остатки уничтожают морские микроорганизмы.

Синтез из морской воды

Синтез метилового спирта из морской воды имеет два перспективных преимущества: в связи с огромным ресурсом соленой воды на планете можно уменьшить зависимость мировой экономики от энергоресурсов на основе природных ископаемых, а вовлечение в технологический процесс углекислого газа уменьшит его содержание в атмосфере, провоцирующее негативные изменения климата. Полная электрификация морского транспорта, авиации, грузового автотранспорта представляется нереалистичной в обозримом будущем, поэтому переход на экологически чистое жидкое топливо кажется наиболее оптимальным промежуточным этапом развития энергетики.

Основной расход электричества будет приходиться на оборудование по опреснению и установку электролиза, то есть производство водорода электрического расщепления путем молекулы воды на водород и кислород. Подвергнуть электролизу соленую воду напрямую невозможно, потому что соль испортит катализаторы, из-за этого первым этапом технологического процесса является опреснение.

Необходимый для синтеза метанола углекислый газ установка будет брать не непосредственно из воздуха, а из океана. Вода океана абсорбирует CO2, повышая кислотность среды, и извлечь химическое соединение из океана намного проще, чем из воздуха, потому что концентрация растворенного CO2 в морской воде в 125 раз выше, чем в атмосфере.

Для экстракции CO2 на яхте будет установлен аппарат, который разделяет воду на кислотную среду и основу с помощью мембраны, меняющей уровень рН. Извлеченный из морской воды водород и углекислый газ превратятся в метанол с помощью селективного катализатора, а тепло, являющееся побочным продуктом первых двух процессов, повысит эффективность завершающего этапа в производственном цикле.

Синтез метилового спирта из морской воды поможет уменьшить зависимость от ископаемого топлива.   Фото Reuters

Поскольку пары метанола тяжелее воздуха, они будут задерживаться у земли или в яме, если там нет хорошей вентиляции, а если концентрация метанола в воздухе выше 6,7%, он может загореться от искры и взорваться при температуре выше 12 градусов Цельсия. После возгорания неразбавленный метанол излучает очень мало видимого света, что делает потенциально очень трудным увидеть огонь или даже оценить его размер при ярком дневном свете, хотя в подавляющем большинстве случаев существующие загрязнители или воспламеняющиеся вещества (например, пластик, резина) окрашивают и улучшают видимость огня.

Этанол, природный газ, водород и другие существующие виды топлива создают аналогичные проблемы пожарной безопасности, и для всех таких видов топлива существуют стандартные протоколы безопасности и пожаротушения.

Снижению последствий послеаварийного экологического ущерба способствует тот факт, что метанол с низкой концентрацией является биоразлагаемым, малотоксичным и нестойким в окружающей среде. В случае аварии метанол не образует непрозрачного облака дыма. В отличие от нефтяных пожаров возгорания метанола можно потушить простой водой. Огонь на основе метанола горит невидимо в отличие от бензина, который горит видимым пламенем. При возникновении пожара в окружающей среде или на трассе нет пламени или дыма, препятствующих обзору быстро приближающихся иных транспортных средств, и это также может задержать визуальное обнаружение пожара и начало тушения пожара.

Для очистки после пожара часто просто требуется большое количество воды для разбавления пролитого метанола с последующим вакуумированием или абсорбционным восстановлением жидкости. Любой метанол, который неизбежно попадает в окружающую среду, будет иметь небольшое долгосрочное воздействие, а при достаточном разбавлении будет быстро биоразлагаться с минимальным или нулевым ущербом для окружающей среды.

В любом случае нужно соблюдать правила безопасности в обращении с этим веществом, и тогда оно не принесет никакого вреда.

Российско-японское сотрудничество по метанолу

Российская пресса развитие метанолового производства в России связывает с промышленной группой ECH и двумя японскими компаниями. Впервые в РФ суда на метаноле, меморандум о строительстве которых группа ЕСН подписала с японскими компаниями Marubeni и Mitsui, будут предназначены для транспортировки продукции метанольного завода ЕСН на Дальнем Востоке. Предполагается строительство двух-трех судов дедвейтом до 50 тыс. т. Стоимость одного судна, по оценкам аналитиков, может составить 50–55 млн долл.

Группа ЕСН Григория Березкина, строящая завод по выпуску метанола в Амурской области, и ее японский партнер Marubeni могут выбрать суда на метаноле в качестве средства транспортировки продукции завода из портов Приморского края на рынки Азии. По данным массмедиа в отрасли, стороны в качестве пилотного проекта прорабатывают строительство двух-трех двухтопливных судов (на метаноле и дизтопливе) дедвейтом до 50 тыс. т. Первое судно дедвейтом участники проекта хотят заложить на российской верфи в 2022 или 2023 годах.

И действительно, на нтернет-портале ship-technology появилось в начале сентября объявление, что крупнейшая венгерская нефтегазовая компания MOL и японская Marubeni подписали соглашение по метанольному проекту в России. В нем утверждается, что Marubeni и MOL разработают проект по поставке метанола в качестве судового топлива.

Во время Восточного экономического форума во Владивостоке MOL и Marubeni подписали меморандум о взаимопонимании (МоВ) с Министерством Российской Федерации по развитию Дальнего Востока о проведении совместного исследования по созданию, эксплуатации и использованию двухтопливного метаноловоза. Меморандум о взаимопонимании, подписанный во время Восточного экономического форума во Владивостоке, направлен на развитие Дальнего Востока и арктических регионов. Среди других вовлеченных организаций – Российская государственная корпорация развития ВЭБ.РФ, Банк ВТБ и уже отмеченная выше группа ЕСН.

По сравнению с судами, работающими на обычном мазуте, новое судно, как ожидается, сократит выбросы оксидов серы (SOx) до 99%, твердых частиц (PM) до 95%, оксидов азота (NOx) до 80% и CO2 до 15%. Это будет достигнуто за счет использования метанола в качестве бункера для перемещения судна. А группа ЕСН планирует производить метанол из природного газа в Амурской области России для морских перевозок.

В заявлении MOL говорится: «Поскольку метанол является жидким при нормальной температуре и давлении, его преимущество заключается в низких затратах на морскую транспортировку. На суше его также можно хранить в обычных цистернах для жидкостей в качестве базы снабжения».

В соответствии с договоренностью Marubeni и MOL разработают проект по поставке метанола в качестве судового топлива на случай, если спрос на метанол в перспективе будет расти в Восточноазиатском регионе. 

Монте-Карло. Монако