Українські вчені виявили слід водню у копальнях
Вибухи і пожежі при видобутку вугілля, нафти і газу – явище досить поширене. Прийнято вважати, що його першопричина – метан. Однак українські фахівці-геологи вважають, що в техногенних аваріях винен водень, який по свердловинах і розломах прорвався з верхнього шару мантії Землі.
«Дослідження на вміст водню в газовій суміші раніше ніколи не проводилися. А вони особливо важливі для вугільної промисловості: якщо виявиться, що в рудниковому газі високий вміст Н2, це змусить власників і керівників підприємств по-іншому поглянути на заходи з охорони праці та техніки безпеки. Як мінімум, необхідно буде ставити датчики, що вловлюють водень», – пояснює в бесіді з «Главкомом» заступник директора з наукової роботи Інституту геологічних наук НАН України професор Ігор Багрій.
На переконання фахівця, енергію водню можна і потрібно направити в мирне русло. При проведенні відповідних досліджень та пошуку газових, нафтових і вугільних родовищ з високою концентрацією Н2, ми зможемо добувати водень прямо з-під землі, а не витрачатися на його виробництво.
Вуглецеві гальма прогресу
Ігор Багрій вважає: воднево-енергетична революція може докорінно змінити основи світової енергетики і кардинально поліпшити екологічну ситуацію в майбутньому. Адже використання зараз таких морально застарілих джерел енергії, як нафта, газ і вугілля, має низку дуже істотних недоліків.
Так, все це відносно дешеві енергоносії, якщо порівнювати, наприклад, з біогазом і воднем, для виробництва яких треба докласти набагато більше зусиль. Але їх недоліки незаперечні.
Використання вичерпних природних ресурсів помітно гальмує подальший розвиток науково-технічного прогресу. Нагадаємо, що перші електромобілі з'явилися ще в другій половині XIX століття, в 1910 році 38% всіх автомобілів в США мали електричні двигуни, 40% – парові, і тільки 22% – бензинові.
Зараз можна тільки гадати, як би змінився світ, якби не перемога світового нафтового лобі. Ставка була зроблена на двигуни внутрішнього згоряння, і в результаті розвиток електромобілів було відкинуто мінімум років на сто. Так само як і вдосконалення акумуляторних батарей (активна робота над збільшенням їх місткості при зменшенні розміру почалася буквально років десять тому), розвиток сонячних і вітрових електростанцій.
Видобуток вуглеводнів також абсолютно не відповідає нинішньому рівню прогресу. Фактично все залишилося, як на початку XX століття. До речі, на Кузбасі вугілля видобувають часом відкритим методом, екскаваторами. А в разі падіння попиту на нафту і її надлишку, як це сталося в квітні 2020 року, на родовищах Західного Сибіру сировину доведеться зберігати в великих ямах, як це робили в Азербайджані 150 років тому.
Використання вичерпних джерел енергії сприяє парниковому ефекту і глобальному потеплінню. Вплив на екологію – надзвичайно руйнівний. Викиди вуглецю в атмосферу, смог, розливи нафти при видобутку на морських шельфах і при її перевезенні танкерами. Підземні порожнечі після вироблення сировини заповнюються водою – це призводить до забруднення підземних джерел і може викликати екологічні катастрофи локального масштабу.
Техногенні катастрофи
Говорячи про шкоду викопних джерел енергії, окремим рядком варто згадати техногенні катастрофи. Використання морально (а в Україні – ще й фізично) застарілих технологій при видобутку вуглеводнів досить часто призводить до того, що професіонали називають «геодинамічне явище» – руйнування підземних порід за рахунок використання енергії цих самих порід. Якщо по-простому, то: видобували вугілля, рудничний газ змішався з повітрям, утворив гримучу суміш, запалав і вибухнув. Через це вибухнув кам'яновугільний пил, в результаті чого – пожежа, зруйновані підпори штреків, відбулося безліч обвалів, загинули люди.
До геодинамічних явищ відносяться і займання на свердловинах. Наприклад, пожежа на газовій свердловині Західно-Хрестищенського газоконденсатного родовища Харківської області в липні 1972 року – загоряння вдалося заглушити тільки за допомогою підземного термоядерного вибуху потужністю 4 кілотонни.
Або вибух і пожежа на нафтовій платформі Deepwater Horizon в квітні 2010 року в Мексиканській затоці, який привів до наймасштабнішого в історії США розливу нафти. (Вважається однією з найбільших в світі техногенних катастроф за негативним впливом на екологічну обстановку).
Раптові вибухи газу в шахтах, які призводять до обвалів і людських жертв, відбуваються в усьому світі з початку XIX століття – з тих пір, як почався масовий видобуток вугілля. І до цих пір причиною вибухів продовжує вважатися метан.
Геодинамічне явище: хто винен?
«Але необхідно відзначити, що метан вибухає тільки при досить вузькому діапазоні концентрації – від 4,5% до 16%. Максимальна вибухонебезпечність – при 9,5%. При концентрації 1% в шахті повинна автоматично відключитися електроенергія, при 2% з шахти виводяться люди. Так ось, при всіх великих аваріях в Україні, в тому числі на шахті ім. Засядька, спеціальні метанові датчики не показали навіть відсотка метану», – розповідає Ігор Багрій.
За словами професора, такі аварійні процеси неможливо пояснити ні з геохімічного, ні з технологічного точок зору. Тому після кожного трагічного випадку керівництво підприємства говорить про людський фактор або про застаріле обладнання, призначає «козлів відпущення» і чекає наступного вибуху.
«Коли говорять «вибухи метану», насправді відбуваються і вибухи інших газів, роль яких до цих пір взагалі не береться до уваги. При катастрофах в вугільних шахтах ймовірна «вина» водню не враховується. Хоча, швидше за все, за даними наших напрацювань, саме в ньому все і справа», – говорить експерт.
В Інституті геологічних наук НАН України запатентовані нові технології – «Спосіб оцінки прогнозу газових скупчень з воднем в надрах землі» і «Спосіб поточного прогнозу раптових викидів вуглепородного масиву і газу», вони апробовані на численних шахтах і свердловинах в ході дослідницьких робіт.
Так, починаючи з 2009 року, інститут проводить детальні дослідження в зонах появи геодинамічних явищ: на Донбасі це шахта ім. Засядька, у Львівсько-Волинському вугільному басейні – шахти «Краснолиманська», «Степова» та «Лісова». Обстежуються Межирічанське і Забузьке вугільні родовища Червоноградського геолого-промислового району, а також Великомостівське газове родовище.
«Результати досліджень дають всі підстави стверджувати, що практично всі аварії проходили в зонах з підвищеною концентрацією водню. Який, судячи з усього, є прямим «детонатором» геодинамічних явищ», – каже Ігор Багрій.
Стратегічний водень
Дослідження з вивчення концентрацій водню в надрах країни, які проводяться Інститутом геологічних наук з власної ініціативи, мають як тактичне, так і стратегічне значення для України.
Тактичне значення – це можливість оцінки безпеки будівництва нафтогазових свердловин на Крестищенському родовищі Харківської області (за запасами газу входить в п'ятірку найбільших в Європі) та Приазовському родовищі – 25 км від Мелітополя. Якщо там буде багато водню, це може призвести до займання газу при видобутку.
Ще важливішим, з тактичної точки зору, є ретельне вивчення діючих вугільних шахт, установка водневих, а не метанових датчиків. Що повинно мінімізувати ризики нових аварій з обвалами і людськими втратами.
Стратегічне значення – видобуток з свердловин з підвищеним вмістом Н2 не звичайного природного газу, а саме водню. А також видобуток з вугільних шахт енергоносія майбутнього, після того як вугілля в них закінчиться з природних причин, або рудники стануть остаточно нерентабельними. Таким чином, перехід України на перспективну водневу економіку відбуватиметься з меншими витратами.
На жаль, за словами Ігоря Багрія, дослідження українських вчених поки не мають належної підтримки ні від президента України, ні від державних профільних міністерств і Академії наук, ні від комерційних структур. І офіційна точка зору «у всіх аваріях винні метан і людський фактор», продовжує залишатися незмінною.
Андрій Кузьмін, «Главком»
Читайте також:
Коментарі — 0