БЕЗ САЖИ И КОПОТИ
Учёные могут сделать зимний Кызыл белоснежным
Сегодня в это трудно поверить, но было время, когда зимой в Кызыле белье спокойно сушили на улице. Воздух был чистый, сажи в городе не было. Ученый секретарь Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов Сибирского отделения РАН Валерий Котельников знает, как вернуть в зимний Кызыл чистый воздух. Никакого секрета нет. Годы упорного труда. Ученые разработали способ получения топлива, которое не будет выбрасывать в атмосферу сажу и копоть. Наноразмерный углерод. О разработке тувинских ученых – в специальном материале газеты "Кызыл неделя". Ностальгия. Люди пожилого возраста соскучились по чистому зимнему воздуху и белоснежному пейзажу Кызыла.
Все грешат на Кызылскую ТЭЦ, ан нет. Не в ней дело. До 60-х годов прошлого века и ТЭЦ работала, и воздух в городе был чистым. Дело в топливе, уверены тувинские ученые. Тогда топили не каа-хемским, как нынче, а элегестинским углем. Добывали его в местечке Красная горка – недалеко от Усть-Элегеста, уточняет завлабораторией, ученый секретарь ТИКОПРа Валерий Котельников. Несправедливо забыт, говорит об элегестинском топливе Котельников. И в разработке наноразмерного углерода ученый и его команда делали ставку именно на элегестинский уголь. По сравнению с каа-хемским он меньше выбрасывает в воздух «летучие» вредные вещества, выдает больше тепла, поскольку обогащен углеродом. И все разговоры по поводу его нерентабельности в бытовом применении Котельников считает бредом.
Свинец и ртуть – в наших легких
В ТИКОПРе провели серъезные исследования и определили, что главным источником сажи в Кызыле является частный жилой сектор. Вносят свою тяжелую лепту в составляющую нашего воздуха автотранспорт и автозаправочные станции. Научный сотрудник лаборатории по геоинформатике и моделированию процессов ТИКОПР СО РАН Наталья Янчат поделилась выводами научной работы по оценке загрязнения территории Кызыла и пригорода. Исследовались химический состав снежного покрова в зимние периоды 2010-2012 годов.
Так, содержание частиц сажи в пробах снега, взятых вблизи массива частного сектора с печным отоплением составляет 89-97 процентов. На юго-западе Кызыла этот же показатель – 68-76 процентов. В северной наветренной стороне города содержание сажи не превышало 20-32 процентов в 2011 году, а в 2012 оно увеличилось до 60 процентов. Повышение уровня содержания сажи в воздухе ученые объяснили введением в эксплуатацию двух котельных — завода ЖБИ и асфальтового завода. Пробы талого снега дали шокирующие результаты. В нем содержатся тяжелые металлы, максимальное скопление которых в непосредственной близости от АЗС. Так, концентрация растворимых форм свинца и ртути превышают нормативы предельно допустимой концентрации (ПДК) в четыре и 13 раз соответственно. В пригороде эти показатели незначительны.
Однако содержание кадмия в пробах талого снега в Кызыле и пригороде превышает ПДК в 3-33 раза. Отмечается повышенное содержание мышьяка, никеля, кобальта, железа, марганца, аммония в 1,1-1,16 раза. Роль Кызылской ТЭЦ в загрязнении воздушного бассейна города мала. Наиболее высокий уровень загрязненности выявлен в радиусе 500-600 метров вокруг ТЭЦ, где расположены жилые дома с печным отоплением, автозаправочные станции, золошлакоотвал ТЭЦ и дороги с интенсивным движением автотранспорта. Относительно низкий уровень загрязнения зафиксирован в восточной и правобережной частях пригорода, а также на участке между ипподромом и «Спутником». Откуда берется и что такое сажа.
Сажа угольная – это рыхлый продукт выветривания (окисления) угля черного и буровато-черного цвета, пачкающая руки. Как пояснил Валерий Котельников, сам процесс вырабатывания сажи и «летучих» вредных веществ идет при слоевом сжигании угля, который можно наблюдать в обычной печи – туда твердое топливо сваливают кучей. Она в течение дня сгорает постепенно, то есть послойно. Итог — большой выброс дыма и продуктов сгорания угля, в том числе сажи. Каа-Хемский уголь отличается к тому же высокой жирностью. В Кызылской ТЭЦ применяется другой способ сжигания — пылеугольный. Уголь перед сжиганием размалывается в пыль. Такой способ приводит лишь к выбросу золы, которая фильтруется очистной системой ТЭЦ.
Технология переработки каменного угля в Тувинском институте комплексного освоения природных ресурсов разрабатывается давно – более 60 лет. В 50-60-х годах прошлого века открывались угольные месторождения, вместе с этим изучались способы переработки твердого топлива. В Туве самое большое месторождение угля – Улуг-Хемский угольный бассейн, в составе которого Усть-Элегестинское, Каа-Хемское, Чаданское месторождения, по своим характеристикам уголь этих месторождений имеет небольшие различия. К примеру, на элегестинском месторождении в основном коксующийся уголь, то есть уголь высокого качества, отлично применяемый в металлургической промышленности. Главное его достоинство, считают ученые — при сгорании он меньше выбрасывает вредных веществ в воздух. После сжигания от элегестинского угля остается пыль, а от каа-хемского — зола. – Переход на использование каа-хемского угля привел к загазованности воздушного бассейна Кызыла, – считает ученый Валерий Котельников. – Мы получили превышение ПДК бензопирина – химического вещества I-го класса опасности, образующегося при сгорании газоподобного топлива, в феврале этот показатель достигает 22 процентов. Даже в малом количестве бензопирин может вызывать рак и импотенцию у мужчин.
Из вредного угля получили бытовой
Тувинские ученые нашли два варианта решения проблемы загрязнения окружающей среды Кызыла. Первый вариант — переработка каа-хемского угля с целью получения некоторых продуктов, в том числе энергетического угля. Прошло несколько этапов работы прежде, чем в 1985 году был разработан технологический процесс по переработке каменного угля в кипящих условиях. Этот способ капиталоемкий. Такой уголь обходился бы потребителю дороже обычного в несколько раз и следовательно не пользовался бы спросом у потребителей. Но ученые не останавливались на достигнутом и двигались дальше.
Так, в 2007 году группа тувинских ученых из пяти человек разработала две технологии переработки каменного угля. Первая, самая простая, получение бытового угля из смеси углей со всех месторождений республики – угольная смесь обрабатывается, упаковывается и реализуется потребителю. По стоимости это топливо не превышает цену каа-хемского угля за тонну. Зато по качеству оно выше — сбалансировано по тепловыделению, газовыделению, и что немаловажно при применении в бытовых условиях, аккуратно упаковано. – Проще говоря, это некая смесь элегестинского и каа-хемского угля в определенных пропорциях. Ее обрабатывают химическими растворами и получается «колбаска», которой можно придавать определенную форму, – поясняет научный руководитель группы Валерий Котельников.
Вторая технология — более глубокая переработка угля каа-хемского месторождения. Процесс сложный и требует больших финансовых вложений. В результате получается высококачественное топливо — бытовой уголь. Также полученный продукт может использоваться на промышленных предприятиях. На сегодня получены пробные экземпляры по первой технологии, более простой и экономичной. Научная работа «Способ и разработка получения наноразимерного угля (кокса)» стала лауреатом премии председателя правительства Тувы в области науки и техники в 2007 году. В 2010 году тувинские ученые выиграли грант председателя правительства в конкурсе малоинновационных предприятий. Также работа исследователей ТИКОПРа была отмечена золотой и серебряной медалями на престижном конкурсе Сибирского Федерального округа «ГЕО-Сибирь».
Задача. Внедрить и принести пользу людям
На средства гранта председателя правительства Республики Тыва разработчики проекта приобрели упаковочное оборудование, транспорт по перевозке сырья, открыли предприятие «Инновационные предприятия – ИННТЕХ», провели мероприятия по регистрации разработки бытового топлива. На этом... деньги закончились. Ученые учли далеко не все расходы. Так, не учтены производственные мощности: начиная от складов для сырья, производственного помещения, и заканчивая офисным помещением, где можно демонстрировать товар и продавать.
Но в первую очередь предприятию нужна земля, где можно разместить все это. Нужно ни много, ни мало – 1000 квадратных метров земли. С просьбой о выделении участка ученые обратились в министерство земельных и имущественных отношений РТ. Участок нашли неподалеку от института, но под землей проходит теплотрасса, где нельзя будет провести инженерные коммуникации. Увы и ах... Но ученые не отчаиваются. – Сегодня своих денег на реализацию проекта у нас нет, все уходит на оплату кредитов, полученных в начале работы. Но мы приложим все усилия, чтобы наша разработка не осталась на бумаге, ведь главная цель науки — чтобы ее идеи внедрялись в жизнь и приносили пользу людям.